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。
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？这跟没加有什么区别？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、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？！”
“怎么了？”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征峰，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，手里抓着鼠标都在抖。
“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，这细菌靠什么长这么快？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……”
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