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勾引有妇之夫 朱门绣户 窑子开张了(H)

第213章 计算生物学研究 四

      接下来的两周,徐辰和刘伟成了实验室里的“黄金搭档”。
    徐辰负责设计实验方案,计算加样量和时间点;刘伟则负责具体的湿实验操作。
    刘伟不愧是博五的“资深科研狗”,操作手法嫻熟无比。
    “质粒构建,gibson组装体系,50度反应15分钟。”刘伟一边念叨著,一边用移液枪精准地吸取微量的dna片段。他的手很稳,枪头悬停在离液面0.1毫米的地方,轻轻一压,液体便如丝般滑入。
    “转化感受態细胞,冰浴30分钟,42度热激90秒,復甦1小时。”
    ……
    然而,实验並不总是一帆风顺的。
    第三天,第一批转化结果出来了。
    “徐神,情况不对。”刘伟拿著培养皿,眉头紧锁,“这批菌落长得太慢了。按照你的设计,我们用的是弱启动子来压低pfk的表达量。但是现在看来,压得太狠了,菌体好像……快饿死了。”
    徐辰接过培养皿,对著光看了看。確实,上面的菌落细小如针尖,几乎看不见。
    “不应该啊。”徐辰调出模型数据,“根据奇异摄动理论的计算,35%的活性是临界点。只要高於这个值,糖酵解通量应该能维持基本的生存需求。”
    “除非……”徐辰的目光突然变得锐利,“除非我们忽略了什么。”
    他迅速打开电脑,重新检查了一遍那个庞大的微分方程组。
    几分钟后,他猛地一拍大腿。
    “大意了!我忽略了『渗漏表达』!”
    徐辰指著屏幕上的一行参数,有些懊恼地说道:“我用的这个启动子,虽然理论强度是弱的,但在大肠桿菌的实际环境中,它会有一定的基础渗漏。也就是说,即使我不加诱导剂,它也会偷偷地表达一点点酶。”
    “而在我的模型里,我假设它是完美的开关。这就导致实际的酶活性比我计算的要高,反而触发了细胞的负反馈调节,把整个通路给锁死了。”
    徐辰在心里狠狠地吐槽了自己一句:这就是数学家的傲慢啊。总以为世界是完美的球体,结果现实却是个坑坑洼洼的土豆。生物系统里的噪音,有时候比信號还大。
    “那怎么办?重做?换个更严谨的启动子?”刘伟问道,手里已经准备去拿废液缸了。
    “不,不用重做。”徐辰抬手拦住了他,眼神中闪过一丝疯狂的数据流,“既然它喜欢渗漏,那我们就把渗漏也算进去。给我十分钟,我修正一下边界条件。”
    徐辰的手指在键盘上飞舞,屏幕上的代码如瀑布般流下。他並没有推翻模型,而是引入了一个“噪音项”,將那个不可控的渗漏表达量,强行纳入了微分方程的解空间。
    “既然关不紧水龙头,那就计算水滴漏下的频率,然后……利用它。”
    十分钟后,回车键敲响。一个新的数值跳了出来。
    “老刘,把诱导剂iptg的浓度,从0.1mm降到0.005mm。我们做一点『微调』,一点一点地把它的活性逼到那个临界点上。”
    “0.005mm?”刘伟瞪大了眼睛,差点以为自己听错了,“这也太低了吧?这跟没加有什么区別?这完全是顺势疗法的浓度啊!这能行吗?”
    “如果不信数学,我们还有別的选择吗?”徐辰反问道,目光灼灼,“如果不靠计算,让你凭经验去试,你会试0.005这个浓度吗?”
    刘伟愣了一下,摇摇头:“不会,正常人起码从0.05起跳。”
    “这就对了。”徐辰指了指脑袋,“生物系统的复杂性就在於它的非线性。那个能打开宝库的『芝麻开门』的频率,往往藏在人类直觉的盲区里。第一次我大意了,把地图画错了一角。现在地图修好了,除了跟著地图走,我们在黑暗中別无他法。”
    “相信数学。在混沌的生物系统里,它是唯一的火把。”
    ……
    调整方案后,实验继续进行。
    “徐神,这组菌长得有点慢啊,od600才0.4,是不是诱导剂加多了?要不要补点葡萄糖?”刘伟看著分光光度计的读数,有些担忧。
    “不,別动。”徐辰盯著电脑屏幕上的模擬曲线,冷静地说道,“模型显示这是正常的代谢切换期。细胞正在重组胞內的酶系,適应新的碳通量分配。这是黎明前的黑暗,再等两小时,od值会指数级上升。”
    徐辰心里暗道:要是这时候加了葡萄糖,就会触发『碳分解代谢物阻遏效应』,之前的调控就全白费了。生物学直觉有时候会骗人,就像女人的第六感,虽然准,但偶尔也会把你带沟里去。但微分方程不会,它是绝对理性的渣男,只讲逻辑,不讲感情。
    “老刘,这组样品的淬灭时间要精確到秒,准备好液氮。我们要捕捉的是胞內代谢物的瞬时浓度。”
    “放心,掐表吧。”
    ……
    两周后,凌晨两点。
    实验室里只剩下高效液相色谱仪(hplc)发出的低沉嗡嗡声。这台昂贵的仪器正在分离发酵液中的各种有机酸,並將它们转化为电信號。
    当最后一组样品的分析图谱在屏幕上缓缓绘製出来时,原本困得直打哈欠、手里还捏著半个麵包的刘伟,突然猛地凑近屏幕,眼珠子瞪得溜圆。
    “臥……臥槽?!”
    “怎么了?”徐辰凑过来。
    “徐辰,你过来看!”刘伟指著屏幕上那个高耸入云的特徵峰,声音都变调了,“这是琥珀酸的峰?你確定没把標样当样品打进去?这峰面积……都快衝出屏幕了!”
    “这就是发酵液的上清。”徐辰走过来,看了一眼保留时间和峰面积,嘴角微微上扬。
    “这產量……比对照组提高了整整50%?!”刘伟难以置信地调出了另一张图——细胞生长曲线,“最离谱的是,这菌体密度居然跟野生型几乎一样?!这不科学啊!”
    刘伟转过头,像看怪物一样看著徐辰,手里抓著滑鼠都在抖。
    “这完全违背了代谢工程的常识!你让马儿跑,还不让马儿吃草?你把碳源都拿去合成產物了,这细菌靠什么长这么快?难道你给启动子施了魔法?还是说这大肠桿菌成精了?”
    “不是魔法,是数学。”
    徐辰指著图谱上那几个不起眼的小峰,那是副產物乙酸和乳酸的峰,此刻它们低得几乎看不见。
    “模型预测,当我们把pfk的活性压低到38%时,细胞內的代谢流会发生一种奇妙的『分流效应』。原本流向乙酸和乳酸这些『垃圾產物』的碳源被截流了,原本用於无效循环的能量被节省下来,正好弥补了合成琥珀酸的消耗。”
    刘伟张了张嘴,看著徐辰那张平静的脸,最后只憋出一句话:
    “服了。以后谁再跟我说生物是实验科学,我跟谁急。这分明就是算命科学……”