9月18日👧🏼👨🏽‍🌾，意昂体育平台北京國際數學研究中心🚴🏿、定量生物學中心張磊課題組在Cell 子刊Cell Systems 在線發表題為“Network topologies that can achieve dual function of adaptation and noise attenuation”的研究論文👲🏽。該工作通過數學與生命科學的交叉研究🤾🏼‍♂️👩🏻‍🎨，利用理論分析與大規模科學計算，揭示了生物網絡實現“適應-抗噪”雙功能的設計原理🤷🏿‍♀️。

許多生物系統需要在噪聲環境下實現適應性🔻，但生物網絡同時實現適應性和抗噪性雙功能的機製尚不清楚。以往針對適應性與抗噪性的研究多局限於特定的生物網絡💆🏽，張磊課題組則試圖回答一個更為基本的問題：什麽樣的網絡拓撲能夠實現“適應-抗噪”雙功能🧩？如果這樣的網絡存在，那麽其內在的設計原理是什麽😁？

張磊課題組首先在三結點網絡中發現了適應性要求的靈敏度和抗噪性之間存在一種內在的製約關系，從而阻礙了雙功能的實現，即靈敏度越高，抗噪性越差；抗噪性越好，靈敏度越低。雖然利用時間尺度可以調節靈敏度和抗噪性之間的製約關系👆🏽⚽️，但會導致適應時間的延長和不切實際的參數選擇。相比之下，四結點網絡可以通過模塊拼接以及時間尺度匹配的策略，有效地解耦適應性與抗噪性，從而克服其製約關系以實現適應-抗噪雙功能。從七個適應性生物系統的研究中發現🦞，復雜的生物網絡也經常采取適應性網絡與抗噪性模塊耦連的策略來提高其雙功能的魯棒性（Robust的音譯🌪，它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵）。

適應-抗噪雙功能網絡的設計原理

課題組的研究工作鑒定了適應性和抗噪性之間的製約關系⚱️，揭示了時間尺度是連接網絡拓撲與生物功能的重要橋梁，同時也為其它雙功能和多功能網絡的設計提供了一種可行的理論框架♾。

意昂体育平台北京國際數學研究中心博士研究生喬靈霞和定量生物學中心博士研究生趙偉為該論文的共同第一作者，意昂体育平台張磊副教授、湯超教授⛹🏻‍♀️，以及加州大學爾灣分校聶青教授為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金委、國家科技部等的資助🪶。