Первая полная компьютерная модель целой живой бактерии: в будущем такие системы позволят вносить изменения в геномы организмов и оценивать их влияние, не ставя долгих и сложных экспериментов, а просто глядя на экран компьютера.
Компьютерная болезнь: Виртуальный микроб

Пока что, правда, до такого прорыва далеко: первым организмом, полностью смоделированном на компьютере, стала Mycoplasma genitalium, бактерия, ответственная за развитие ряда инфекционных заболеваний. Впрочем, выбор на нее пал по совершенно иным причинам: она — обладатель одного из самых коротких геномов, который насчитывает всего 525 генов (для сравнения, у кишечной палочки имеется 4288 генов, а у нас с вами, по разным оценкам, 20−25 тыс.).

Однако создать полновесную компьютерную модель даже такого простого организма стало для Маркуса Коверта (Markus Covert) и его коллег непростой задачей. Для выстраивания модели им пришлось тщательно изучить около 900 научных публикаций, в которых исследовались геном и биохимия микоплазмы. В модель было включено почти 2000 установленных экспериментально связей, реакций и прочих свойств, характерных для этой бактерии на разных стадиях ее жизненного цикла.

Авторы выяснили, что поведение всех 525 генов может быть описано комбинацией из 28-ми базовых алгоритмов, каждый из которых описывает поведение программного модуля, моделирующего тот или иной биологический процесс. Модули эти, взаимодействуя друг с другом, в итоге проявляют поведение, весьма и весьма близкое к реальным реакциям генома, физиологии и всей клетки M. Genitalium

, установленным экспериментально.

Словом, модель работает и демонстрирует высокое сходство с настоящей бактерией, хотя и очень простой. Однако в будущем, когда подобные модели удастся построить и для других, более сложных организмов, они позволят совершить настоящий прорыв в биологии и медицине. Они позволят ставить виртуальные эксперименты с самыми тяжелыми в работе бактериями, выяснять все детали их функционирования и эффекты от тех или иных точных воздействий. Особенно полезно это будет при изучении патогенных микробов — если только не забывать о том, что выводы всякого моделирования должны тщательно проверяться в лаборатории.

По пресс-релизу Stanford University