我們的生物鐘（或稱生物節(jié)律）在穿越不同時區(qū)時就會被打亂,，但是很快身體就能適應(yīng)新的白天－黑夜的循環(huán)。對果蠅生物鐘的計算機(jī)模型研究表明體內(nèi)的生物鐘非常牢固,，也就是說很難被擾亂,。這些研究可能最終促進(jìn)人們對人類時差感以及人類疾病狀態(tài)的進(jìn)一步了解。研究相關(guān)的文章發(fā)表在8月30日的Proceedings of National Academies of Science上,。

加州大學(xué)的Santa Barbara分校的協(xié)作生物技術(shù)學(xué)院和MPI（Max Planck Institute）的工程師分析了果蠅調(diào)節(jié)生物節(jié)律的遺傳回路（genetic circuits）機(jī)制,。這個調(diào)控生物鐘的機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜，使生物鐘的研究變得非常棘手,，但與此同時也使它成為一個好的原型動力學(xué)細(xì)胞系統(tǒng),。

果蠅的生物鐘是一種基于太陽信號的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)太陽升起時,，它會影響到果蠅大腦的感光神經(jīng)元,，并且根據(jù)光的量以相應(yīng)的速率啟動蛋白質(zhì)的反應(yīng)。這種反應(yīng)設(shè)定生物鐘,。這其中包括一些關(guān)鍵的蛋白和兩個重要的回饋環(huán)路,，從而使這個系統(tǒng)成為一種等級調(diào)控設(shè)置，正如工程學(xué)中經(jīng)常使用的一種分等級控制方案,。

這個機(jī)制被稱為反向回饋環(huán)路（negative feedback loop）,，與空調(diào)降溫系統(tǒng)的機(jī)理很相似——當(dāng)監(jiān)測到溫度下降時就減少制冷。據(jù)Frank Doyle說,，研究人員正在尋找導(dǎo)致果蠅生物鐘不容易打亂的系統(tǒng)構(gòu)建背后的基本法則,。“這種協(xié)作工作使我們非常激動，我們很想知道系統(tǒng)工程學(xué)觀點和工具是否可以用來解開復(fù)雜生物體中的設(shè)計原理的,。”

作者之所以選擇研究果蠅的環(huán)路是因為果蠅是所有生物中研究最多的生物,。研究人員能夠從果蠅的科學(xué)文獻(xiàn)中獲得精確的信息、并且進(jìn)行估算從而得出了新的發(fā)現(xiàn),。

在對所有參數(shù)進(jìn)行的靈敏度分析（sensitivity analysis）時,，他們對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行系統(tǒng)的變化，以找到最容易發(fā)生變化的參數(shù),。系統(tǒng)的脆性和穩(wěn)固性之間的轉(zhuǎn)換主要取決于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),，而且維持時間精確度的設(shè)計是以整個系統(tǒng)的脆性為代價的,。他們還發(fā)現(xiàn)靈敏度分析證實了等級調(diào)控對生物鐘的牢固性非常重要。

作者說,，沿著這個系統(tǒng)調(diào)控的層次向上尋找脆弱點,、找出較弱的連接可能有助于說明疾病是一種牢固系統(tǒng)的故障。在德國,，文章的作者之一Joerg Stelling說,，“我們在這項協(xié)作研究中利用的系統(tǒng)方法有助于弄清生物體中個體控制環(huán)路的功能并且對疾病的原因能有一個理性的了解，從而制定出合理的治療方案,。