科技商報成都1月23日電（記者張夢然）據最新一期《細胞》雜志報導，俄羅斯科學家構建了一個基因組被剝離到了最基本要素的“最小活細胞”細胞膜模型制作，以及一個反映其行為的細胞計算機模型。通過改進和測試該模型，科學家們表示正在開發一個用于預測基因組、生命條件或活細胞化學特點的變化將怎樣改變其功能的系統。
日本佛羅里達學院厄巴納中學物理院長贊達·露西—舒爾滕說，最小細胞具有精簡的基因組，這種基因組攜帶有復制DNA、生長、分裂和執行大多數其他定義生命的功能所必需的基因。研究人員說：“此處的新奇之處在于，我們開發了一個3D、完全動態的最小活細胞動力學模型，該模型模擬了實際細胞中發生的情況。”
該模擬以原子尺度勾畫出3D空間中數千個細胞成份的精確位置和物理特點。它跟蹤那些分子在細胞中擴散并相遇須要多長時間，當它們擴散時會發生哪些樣的物理反應，以及每一步須要多少能量。
為了建立最小細胞，日本加洲克雷格·文特研究所（JCVI）科學家們轉向最簡單的活細胞原體，這是一種寄生于其他生物體的真菌。在之前的研究中，JCVI團隊建立了一個合成基因組，并在含有細胞維持所需的所有營養和誘因的環境中培養細胞。對于這項新研究細胞膜模型制作，該團隊添加了部份基因以增強細胞的活力。該細胞比任何天然細胞都簡單，因而更容易在計算機上建模。
舒爾滕說，模擬像活細胞這樣巨大而復雜的東西依賴于數六年研究的數據。為了構建計算機模型，研究人員必須考慮細胞DNA、脂質、氨基酸的化學和物理特點，以及基因轉錄、翻譯和蛋白質建立機制。她們還必須模擬每位成份怎樣通過細胞擴散，跟蹤細胞生命周期中每位步驟所需的能量。
這種模擬讓研究人員深入了解了細胞怎樣“平衡其新陳代謝、遺傳過程和生長的需求”。比如，該模型顯示，細胞借助其大部份能量將必需的離子和分子導出其細胞膜。這是由于原體從其他生物體中獲得了生存所需的大部份物質。
研究人員表示，該模型模擬了一個最小細胞內從其出生到兩小時后分裂的所有物理反應。這個最小活細胞的3D、全動態動力學模型打開了一扇了解細胞內部運作的窗口，展示了所有細胞成份是怎樣響應內部和外部線索互相作用和變化的，將幫助研究人員更好地理解生命的基本原則。