基因组信息、密码进化、折叠动力学和熵产生——理论生物学的几个基本问题

摘要

数千个基因组的测序完成，海量资料数据呼唤着生命科学的理性和实证性更完美地结合。基因组信息学是理论生物学的龙头。本文遵循生命信息运行的密码—序列—结构—功能的主线，论述了生命科学的理性化途径，讨论了若干基因组生物学的基本问题。着重总结了理论生物学领域的部分工作，包括：① 基因组序列识别码的形成和构建，一组描述碱基分布和碱基关联的统计量集合可作为基因组的识别码；② 基因组的进化方向和最大信息原理，提出基因组序列的编码信息量在进化中随时间增长的规律，指出DNA序列局部片段遵循最大信息原理；③ 遗传密码的适应性进化，证明普适标准密码表是突变危险性的适应性极小码，论证了遗传密码既具有稳定性，又具有可进化性；④ 基于量子跃迁的蛋白质折叠动力学，用量子跃迁的观点和理论研究如何处理从序列到结构，导出蛋白质折叠速率公式，解释了现有各种速率实验；⑤ 细胞开关相变和熵产生，研究了最简单生命噬菌体的溶原态/裂解态转变动力学，得到了此类细胞开关中熵产生的特异性规律。