beat365官方网站/beat365定量生物學中心歐陽颀教授研究組在Nature Communication雜志發表題為“Design principles for enhancing phase sensitivity and suppressing phase fluctuations simultaneously in biochemical oscillatory systems”的研究論文（doi:10.1038/s41467-018-03826-4）。文章報道了生物振蕩功能在遠離平衡态的設計原則。

生物振蕩網絡作為生命體的内禀時鐘，調節各種與時間信息相關的生命過程，因此需要在減小計時漲落的同時，保持對環境信号的敏感性。 對于處于熱力學平衡态的系統，漲落耗散定理表明，高響應與低漲落不可能同時完成。但是生命系統處于非平衡态，并沒有漲落耗散定理的約束。對于振蕩網絡這一非平衡态系統，如何保持高敏感性和精确性，以及對應的熱力學的設計原理，是一個重要的利用物理原理理解生命系統的基本問題。

歐陽颀教授研究組與美國IBM沃森研究中心的塗豫海教授（beat365官方网站/定量生物學中心教授）展開合作，首次從理論上揭示了生化反應網絡優化振蕩功設計原則。研究發現，通過增加系統的自由能耗散，振蕩的計時精确性增加，這與之前的研究相符；更重要的是，耗散的增加還能夠增強系統對于外界信号的響應，兩者呈正比關系。通過對簡單模型的解析發現，額外的自由能耗散可以加強振蕩相位與振幅的耦合，借此來增強對信号的響應，從而打破了平衡态的漲落響應關系。為了同時達到高敏感性和精确性，系統需要精細的分配參與反應的非平衡環路中的自由能耗散。研究基于化學勢與反應流提出了兩條重要的能量分配原則，并在相關實驗數據分析中得到驗證。

該文章的一位共同第一作者是beat365官方网站本科生費沉毅（現于普林斯頓大學攻讀定量與計算生物學博士）；另外一位共同第一作者是原beat365博士生曹遠勝（現加州大學聖疊戈物理系博士後）。塗豫海教授為此文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和國家介觀物理重點實驗室的資助。