在过去的 20 年里，生物学和医学研究人员创建了布尔网络模型来模拟复杂系统并寻找解决方案，包括结直肠癌的新疗法。

“布尔网络模型的运行假设是，调控网络中的每个基因都可以有两种状态之一：开启或关闭，”爱荷华州立大学系统生物学家兼数学副教授克劳斯·卡德尔卡(Claus Kadelka)说。

卡德尔卡和本科生研究人员在《科学进展》上发表了一项研究，阐明了这些基因调控网络数学模型中的常见设计原则。

他说，展示数百万年来演变的特征可以为数学家、计算机科学家和合成生物学家“指导精确模型构建的过程”。

“进化塑造了以非常具体、优化的方式控制细胞决策的网络。尝试设计执行特定功能的电路的合成生物学家可以从这种受进化启发的设计中学习，”卡德尔卡说。

基因调控网络决定生物体中发生的事情以及发生的位置。例如，它们会促使胃内壁的细胞(而不是眼睛中的细胞)产生盐酸，尽管您体内的所有细胞都含有相同的 DNA。

卡德尔卡在一张纸上画出了一个简单的、假设的基因调控网络。基因 A 产生一种蛋白质，该蛋白质会打开基因 B，基因 B 会打开基因 C，而基因 C 会关闭基因 A。这种负反馈循环与空调的概念相同，空调一旦房间达到一定温度就会关闭。