分子动力学先驱的遗产计算机模拟遇见生物化学

生命在于运动。因此，要了解生物体的功能，就必须了解构成它们的原子和分子的运动和重组。这种称为“分子动力学模拟”的方法使科学家能够使用计算机程序模拟分子系统中所有原子随时间的动态运动。

中国北京大学的DanieleMacuglia、美国芝加哥大学的BenoîtRoux和意大利罗马大学的GiovanniCiccotti在EPJ当代物理学的历史展望中发表了一篇新论文，解释了理论化学家MartinKarplus和他的团队首次对一种生物大分子——蛋白质进行了分子动力学模拟，对20世纪和21世纪的生物学和物理科学产生了深远的影响。

目前，机器学习研究人员正在使用生物分子模拟来更好地了解它们的时间相关运动以及控制它们之间力的功能。

20世纪70年代初期，物理学家和物理化学家开始使用分子动力学模拟来研究水和惰性气体形成的液体等简单物质的行为。MartinKarplus和他的团队通过首次将这种方法应用于一种大的生物分子——一种蛋白质——进一步发展了这种方法。

蛋白质可以被认为是微型机器，其功能部分来自于它们随时间折叠和扭曲成不同形状的方式。由于它们的复杂性，模拟它们随时间的变化是一项特殊的挑战。

Karplus在1977年的一篇论文中首次公开了这种方法，该论文首次展示了蛋白质的分子动力学模拟。最近，他与AriehWarshel和MichaelLevitt一起获得2013年诺贝尔化学奖，承认了他对准确模拟化学反应所做贡献的深远影响。

作者得出结论，Karplus1977年的文章打开了通往进行一系列研究的大门，使他成功地将计算统计力学与生物化学相结合。