科技商报成都1月23日电（记者张梦然）据最新一期《细胞》杂志报导，俄罗斯科学家构建了一个基因组被剥离到了最基本要素的“最小活细胞”细胞膜模型制作，以及一个反映其行为的细胞计算机模型。通过改进和测试该模型，科学家们表示正在开发一个用于预测基因组、生命条件或活细胞化学特点的变化将怎样改变其功能的系统。
日本佛罗里达学院厄巴纳中学物理院长赞达·露西—舒尔滕说，最小细胞具有精简的基因组，这种基因组携带有复制DNA、生长、分裂和执行大多数其他定义生命的功能所必需的基因。研究人员说：“此处的新奇之处在于，我们开发了一个3D、完全动态的最小活细胞动力学模型，该模型模拟了实际细胞中发生的情况。”
该模拟以原子尺度勾画出3D空间中数千个细胞成份的精确位置和物理特点。它跟踪那些分子在细胞中扩散并相遇须要多长时间，当它们扩散时会发生哪些样的物理反应，以及每一步须要多少能量。
为了建立最小细胞，日本加洲克雷格·文特研究所（JCVI）科学家们转向最简单的活细胞原体，这是一种寄生于其他生物体的真菌。在之前的研究中，JCVI团队建立了一个合成基因组，并在含有细胞维持所需的所有营养和诱因的环境中培养细胞。对于这项新研究细胞膜模型制作，该团队添加了部份基因以增强细胞的活力。该细胞比任何天然细胞都简单，因而更容易在计算机上建模。
舒尔滕说，模拟像活细胞这样巨大而复杂的东西依赖于数六年研究的数据。为了构建计算机模型，研究人员必须考虑细胞DNA、脂质、氨基酸的化学和物理特点，以及基因转录、翻译和蛋白质建立机制。她们还必须模拟每位成份怎样通过细胞扩散，跟踪细胞生命周期中每位步骤所需的能量。
这种模拟让研究人员深入了解了细胞怎样“平衡其新陈代谢、遗传过程和生长的需求”。比如，该模型显示，细胞借助其大部份能量将必需的离子和分子导出其细胞膜。这是由于原体从其他生物体中获得了生存所需的大部份物质。
研究人员表示，该模型模拟了一个最小细胞内从其出生到两小时后分裂的所有物理反应。这个最小活细胞的3D、全动态动力学模型打开了一扇了解细胞内部运作的窗口，展示了所有细胞成份是怎样响应内部和外部线索互相作用和变化的，将帮助研究人员更好地理解生命的基本原则。