学霸的征途是星辰大海 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」，操作手法娴熟无比。

「质粒构建，Gibson组装体系，50度反应15分钟。」刘伟一边念叨着，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。

「转化感受态细胞，冰浴30分钟，42度热激90秒，复苏1小时。」

……

然而，实验并不总是一帆风顺的。

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第三天，第一批转化结果出来了。

「徐神，情况不对。」刘伟拿着培养皿，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，对着光看了看。确实，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。只要高于这个值，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，「除非我们忽略了什麽。」

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』！」

徐辰指着屏幕上的一行参数，有些懊恼地说道：「我用的这个启动子，虽然理论强度是弱的，但在大肠杆菌的实际环境中，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，有时候比信号还大。

「那怎麽办？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。他并没有推翻模型，而是引入了一个「噪音项」，将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？这跟没加有什麽区别？这完全是顺势疗法的浓度啊！这能行吗？」

「如果不信数学，我们还有别的选择吗？」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于它的非线性。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，除了跟着地图走，我们在黑暗中别无他法。」

「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？」刘伟看着分光光度计的读数，有些担忧。

「不，别动。」徐辰盯着电脑屏幕上的模拟曲线，冷静地说道，「模型显示这是正常的代谢切换期。细胞正在重组胞内的酶系，适应新的碳通量分配。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确到秒，准备好液氮。我们要捕捉的是胞内代谢物的瞬时浓度。」

「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，并将它们转化为电信号。

当最后一组样品的分析图谱在屏幕上缓缓绘制出来时，原本困得直打哈欠丶手里还捏着半个面包的刘伟，突然猛地凑近屏幕，眼珠子瞪得溜圆。

「卧……卧槽？！」

「怎麽了？」徐辰凑过来。

「徐辰，你过来看！」刘伟指着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？你确定没把标样当样品打进去？这峰面积……都快冲出屏幕了！」

「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。

「这产量……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，像看怪物一样看着徐辰，手里抓着滑鼠都在抖。

「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产物了，这细菌靠什麽长这麽快？难道你给启动子施了魔法？还是说这大肠杆菌成精了？」

「不是魔法，是数学。」

徐辰指着图谱上那几个不起眼的小峰，那是副产物乙酸和乳酸的峰，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，细胞内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『垃圾产物』的碳源被截流了，原本用于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，看着徐辰那张平静的脸，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……」