生活中到處有開關(guān)，早上,，鬧鐘叫你起床,、打開咖啡機、啟動汽車,，如此等等,，直到晚上關(guān)燈睡覺。不過,，科學(xué)家們的編目證明,，僅是一個活細胞的開關(guān)模板數(shù)，就遠比我們一整天使用的還多,。
美國維吉尼亞技術(shù)學(xué)院計算機科學(xué)副教授Naren Ramakrishnan和生物科學(xué)國家中心（NCBS）成員Upinder S. Bhalla研究發(fā)現(xiàn)：細胞使用數(shù)千種開關(guān)來支持重要的生命活動,。
細胞開關(guān)作用多種多樣：決定細胞種類——比如成為血液細胞或者皮膚細胞，感應(yīng)和反饋外界壓力,，以及與其他細胞交流,。“一個細胞開關(guān)就像一個存儲單元,，”Bhalla說，“開關(guān)狀態(tài)——開或者關(guān),，就像一臺計算機存儲器可以一個比特0或1,。盡管實際的生物開關(guān)非常復(fù)雜，控制方式也很多,，但是我們已經(jīng)尋找到可以讓它們在簡單狀態(tài)下工作的方法,。”
研究者的合作始于一次Ramakrishnan對NCBS的休假拜訪，Ramakrishnan是一位計算機科學(xué)家,，專業(yè)是數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)挖掘,。Bhalla是計算機神經(jīng)學(xué)家，對生化網(wǎng)絡(luò)建模和仿真有著廣泛興趣,。他們決定使用維吉尼亞技術(shù)學(xué)院的X系統(tǒng)超級計算機對細胞執(zhí)行開關(guān)的多種方式進行檢索,。
“我們的探測使用的X系統(tǒng)更像一個修補匠或者一個孩子把他們看到的東西整理起來，來判斷它們是否有用,。我們使用了很多‘零件’,，每一個‘零件’就是一個化學(xué)反應(yīng)，它們采用各種方式聯(lián)系在一起,，我們發(fā)現(xiàn)這無數(shù)的人工構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)實際上都是‘開關(guān)’,。”Ramakrishnan說。
“此前,，通常觀點是生物學(xué)中細胞所使用的‘開關(guān)’數(shù)量很少,，可是在我們在檢索中發(fā)現(xiàn)數(shù)以千計的細胞開關(guān)。”研究者們在《PLos計算機生物學(xué)》上報道：“我們發(fā)現(xiàn)了接近4500種拓撲結(jié)構(gòu)反應(yīng),，或者說接近全部測試結(jié)構(gòu)的10%都被確定有開關(guān)行為,。”
“當(dāng)然,，對細胞而言,，除了交換還有很多功能。”Bhalla說,，“但是交換和存儲信息是最大比率的基礎(chǔ)行為,。我們現(xiàn)在可以進一步研究例如信息傳遞這樣的復(fù)雜行為。”
