戴尔科技HPC Genomics解决方案 可大幅提高基因数据计算效率

　国庆期间

　　老王参加了一场婚宴

　　说起来那叫一个气愤

　　席间他最爱的烧鸡刚上桌

　　七八双手立刻一哄而上

　　整鸡只在视网膜定格了一秒

　　就被同桌宾客瓜分殆尽

　　看着盘子里被冷落的鸡头鸡屁股，老王内心哀怨不已：没人爱吃这玩意，更没人花几百块份子钱大就为了吃这玩意。大家都想吃鸡腿鸡翅鸡胸，其他部位直接丢掉，这也太浪费了。

　　老王不是第一个这么想的人，早在1930年，英国前著名首相丘吉尔就曾撰文批评现代畜牧业中存在的大量浪费，表示“50年后，我们将不再为了吃鸡胸肉或鸡翅而愚蠢地养一只鸡，而是可以在适当的介质中培养需要的部分。”

　　如果说上世纪丘吉尔的预言还是异想天开，那么在如今这个年代，人造肉已让这一愿望成真。

　　引领食物革命的人造肉

　　驯化猪牛羊鸡鸭以来，人们已经习惯了饲养动物获取肉类的固定模式，蓬勃发展的畜牧业源源不断地为人体供给营养元素。

　　可畜牧业很伤地球，据联合国粮农组织和世界资源研究所统计：畜牧业的碳排放量约占全球总排放量的15%，比交通工具气体排放的总和还要多。此外畜牧业破坏森林、占用土地、消耗水资源、产生大量垃圾，对环境造成了巨大破坏。

　　随着健康饮食和低碳意识提升，社会上支持“人造肉”的呼声越来越高。人造肉主要分为两大类：一种是植物蛋白肉(简称“植物肉”)，一种是细胞培养肉(简称“培养肉”)。

　　植物肉主要利用大豆、豌豆、小麦等作物的植物蛋白为原料，经过混合、挤压、剪切等一系列步骤加工成类似动物肉的口感、味道或外观的食品;

　　培养肉，即从健康的活体动物身上提取少量干细胞，将其浸泡在含有糖、氨基酸、油脂、矿物质等多种营养物质的培养基中，经过10-12天的培养分离提纯得到细胞培养肉，最终烹饪加工成终端产品，在口味、质地、营养等方面几乎等同于动物肉。

　　与传统肉类相比，人造肉富含人体必需氨基酸，且0胆固醇、0激素、0反式脂肪酸、0抗生素。根据Beyond Meat的招股书，生产1公斤植物肉相当于为环境节省了93%的土地资源与浪费，99%的水资源和90%的温室气体排放。

　　生产效率方面人造肉也甩畜牧业几条街，在当前养殖条件下，猪出栏时间一般为6个月，牛从出生到出栏平均需要12-18个月，而培养肉的生长周期只有10-12天!

　　向真肉靠拢

　　距离人类祖先吃下第一口动物肉已经过去了260万年，漫长的演化史中，人类对肉的渴求已经深深刻在DNA中。人造肉吸引消费者的关键，就是尽可能在色泽、香味、外观、质地等方面模拟真实肉类。

　　与动物肉相比，植物肉缺乏维生素B12、n-3多不饱和脂肪酸、铁、锌等营养素，外观和口感略逊一筹。为了让植物肉更逼真，已有人造肉公司从豆科植物中提取豆科血红蛋白添加到植物肉中，使其具备真肉的色泽和口感。

　　研究人员首先在实验室里对几十种豆科植物的基因组进行测序读取基因组，之后生物学家鉴定出在各种豆类中产生豆血红蛋白的特定基因，接着将特定基因插入到一种名为毕赤酵母 (Pichia pastoris) 的酵母中，用葡萄糖喂养并在精确控制的条件下生长，之后毕赤酵母在发酵罐中就会产生泡沫状的红色植物血液，最后就是纯化豆血红蛋白以供进一步使用。

　　培养肉的更高性能也可以通过基因工程来实现。塔夫茨大学的研究人员曾尝试在牛的肌肉细胞中插入三个基因，每个基因编码的酶都参与抗氧化剂的合成，可减轻与食用红肉和加工肉类有关的疾病（例如结肠癌）。塔夫茨大学的另一位研究人员已经探索了利用昆虫细胞来培养肉，从而创造出口感类似螃蟹、虾和其他海鲜味道的产品。

　　基因测序、基因编辑以及基因合成等支撑技术的进步，让“吃牛排不必养只牛”的设想得以照进现实，由于消费者认知、生产成本等因素影响，人造肉尤其是培养肉的上市普及尚有很长的路要走，从上游端构建完整的全基因组系列数据库，可助加快培养肉的良性发展。

　　作为生物工程的核心技术，基因工程面临着高并发海量数据处理的计算需求、海量数据的存储以及分析比对需求，在并行处理性能、平均响应时间、吞吐率、扩展性以及成本等方面要去严苛，与传统IT相比，高性能计算更有利于提高基因计算效率。

　　这方面，经过精心设计和测试的Dell Ready Solution for HPC Genomics解决方案，可以帮助公司快速、经济地将基因组分析系统投入生产。该方案涵盖Dell PowerEdge服务器、Dell PowerSwitch网络、Dell存储，包括各种形式的基因组数据分析所需的资源，可提高执行基因组分析的系统吞吐量，使组织按照可预测的时间表更快得出分析结果。

　　Dell Ready Solution for HPC Genomics已经过实践检验，该方案曾帮助美国翻译基因组学研究所TGen将基因组测序时间从两周缩短到8小时。

　　TGen使用基因工程发现常见和复杂疾病以治疗患者，该机构需要处理大量数据——在需要时移动数据、保护和管理数据以及快速处理数据，借助适用于 HPC基因组学的戴尔解决方案，TGen能够基因组测序的时间大大缩短，从而快速将实验室的发现转化为治疗方案为更多患者带去福音。

　　2019年美国“人造肉第一股” Beyond Meat上市带火了人造肉概念，各方资本纷纷布局。今年5月，国家发改委在十四五生物经济发展规划中提出要发展合成生物学技术，探索研发“人造蛋白”等新型食品，降低传统养殖业带来的环境资源压力。人造肉何时能全面走上餐桌，让我们拭目以待。