美国科学家使用计算机制造出"虚拟细菌"

2012-08-07 20:42:30来源: 网易探索   

  美国斯坦福大学的科学家和素有“科学怪才”之称的克雷格·文特尔领导的科研小组在《细胞》杂志上撰文指出,他们首次利用计算机制造出了“虚拟细菌”,其能模拟微生物的生命轨迹和一举一动。科学家们表示,最新突破或许有助于改进人类对疾病的理解并为疾病找到新的疗法。

  《每日电讯报》在报道中指出,生物学和计算机科学的联姻让科学家们能借用计算机脚本模拟生命,这将让人类大大受益,并有助于回答人类最大也最基本的问题“生命是什么?”。

“代码脚本”首次让生物和计算机“联姻”

  自古以来,当两种不同的科学思维碰撞在一起时,都会激起人们灵感的火花,让人类做出更重大的科学突破,分子生物学的诞生就是如此。上世纪50年代中叶,研究遗传学的生物学家开始同使用X射线研究物质原子结构的物理学家们合作,这场“联姻”让人类首次看到了DNA优雅的双螺旋结构,分子生物学(在分子水平上研究生命现象的科学,主要通过研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质,研究内容包括光合作用、癌症的发生等各种生命过程)这门新兴学科也在1953年顺势兴起,将对人类自身和疾病的研究推到更高的层次。

  无独有偶,另外两门科学也在慢慢靠近并相互结合。其中一个科学领域是生物学,主要专注于研究DNA指令,正是这些指令决定了活体生物是如何建立起来以及如何运转的;另一个领域计算机科学则专注于研究操作计算机运行的代码。

  备受争议的基因组研究先锋、美国生物学家克雷格·文特尔目前是让这两门科学“联姻”的积极推手,其实,奥地利的量子力学天才埃尔温·薛定谔早在1943年提出的“代码脚本”这一概念正是生物学和计算机科学结合的雏形。

  薛定谔于1943年发表了一场具有里程碑意义的演讲,在那场演讲中,薛定谔提出了一个天才性的问题:生命是什么?薛定谔问道:一个受精卵如何能获得“一些包含了该生物未来所有发育信息的代码脚本。”为了回答这个问题,薛定谔提出,染色体就像“非周期性(大分子)晶体”一样,是一种由同分异构元素连续组成的非周期晶体,构成其的原子具有一个复杂的非重复性的模式;他也描述了该大分子内“原子排列有序的结合”像摩斯代码中的划线和点一样,拥有建立微生物的指令。

  这是科学家们首次对遗传代码进行严肃的讨论,尽管与很多同龄人一样,薛定谔也曾错误地认为,遗传代码被写入蛋白质而非核酸中。然而,基于他1943年的演讲而撰写的《生命是什么》这本书却给了很多人灵感。其中包括DNA研究领域的开创者、DNA双螺旋结构的发现者之一吉姆·沃森和文特尔。文特尔在演讲中表示:“薛定谔的‘代码脚本’为未来的很多发现指明了方向。”

用计算机脚本模拟细菌

  现在,文特尔正在撰写他自己的代码脚本——使用计算机设计基因组。他说:“我们正在尝试利用计算机,使用遗传代码合成出基因组,让计算机科学和生物学完美地联姻。”

  实际上,计算机不仅能模拟生命,也能模拟活着的细胞。几天前,为了帮助人类理解一个细胞的复杂性,斯坦福大学的马库斯·卡沃特领导的科研团队与文特尔的研究机构携手合作,制造出了虚拟的生殖支原体细菌,并再现了该细菌的整个生命循环过程。该细菌是所有细菌中最简单的一种,它拥有已知的活体生物中最小的基因组,并且是第二种被排序的非共生微生物。1995年,文特尔对其基因组进行了排序。

  生殖支原体细菌目前已经成为首个被详细建模的微生物,科学家们使用128台计算机,模拟出了其525个基因中每一个基因的详细情况,也在分子层面绘制出了该细菌从DNA到RNA再到名为代谢物的小分子的情况。

  科学家们表示,虚拟细胞和虚拟细菌将帮助他们厘清生命和疾病的本质。当人们谈论某个“癌症基因”时,其意思是,他们发现了一个基因,当该基因出故障时,会引发癌症。但是,当人们详细研究一个癌细胞时就会发现,体内2.3万个基因中的大部分基因都会受到影响,模拟基因组的整个工作情况,对于理解造成疾病的遗传原因至关重要。

  文特尔表示,用计算机来模拟生命、设计生命并“再现生命”,标志着科学研究将跨入一个新领域,借此,人类会比以往更接近“生命是什么”这一终极问题的答案。

关键字:美国科学家  虚拟  细菌

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2012/0807/article_3016.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
美国科学家
虚拟
细菌

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 医学成像 家庭消费 监护/遥测 植入式器材 临床设备 通用技术/产品 其他技术 综合资讯

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved