超级计算机探索生化前景 细胞开关类似存储器

  环球科学 ◎ 2008-07-01 DOSTOR转载

导读:美国维吉尼亚技术学院计算机科学副教授Naren Ramakrishnan和生物科学国家中心(NCBS)成员Upinder S. Bhalla研究发现:细胞使用数千种开关来支持重要的生命活动。

关键词:存储

生活中到处有开关,早上,闹钟叫你起床、打开咖啡机、启动汽车,如此等等,直到晚上关灯睡觉。不过,科学家们的编目证明,仅是一个活细胞的开关模板数,就远比我们一整天使用的还多。

超级计算机描绘的细胞交换"地图",每一个小块就是一个"开关"

美国维吉尼亚技术学院计算机科学副教授Naren Ramakrishnan和生物科学国家中心(NCBS)成员Upinder S. Bhalla研究发现:细胞使用数千种开关来支持重要的生命活动。

细胞开关作用多种多样:决定细胞种类--比如成为血液细胞或者皮肤细胞,感应和反馈外界压力,以及与其他细胞交流。"一个细胞开关就像一个存储单元,"Bhalla说,"开关状态--开或者关,就像一台计算机存储器可以一个比特0或1。尽管实际的生物开关非常复杂,控制方式也很多,但是我们已经寻找到可以让它们在简单状态下工作的方法。"

研究者的合作始于一次Ramakrishnan对NCBS的休假拜访,Ramakrishnan是一位计算机科学家,专业是数值模拟和数据挖掘。Bhalla是计算机神经学家,对生化网络建模和仿真有着广泛兴趣。他们决定使用维吉尼亚技术学院的X系统超级计算机对细胞执行开关的多种方式进行检索。

"我们的探测使用的X系统更像一个修补匠或者一个孩子把他们看到的东西整理起来,来判断它们是否有用。我们使用了很多‘零件',每一个‘零件'就是一个化学反应,它们采用各种方式联系在一起,我们发现这无数的人工构造的网络实际上都是‘开关'。"Ramakrishnan说。

"此前,通常观点是生物学中细胞所使用的‘开关'数量很少,可是在我们在检索中发现数以千计的细胞开关。"研究者们在《PLos计算机生物学》上报道:"我们发现了接近4500种拓扑结构反应,或者说接近全部测试结构的10%都被确定有开关行为。"

"当然,对细胞而言,除了交换还有很多功能。"Bhalla说,"但是交换和存储信息是最大比率的基础行为。我们现在可以进一步研究例如信息传递这样的复杂行为。"

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