研究細(xì)胞中生化變化的計(jì)算機(jī)模型 http://www.biotech.org.cn/news/news/show.php?id=24195
邁克爾·愛(ài)立斯有一個(gè)夢(mèng)：想在電腦中重建一個(gè)分子級(jí)別的生命體,。也就是說(shuō)，從分子生物學(xué)的高度來(lái)達(dá)到這一最終目標(biāo),。這是亞爾伯他大學(xué)的生物學(xué)家愛(ài)立斯與其他科學(xué)家共同的夢(mèng),，他們想在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想。
他們認(rèn)為,，明白了生物體各部分如何協(xié)同工作將可以把生物學(xué)提升到一個(gè)新的水平,。到時(shí)，生物學(xué)深入了解生命就如同工程師對(duì)他們所修建的橋梁和飛機(jī)一樣了如指掌,。
愛(ài)立斯博士說(shuō)：“你可以坐在電腦前,，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，看看這東西的表現(xiàn)如何,，然后再指出它為何是這樣的,。等到你能模擬活生生的生物體時(shí)，你才會(huì)明白生物進(jìn)化的整個(gè)過(guò)程。”
虛擬埃希大腸桿菌證明夢(mèng)想不是天方夜譚
這一夢(mèng)想好像是天方夜譚,，但近幾年來(lái),，國(guó)際生物學(xué)家組之一的愛(ài)立斯博士正在將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。他們選擇埃希大腸桿菌這一生物實(shí)驗(yàn)多年來(lái)愛(ài)用的,、我們知道最多的,、最簡(jiǎn)單的生物體作為研究對(duì)象。
為了實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想,，埃希大腸桿菌的專家進(jìn)行了聯(lián)手,。2002年，他們組成了國(guó)際埃希大腸桿菌聯(lián)盟,，讓許多實(shí)驗(yàn)室共同組織研究項(xiàng)目,。在其中一個(gè)項(xiàng)目，研究人員制造了3900多種埃希大腸桿菌的不同品系,，每一品系都少了一個(gè)基因,。不久，科學(xué)家就對(duì)這些基因進(jìn)行了排序,。
隨著對(duì)埃希大腸桿菌的認(rèn)識(shí)加深,，科學(xué)家開始熱心為它建模，以捕獲其行為特征,。帕爾森建立了埃希大腸桿菌的代謝模型,。像其它生物有機(jī)體一樣，埃希大腸桿菌通過(guò)酶來(lái)消化食物,，一點(diǎn)點(diǎn)地變成營(yíng)養(yǎng)分子,。
然后再用其它酶來(lái)修繕新分子的斷片，帕爾森他們以此重建了1000多個(gè)具有交互作用的代謝基因,。
同時(shí),，位于芝加哥的飛利浦-克魯茲大學(xué)的科學(xué)家正在努力讓埃希大腸桿菌游起來(lái)。他們模擬化學(xué)反應(yīng),，將信號(hào)從傳感器傳送到其“發(fā)動(dòng)機(jī)”,，然后通過(guò)三維空間來(lái)跟蹤埃希大腸桿菌的行動(dòng)路徑。
虛擬埃希大腸桿菌游動(dòng)起來(lái)是非常逼真的
在實(shí)驗(yàn)中,，科學(xué)家將虛擬微生物放在食物的斜面上,。食物越高，它們就上得越高,。當(dāng)它們迷失原有方向時(shí),，它們就會(huì)跌落下來(lái)。這時(shí),，傳感器系統(tǒng)會(huì)起作用,，然后它們又向上走,。
埃希大腸桿菌的完全模型不僅有游動(dòng)模擬，同時(shí)還有“就餐”,、抵御外來(lái)病毒,、復(fù)制自我的DNA和其它各種任務(wù)的模擬?？茖W(xué)家認(rèn)為打造多任務(wù)模型將是一令人生畏的工作,，技術(shù)上就相當(dāng)困難。然而,，愛(ài)立斯等人還是決定開始打造完全模型,。
有些科學(xué)家對(duì)此不以為然，認(rèn)為即使我們現(xiàn)在能模擬埃希大腸桿菌里的一切,，也并不意味著我們就能明白它,。不過(guò)，許多科學(xué)家認(rèn)為,，埃希大腸桿菌的完全模型值得努力,，因?yàn)橛兴臐撛趦r(jià)值?？茖W(xué)家可以將埃希大腸桿菌的模型應(yīng)用到更為復(fù)雜的人類細(xì)胞中,，模擬它們對(duì)不同藥物的反應(yīng)如何，應(yīng)用機(jī)會(huì)巨大,。
