Mô hình máy tính vi khuẩn lây truyền qua đường tình dục

Đại học Stanford đã xây dựng một mô hình máy tính mô phỏng vi khuẩn Mycoplasma genitalium, một loại vi khuẩn lây truyền qua đường tình dục. Loài vi khuẩn này có liên quan đến viêm niệu đạo, viêm cổ tử cung và bệnh viêm vùng chậu ở người. Công trình được thực hiện nhằm mô phỏng cấu trúc cũng như các cơ chế di truyền và hoạt động bên trong một tế bào vi khuẩn có kích thước rất nhỏ. Mycoplasma genitalium được mô tả là một trong những vi khuẩn có cấu trúc đơn giản nhất được đưa vào nghiên cứu mô phỏng bằng máy tính. Bộ gene của nó gồm 525 gene, ít hơn đáng kể so với khoảng 20.500 gene ở con người. Số lượng gene tương đối thấp khiến loài vi khuẩn này trở thành đối tượng phù hợp để các nhà khoa học thử nghiệm việc tái tạo hoạt động tế bào trong môi trường ảo. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford đã thu thập khoảng 900 thông tin liên quan đến vi khuẩn Mycoplasma genitalium. Từ những dữ liệu đó, họ xây dựng các mô hình mô tả cấu trúc và cơ chế di truyền của tế bào. Mỗi mô hình tập trung vào một nhóm hoạt động cụ thể diễn ra bên trong tế bào vi khuẩn. Toàn bộ hệ thống được chia thành 28 quá trình hoạt động của tế bào. Những quá trình này bao gồm các hoạt động như sao chép DNA và phân chia tế bào. Việc mô tả từng quá trình riêng biệt giúp các nhà khoa học hình thành một cách tiếp cận có tổ chức đối với hoạt động tổng thể của tế bào. Sau khi xây dựng các mô hình thành phần, nhóm nghiên cứu kết hợp chúng với nhau để mô phỏng một tế bào hoàn chỉnh. Đây được xem là bước quan trọng vì tế bào không hoạt động thông qua những quá trình tách rời, mà thông qua sự phối hợp của nhiều cơ chế khác nhau. Mô hình máy tính vì thế hướng đến việc tái hiện mối liên hệ giữa các hoạt động diễn ra trong cùng một tế bào. Mycoplasma genitalium được giới thiệu là vi khuẩn đầu tiên được mô phỏng thành một mô hình máy tính theo cách này. Thành tựu này cho thấy các nhà nghiên cứu có thể sử dụng dữ liệu sinh học để tạo ra một mô hình mô phỏng hoạt động của sinh vật đơn bào. Công trình cũng mở ra khả năng phát triển những mô hình ảo phức tạp hơn trong các nghiên cứu tiếp theo. Theo thông tin được công bố, mô hình máy tính có thể hỗ trợ các nhà khoa học thử nghiệm ý tưởng trong môi trường mô phỏng. Các kết quả thu được từ mô hình có thể được so sánh với những gì quan sát được ở sinh vật sống. Cách tiếp cận này cung cấp thêm một phương thức để kiểm tra và đánh giá các giả thuyết liên quan đến hoạt động sinh học. Những sinh vật ảo được tạo ra từ mô hình máy tính cũng có thể giúp giới nghiên cứu tìm hiểu thêm về các hiện tượng sinh học khác. Giáo sư công nghệ sinh học Markus Covert thuộc Đại học Stanford cho biết hướng nghiên cứu này có thể góp phần khám phá nhiều hiện tượng trong sinh học. Công trình về Mycoplasma genitalium vì vậy được xem là nền tảng cho việc nghiên cứu các sinh vật ảo phức tạp hơn trong tương lai.