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为什么会患上某些疾病每一个现代人都是生物 [复制链接]

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原文作者丨[日]本庶佑

摘编丨安也

《生命科学是什么》,[日]本庶佑著,徐灵芝译,鹦鹉螺丨中信出版社,年10月。

我们对生命的理解,究竟能达到何种状态?

人类基因组的完整测序,意味着我们已经基本掌握了生命的设计图。有些人期待能从这里出发,理解生命的全部奥秘,但是与此同时,另一些人依然悲观地认为我们永远不可能完全理解生命。在这里,我们有必要首先思考一下,所谓理解生命到底是什么意思。理解生命现象的基本原则,以及从分子层面描述各种生命现象,是理解生命的一个步骤。但是在此基础上,我们究竟能否将基因组中存在的数万个基因及其代谢产物,以及它们的调控因子作为一个整体来理解生命的全貌呢?

像这样,将许多分子的相互作用放在一起考虑,试图将分子层面的理解拓展为生命现象层面上的理解,这样的尝试被称为“系统生物学”,是近年来十分活跃的领域。

系统生物学研究者正在尝试将数量众多的各种参数输入拥有强大计算能力的计算机,用数学公式演绎性地推导出生物学功能。简而言之,就是试图用计算机模拟来捕捉生命现象。今天我们可以说,这种尝试已经取得了一定程度的成功。例如,有研究者利用各种物理参数,尝试在计算机上再现心脏的跳动。但是,这种模拟显然还远远没有达到能够将心脏中所有的分子信息统合在一起的水平。此外,人们正积极地用计算机来模拟某些药物的细胞内应答机制,尝试建立细胞反应性的测定方法。

目前的系统生物学研究,常常是将生命现象的某个有限的侧面孤立出来研究其分子层面的相互作用,或者是在不需要追溯到分子层面的前提下,对细胞相互作用或者整个器官的生理机能进行再现。但是,对于复杂的生理功能(比如大脑功能),以及作为全身防御系统的免疫系统的调控机制,目前要进行模拟研究的话,还需要打破极其困难的壁垒。

现在,系统生物学面临的瓶颈可以概括为两个方面。第一,需要考虑的因素太多,这会使计算公式出奇地复杂。这种过于复杂的计算很容易陷入混乱,无法做出有意义的预测。

诚然,只要对参数进行仔细调整,就可以很容易地在计算机上再现已知现象。但是,如果仅仅是这样,就和单纯地制作CG动画没有太大的区别了。真正有价值的计算结果需要能进行有意义的预测,即从生物学的角度预测出重要的未知现象。遗憾的是,我们还不知道系统生物学能否达到这样的水平。

第二,我们还没有充分掌握所有参数,所以仅凭已知参数进行模拟,其结果会与实际相差甚远。理解生命的另一条道路是构建人工生命。这种想法的基础是:如果我们能从基因开始,成功创造出最简单的生命,我们就能够相应地理解生命的基本原理。此外,使用这种方法能制造出有用的微生物,为社会创造价值,因此,此类研究获得了极大的

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