Lần đầu tiên, các nhà khoa học thuộc trường Đại học Stanford ở California do PSG Markus Covert dẫn đầu đã thiết lập được mô hình máy tính về một sinh vật sống hoàn chỉnh. Đây là sinh vật đơn bào và thực tế, là vi khuẩn sống tự do nhỏ nhất thế giới gọi là Mycoplasma genitalium. Tuy nhiên, tất cả các hệ thống và các mối quan hệ giữa chúng đã được mô phỏng bằng máy tính, cho phép các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu mà nếu không thì không thể thực hiện được. Thành tựu này cũng mở đường cho việc lập mô hình máy tính của các sinh vật phức tạp hơn như con người.
Các nhà khoa học đã lựa chọn M. genitalium chủ yếu là vì vi khuẩn này có bộ gen nhỏ nhất so với bất kỳ sinh vật sống tự do nào với 525 gen. Trái lại, các vi khuẩn Escherichia coli được biết đến nhiều lại có tới 4.288 gen. Trong khi một số chủng E. coli nổi trội vì gây ra các chứng bệnh như ngộ độc thực phẩm, thì bản thân M. genitalium lại là loại vi khuẩn lây truyền bệnh qua đường tình dục - nguồn gốc của các bệnh nhiễm trùng đường sinh dục như viêm niệu đạo và viêm âm đạo.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ hơn 900 bài báo khoa học về các vi khuẩn bao trùm tất cả các tương tác phân tử diễn ra trong vòng đời của sinh vật. Mô hình được thiết lập kết hợp hơn 1.900 thông số độc lập đã được các nhà khoa học chia thành 28 mô-đun riêng biệt. Mỗi mođun chịu trách nhiệm cho một qui trình sinh học khác nhau và được điều khiển bởi thuật toán riêng. Các mô-đun cũng trao đổi qua lại, mô phỏng chính xác cách thức trong đó các qui trình sinh học trong vi khuẩn thực tế ảnh hưởng đến qui trình khác.
Trên thực tế, đó là một trong những khía cạnh giá trị nhất của mô hình. Trước đây, khi tiến hành thử nghiệm với vi khuẩn thực, các nhà khoa học đã thao tác một gen và sau đó nghiên cứu về những thay đổi đáng chú ý trong sinh vật. Tuy nhiên, nhờ có mô hình máy tính, các nhà nghiên cứu ngay lập tức nhận thức được bất cứ sự thay đổi nào diễn ra bên trong bất cứ hệ thống vi khuẩn nào. Tất nhiên, không phải tất cả mọi thứ quan sát được trong mô hình sẽ giống hệt những gì sẽ xảy ra trong vi khuẩn M. Genitalium thực.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình máy tính để xác định các chức năng của gen mới và để nghiên cứu động lực protein (protein dynamics) liên kết ADN. Trong một nghiên cứu đặc biệt, họ đã nghiên cứu một bí ẩn xung quanh từng giai đoạn của chu kỳ phân chia tế bào của M. genitalium. Mặc dù độ dài của các giai đoạn này thay đổi giữa các cá thể vi khuẩn, nhưng độ dài của toàn bộ chu kỳ của chúng ít nhiều cũng giống nhau. Sử dụng mô hình đã đưa ra được giả thuyết cơ chế phản hồi tiêu cực được hình thành đảm bảo rằng tất cả các loại vi khuẩn cuối cùng mất số thời gian như nhau để phân chia.
Các nhà nghiên cứu tin rằng những mô hình này có thể được sử dụng trong Bio-CAD-CAD nghĩa là thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính. Họ cho rằng các vi sinh vật có thể được biến đổi gen hoặc thậm chí được tạo ra bằng cách đầu tiên nghiên cứu mọi thứ trên mô hình ảo, sau đó áp dụng các kết quả phát hiện trên các sinh vật thực tế. Cuối cùng, nếu cơ thể của con người có thể được mô phỏng dưới dạng các mô hình máy tính, mọi thứ như điều trị bằng thuốc hoặc liệu pháp gen đầu tiên có thể được thử trên những mô hình này, sau đó mới áp dụng trên người nếu được chứng minh là an toàn và hiệu quả.
NASATI (N.P.D - Theo Gizmag, 7/2012)