“行,既然你这么有把握,那我考考你。”陈志华也不客气,“就说最经典的,蛋白质摺叠问题。列文塔尔悖论你应该听说过吧?”
其实,陈志华心里也是有考量的。
在他看来,徐辰毕竟是数学系出身,满打满算接触生物学也没多久。虽然之前帮忙打假显示出了不俗的数据分析能力,但那毕竟是偏“术”的层面。对於生物学这种需要深厚理论积淀的“道”,他怕徐辰根基不稳,所以特意挑了个入门级的经典概念来摸摸底。
然而,徐辰听完,並没有像陈志华预想的那样开始背诵定义,反而露出了一个有些无奈的笑容。
徐辰心里忍不住暗自吐槽:陈老师这题出得,是不是太看不起lv.2的生物等级了?这个难度属於生物物理学的幼儿园思考题啊。
但他面上还是保持著礼貌,隨手转了转手中的笔,语气轻鬆地说道:“陈老师,咱们还是换个有难度的话题吧。列文塔尔悖论那是1969年的老黄历了,属於本科生期末考试的填空题难度。拿这个考我……是不是有点太简单了?要不您换个难点的?”
陈志华愣了一下。
这小子,口气不小啊!
但转念一想,陈志华突然意识到自己可能真的犯了经验主义错误。
看著徐辰那副坦然自若、甚至带著一丝“您怎么拿这种题考我”的嫌弃表情,陈志华心里反而信了几分。
也是,能搞定哥德巴赫弱猜想的人,怎么可能只满足於背诵教科书上的死知识?真正的学霸,是不屑於在基础题上浪费时间的。
“好,既然你觉得简单。”陈志华放下了茶杯,坐直了身体,彻底收起了刚才把徐辰当“门外汉”看的心思,眼中的考校之意更浓了:
“那你倒是说说,怎么用数学解释这个悖论?別跟我背书上的定义,我要听你自己的理解,最好能用你的数学语言给我重新构构图。”
“在我看来,这其实不仅仅是生物学问题,本质上是一个统计物理学的高维优化问题。”徐辰隨手拿起桌上的纸笔,语气平和,“这就是沃林斯教授提出的『摺叠漏斗』理论。蛋白质不是在平地上瞎逛,而是在一个漏斗状的能量面上滑行。”
徐辰一边说,一边刷刷几笔画出了一个漏斗状的三维曲面图,线条流畅精准:“虽然构象空间很大,但这个『漏斗』的斜率——也就是吉布斯自由能的梯度,会引导它迅速滑向能量最低的天然构象。这就像在高尔夫球场上,如果球洞在一个巨大的漏斗底部,无论球落在哪里,最终都会滚进洞里。”
他在旁边写下了一个基於统计力学的配分函数公式,甚至顺手引入了自旋玻璃理论中的哈密顿量:
h(σ)=-Σ j??σ?σ?
“本质上,这就是一个寻找全局最优解的过程。只要我们能构建出这个能量函数 h(σ),摺叠路径就是黎曼流形上的测地线问题。虽然计算量大,但在拓扑上是確定的。”徐辰放下笔,笑著补充了一句,“所以deepmind的alphafold之所以能成功,我觉得本质上不是因为它懂生物,而是因为它懂几何。”
陈志华看著那个图,眼皮跳了一下。
这解释……太標准了。
而且那个配分函数,写得也太顺畅了,不愧是数学系出来的,对数学公式的掌握简直炉火纯青。
“有点意思。”陈志华坐直了身体,收起了刚才的轻视,“那我们再聊聊基因调控。现在的研究热点是转录爆发,你怎么看?”
“那个啊,”徐辰撇了撇嘴,忍不住吐槽道,“现在的很多模型都太粗糙了,还在用希尔方程这种確定性的东西去描述。微观层面的分子碰撞是隨机的,尤其是在低拷贝数的情况下,噪音才是主角。”
“所以?”
“所以得引入隨机微分方程。”徐辰手中的笔没停,“把主方程做个近似,用fokker-planck方程来描述概率密度的演化。只有这样,才能解释为什么同样的基因型,在不同细胞里会表达出完全不同的表型。这本质上就是生物系统中的『布朗运动』。”
陈志华的瞳孔微微收缩。
他看著侃侃而谈的徐辰,心里掀起了惊涛骇浪。
如果说刚才的蛋白质摺叠还是课本上的知识,那现在的“转录爆发”和“隨机微分方程”,可是这几年系统生物学最前沿的爭论焦点!
这小子……上个月来找我的时候,连质粒图谱都还得问师兄怎么看。
怎么才这么短的时间,就能掌握这么多的知识点。
“你……”陈志华咽了口唾沫,忍不住问道,“你这几天都干啥了,学得这么快。”
“看了几本书而已。”徐辰凡尔赛地笑了笑,“生物学的逻辑虽然乱,但只要用数学的梳子梳理一下,其实也挺顺滑的。”