第193章 生化学 LV.2 二
“行，既然你这么有把握，那我考考你。”陈志华也不客气，“就说最经典的，蛋白质摺叠问题。列文塔尔悖论你应该听说过吧？”
其实，陈志华心里也是有考量的。
在他看来，徐辰毕竟是数学系出身，满打满算接触生物学也没多久。虽然之前帮忙打假显示出了不俗的数据分析能力，但那毕竟是偏“术”的层面。对於生物学这种需要深厚理论积淀的“道”，他怕徐辰根基不稳，所以特意挑了个入门级的经典概念来摸摸底。
然而，徐辰听完，並没有像陈志华预想的那样开始背诵定义，反而露出了一个有些无奈的笑容。
徐辰心里忍不住暗自吐槽：陈老师这题出得，是不是太看不起lv.2的生物等级了？这个难度属於生物物理学的幼儿园思考题啊。
但他面上还是保持著礼貌，隨手转了转手中的笔，语气轻鬆地说道：“陈老师，咱们还是换个有难度的话题吧。列文塔尔悖论那是1969年的老黄历了，属於本科生期末考试的填空题难度。拿这个考我……是不是有点太简单了？要不您换个难点的？”
陈志华愣了一下。
这小子，口气不小啊！
但转念一想，陈志华突然意识到自己可能真的犯了经验主义错误。
看著徐辰那副坦然自若、甚至带著一丝“您怎么拿这种题考我”的嫌弃表情，陈志华心里反而信了几分。
也是，能搞定哥德巴赫弱猜想的人，怎么可能只满足於背诵教科书上的死知识？真正的学霸，是不屑於在基础题上浪费时间的。
“好，既然你觉得简单。”陈志华放下了茶杯，坐直了身体，彻底收起了刚才把徐辰当“门外汉”看的心思，眼中的考校之意更浓了：
“那你倒是说说，怎么用数学解释这个悖论？別跟我背书上的定义，我要听你自己的理解，最好能用你的数学语言给我重新构构图。”
“在我看来，这其实不仅仅是生物学问题，本质上是一个统计物理学的高维优化问题。”徐辰隨手拿起桌上的纸笔，语气平和，“这就是沃林斯教授提出的『摺叠漏斗』理论。蛋白质不是在平地上瞎逛，而是在一个漏斗状的能量面上滑行。”
徐辰一边说，一边刷刷几笔画出了一个漏斗状的三维曲面图，线条流畅精准：“虽然构象空间很大，但这个『漏斗』的斜率——也就是吉布斯自由能的梯度，会引导它迅速滑向能量最低的天然构象。这就像在高尔夫球场上，如果球洞在一个巨大的漏斗底部，无论球落在哪里，最终都会滚进洞里。”
他在旁边写下了一个基於统计力学的配分函数公式，甚至顺手引入了自旋玻璃理论中的哈密顿量：
h(σ)=-Σ j??σ?σ?
“本质上，这就是一个寻找全局最优解的过程。只要我们能构建出这个能量函数 h(σ)，摺叠路径就是黎曼流形上的测地线问题。虽然计算量大，但在拓扑上是確定的。”徐辰放下笔，笑著补充了一句，“所以deepmind的alphafold之所以能成功，我觉得本质上不是因为它懂生物，而是因为它懂几何。”
陈志华看著那个图，眼皮跳了一下。
这解释……太標准了。
而且那个配分函数，写得也太顺畅了，不愧是数学系出来的，对数学公式的掌握简直炉火纯青。
“有点意思。”陈志华坐直了身体，收起了刚才的轻视，“那我们再聊聊基因调控。现在的研究热点是转录爆发，你怎么看？”
“那个啊，”徐辰撇了撇嘴，忍不住吐槽道，“现在的很多模型都太粗糙了，还在用希尔方程这种確定性的东西去描述。微观层面的分子碰撞是隨机的，尤其是在低拷贝数的情况下，噪音才是主角。”
“所以？”
“所以得引入隨机微分方程。”徐辰手中的笔没停，“把主方程做个近似，用fokker-planck方程来描述概率密度的演化。只有这样，才能解释为什么同样的基因型，在不同细胞里会表达出完全不同的表型。这本质上就是生物系统中的『布朗运动』。”
陈志华的瞳孔微微收缩。
他看著侃侃而谈的徐辰，心里掀起了惊涛骇浪。
如果说刚才的蛋白质摺叠还是课本上的知识，那现在的“转录爆发”和“隨机微分方程”，可是这几年系统生物学最前沿的爭论焦点！
这小子……上个月来找我的时候，连质粒图谱都还得问师兄怎么看。
怎么才这么短的时间，就能掌握这么多的知识点。
“你……”陈志华咽了口唾沫，忍不住问道，“你这几天都干啥了，学得这么快。”
“看了几本书而已。”徐辰凡尔赛地笑了笑，“生物学的逻辑虽然乱，但只要用数学的梳子梳理一下，其实也挺顺滑的。”
“……”陈志华无语凝噎。
看了几本书？
我也看了几十年书，我怎么没梳理得这么顺滑？
“难道这就是天才的学习能力吗？”
陈志华只能把这一切归结为徐辰那变態的天赋。
……
最后，陈志华给了徐辰几个建议方向。
“既然你有这个想法，也有这个能力，那我就给你指条路。”
陈志华转身走到书架前，手指在一排排大部头中滑过，最终停在了一本深蓝色封皮的厚重书籍上。
他抽出这本书，郑重地递给徐辰。
“这本书，你应该会感兴趣。”
徐辰接过一看，封面上印著一行烫金的中文標题：
《系统生物学：重构网络的属性》——伯恩哈德·帕尔森著
““这是代谢网络重构领域的『圣经』。”陈志华抚摸著书脊，语气中带著一丝敬畏，“帕尔森教授是加州大学圣地亚哥分校的泰斗，也是『约束派』的掌门人。他用极其严谨的数学语言，將细胞內成千上万个生化反应，抽象成了一个巨大的化学计量矩阵。”
“在这本书里，生物学不再是描述性的，而是变成了线性代数和凸分析。他把细胞看作一个受热力学约束的黑箱，只要输入底物，就能算出理论上的最大產出。”
陈志华看著徐辰，眼神变得锐利起来：
“但是，帕尔森的方法更多是基於『约束』的静態分析，它告诉了我们细胞『能做什么』，却很难告诉我们细胞『正在做什么』。”
“现在的代谢研究，虽然画出了很多漂亮的通路图，但那只是静態的地图。就像你手里有一张北京地图，你知道从故宫到鸟巢怎么走，但你不知道现在三环上堵不堵车。”
“生命是动態的交通流。堵车会在哪里发生？如果封锁一条路，车流会怎么改道？如果拓宽一条路，整个城市的交通效率会提高多少？”
陈志华顿了顿，又从桌上拿起另一本略显陈旧的书——海因里希和舒斯特合著的《细胞系统的调控》。
“这本书代表了欧洲的『动力学派』。它讲的是代谢控制分析（mca），它用微分方程来描述酶的动力学，试图追踪每一个分子的运动轨跡。但它很难处理大规模的网络拓扑。”
陈志华將两本书叠在一起，推到徐辰面前，发出了沉重的碰撞声。
“现在的困境在於，搞拓扑的人手里拿著地图，却不知道路况；搞动力学的人盯著红绿灯，却在庞大的迷宫里迷了路。”
“这两派人吵了几十年，谁也说服不了谁。”
“如果你能结合你的数学优势，用拓扑动力学的视角，把这两本书的內容打通。用微分方程去驱动那个庞大的拓扑网络，找到那个牵一髮而动全身的『关键节点』……”
陈志华的声音微微颤抖，仿佛看到了一个全新的领域正在徐辰手中诞生。
“那你就是掌握了细胞命运的『调度员』。你不再是观察生命，而是在编程生命。”
徐辰看著面前这两本沉甸甸的经典著作，手指轻轻拂过封面。
一本拓扑代表著网络的骨架，一本动力学代表著流动的血液。
將两者融合，赋予静態的网络以动態的生命。
这正是他想要挑战的。
……
其实，陈志华心里也是有考量的。
在他看来，徐辰毕竟是数学系出身，满打满算接触生物学也没多久。虽然之前帮忙打假显示出了不俗的数据分析能力，但那毕竟是偏“术”的层面。对於生物学这种需要深厚理论积淀的“道”，他怕徐辰根基不稳，所以特意挑了个入门级的经典概念来摸摸底。
然而，徐辰听完，並没有像陈志华预想的那样开始背诵定义，反而露出了一个有些无奈的笑容。
徐辰心里忍不住暗自吐槽：陈老师这题出得，是不是太看不起lv.2的生物等级了？这个难度属於生物物理学的幼儿园思考题啊。
但他面上还是保持著礼貌，隨手转了转手中的笔，语气轻鬆地说道：“陈老师，咱们还是换个有难度的话题吧。列文塔尔悖论那是1969年的老黄历了，属於本科生期末考试的填空题难度。拿这个考我……是不是有点太简单了？要不您换个难点的？”
陈志华愣了一下。
这小子，口气不小啊！
但转念一想，陈志华突然意识到自己可能真的犯了经验主义错误。
看著徐辰那副坦然自若、甚至带著一丝“您怎么拿这种题考我”的嫌弃表情，陈志华心里反而信了几分。
也是，能搞定哥德巴赫弱猜想的人，怎么可能只满足於背诵教科书上的死知识？真正的学霸，是不屑於在基础题上浪费时间的。
“好，既然你觉得简单。”陈志华放下了茶杯，坐直了身体，彻底收起了刚才把徐辰当“门外汉”看的心思，眼中的考校之意更浓了：
“那你倒是说说，怎么用数学解释这个悖论？別跟我背书上的定义，我要听你自己的理解，最好能用你的数学语言给我重新构构图。”
“在我看来，这其实不仅仅是生物学问题，本质上是一个统计物理学的高维优化问题。”徐辰隨手拿起桌上的纸笔，语气平和，“这就是沃林斯教授提出的『摺叠漏斗』理论。蛋白质不是在平地上瞎逛，而是在一个漏斗状的能量面上滑行。”
徐辰一边说，一边刷刷几笔画出了一个漏斗状的三维曲面图，线条流畅精准：“虽然构象空间很大，但这个『漏斗』的斜率——也就是吉布斯自由能的梯度，会引导它迅速滑向能量最低的天然构象。这就像在高尔夫球场上，如果球洞在一个巨大的漏斗底部，无论球落在哪里，最终都会滚进洞里。”
他在旁边写下了一个基於统计力学的配分函数公式，甚至顺手引入了自旋玻璃理论中的哈密顿量：
h(σ)=-Σ j??σ?σ?
“本质上，这就是一个寻找全局最优解的过程。只要我们能构建出这个能量函数 h(σ)，摺叠路径就是黎曼流形上的测地线问题。虽然计算量大，但在拓扑上是確定的。”徐辰放下笔，笑著补充了一句，“所以deepmind的alphafold之所以能成功，我觉得本质上不是因为它懂生物，而是因为它懂几何。”
陈志华看著那个图，眼皮跳了一下。
这解释……太標准了。
而且那个配分函数，写得也太顺畅了，不愧是数学系出来的，对数学公式的掌握简直炉火纯青。
“有点意思。”陈志华坐直了身体，收起了刚才的轻视，“那我们再聊聊基因调控。现在的研究热点是转录爆发，你怎么看？”
“那个啊，”徐辰撇了撇嘴，忍不住吐槽道，“现在的很多模型都太粗糙了，还在用希尔方程这种確定性的东西去描述。微观层面的分子碰撞是隨机的，尤其是在低拷贝数的情况下，噪音才是主角。”
“所以？”
“所以得引入隨机微分方程。”徐辰手中的笔没停，“把主方程做个近似，用fokker-planck方程来描述概率密度的演化。只有这样，才能解释为什么同样的基因型，在不同细胞里会表达出完全不同的表型。这本质上就是生物系统中的『布朗运动』。”
陈志华的瞳孔微微收缩。
他看著侃侃而谈的徐辰，心里掀起了惊涛骇浪。
如果说刚才的蛋白质摺叠还是课本上的知识，那现在的“转录爆发”和“隨机微分方程”，可是这几年系统生物学最前沿的爭论焦点！
这小子……上个月来找我的时候，连质粒图谱都还得问师兄怎么看。
怎么才这么短的时间，就能掌握这么多的知识点。
“你……”陈志华咽了口唾沫，忍不住问道，“你这几天都干啥了，学得这么快。”
“看了几本书而已。”徐辰凡尔赛地笑了笑，“生物学的逻辑虽然乱，但只要用数学的梳子梳理一下，其实也挺顺滑的。”
“……”陈志华无语凝噎。
看了几本书？
我也看了几十年书，我怎么没梳理得这么顺滑？
“难道这就是天才的学习能力吗？”
陈志华只能把这一切归结为徐辰那变態的天赋。
……
最后，陈志华给了徐辰几个建议方向。
“既然你有这个想法，也有这个能力，那我就给你指条路。”
陈志华转身走到书架前，手指在一排排大部头中滑过，最终停在了一本深蓝色封皮的厚重书籍上。
他抽出这本书，郑重地递给徐辰。
“这本书，你应该会感兴趣。”
徐辰接过一看，封面上印著一行烫金的中文標题：
《系统生物学：重构网络的属性》——伯恩哈德·帕尔森著
““这是代谢网络重构领域的『圣经』。”陈志华抚摸著书脊，语气中带著一丝敬畏，“帕尔森教授是加州大学圣地亚哥分校的泰斗，也是『约束派』的掌门人。他用极其严谨的数学语言，將细胞內成千上万个生化反应，抽象成了一个巨大的化学计量矩阵。”
“在这本书里，生物学不再是描述性的，而是变成了线性代数和凸分析。他把细胞看作一个受热力学约束的黑箱，只要输入底物，就能算出理论上的最大產出。”
陈志华看著徐辰，眼神变得锐利起来：
“但是，帕尔森的方法更多是基於『约束』的静態分析，它告诉了我们细胞『能做什么』，却很难告诉我们细胞『正在做什么』。”
“现在的代谢研究，虽然画出了很多漂亮的通路图，但那只是静態的地图。就像你手里有一张北京地图，你知道从故宫到鸟巢怎么走，但你不知道现在三环上堵不堵车。”
“生命是动態的交通流。堵车会在哪里发生？如果封锁一条路，车流会怎么改道？如果拓宽一条路，整个城市的交通效率会提高多少？”
陈志华顿了顿，又从桌上拿起另一本略显陈旧的书——海因里希和舒斯特合著的《细胞系统的调控》。
“这本书代表了欧洲的『动力学派』。它讲的是代谢控制分析（mca），它用微分方程来描述酶的动力学，试图追踪每一个分子的运动轨跡。但它很难处理大规模的网络拓扑。”
陈志华將两本书叠在一起，推到徐辰面前，发出了沉重的碰撞声。
“现在的困境在於，搞拓扑的人手里拿著地图，却不知道路况；搞动力学的人盯著红绿灯，却在庞大的迷宫里迷了路。”
“这两派人吵了几十年，谁也说服不了谁。”
“如果你能结合你的数学优势，用拓扑动力学的视角，把这两本书的內容打通。用微分方程去驱动那个庞大的拓扑网络，找到那个牵一髮而动全身的『关键节点』……”
陈志华的声音微微颤抖，仿佛看到了一个全新的领域正在徐辰手中诞生。
“那你就是掌握了细胞命运的『调度员』。你不再是观察生命，而是在编程生命。”
徐辰看著面前这两本沉甸甸的经典著作，手指轻轻拂过封面。
一本拓扑代表著网络的骨架，一本动力学代表著流动的血液。
將两者融合，赋予静態的网络以动態的生命。
这正是他想要挑战的。
……