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    據英國《每日電訊報》7月31日報道，美國斯坦福大學(xué)的科學(xué)家和素有“科學(xué)怪才”之稱(chēng)的克雷格·文特爾領(lǐng)導的科研小組在《細胞》雜志上撰文指出，他們首次利用計算機制造出了“虛擬細菌”，其能模擬微生物的生命軌跡和一舉一動(dòng)。科學(xué)家們表示，最新突破或許有助于改進(jìn)入類(lèi)對疾病的理解并為疾病找到新的療法。

    《每日電訊報》在報道中指出，生物學(xué)和計算機科學(xué)的聯(lián)姻讓科學(xué)家們能借用計算機腳本模擬生命，這將讓人類(lèi)大大受益，并有助于回答人類(lèi)最大也最基本的問(wèn)題“生命是什么？”。

    “代碼腳本”首次讓生物和計算機“聯(lián)姻”

    自古以來(lái)，當兩種不同的科學(xué)思維碰撞在一起時(shí)，都會(huì )激起人們靈感的火花，讓人類(lèi)做出更重大的科學(xué)突破，分子生物學(xué)的誕生就是如此。上世紀50年代中葉，研究遺傳學(xué)的生物學(xué)家開(kāi)始同使用X射線(xiàn)研究物質(zhì)原子結構的物理學(xué)家們合作，這場(chǎng)“聯(lián)姻”讓人類(lèi)首次看到了DNA優(yōu)雅的雙螺旋結構，分子生物學(xué)（在分子水平上研究生命現象的科學(xué)，主要通過(guò)研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結構、功能和生物合成等方面來(lái)闡明各種生命現象的本質(zhì)，研究?jì)热莅ü夂献饔谩┌Y的發(fā)生等各種生命過(guò)程）這門(mén)新興學(xué)科也在1953年順勢興起，將對人類(lèi)自身和疾病的研究推到更高的層次。

    無(wú)獨有偶，另外兩門(mén)科學(xué)也在慢慢靠近并相互結合。其中一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域是生物學(xué)，主要專(zhuān)注于研究DNA指令，正是這些指令決定了活體生物是如何建立起來(lái)以及如何運轉的；另一個(gè)領(lǐng)域計算機科學(xué)則專(zhuān)注于研究操作計算機運行的代碼。

    備受爭議的基因組研究先鋒、美國生物學(xué)家克雷格·文特爾目前是讓這兩門(mén)科學(xué)“聯(lián)姻”的積極推手，其實(shí)，奧地利的量子力學(xué)天才埃爾溫·薛定諤早在1943年提出的“代碼腳本”這一概念正是生物學(xué)和計算機科學(xué)結合的雛形。

    薛定諤于1943年發(fā)表了一場(chǎng)具有里程碑意義的演講，在那場(chǎng)演講中，薛定諤提出了一個(gè)天才性的問(wèn)題：生命是什么？薛定諤問(wèn)道：一個(gè)受精卵如何能獲得“一些包含了該生物未來(lái)所有發(fā)育信息的代碼腳本。”為了回答這個(gè)問(wèn)題，薛定諤提出，染色體就像“非周期性（大分子）晶體”一樣，是一種由同分異構元素連續組成的非周期晶體，構成其的原子具有一個(gè)復雜的非重復性的模式；他也描述了該大分子內“原子排列有序的結合”像摩斯代碼中的劃線(xiàn)和點(diǎn)一樣，擁有建立微生物的指令。

    這是科學(xué)家們首次對遺傳代碼進(jìn)行嚴肅的討論，盡管與很多同齡人一樣，薛定諤也曾錯誤地認為，遺傳代碼被寫(xiě)入蛋白質(zhì)而非核酸中。然而，基于他1943年的演講而撰寫(xiě)的《生命是什么》這本書(shū)卻給了很多人靈感。其中包括DNA研究領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng )者、DNA雙螺旋結構的發(fā)現者之一吉姆·沃森和文特爾。文特爾在演講中表示：“薛定諤的‘代碼腳本’為未來(lái)的很多發(fā)現指明了方向。”

    用計算機腳本模擬細菌

    現在，文特爾正在撰寫(xiě)他自己的代碼腳本——使用計算機設計基因組。他說(shuō)：“我們正在嘗試利用計算機，使用遺傳代碼合成出基因組，讓計算機科學(xué)和生物學(xué)完美地聯(lián)姻。”

    實(shí)際上，計算機不僅能模擬生命，也能模擬活著(zhù)的細胞。幾天前，為了幫助人類(lèi)理解一個(gè)細胞的復雜性，斯坦福大學(xué)的馬庫斯·卡沃特領(lǐng)導的科研團隊與文特爾的研究機構攜手合作，制造出了虛擬的生殖支原體細菌，并再現了該細菌的整個(gè)生命循環(huán)過(guò)程。該細菌是所有細菌中最簡(jiǎn)單的一種，它擁有已知的活體生物中最小的基因組，并且是第二種被排序的非共生微生物。1995年，文特爾對其基因組進(jìn)行了排序。

    生殖支原體細菌目前已經(jīng)成為首個(gè)被詳細建模的微生物，科學(xué)家們使用128臺計算機，模擬出了其525個(gè)基因中每一個(gè)基因的詳細情況，也在分子層面繪制出了該細菌從DNA到RNA再到名為代謝物的小分子的情況。

    科學(xué)家們表示，虛擬細胞和虛擬細菌將幫助他們厘清生命和疾病的本質(zhì)。當人們談?wù)撃硞€(gè)“癌癥基因”時(shí)，其意思是，他們發(fā)現了一個(gè)基因，當該基因出故障時(shí)，會(huì )引發(fā)癌癥。但是，當人們詳細研究一個(gè)癌細胞時(shí)就會(huì )發(fā)現，體內2.3萬(wàn)個(gè)基因中的大部分基因都會(huì )受到影響，模擬基因組的整個(gè)工作情況，對于理解造成疾病的遺傳原因至關(guān)重要。

    文特爾表示，用計算機來(lái)模擬生命、設計生命并“再現生命”，標志著(zhù)科學(xué)研究將跨入一個(gè)新領(lǐng)域，借此，人類(lèi)會(huì )比以往更接近“生命是什么”這一終極問(wèn)題的答案。