打電游也可助力科學發展

編者按：視頻遊戲（Video game）也叫電子遊戲，指用戶（玩家）與視頻設備的互動，是依託於電子媒體平台而運行的交互遊戲。電子遊戲當今已經成為許多人生活的一部分，除了遊戲本身的娛樂性，電子遊戲在教育和科學領域也是一種非常有效的工具。

如果人們用玩科學性電子遊戲的頭腦來解決現實生活中的科學難題，那麼他們也許會學到一些科學知識。在生物化學領域，有幾個遊戲旨在利用學術優勢提高玩家的興趣，包括比較流行的Foldit遊戲。Foldit是一個實驗性的蛋白質摺疊電子遊戲，把確定蛋白質的最佳三維機構設計為一個遊戲，使得人們在遊戲過程中也能對生物科學的發展做出貢獻。

在Foldit遊戲中，玩家通過操縱模擬的蛋白質結構，試圖通過計算得到蛋白質詳細的三維圖像。但他們必須遵守蛋白質結構性質的各種約束，例如氨基酸的順序及其生化特性所決定的相鄰氨基酸之間的相互作用力。在學術研究中，這些任務通常由經過培訓的專家來執行。

每天都有成千上萬的人（不管是否進行過科學培訓）玩Foldit遊戲，當然，他們玩得很開心，但他們真的對科學有所幫助嗎？為了回答這個問題，相關研究人員在業餘玩家、本科生以及專業科學家之間進行了一個Foldit比賽。研究發現，在Foldit遊戲中，業餘玩家比專業科學家做得更好。

其實，像Foldit這樣的科學遊戲是生物化學研究的寶貴資源，同時也給人們提供了消遣的方式。Foldit的成功經驗證明科學遊戲不僅可以充分調動人們對科學的興趣，還可為相關研究拓寬思路。

蛋白質的摺疊

蛋白質是由氨基酸以「脫水縮合」的方式組成多肽鏈，然後經過盤曲摺疊的方式形成的物質，具有一定的空間結構。它是生命的物質基礎，是構成細胞的基本有機物，也是生命活動的主要承擔者。通過更加仔細地觀察蛋白質的結構，生物化學家可以更好地了解生命的起源。

此外，了解蛋白質如何摺疊也很關鍵，因為如果它們不能以正確的方式摺疊，蛋白質便不能在細胞中發揮重要作用。更糟的是，一些蛋白質的非正確摺疊會引起某些疾病，例如，阿爾茨海默病（Alzheimer』s），帕金森氏病（Alzheimer』s）和肌萎縮側索硬化症（ALS）就是由於蛋白質的非正確摺疊引起的。

蛋白質的三維構象

首先，通過分析細胞基因組的DNA，科學們可以知道組成蛋白質的氨基酸序列，但並不能知道蛋白質的形狀。

為了得到蛋白質的三維結構圖像，研究人員使用X射線晶體學技術。利用電子對X射線的散射作用，X射線晶體學技術可以獲得蛋白晶體中電子密度的分布情況，科學家再從中分析獲得原子的位置信息，即得到蛋白質的晶體結構。通過拍攝多角度的蛋白質的X射線，可以構建出具有蛋白質實際形狀的粗略數字3D模型（稱為電子密度圖），然後由科學家通過晶體結構解析以及分子建模，確定蛋白質的三維結構。

雖然這個過程並不容易，但許多晶體學家認為它是晶體學中最有趣的部分，因為蛋白質的結構解析工作就像是在玩一張三維拼圖遊戲。

精誠合作，金石為開

在Foldit遊戲中，玩家可以不斷地調整蛋白質的三維形狀，上傳最高分和所得的三維體，參與世界排名，並且還能與其他玩家在線聊天，還可以組成小組，與別的小組進行競爭。Foldit遊戲的流行同時也促進了生物化學教育的發展。與遊戲相比，大學生物課本中關於蛋白質結構的內容極其枯燥乏味。

給學生一張電子密度圖，用滑鼠和鍵盤去移動氨基酸，分析蛋白質的摺疊過程，這樣的作業會讓他們樂此不疲。當他們完成作業時，還會提出一些創新性的問題，這樣不僅提高了他們的學習興趣，也能加深蛋白質結構在他們腦中的印象。

最後，也許有的學生還可能給解析蛋白質結構的晶體學家提供靈感，由此改進之前解析的蛋白質結構。最有可能的是，由於學生和科學家們的共同工作，修復了已解析的蛋白質結構的小錯誤，使該結構更加精確與完整。

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