斯坦福大学的一个科学家团队公开发布了其生殖支原体的全细胞模型,以及来自超过3,000次单细胞微生物生长和分裂模拟的完整数据集。下面的视频通过一个名为WholeCellViz的可视化工具回放了其中一次模拟的数据,该工具也在线可用。
六个面板显示了细胞在其九小时生命周期中不同方面的生理机能。
“细胞形状”面板指示了细胞在扩展并分裂成两个子细胞时的长度、重量和体积。
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在“新陈代谢”面板中,闪烁的箭头和圆圈代表细胞用于处理能量、营养和废物的一些更重要的生化物质和反应的运动和浓度变化。
“基因表达”可视化显示了RNA从DNA染色体(顶部方块)中转录的水平,然后翻译成单个蛋白质(中间)和蛋白质复合物(底部)的水平。
左下角面板中的每个圆形形状代表生物体的两条染色体之一,它们在细胞生命周期的不同时间复制。深蓝色圆圈代表原始(母)细胞的DNA;浅蓝色圆圈反映了进入新的(子)细胞的DNA副本。从染色体不同位置升起的彩色线条反映了已与DNA结合的蛋白质(绿色);附着在DNA上的甲基(影响基因活性)(橙色);以及破坏DNA链之一的损伤(红色),这种情况很少见,因此在本视频中难以看到。
“DNA复制”图表显示了DNA聚合酶蛋白在染色体上的位置,并显示了复制活动如何在细胞模拟生命的约两个小时后开始加速。DNA聚合酶是为子细胞复制DNA链的酶。
生殖支原体中的蛋白质编码基因图谱显示在右下角面板中。当单个核糖体附着到RNA片段并开始将其翻译成蛋白质时,RNA转录自的相应基因的方块从白色变为蓝色。当两个或多个核糖体同时附着到RNA时,该方块变为绿色。切换到绿色是蛋白质正在大量产生的标志。
有关如何开发细胞模拟器的更多信息,请参阅马库斯·W·科弗特在2014年1月刊的《大众科学》杂志上发表的“科学家成功地用软件模拟活细胞”。