戴爾科技HPC Genomics解決方案 可大幅提高基因數據計算效率

 　國慶期間

　　老王參加了一場婚宴

　　說起來那叫一個氣憤

　　席間他最愛的燒雞剛上桌

　　七八雙手立刻一哄而上

　　整雞只在視網膜定格了一秒

　　就被同桌賓客瓜分殆盡

　　看著盤子里被冷落的雞頭雞屁股，老王內心哀怨不已：沒人愛吃這玩意，更沒人花幾百塊份子錢大就為了吃這玩意。大家都想吃雞腿雞翅雞胸，其他部位直接丟掉，這也太浪費了。

　　老王不是第一個這么想的人，早在1930年，英國前著名首相丘吉爾就曾撰文批評現代畜牧業中存在的大量浪費，表示“50年后，我們將不再為了吃雞胸肉或雞翅而愚蠢地養一只雞，而是可以在適當的介質中培養需要的部分。”

　　如果說上世紀丘吉爾的預言還是異想天開，那么在如今這個年代，人造肉已讓這一愿望成真。

　　引領食物革命的人造肉

　　馴化豬牛羊雞鴨以來，人們已經習慣了飼養動物獲取肉類的固定模式，蓬勃發展的畜牧業源源不斷地為人體供給營養元素。

　　可畜牧業很傷地球，據聯合國糧農組織和世界資源研究所統計：畜牧業的碳排放量約占全球總排放量的15%，比交通工具氣體排放的總和還要多。此外畜牧業破壞森林、占用土地、消耗水資源、產生大量垃圾，對環境造成了巨大破壞。

　　隨著健康飲食和低碳意識提升，社會上支持“人造肉”的呼聲越來越高。人造肉主要分為兩大類：一種是植物蛋白肉(簡稱“植物肉”)，一種是細胞培養肉(簡稱“培養肉”)。

　　植物肉主要利用大豆、豌豆、小麥等作物的植物蛋白為原料，經過混合、擠壓、剪切等一系列步驟加工成類似動物肉的口感、味道或外觀的食品;

　　培養肉，即從健康的活體動物身上提取少量干細胞，將其浸泡在含有糖、氨基酸、油脂、礦物質等多種營養物質的培養基中，經過10-12天的培養分離提純得到細胞培養肉，最終烹飪加工成終端產品，在口味、質地、營養等方面幾乎等同于動物肉。

　　與傳統肉類相比，人造肉富含人體必需氨基酸，且0膽固醇、0激素、0反式脂肪酸、0抗生素。根據Beyond Meat的招股書，生產1公斤植物肉相當于為環境節省了93%的土地資源與浪費，99%的水資源和90%的溫室氣體排放。

　　生產效率方面人造肉也甩畜牧業幾條街，在當前養殖條件下，豬出欄時間一般為6個月，牛從出生到出欄平均需要12-18個月，而培養肉的生長周期只有10-12天!

　　向真肉靠攏

　　距離人類祖先吃下第一口動物肉已經過去了260萬年，漫長的演化史中，人類對肉的渴求已經深深刻在DNA中。人造肉吸引消費者的關鍵，就是盡可能在色澤、香味、外觀、質地等方面模擬真實肉類。

　　與動物肉相比，植物肉缺乏維生素B12、n-3多不飽和脂肪酸、鐵、鋅等營養素，外觀和口感略遜一籌。為了讓植物肉更逼真，已有人造肉公司從豆科植物中提取豆科血紅蛋白添加到植物肉中，使其具備真肉的色澤和口感。

　　研究人員首先在實驗室里對幾十種豆科植物的基因組進行測序讀取基因組，之后生物學家鑒定出在各種豆類中產生豆血紅蛋白的特定基因，接著將特定基因插入到一種名為畢赤酵母 (Pichia pastoris) 的酵母中，用葡萄糖喂養并在精確控制的條件下生長，之后畢赤酵母在發酵罐中就會產生泡沫狀的紅色植物血液，最后就是純化豆血紅蛋白以供進一步使用。

　　培養肉的更高性能也可以通過基因工程來實現。塔夫茨大學的研究人員曾嘗試在牛的肌肉細胞中插入三個基因，每個基因編碼的酶都參與抗氧化劑的合成，可減輕與食用紅肉和加工肉類有關的疾病（例如結腸癌）。塔夫茨大學的另一位研究人員已經探索了利用昆蟲細胞來培養肉，從而創造出口感類似螃蟹、蝦和其他海鮮味道的產品。

　　基因測序、基因編輯以及基因合成等支撐技術的進步，讓“吃牛排不必養只牛”的設想得以照進現實，由于消費者認知、生產成本等因素影響，人造肉尤其是培養肉的上市普及尚有很長的路要走，從上游端構建完整的全基因組系列數據庫，可助加快培養肉的良性發展。

　　作為生物工程的核心技術，基因工程面臨著高并發海量數據處理的計算需求、海量數據的存儲以及分析比對需求，在并行處理性能、平均響應時間、吞吐率、擴展性以及成本等方面要去嚴苛，與傳統IT相比，高性能計算更有利于提高基因計算效率。

　　這方面，經過精心設計和測試的Dell Ready Solution for HPC Genomics解決方案，可以幫助公司快速、經濟地將基因組分析系統投入生產。該方案涵蓋Dell PowerEdge服務器、Dell PowerSwitch網絡、Dell存儲，包括各種形式的基因組數據分析所需的資源，可提高執行基因組分析的系統吞吐量，使組織按照可預測的時間表更快得出分析結果。

　　Dell Ready Solution for HPC Genomics已經過實踐檢驗，該方案曾幫助美國翻譯基因組學研究所TGen將基因組測序時間從兩周縮短到8小時。

　　TGen使用基因工程發現常見和復雜疾病以治療患者，該機構需要處理大量數據——在需要時移動數據、保護和管理數據以及快速處理數據，借助適用于 HPC基因組學的戴爾解決方案，TGen能夠基因組測序的時間大大縮短，從而快速將實驗室的發現轉化為治療方案為更多患者帶去福音。

　　2019年美國“人造肉第一股” Beyond Meat上市帶火了人造肉概念，各方資本紛紛布局。今年5月，國家發改委在十四五生物經濟發展規劃中提出要發展合成生物學技術，探索研發“人造蛋白”等新型食品，降低傳統養殖業帶來的環境資源壓力。人造肉何時能全面走上餐桌，讓我們拭目以待。

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