一个众筹项目想打造世界上第一只模拟生物。
任何一个科学家都会告诉你，在他们出席的大多数会议中，很多事情不是在演讲厅，而是在外边的咖啡机旁完成的（更不用说那些代表们在演讲结束后三五成群地去的酒吧了）。在这些地方，研究者们会交换想法，互留电话；合作也就由此开始。
互联网有一个经常被低估的作用：它就像一个永久的、延绵不绝的全球性茶歇。在其带来的成果中，一个很好的例子是“开放蠕虫”（OpenWorm）。它是来自美国、英国、俄罗斯和其它国家的生物学家和计算机专家们的一项非正式合作。5月19日，这个小组在众筹网站Kickstarter上成功地募集到了121076美元。这笔钱将用来创造世界上最完善的虚拟生命形态——一种名为隐杆秀丽线虫（Caenorhabditiselegans，以下简称线虫）的生物的精确、开源的数码克隆。这种线虫约1毫米长，生活在温带地区的土壤里。
线虫是科学家的好朋友。它结构简单，通体透明，易于喂养和繁殖。因此它是在生物学中被研究得最透彻的生物之一。雌雄同体的个体（大部分线虫）恰好有959个细胞，其中302个是神经元，每一个细胞的的位置和功能都已了解清楚。始于七十年代的工作甚至让科学家们拥有了一张展示线虫的神经系统中神经元之间彼此的连接方式的图谱——“连接组”。40年来，尽管有了很多技术进步，但是线虫仍然是我们能画出连接组的唯一一种动物。
像这样细致的信息使得“开放蠕虫”项目成为可能。建立一个模型有两种方法：从上至下或由下至上。从上至下的方法比较简单。你不必考虑被建模的事物如何运转，只需要找到重建它行为的方程即可。经济学模型就经常是这样建立的。比如说，用高中程度的数学就可以建立线虫蛇形运动的模型，但这很难带来什么新的启发。
因此，“开放蠕虫”沿另一个方向前进。此项目的协调者，神经和计算机科学家史蒂芬•拉尔森（Stephen Larson）说，他们的想法是模拟线虫每一个细胞的生化行为，以及它们之间相互作用的方式。如果可以完成，那么运动以及此生物的其它行为模式就应该自然而然地从大量的细胞间相互作用中浮现出来。
以这种方式建立一个完整的、与其肉身无法区分的电子生物，将是一项了不起的成就。这也非常实用。例如，人脑与线虫的微小的神经系统之间的差别仅在于神经元的数量和相互连接的程度，但是尽管多年以来投入了大量的人力和财力，现在也没有人真正知道人脑如何运转。建立一个更加简单的神经系统的细致的、可施加刺激的模型将是一个很好的开始。另外，线虫在实验室中经常被用于多种多样的研究，从基础生化到测试药物功能。如果可以在电脑上进行这些测试而不用真正的线虫，同时有充足的信心保证虚拟测试和实际测试结果会一致，那这将是生物和医学研究的大福利。
细节，细节现在，没人清楚一个忠实的模拟是什么样的。一个模型的要点在于略去纷繁复杂的细节，同时保留建模者想研究的问题的本质。但即使对于一个像线虫这样已经被透彻了解了的生物，没人能肯定哪些细节关键，哪些无足轻重。一个活细胞是由酶、离子通道、信使分子和电压门控通道的组成的复杂的一团乱麻。如果试图忠实地模拟所有过程，那即使是超级计算机也得屈膝投降。
现在，这个团队正在规划一个系统，此系统将模拟线虫肌肉细胞和神经元的行为方式，以及神经电冲动如何从一个神经元移动至另一个。同时，还会有一个物理算法提供线虫活动所需的仿真培养皿。他们还将确保，在虚拟的肌肉细胞从虚拟神经元处收到一个虚拟的刺激时，它们可以将线虫的身体正确地变形。
模拟的结果将与现实进行比较。作为现实数据的是约12,000段线虫在真实世界中行为方式的视频。电子线虫可以准确重复的行为种类越多，模拟就越成功。这个项目的另一个发起人马特奥•卡塔莱利（Matteo Cantarelli）说，这个系统很关键的一点是它有很强的可塑性，易于作出改进。这使得他们团队可以边做边提高，有时候是对现有代码作出微调，有时是直接加入新的一段代码。例如，蛋白质可以在线虫体内扩散，从而改变其行为的某些方面。“开放蠕虫”现在还无法模拟这一过程，不过这个团队打算日后实现。
这种可塑性也是研究人员可以在新的科研成果出现之后对此模型进行修改。5月18日，来自麻省理工学院和维也纳大学的一个小组在《自然•方法》（Nature Methods）上发表了一种可以实时扫描活体线虫神经系统的方法。这提供了关键的数据。如果说连接组是一张地图，那么看到神经元发放冲动的能力就为研究者提供了一段反映交通流量的卫星视频——哪里（何时）繁忙，哪里冷清。“开放蠕虫”团队急切地想把这些数据整合进他们的模型。
“开放蠕虫”的名字告诉我们，它对任何人开放。它在Kickstarter上的成功可能有助于吸引其它地方的兴趣——以及资金。Larson博士说：“我们考虑过申请传统的基金。它在众筹方面的成功证明公众对其有兴趣，这应该能帮到我们。”如果他和他的合作者们成功地实现了他们的梦想，那么也许有朝一日，生物学研究会变成“下载一些动物到你的电脑里，然后开工”这么简单的事了。（翻译 宁润东 审校 易逸度）
新闻来源：http://www.huanqiukexue.com/html/newgc/2014/0613/24486.html
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