“行,既然你這麼有把握,那我考考你。”陳志華也不客氣,“就說最經典的,蛋白質摺疊問題。列文塔爾悖論你應該聽說過吧?”
其實,陳志華心裡也是有考量的。
在他看來,徐辰畢竟是數學系出身,滿打滿算接觸生物學也沒多久。雖然之前幫忙打假顯示出了不俗的資料分析能力,但那畢竟是偏“術”的層面。對於生物學這種需要深厚理論積澱的“道”,他怕徐辰根基不穩,所以特意挑了個入門級的經典概念來摸摸底。
然而,徐辰聽完,並沒有像陳志華預想的那樣開始背誦定義,反而露出了一個有些無奈的笑容。
徐辰心裡忍不住暗自吐槽:陳老師這題出得,是不是太看不起LV.2的生物等級了?這個難度屬於生物物理學的幼兒園思考題啊。
但他面上還是保持著禮貌,隨手轉了轉手中的筆,語氣輕鬆地說道:“陳老師,咱們還是換個有難度的話題吧。列文塔爾悖論那是1969年的老黃曆了,屬於本科生期末考試的填空題難度。拿這個考我……是不是有點太簡單了?要不您換個難點的?”
陳志華愣了一下。
這小子,口氣不小啊!
但轉念一想,陳志華突然意識到自己可能真的犯了經驗主義錯誤。
看著徐辰那副坦然自若、甚至帶著一絲“您怎麼拿這種題考我”的嫌棄表情,陳志華心裡反而信了幾分。
也是,能搞定哥德巴赫弱猜想的人,怎麼可能只滿足於背誦教科書上的死知識?真正的學霸,是不屑於在基礎題上浪費時間的。
“好,既然你覺得簡單。”陳志華放下了茶杯,坐首了身體,徹底收起了剛才把徐辰當“門外漢”看的心思,眼中的考校之意更濃了:
“那你倒是說說,怎麼用數學解釋這個悖論?別跟我背書上的定義,我要聽你自己的理解,最好能用你的數學語言給我重新構構圖。”
“在我看來,這其實不僅僅是生物學問題,本質上是一個統計物理學的高維最佳化問題。”徐辰隨手拿起桌上的紙筆,語氣平和,“這就是沃林斯教授提出的‘摺疊漏斗’理論。蛋白質不是在平地上瞎逛,而是在一個漏斗狀的能量面上滑行。”
徐辰一邊說,一邊刷刷幾筆畫出了一個漏斗狀的三維曲面圖,線條流暢精準:“雖然構象空間很大,但這個‘漏斗’的斜率——也就是吉布斯自由能的梯度,會引導它迅速滑向能量最低的天然構象。這就像在高爾夫球場上,如果球洞在一個巨大的漏斗底部,無論球落在哪裡,最終都會滾進洞裡。”
他在旁邊寫下了一個基於統計力學的配分函式公式,甚至順手引入了自旋玻璃理論中的哈密頓量:
H(σ)=-Σ J??σ?σ?
“本質上,這就是一個尋找全域性最優解的過程。只要我們能構建出這個能量函式 H(σ),摺疊路徑就是黎曼流形上的測地線問題。雖然計算量大,但在拓撲上是確定的。”徐辰放下筆,笑著補充了一句,“所以DeepMind的AlphaFold之所以能成功,我覺得本質上不是因為它懂生物,而是因為它懂幾何。”
陳志華看著那個圖,眼皮跳了一下。
這解釋……太標準了。
而且那個配分函式,寫得也太順暢了,不愧是數學系出來的,對數學公式的掌握簡首爐火純青。
“有點意思。”陳志華坐首了身體,收起了剛才的輕視,“那我們再聊聊基因調控。現在的研究熱點是轉錄爆發,你怎麼看?”
“那個啊,”徐辰撇了撇嘴,忍不住吐槽道,“現在的很多模型都太粗糙了,還在用希爾方程這種確定性的東西去描述。微觀層面的分子碰撞是隨機的,尤其是在低複製數的情況下,噪音才是主角。”
“所以?”
“所以得引入隨機微分方程。”徐辰手中的筆沒停,“把主方程做個近似,用Fokker-Planck方程來描述機率密度的演化。只有這樣,才能解釋為什麼同樣的基因型,在不同細胞裡會表達出完全不同的表型。這本質上就是生物系統中的‘布朗運動’。”
陳志華的瞳孔微微收縮。
他看著侃侃而談的徐辰,心裡掀起了驚濤駭浪。
如果說剛才的蛋白質摺疊還是課本上的知識,那現在的“轉錄爆發”和“隨機微分方程”,可是這幾年系統生物學最前沿的爭論焦點!
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