也许生物学中最重要的一点是我们自己的细胞。如果科学家能够轻松预测突变、病毒、药物或其他任何变化对细胞的影响,进而影响所有组织和器官,他们就能迅速解锁新的疫苗和药物。多位细胞生物学家最近将其描述为该领域长期存在的“圣杯”。
但人类细胞也是最难研究的对象之一。我们的身体由数万亿个相互作用的细胞组成,每个细胞都有其复杂的内部机制。科学家无法在实验室中完全复制这个世界,也难以用计算机模拟。
这种情况可能正在改变。近几十年来,科学家从人体细胞中收集了大量的DNA和显微成像数据——现在他们有了一个工具,生成式AI,可以理解所有这些信息。“就像聊天机器人可以从大量书面语言中辨别风格甚至含义,并用其构建类人的散文一样,理论上,AI可以通过训练大量生物数据来提取关于细胞或甚至整个有机体的关键信息。”我在本周的一篇文章中解释道。
这项研究还处于早期阶段,完全由AI驱动的“虚拟细胞”可能永远无法实现。但生物学家已经利用这项技术在研究我们身体的基本组成部分方面取得了实质性进展——也许也在改变这种研究的本质。正如我在许多其他科学领域中写道:“解释能力正在被预测能力所取代,人类发现被算法信仰所替代。”
人体细胞是一个非常难研究的东西。数十万亿个细胞存在于体内,形成一个庞大而复杂的网络,控制着每一种疾病和代谢过程。每个细胞在这个电路中都是基因、蛋白质和其他微小生物机制之间密集而复杂相互作用的产物。
我们对这个世界的理解模糊不清且不断变化。就在几年前,科学家还认为只有几百种不同的细胞类型,但新技术揭示了数千种(这只是开始)。在这个微观世界进行实验往往是一种猜测;即使成功也常常令人困惑。例如,最初认为Ozempic类药物作用于肠道,但最终可能证明它们是脑部药物,而伟哥最初是为了治疗心血管疾病而开发的。
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