एक जीवित कोशिका का पहला कंप्यूटर मॉडल

स्टैनफोर्ड के वैज्ञानिकों ने एक बड़ा कदम आगे बढ़ाया है: पहली बार, शरीर का एक पूरा डिजिटल मॉडल और इसका पूरा जीवन चक्र बनाया गया था। छोटे जीवाणु माइकोप्लाज्मा जननांग का एक कंप्यूटर मॉडल बनाने के लिए, 28 स्वतंत्र मॉड्यूल को एक दूसरे के साथ बातचीत करना, एक जीवित कोशिका की प्रक्रियाओं का अनुकरण करना और 1.900 मापदंडों के साथ संचालन करना आवश्यक था। उनके व्यवहार का वर्णन करने के लिए 900 विभिन्न वैज्ञानिक रिपोर्टों का उपयोग किया गया था। मॉडल की जटिलता अधिक है: केवल एक एककोशिकीय कोशिका को विभाजित करने की प्रक्रिया के लिए, 10 घंटे के सिमुलेशन की आवश्यकता होती है, और आउटपुट डेटा का आधा गीगाबाइट होता है।

माइकोप्लाज्मा जननांग एक सरल परजीवी है जो जननांग और श्वसन पथ में रहता है। जीवाणु मुख्य रूप से अपने आनुवंशिक तंत्र के आकार से शोधकर्ताओं को आकर्षित करता है - एम। जननांग में केवल 525 जीन होते हैं, जबकि अधिक परंपरागत प्रयोगशाला ई। कोलाई में 4,288 जीन होते हैं। सूक्ष्मजीव की प्रकृति और परजीवी के साथ काम करने में कठिनाइयों के बावजूद, जीन की छोटी संख्या इसे बायोइन्जीनियर के लिए आकर्षक बनाती है: यह एम। जननांग की भागीदारी के साथ था जो पहली बार 2008 में एक कृत्रिम गुणसूत्र बनाया गया था।

इस प्रयोग का लक्ष्य, जैसा कि अध्ययन के सह-लेखक कहते हैं, स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी जोनाथन कैर में बायोफिज़िक्स के स्नातकोत्तर छात्र, एम। जननांग की प्रक्रियाओं का विश्लेषण करने के लिए नहीं थे, बल्कि सामान्य रूप से जीव विज्ञान की समझ में सुधार करने के लिए थे। रिपोर्ट मॉडल के काम का वर्णन करती है, उदाहरण के लिए, डीएनए के प्रोटीन बंधन की गतिशीलता और नए जीन के कार्यों का निर्धारण करने के लिए। वैज्ञानिकों ने देखा है कि यद्यपि विकास के अलग-अलग चरणों की अवधि सेल से भिन्न होती है, अंतर्निहित नकारात्मक प्रतिक्रिया तंत्र के कारण, जीव के अस्तित्व की समग्र अवधि लगभग स्थिर होती है, जैसा कि अपेक्षित है।

पिछले दो दशकों में, सेल संरचना की संरचना के बारे में बहुत अधिक जानकारी सामने आई है, लेकिन सभी प्रयोग एक जीन की जगह और परिणामों का अवलोकन करने के लिए नीचे आते हैं। एक वास्तविक जीव के साथ जो काम नहीं किया गया, वह हमें इसका एक कंप्यूटर मॉडल बनाने की अनुमति देगा। इस तरह की डिजिटल गणनाओं की आवश्यकता इस तथ्य के कारण है कि प्रत्येक जीन न केवल लक्षण को नियंत्रित करता है, कई लक्षण सैकड़ों और हजारों जीनों की बातचीत का परिणाम हैं। यह समझना मुश्किल है कि यदि आपके पास अपने काम की एक पुनर्निर्मित योजना नहीं है तो कुछ कैसे काम करता है।

इस तरह के शोध का भविष्य व्यक्तिगत जीन चिकित्सा और जैव-सीएडी के उद्भव का वादा करता है, जैविक कंप्यूटर एडेड डिजाइन के पैकेज, जो परीक्षण और त्रुटि विधि से बचने में मदद करेगा, जो अब लागू होता है क्योंकि हम अभी भी सरलतावाद की प्रक्रियाओं को पूरी तरह से नहीं समझते हैं।

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