巧妙的可視化能改變生物學(xué)家對(duì)數(shù)據(jù)的理解。考慮到可以對(duì)細(xì)胞中的每個(gè)RNA分子進(jìn)行測(cè)序，或者在一天之內(nèi)用顯微鏡圖像將一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器填滿，生命科學(xué)家正在越來(lái)越多地尋求別出心裁的可視化方式，以理解其收集的大量原始數(shù)據(jù)。
　　　　
　今年3月，一些目前令生物學(xué)家激動(dòng)不已的可視化方法在德國(guó)海德?tīng)柋づe行的歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室會(huì)議上得以展示。此次名為“生物學(xué)數(shù)據(jù)可視化”的會(huì)議由澳大利亞悉尼加文醫(yī)學(xué)研究所生物信息學(xué)家SeánODonoghue共同組織。會(huì)議吸引了大批實(shí)驗(yàn)室研究人員、計(jì)算機(jī)專家和設(shè)計(jì)師，并且是第7年舉辦。
　　
  《自然》雜志日前介紹了ODonoghue挑選出的一些有望變革生物學(xué)的可視化方法。
   細(xì)胞流線化
　生物信息學(xué)博士后NicoScherf利用激光片層掃描顯微技術(shù)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞在發(fā)育成斑馬魚胚胎時(shí)會(huì)改變路徑以形成不同胚層和器官。此項(xiàng)技術(shù)由Scherf在德國(guó)馬普學(xué)會(huì)分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所的導(dǎo)師發(fā)明。他介紹說(shuō)，當(dāng)追蹤每個(gè)單獨(dú)的斑馬魚細(xì)胞路徑時(shí)，“你最終得到的是一個(gè)由各條路徑形成的‘毛團(tuán)’。”為了從這些“毛團(tuán)”中領(lǐng)悟到什么，Scherf借鑒了一些用于分析大氣和海洋環(huán)流的流體動(dòng)力學(xué)方法。“你只需要標(biāo)繪出能提供細(xì)胞運(yùn)動(dòng)‘高速路’的主要流線。”
　為此，Scherf編寫了一些軟件分析圖像，并根據(jù)請(qǐng)求和其他人共享。迄今為止，他的方法表明，一個(gè)導(dǎo)致異常器官發(fā)育的突變僅在斑馬魚發(fā)育的極早期改變細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。Scherf認(rèn)為，正在研究其他生物體發(fā)育的人們也能從這種方法中受益。
　抽象聯(lián)系
　　
　美國(guó)普林斯頓大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家JasminImranAlsous從畢加索身上獲得了靈感。當(dāng)時(shí)，她正在試圖理解果蠅卵室的顯微鏡圖像。卵室是一個(gè)魚雷狀的腔室，在受精卵經(jīng)過(guò)4次不完全和非對(duì)稱的分裂時(shí)形成。
　　
　Alsous的導(dǎo)師給她發(fā)了一篇關(guān)于畢加索版畫的文章，其中對(duì)一頭公牛進(jìn)行了越來(lái)越抽象的描繪。Alsous認(rèn)為，同樣的原則可適用于對(duì)卵室的描繪。
　　
　她將卵室的熒光顯微鏡圖像轉(zhuǎn)變成一串清晰地展現(xiàn)每個(gè)細(xì)胞如何同其他細(xì)胞連接的數(shù)字。利用這種抽象方法，Alsous發(fā)現(xiàn)，在卵室的72種可能組合中，其中一些要相對(duì)常見(jiàn)得多。目前，她正在測(cè)試不同的組合是否會(huì)影響果蠅胚胎生長(zhǎng)和發(fā)育的方式。
　細(xì)胞的更好模型
　ODonoghue介紹說(shuō)，他對(duì)脂肪細(xì)胞如何響應(yīng)胰島素進(jìn)行了可視化的首次嘗試，最終獲得的是一個(gè)由十字交叉型分子路徑形成的“毛團(tuán)”。一位同事曾研究了細(xì)胞中上百種不同蛋白質(zhì)是如何在1個(gè)小時(shí)內(nèi)被磷酸化（往往會(huì)激活蛋白質(zhì)），從而對(duì)胰島素作出響應(yīng)的。此時(shí)，細(xì)胞會(huì)停止燃燒脂肪以產(chǎn)生能量，并且開始合成糖以及儲(chǔ)存脂肪。
　為馴服這個(gè)“毛團(tuán)”，ODonoghue從一張由19世紀(jì)法國(guó)土木工程師CharlesJosephMinard創(chuàng)建的著名圖表中獲得了靈感。該圖表描繪了拿破侖對(duì)俄羅斯發(fā)起的災(zāi)難性入侵，并且將包括軍隊(duì)數(shù)量和地形在內(nèi)的6類數(shù)據(jù)融合到二維空間中。ODonoghue繪制的圖表對(duì)使用胰島素治療的細(xì)胞進(jìn)行了可視化。它看上去像一個(gè)時(shí)鐘，連續(xù)不斷的磷酸化事件繞著細(xì)胞呈順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)。圖表還描繪了細(xì)胞中的蛋白質(zhì)位置以及它同其他分子作用因素的關(guān)系。
　ODonoghue表示，從可視化中獲得的一個(gè)主要見(jiàn)解是細(xì)胞如何對(duì)胰島素迅速作出響應(yīng)。在這個(gè)過(guò)程中，很多變化會(huì)在最初15秒內(nèi)發(fā)生。“這個(gè)圈子里的很多人都被這種突然性震驚了。”
　ODonoghue希望別人也能利用該方法描繪其他動(dòng)態(tài)事件，比如細(xì)胞周期。同時(shí)，他已經(jīng)創(chuàng)建了針對(duì)該做法的網(wǎng)上指南。不過(guò)，就目前來(lái)說(shuō)，“你不得不做很多手工調(diào)整”。
　計(jì)算機(jī)視覺(jué)
　并非只有從細(xì)胞和分子水平研究生命的生物學(xué)家手頭有太多數(shù)據(jù)。根據(jù)估測(cè)，超過(guò)80%的地球生物體未被命名。很多尋找新生命形式的分類學(xué)家，無(wú)論是在熱帶雨林、海底，還是在地下室的植物標(biāo)本館中，都會(huì)找到一些未被命名的生物體。
　澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織昆蟲學(xué)家、該國(guó)生物地圖集機(jī)構(gòu)主任JohnLaSalle是正在利用被稱為計(jì)算機(jī)視覺(jué)的3D建模技術(shù)的一位科學(xué)家。該軟件最初是基于工廠機(jī)器人和火星探測(cè)器研發(fā)出來(lái)的。如今，它可以利用諸如甲蟲或恐龍骨頭等物體的數(shù)字?jǐn)z影圖像創(chuàng)建數(shù)字模型。從這些3D模型中，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)測(cè)量被用于斷定某個(gè)生物體如何同其他物種以及同一物種的其他成員存在關(guān)聯(lián)的標(biāo)本特性。
　LaSalle的團(tuán)隊(duì)正利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)更好地描繪澳大利亞生物多樣性的特征。其他人則利用該技術(shù)對(duì)植物標(biāo)本館和自然歷史博物館的收藏品進(jìn)行數(shù)字化。“如果我們的目標(biāo)是改變?cè)诘厍蛏习l(fā)現(xiàn)生物多樣性的方式，就不得不嘗試創(chuàng)新。”LaSalle表示。