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我校计算生物学中心在Cell子刊发表论文

发表时间:(2019-11-07)

  近日,Cell出版集团旗下的顶级跨学科刊物《iScience》在线发表我校计算生物学中心的最新研究论文,题为“A Drive To Driven Model of Mapping intra Specification interaction networks”。论文发表后在国际学术界引起强烈关注。

 

  论文提出一个数量遗传学新理论。它整合跨学科的元素,利用博弈论、行为生态学与社会学的思想,构建生物表型互作的全方位可视性(omnidirectional visualization)网络。

 

  按照研究人员的说法,这个网络能系统定位群体中各个成员之间竞争与合作的布局与模式,通过这个模式预测群体分化、进化的动态轨迹。

 

  基因是生命之源。研究人员开辟了一项新的统计算法,发现并且定位哪些基因、通过何种方式决定不同生物如何“理性”地选择竞争或合作的策略,以达到它们各自最大的生长、生存、繁殖能力。

 

  “该理论一个显著亮点是,能够量化生物’联网’如何能反向激活或反向抑制基因的表达,”论文通讯作者邬荣领说。“传统数量遗传学理论是基于同一个生物的基因-表型关系发展而来的。而新理论将之扩展到同时研究一个生物的基因是否并如何通过间接方式影响另一个生物的表型。”

 

  

 

  “按照社会学理论,在社会中的每一个人其行为、性格、甚至信仰都是受其他成员所影响的。根据这一现象, 著名社会学家、芝加哥大学哈里斯公共政策研究学院斯坦斯教育政策教授Steven N. Durlauf 说过这样一句话,社会中的你不是你自己,而是其他人的合体,”论文第一作者姜立波说。“我们把这个理论应用到低等生物,发现它同样适用,据此,我们发展出这一新理论。”

 

  研究人员发现,生物之间的交叉影响会激活某些基因,产生变异。虽然达尔文已经认识到生物互作是进化的一种力量,但是长期以来,人们并不知道,互作对进化的影响是通过什么遗传机制实现的。

 

  “我是研究博奕论的专家,博奕论最初始于经济学领域,其后广泛应用到进化、计算机设计等领域,但是把它整合到数量遗传学尚属首次。从实际数据分析结果看,生物互作能通过反向激活,开启群体中那些被遗忘的基因,这确是重要发现,”论文作者之一、宾夕法尼亚州立大学数学系副教授Christopher H. Griffin说。

 

  因为这一突破,论文评审专家认为,这项新理论是数量遗传学近百年来的一个标志性成果,具有里程碑的意义。

 

  在与中国水产科学研究院许建研究员的合作中,这一理论成功发现影响鲤鱼(commoncarp)体重的基因。用传统基因定位方法,研究人员没有找到任何显著位点。“而新理论能发现一批生物学可解释的显著基因,显示这一理论的合理性与功效,”作为共同第一作者的许建强调说。

 

  关于新理论的应用问题,邬荣领说,在数量遗传学、基因定位、进化生物学等领域,其应用前景是广阔的。而这一理论不局限于这些领域,在癌症生物学、肠道微生物、脑神经学等医学领域也会产生重要应用潜力。

 

  任何一个理论的提出,都是刻苦攻关的结果。邬荣领带领团队苦战七年才获得收获。据他介绍,团队能产生这个理论的萌芽,应该感谢计算生物学中心2012年主办的一个国际全基因组会议,会上大家提出许多利用传统理论无法回答的生物学问题。“这些问题引发了我深入的思考,随即组织一批精干的小团队,联合攻关,经历无数次的推演、模拟与数据分析,才获成功的。”邬荣领强调,“忍受坐科研’冷板凳’,是我们团队做研究的金钥匙,也是未来取得更大成功的关键。”

 

  该研究相关工作得到林木分子设计育种高精尖、国家自然科学基金等项目的资助。论文链接:https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30452-3

来源:计算生物学中心           作者:梁丹          浏览次数: