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当生物爱上计算机

王通 基因学苑 2023-08-18

二十年前,
女:“对不起,我不会喜欢你的,你不要再坚持了,就好比让一个学计算机的同学和一个学生物的专家讨论生物,可能么?”
男生听后默默走开,
二十年后……

   据说这是一个真实的故事,不过故事的男主角不是我,我一般是说话机会都没有。一个是整天白大褂整天泡在实验室做实验的生物科学研究,一个是引领二十世纪科技发展的技术明星计算机科学技术,这两个之前看起来风马牛不怎么相及的学科又会相遇,产出怎样的火花呢……

    现在我们大家都知道了,生物和计算机“相爱”,生出了一个叫做“生物信息”的学科,这个学科正逐渐成为一个重要的学科,正在发挥越来越重要的作用,在这个世纪将取得重大的成绩。其实现在我们却突然意识到,生物科学和计算机科学,这两个本来看似不般配的学科,为何却能最终走到了一起。其实他们本来就是天生一对。生命科学和计算机科学,本质上是非常相似的。
     首先生命的语言是ATCG四种碱基,在由这四种碱基,三个构成氨基酸,氨基酸构成蛋白,生命也就出现了;计算机语言是01,由01构成各种字符,再由这些字符构成程序语言。二者都创造出一个精彩的世界;
   第二,生命是一段固定的编码程序染色体控制的,在生命出现时候已经编写好了,接下来就会按顺序去执行,当然这段程序可能有先天BUG,染色体的缺陷造成你有先天疾病。“程序”的执行也会随着输入输出条件而改变,比如你输入了三鹿牛奶,造成“程序”立即终止;也可能是输入条件刺激,改变了循环,比如外界条件刺激,激活了原癌基因等;  
   第三,计算机程序中,有时一点偏差,就会造成执行错误,比如print你写错了,这个程序就不能输出了;在生命语言中,也会存在一个碱基发生错误,就会造成很大影响,我们知道镰刀形贫血症就是因β-肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸所代替,基因组上单个碱基的变化引起的疾病;
   第四,计算机语言有很多种,从简单的脚本语言,像Shell,perl,python等,到复杂的编程语言,C,c++,java,VB等等。生命的语言也是这样,从小的生命语言病毒基因组,细菌基因组,到巨大的语言动植物基因组,人类基因组等;
   第五,计算机中,功能相近的函数可以构成一个包,共同完成一个功能。生命语言中也是一样,比如在细菌中功能相近的基因构成一个操纵子,共同执行功能;

   第六,计算机语言中,有函数、关键字、循环控制等不同类别;生命语言中,有编码基因,非编码RNA,转座子、重复序列都能。
    第七,计算机语言并不是随意01组合就行,而是具有一定的语言结构;生命语言也是这样,基因必须是开放阅读框,
   第八,计算机中可以调用外部函数,执行需要的功能,比如浏览器不能播放flash,可以安装插件。在生物世界中生物之间存在水平基因转移,比如噬菌体,质粒可以携带外部基因,本来不致病的,导入致病基因,就能致病了;
       第九,计算机科学产生了海量数据,而基因组测序也将带来海量数据;
   第十,信息技术带来了技术革命,产业升级,彻底改变了世界,改变了人们的生活方式,交流方式;生物科学也将彻底改变医疗,健康等,让我们重新认识这个世界;
   那么,生物爱上计算机,必将带来更大一次的技术变革,再一次,改变世界。

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