【抄本质】电脑模拟生理实验,生物研究迈入新纪元!
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【抄本质】电脑模拟生理实验,生物研究迈入新纪元!

Harel是以色列魏茨曼研究所(Weizmann Institute)的教授,研究领域为资讯工程,他的研究团队引领潮流,开启新的科学思潮,他指出:“生物研究正要迈入新的纪元,就是从分析到合成。”

在柏林举办的倒墙研讨会(Falling Walls Conference),场地位于一处改造过的抽水站,与会者满怀好奇心,都想到场聆听重大的科学发现,把会场挤得水泄不通。在研讨会中,Harel针对生物学研究的改变提出看法,“我的方法是把视野拉远,把生物系统分解到最小的分子没什么意思;建立模型、了解机制,然后发现生理机制的性质,如此才能振奋人心。”

现代科学正流行一项探索比已知生物分子更小分子的生物学研究,细胞、DNA、基因、蛋白质、代谢物等多到令人眼花撩乱的微小分子,都是科学家探索的主题,微小分子互相作用、组成系统,才能构成生命。有些生物反应机制很复杂,源于繁杂却微小的交互作用,不一定能够预测,因此建立生理机制模型就有助于了解这些反应。

Harel的研究方法就另辟蹊径:利用电脑重建生物系统做实验,打造在现实世界中难以或无法进行的实验。这项被称为逆向工程生物学(reverse-engineered biology)的系统,专门打造各种生理机制模型,其中模型好坏与否,取决于建造模型的资料数据;例如Harel的器官或线虫模型,或是近期的癌症肿瘤模型,都以成千上万笔酵素动力学的基因表现研究为基础。

他说:

“如果把所有已知的资料同样都放入模型里面,就可以巨细靡遗的测试模型,看模型在不同的环境中的运作情形。新的数据资料会愈来愈多,模型也会变得实用、可以互动。除此之外,也可以依照数据修正模型。”

但模型终究是理想条件下的推论,真实世界里往往会因为营养、缺陷基因等种种限制,而产生与推论不符的情况,这时该怎么办?对Harel而言,这样的差异就是机会,他提醒科学家:

“你要把资料投进合理的模型,但不一定每次都要这样做。如果可以把生物学家气到去做实验来证明你的论点是错的,这样就会有振奋人心的新发现。”

Harel举了一个例子,他说以前大家都不知道秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)某发展阶段的机制,于是他就天马行空,把毫无现实根据的资料加到模型里。

他脸上挂着淘气的微笑,边回想边说:

“我把非常奇怪的资料丢到模型里,模型就开始正常的运作,但是我加进去的东西一看就知道是错的,不过也因为如此,生物学家开始做研究、寻找真相。”

Harel认为自己可以挑战现有观念,推动生物研究的发展,“为什么我要建构模型?因为我想要彻底了解生命、深掘奥秘,想要推翻错的理论、建立新的理论。用生物模型可以做的事情十分惊人,毫无限制。”





via i黑马 BY wired

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