北京大学理论生物学中心汤超教授课题组与加州大学旧金山分校Wendell Lim教授课题组合作，在最新研究中深入揭示了生物适应性在生物网络层次上的实现机制。该成果不仅揭示了生物系统中调控网络的普适规律，也为理解生物复杂性提供了新的理论框架。
生物体在不断变化的环境中生存，适应新环境是其生存的基本需求。生物适应性不仅体现在表型的多样性，更深层次地反映在调控网络结构的多样性上。即便执行同一功能，不同生物体的调控网络结构也可以千差万别，这为科学研究带来了挑战。
在本项工作中，研究团队以酶调控网络为模型，通过理论穷举所有可能的简单调控网络，发现大量具有适应性的网络结构。这一发现与生物多样性现象相呼应。进一步分析后，研究人员惊奇地发现所有适应性网络均可归为两大类：一类网络包含两条符号相反的从输入到输出的信号通路（即不一致前馈回路）；另一类网络不含前馈回路，但至少包含一个负反馈回路。这种结构分类对应着网络中关键节点的功能差异：前馈回路中控制节点实现输入输出的成比例调控，负反馈回路中控制节点则负责积分调控。
该研究表明，复杂生物现象背后存在着结构上的普适规律。研究结果不仅可作为判断已知适应性网络是否具备必要元素的标准，也为合成生物学构建新型适应性网络提供理论指导。
该成果已作为封面文章发表在国际顶级期刊《细胞》（Cell）上（Defining network topologies that can achieve biochemical adaptation. Wenzhe Ma, Ala Trusina, Hana El-Samad, Wendell Lim, and Chao Tang. 2009, Cell, 138, 760－773）。《细胞》杂志还专门配发了评论。论文第一作者马文喆博士（合作导师为汤超教授和欧阳颀教授）是北京大学理论生物学中心与加州大学旧金山分校联合培养的博士后。
图为该期《细胞》杂志封面。左侧的两个大药瓶象征着马文喆等人发现的两类主要适应性网络结构。
信息来源：北京大学
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