计算机模型如何协助微生物群落的创建？研究人员在最近的一篇文章中探讨了合成生物学的未来，详细阐述了计算机辅助生物学的重要作用。
计算机模型如何帮助构建微生物群落？在亨利希·海涅大学杜塞尔多夫（HHU）协调的“CRC1535 MibiNet”合作研究中心框架内，来自亚琛、杜塞尔多夫和美国东兰辛的一个研究小组研究了合成生物学的前景。他们在科学期刊《合成生物学》中发表的文章中讨论了计算机辅助生物学在这一领域的关键作用。
微生物群落，包括细菌、真菌和病毒，无处不在，发挥着多种重要功能，尤其是在活体生物体内。例如，人类肠道中称为微生物组的微生物群落对新陈代谢至关重要，因为这些微生物帮助释放并使许多营养素对身体可用。微生物组成的不平衡可能导致严重的健康问题。
被称为“合成生物学”的研究领域正越来越多地研究这些微生物网络。其目标是应用工程原理设计和创建能够执行特定任务的新生物系统和有机体。基因工程技术促进了不同生物体之间DNA和RNA的修改和转移。虽然合成生物学最初集中于创建个体合成有机体，但其设计复杂网络的能力，例如人工合成有机体的社区，正变得越来越清晰。
这些人工社区具有广泛的潜在应用，包括疾病预防、提高农业生产力和创造有价值的生物分子。
来自“CRC1535 MibiNet”的研究人员从自然地衣中获得灵感，光合细菌或藻类与异养真菌之间形成密切的共生关系。他们旨在复制地衣中观察到的微生物网络以用于未来的应用。他们的研究成果旨在为开发捕获大气中CO2的跨学科方法和技术做出贡献。在另一项名为ACCeSS的研究计划中，他们计划利用太阳能处理废水。
在期刊《合成生物学》中，亚琛工业大学（RWTH）、HHU和密歇根州立大学（MSU）东兰辛的研究人员详细描述了合成生物学的潜在未来。他们强调了计算生物学的关键作用，这可以显著简化人工群落的创建。
HHU的Ilka Axmann教授，研究的通讯作者指出：“我们倡导将焦点从单个生物体转向强调每个生物体在社区中的贡献。”关于他们的研究方法，她补充道：“重点是社区整体需要执行的功能，而不是它所包含的具体生物体。这些生物体仅作为提供必要代谢途径和功能角色的底盘。”
MSU的生物化学与分子生物学教授Daniel C. Ducat博士评论道：“越来越多的例子表明，尽管复杂微生物群落中的具体物种可能随时间或地点而变化，但从更广泛的角度来看，群落的整体功能保持稳定。”
这项研究的主要作者、RWTH计算生命科学的初级教授Anna Matuszyńska博士表示：“计算生物学可以增强合成生物学中的模块化，这很有利，因为它减少了复杂性，促进了为生物群落中的特定角色设计的适应性和可扩展框架。通过数学模型，我们可以预见和优化这样的系统，以确保其一致和高效的运行。我们的目标是实施这种‘计算机仿真设计’，在开发合成社区的最早阶段进行。”
