我們的生物鐘（或稱生物節(jié)律）在穿越不同時(shí)區(qū)時(shí)就會(huì)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(duì)果蠅生物鐘的計(jì)算機(jī)模型研究表明體內(nèi)的生物鐘非常牢固,，也就是說(shuō)很難被擾亂,。這些研究可能最終促進(jìn)人們對(duì)人類(lèi)時(shí)差感以及人類(lèi)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(gè)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(shí)也使它成為一個(gè)好的原型動(dòng)力學(xué)細(xì)胞系統(tǒng),。

果蠅的生物鐘是一種基于太陽(yáng)信號(hào)的調(diào)節(jié)系統(tǒng),。當(dāng)太陽(yáng)升起時(shí)，它會(huì)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(dòng)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(gè)重要的回饋環(huán)路，從而使這個(gè)系統(tǒng)成為一種等級(jí)調(diào)控設(shè)置,，正如工程學(xué)中經(jīng)常使用的一種分等級(jí)控制方案,。

這個(gè)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(cè)到溫度下降時(shí)就減少制冷,。據(jù)Frank Doyle說(shuō),，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(dòng),，我們很想知道系統(tǒng)工程學(xué)觀點(diǎn)和工具是否可以用來(lái)解開(kāi)復(fù)雜生物體中的設(shè)計(jì)原理的,。”

作者之所以選擇研究果蠅的環(huán)路是因?yàn)楣壥撬猩镏醒芯孔疃嗟纳铩Ｑ芯咳藛T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(duì)所有參數(shù)進(jìn)行的靈敏度分析（sensitivity analysis）時(shí)，他們對(duì)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(shí)間精確度的設(shè)計(jì)是以整個(gè)系統(tǒng)的脆性為代價(jià)的,。他們還發(fā)現(xiàn)靈敏度分析證實(shí)了等級(jí)調(diào)控對(duì)生物鐘的牢固性非常重要,。

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