To Mycoplasma genitalium έχει ένα από τα μικρότερα γονιδιώματα σε σχέση με όλους τους ζωντανούς οργανισμούς στον κόσμο, αποτελούμενο από μόνο 525 γονίδια. Μικρός αριθμός ακόμη και σε σχέση με το E. coli, ένα άλλο βακτήριο που έχει μελετηθεί ευρέως από τους επιστήμονες, το οποίο έχει 4.288 γονίδια. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Στάνφορντ και του Ινστιτούτου «Κρεγκ Βέντερ», με επικεφαλής τον καθηγητή βιοτεχνολογίας Μάρκους Κάβερτ, κατάφεραν τη μοντελοποίηση του βακτηρίου με χρήση λογισμικού.
Αυτό που είναι εντυπωσιακό είναι το πόσο μεγάλη υπολογιστική ισχύς απαιτείται για να μοντελοποιηθεί εν μέρει ένας απλός οργανισμό. Χρειάστηκε να λειτουργήσει μια συστοιχία από 128 υπολογιστές για 9 έως 10 ώρες, για να αναπαράγει τα δεδομένα για τις 25 κατηγορίες των μορίων που εμπλέκονται στις διαδικασίες του κύκλου ζωής του κυττάρου.
Αυτό το γεγονός συνδέεται με ένα από τα σημαντικότερα ερωτήματα σχετικά με την τεχνολογία για τα επόμενα 50 χρόνια: πόσο επιτυχής θα είναι η βιοτεχνολογία;
Αφενός, έχουμε κάνει τεράστια βήματα στην περιγραφή των μοριακών διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα κατά τον κύκλο ζωής των οργανισμών. Δεν είμαι μόνο η γονιδιωματική, αλλά ολόκληρο το σετ των άλλων μορίων και αλληλεπιδράσεων τους (πχ: πρωτεϊνωματική, επιγενωμικής, μεταγραφωμικής). Το νέο επίτευγμα αποδεικνύει το πόσο μακριά έχουμε φτάσει. Μπορούμε πια να προσομοιάσουμε τις πιο γνωστές αλληλεπιδράσεις μέσα στο κύτταρο: πώς ο κώδικας DNA γίνεται πρωτεΐνες, πώς αλληλεπιδρούν οι πρωτεΐνες αυτές, και πώς το κύτταρο καταναλώνει ενέργεια.
Από την άλλη πλευρά, το βάθος και το εύρος της κυτταρικής πολυπλοκότητας είναι απίστευτα μεγάλο και δύσκολο στη διαχείρισή του. Το μοντέλο για τον απλό οργανισμό Μ. genitalium, απαίτησε την μοντελοποίηση 28 ξεχωριστών υποσυστημάτων, και την ενοποίηση τους στην συνέχεια. Πολλοί επικριτές της συγκεκριμένης ερευνητικής εργασίας, θεωρούν ότι τα παραπάνω υποσυστήματα δεν επαρκούν για να θεωρηθεί ρεαλιστική η προσομοίωση.
Σήμερα, η προσομοίωση μίας και μόνο διαίρεσης ενός κυττάρου του μυκοπλάσματος απαιτεί περίπου δέκα ώρες επεξεργασίας από τους υπολογιστές και δημιουργεί μισό gigabyte δεδομένων. Είναι προφανές ότι με αυτό το ρυθμό δεν μπορούν οι επιστήμονες να προχωρήσουν πολύ πιο πέρα από την προσομοίωση ενός μοναδικού κυττάρου.
Ένα κύτταρο. Μία διαίρεση . Μισό gigabyte δεδομένων. Αναλογιστείτε ότι εκατομμύρια βακτήρια θα μπορούσαν να χωρέσουν στο κεφάλι μιας καρφίτσας και ότι τα περισσότερα από αυτά είναι πολύ πιο περίπλοκα από ό,τι το Μ. genitalium. Ή αναλογιστείτε ότι το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από 10 τρισεκατομμύρια (μεγάλα και σύνθετα) ανθρώπινα κύτταρα, και επιπλέον περίπου 90 ή 100 τρισεκατομμύρια βακτηριακά κύτταρα. Πόσοι υπολογιστές θα χρειαζόταν για να μοντελοποιηθεί το ανθρώπινο σώμα ; Αν είναι εφικτό βέβαια.
Το επίπεδο της βιολογικής πολυπλοκότητας θα μπορούσε πιθανώς να αντιμετωπιστεί στο μέλλον με την πρόοδο της τεχνολογίας. Όμως όπως φαίνεται, είναι πολύ δύσκολο να επεξεργαστούμε ή να βελτιστοποιήσουμε έμβια συστήματα χωρίς να προκληθούν σημαντικές ακούσιες συνέπειες.
by Αντικλείδι , http://antikleidi.wordpress.com
Συναφές:
Reblogged this on ΤΟ ΠΙΤΣΙΡΙΚΙ.