第210章 计算生物学研究 一（1/2）

事实上，徐辰並不是第一个试图挑战这个“大统一”的人。

早在二十年前，正值人类基因组计划刚刚完成草图绘製的狂热时期，生物学家们普遍乐观地认为，只要测出了所有基因序列，生命的奥秘就將迎刃而解。在这样的背景下，日本科学技术振兴机构（jst）发起了宏大的“e-cell计划”。该计划由庆应义塾大学的富田胜教授掛帅，集结了当时最顶尖的生物信息学家，试图用超级计算机暴力求解细胞內所有的微分方程。结果显而易见，隨著参数数量的指数级膨胀，成为了生物信息学史上著名的“烂尾楼”。

后来，网络科学泰斗巴拉巴西试图用控制论来解决这个问题。他在2011年发表的那篇震惊学界的论文中，成功將卡尔曼滤波等工程控制理论应用到了复杂网络中。但他提出的“结构可控性”理论过於理想化，主要应用於电网、社交网络等线性系统，却忽略了生物网络中无处不在的非线性反馈，导致预测结果在真实实验中屡屡碰壁。

“前人的失败，是因为他们要么太依赖算力，要么太依赖线性假设。”

徐辰在崭新的笔记本扉页上，写下了一个充满了野心的题目：

《基於超图拓扑动力学与奇异摄动理论的细胞代谢网络全景可控性重构》

这个题目足以让大多数外行人望而生畏，但它直指这一学科的核心痛点：如何在缺乏完备动力学参数的“灰箱”状態下，预测並重塑大规模代谢网络的涌现属性。

传统的代谢工程，往往深陷於“爱迪生式”的试错泥潭。就像当年爱迪生寻找灯丝材料一样，想提高某种產物的產量那就把相关的酶都过表达一遍试试。这种“盲人摸象”的方法效率极其低下，且极易因为代谢负荷导致细胞“死给你看”。

而徐辰的模型，旨在通过“乾湿结合”——即干实验指导湿实验的方法，直接计算出网络中的结构可控性节点。

通俗点说，就是要在一张包含几千个节点的巨大网络中，精准地找到那几个“总开关”。只要按动这几个开关，就能像上帝一样，隨心所欲地控制细胞的代谢流向。

“给上帝的手术刀画图纸。”

徐辰喃喃自语，眼中闪烁著兴奋的光芒。

他在脑海中將这场战爭拆解为三个阶段。

……

第一阶段：构建高保真地图（网络拓扑重构）

如果按照陈志华教授之前的路子，无非是照搬加州大学圣地亚哥分校的伯恩哈德帕尔森教授那一套。

帕尔森是系统生物学的教父级人物，他提出的“基於约束的模型”以及核心的通量平衡分析法（fba），统治了该领域整整二十年。那是一套成熟的工业標准：把细胞看作一个只会加减法的化工厂，利用化学计量矩阵的零空间来推算代谢通量。

这种方法就像是在不知道交通规则的情况下，仅凭进出城的车辆总数来推测城內的交通状况。

这套方法虽然稳健，但它有一个致命的缺陷——它假设细胞永远处於“稳態”。但在真实的生命活动中，稳態只是瞬间，动態才是永恆。

“太粗糙了。”徐辰看著白板上画出的简单节点图，眉头紧锁，“那是牛顿时代的线性思维。细胞不是简单的流水线，它是一个充满了各种『小动作』的复杂网络。”

传统的图论把反应简化为“二元关係”，也就是点对点的，这在生物学上根本行不通。

比如一个最简单的生化反应：a+bc+d。

这是一个酶同时催化两个底物，生成两个產物。这在数学上不是一条线，而是一个复杂的“结”。

如果用普通图论表示，就会丟失掉a与b必须“同时”存在才能反应这一关键的协同信息。

“普通的『图』表达不了这种复杂性……”徐辰揉了揉发胀的太阳穴，白板上已经被他擦得黑乎乎一片。

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