(Seminar) 用物理理论解释生命现象中的两项经典问题

CAS Key Laboratory of Theoretical Physics

Institute of Theoretical Physics

Chinese Academy of Sciences

Seminar

Title

题目

用物理理论解释生命现象中的两项经典问题

Speaker

报告人

王欣

Affiliation

所在单位

中山大学物理学院

Date

日期

2020年12月23日(周三)上午10:00

Venue

地点

ITP South Building 6420

Contact Person

所内联系人

孟凡龙

Abstract

摘要

第一项问题——1941年微生物学家Monod发现在给大肠杆菌同时提供两种食物(碳源)时会有两类不同的现象:对某一些食物组合(比如麦芽糖和苹果酸),细菌两种同时吃;而对另一些组合(比如葡萄糖和乳糖),细菌要先吃完一种(葡萄糖),再吃另一种(乳糖)。Monod和同事Jacob找到了细菌在有葡萄糖和乳糖的情况下只吃葡萄糖的分子机制—乳糖操纵子(How的层面),并因此获得了诺贝尔生理学奖,但70多年来没有工作能从原理上解释(why的层面)为什么细菌会有这有两种生长现象。我们发现代谢网络的拓扑结构特征是导致两类生长现象的核心因素,并结合细胞内蛋白资源优化分配的特点建立了全新的理论模型。该理论模型定量预测和解释了细菌面对多种碳源时的进食策略,并通过定量生物实验全部验证。

第二项问题——理论生态学中存在有著名的竞争排斥原理:稳态情况下,捕食者的种类数目不能多于食物的种类数目。然而,竞争排斥原理与自然界所观测到的物种多样性相违背,著名的反例有浮游生物悖论, Science杂志曾将其列为最具挑战性的科学问题之一,但一直以来没有理论模型能够在稳态条件下打破竞争排斥原理。我们根据自然界中广泛存在的群体捕食现象,考虑了两个捕食者在捕食同一个被捕食者时所可能形成的追逐三重体,找到了能够打破竞争排斥原理的全新理论机制。
xxfseo.com