يكي از قدرتمندترين ابر - رايانههاي موجود در جهان موفق شده يك لحظه بسيار كوتاه و گذرا حيات يك باكتري را بازسازي كند. اين نخستين بار است كه محققان موفق شدهاند كل نحوه فعاليت يك ارگانيزم زنده را با همه ظرايف و دقايقش ارايه كنند.
هرچند براي انجام اين بازسازي از نهايت توان محاسباتي يكي از بزرگترين ابر-رايانههاي جهان استفاده شده اما اقدامي كه صورت گرفته تنها گام اول در مسيري است كه در آن دانشمندان حيات را با ظرافتهاي گوناگونش در فضاي مجازي خلق ميكنند.
ساخت ابر-رايانههاي قدرتمندتر به محققان امكان ميدهد تا شناخت خود را از نحوه عمل ويروسها تا حد زيادي افزايش دهند و با دقت زيادتري مشخص سازند كه چگونه ارگانيزمهاي خطرناك موفق ميشوند انواع بيماريها را در بدن جانداران به وجود آورند.
در اين طرح كلاوس شولتن و همكارانش در دانشگاه يوتا با بهرهگيري از يك ابر-رايانه موفق شدهاند مدلي از ويروس موسوم به ويروس موزائيكي ماهوارهاي تنباكو satellite tobacco mosaic virusكه يك مجموعه كروي بسيار ريز از مولكول آر.ان.آ است را بازسازي كنند.
موفقيت اين محققان در گرو درست كاركردن آخرين نسخه نرمافزاري به نام "ان.آ.ام.د" NAMDبود كه شولتن و همكارانش در يك دهه اخير براي بررسي رفتار مولكولهاي زنده و شبيهسازي آنها تكميل كردهاند.
اين نرمافزار امكان ميدهد چند صد ريز-پردازنده موجود در درون يك ابر-رايانه به نحو موازي و همزمان با يكديگر عمليات محاسباتي مربوط به يك مساله واحد را انجام دهند.
ابر رايانه مورد استفاده شولتن و همكارانش كه در مركز ملي كاربردهاي ابر -محاسات در ناحيه "اربانا" قرار دارد با استفاده از نرمافزار ان.آ.ام.د به محاسبه اين نكته پرداخت كه چگونه يك ميليون اتم موجود در بدن ويروس و يك قطره آب نمك كه ويروس با آن در حال تعامل بود در هر يك فمتو ثانيه (فمتو ثانيه femtosecondمعادل يك ميليونيم يك ميليارديم ثانيه يا ۱۵-۱۰ثانيه است) موقعيت خود را تغيير ميدهند.
ابر رايانه موفق شد با بكارگيري همه توانايي خود رفتار ويروس رابراي يك دوره زماني معادل ۵۰ميليارديم ثانيه بازسازي كند. اگر قرار بود اين بازسازي با استفاده از يك رايانه روي ميزي انجام شود به ۳۵سال زمان براي انجام محاسبات نياز بود.
بازسازي كوتاه رفتار ويروس كه گزارش آن در نشريه علمي "استراكچر = Structureساختار" به چاپ رسيده نشان ميدهد هرچند ويروس كاملا كروي و متقارن به نظر ميرسد اما محيط بيروني آن داراي تپش است چنانكه گويي اين گوي سرگرم نفس كشيدن است.
مدل بازسازي شده همچنين نشان ميدهد پوشش بيروني ويروس بدون در اختيار داشتن مواد ژنتيكي آن فروميريزد.
اين نكته نشان ميدهد كه پوشش بيروني پس از توليد مواد ژنتيكي به دور آن كشيده ميشود نه آنكه ابتدا يك پوسته كروي موجود باشد و سپس مواد ژنتيكي در درون آن شروع به ساخته شدن كنند.
مدلهاي كامپيوتري بازسازي شده از رفتار ويروسها در گذشته نيز توليد شده بودند اما اين مدلها تنها خود را به يك بخش كوچك از ساختار ويروس محدود ميساختهاند و بقيه بخشها را به تمثيل از روي بخش بازسازي شده، تكرار و بازپرداخت ميكردند.
زيست شناسان ديگري نيز بودهاند كه با استفاده از شبكه كردن چندين كامپيوتر روي ميزي و بالابردن توان محاسباتي آن كوشيدهاند شيوه خمش و تا خوردن پروتئينها را بازسازي كنند اما به گفته شولتن اين شيوه در مورد رفتار ويروس به كار نميآيد زيرا در اين حال بايد نحوه تعامل يك ميليونام با يكديگر به صورت همزمان محاسبه شود.
با بالا رفتن توان محاسباتي ابر-رايانهها دانشمندان خواهند توانست نحوه رفتار ويروسهاي پيچيده تر مانند ويروس آنفولانزا را مورد بررسي قرار دهند و دوره بازسازي را طولانيتر كنند و زمان را تا چند هزارم ثانيه افزايش دهند.
اين دوره زماني براي مشاهده كردن نحوه خاموش يا روشن شدن پروتئينها و ژنها كفايت ميكند. به اين ترتيب محققان با بهرهگيري از اين نوع بازسازيهاي رايانهاي ميتوانند اموري را كه با مشاهده مستقيم ويروسهاي زنده قابل به رويتشان نيستند، مورد بررسي قرار دهند.
دانشمندان اميدوارند در پنج سال آينده و با عرضه نسل تازه ابر- رايانه ها انجام اين قبيل مطالعات امكان پذير شود.
