「科技日报」一个公式“算”出生物迁徙进化规律！中国科学家做到( 二 ) 科技日报记者刘传书世间万物究竟是造物

　　图为研究团队由左至右：李登进(共同作者），刘陈立（通讯作者），刘为荣（共同第一作者）。图片由深圳先进院提供

　　菌群大战暴露迁徙规律定量公式算出最优策略

　　为找出菌群攻城略地的关键因素和共性规律，团队在后期设计了两两竞争实验，让运动速度不同的两个菌群在同一起点同时扩张，结果显示，一个非常特别的分水岭出现了。

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　　细菌群体迁徙进化实验图片来自深圳先进院

　　两个菌群出发后，菌群数量的空间分布会出现一个转折位置，在这里双方势均力敌，刘陈立的博士生也是本文的第一作者刘为荣介绍说，在该位置以内的空间，跑得慢的菌群占有优势，一旦超出这个位置，跑得快的菌群则以快取胜。随后，团队继续将细菌大战的实验扩展到三个菌群，结果形成了两大分水岭，由慢到快运动速度不同的菌群，从内而外各自占据了优势空间。经过5组进化菌群和合成生物学改造菌群的反复竞争实验证明，这一现象具有普遍性。

　　刘陈立总结说，在整个迁徙过程中，每个种群都有着自己的扩张策略，根据想占领的空间面积及位置，调控各自的迁徙和生长速度，最终构成各占一隅的稳定格局。

　　找到迁徙进化的规律后，研究团队根据模型计算和实验验证推导出一个简单定量公式，包含生存面积、运动速度、生长速度这三大关键因素。根据该公式，在已知空间大小的条件下，便能算出迁徙进化的最优策略。

　　生物世界亦有规律可循造物工程获强大工具

　　从生态学角度而言，这个定量原理认为不同物种在抢占各自的生存空间时，有着不同的生长速度和运动速度。这为解释同一生态环境条件下物种多样性的产生提供了启示。而此前的生态学理论大多认为所处生态环境的不同是导致物种多样性产生的原因。

　　从合成生物学角度而言，如果说合成生物学是像拼乐高一样组装生物结构，那么本次研究得到的定量公式则为造物工程提供了全新的设计理论。

　　万有引力、热力学定律物理世界已有许多规律可循。而我们认为，生物世界同样存在定量规律，理解了定量规律后，才可以真正实现生物的工程化，最终达到造物致知，造物致用。刘陈立表示。

「科技日报」一个公式“算”出生物迁徙进化规律！中国科学家做到了。　　作为基础研究领域的重大突破，此次从细菌上学习到的生物迁徙进化规律，能够从理论上指导多细胞生物或生态体系的构建。未来，在该理论的指导下，调控细胞运动、生长速度，定量计算细胞在空间中的分布位置，有望实现生物组织和器官的工程化合成。