[SciScape] 模式生物

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[Jul 13, 00] 模式生物

西雅圖華盛頓大學的George von Dascow及其同事完成了一項數學模擬以研究界定動物體節的遺傳互動網路，這個模式系統宣示了生物學結合了電腦科學所帶來的重大預測力。

劍橋大學的Peter K. Dearden和Michael E. Akam在Nature評論道：「我們希望人類基因組也能夠被劃分為一系列的網路連結單元，並且能夠獨立各別去研究它們。當我們的知識增進後，基因調控的圖譜也會跟著暴增。」

該體節系統用來研究果蠅最行得通。體節是被演化中保守的遺傳訊息所控制的，所以同樣的道理也適用於各種不同的動物。用網路和邏輯的語言來說，該體節單元在被提供了各種不同參數的同時也還是穩當的。

雖然控制果蠅的遺傳網路是清楚的，但是要利用電腦模式來重現卻不是簡單的。該模式需要136個方程式和超過50個自由參數來表示RNA的半衰期和基因的蛋白質產物，以及它們在細胞中的擴散速率，還有它們對基因和目標蛋白質的結合力。在大多數情況下，那些參數是未知的，這給研究者帶來另一個問題：那些參數設在何範圍內才能使那些單元維持穩定？

研究者預期該複雜的網路如果行得通的話，則那50個參數必定要局限於一個相對的小範圍內。事實上，該網路根本就行不通，它產生的模式一點也不像真實動物的體節。於是von Dassow等人回到問題的根本面。他們體認到分子生物學家各別地研究單一的基因而從來不把它們放到一塊來研究，根本不可能說明體節分化的整體過程。

於是他們加入一些實驗中提示到的邏輯的連結至該網路中，然後重跑該模式。這次結果就漂亮了，就算那些參數值大相逕異，還是能夠產生真實的體節模式出來。這顯示出該體節單元是相當穩定的，它能夠在極大不同範圍的情況下運作無礙，這就解釋了為何我們能見到同樣的體節單元在許多不同的地方如果蠅身體和人腦中都能行得通。

重要的還有，通過分析他們之前的失敗，他們找出實驗和理論預測之間的矛盾，這對以後的實驗設計是大有助益的。

原始文章：
1.von Dassow, G., Meir, E., Munro, E. M. & Odell, G. M. The segment polarity network is a robust developmental module. Nature 406, 188 -192 (2000). 
2.Dearden, P. K. & Akam, M. E. Segmentation in silico. Nature 406, 131-132 (2000). 


--摘譯自:
Nature Science Update (07/13/00): evolution : Model organism
<http://helix.nature.com/nsu/000713/000713-9.html>

 -- 責任編輯: Gene <[e-mail]>