На прошлой неделе произошел настоящий прорыв в области вычислительной биологии. Ученым удалось создать полную модель живого организма, учитывающую все происходящие в нем процессы. Иными словами, виртуальная жизнь, моделируемая программой, в точности соответствует реальной.
Группа ученых под руководством Маркуса Коверта, ассистент-профессора биоинженерии Стэнфордского университета, использовала данные 900 научных работ для того чтобы учесть все молекулярные взаимодействия, происходящие в жизненном цикле бактерии Mycoplasma genitalium — одного из самых маленьких живых организмов, способных существовать самостоятельно.
Создав весь живой организм in silico, ученые успешно решили ключевую проблему в этой области исследований. [По аналогии с in vitro — экспериментами с живыми организмами в пробирке и in vivo — экспериментами на живой ткани внутри организма, in silico означает эксперимент над живым организмом «в кремнии», то есть с помощью компьютерной модели. — прим. ред.]
Геном Mycoplasma genitaliumсостоит из 525 генов, благодаря чему ее проще смоделировать, чем, например, более традиционный лабораторный организм E. coli. Но даже в таком масштабе объем данных, встроенных в код виртуальной клетки, оказался огромным. Ученым потребовалось использовать более 1900 экспериментально установленных параметров. Отдельные процессы смоделированы с помощью 28 разных подпрограмм, которые обмениваются между собой данными.
Создание компьютерной модели бактерии, в первую очередь, означает понимание (и способность повторить в виде модели), принципов ее работы. Более того, над компьютерной моделью можно ставить различные эксперименты, проведение которых технически неосуществимо в случае с живой клеткой. Модель позволяет произвольно менять параметры и группы параметров и смотреть на эффект, вызванный такими комплексными изменениями.
Более того, как считают авторы работы, факт создания модели живой клетки открывает дорогу не только к принципиально новым и ранее недостижимым экспериментальным возможностям, но и к созданию новых живых организмов «с чистого листа».
Как считает соавтор работы Джонатан Карр, это может стать новым начинанием того же масштаба, что и проект по расшифровке генома человека. «Потребуются колоссальные общие усилия для того, чтобы подобраться к созданию работающей модели человека» — утверждает ученый.
