2020年新形冠状病毒袭卷全球,波及所有人生活的方方面面,包括只能在家网上比赛的你。
冠状病毒基因组为线性单股正链的 RNA,RNA 的碱基主要有4种,即 A (腺嘌呤)、 G (鸟嘌呤)、 C (胞嘧啶)、 U (尿嘧啶)。因此冠状病毒的 RNA 序列可以由包含 A,G,C,U 四种字母组成的序列表示。
病毒的合成蛋白的过程是由 RNA 指导的。假设每种碱基对应的一种氨基酸,氨基酸通过RNA序列指导组装成蛋白质,组装蛋白质只能从 RNA 序列某个位置开始一直组装到末尾。因此 RNA 尾部序列决定着病毒能合成的蛋白质的结构和种类。自然的鬼斧神工很擅长对称美。即使是对人类凶狠残暴的病毒也遵循对称美的。冠状病毒合成的蛋白全都是对称的。例如 RNA 序列 ACGGUGG ,氨基酸能从第三个碱基 G 开始组装,通过 GGUGG 序列组装出一种蛋白,或者从第六个碱基 G 开始,通过 GG 序列组装出一种蛋白。
也就是说,冠状病毒的 RNA 序列的尾部如果是
)
,只有当满足以下条件时才能合成蛋白:
- 当 n 为奇数时:对于所有的
有
- 当 n 为偶数时:对于所有的
有
病毒合成的蛋白对人类危害程度是有蛋白的氨基酸种类和数量决定的,一种蛋白危害程度等于组成它的所有氨基酸决定危害的和。如果 A,C,G,U 对应的氨基酸决定的危害程度分别为 1,2,3,4 ,那么 GGUGG 序列指导合成的蛋白的危害程度为 16 , GG 序列指导合成的危害程度为 6,一种冠状病毒对人类的危害程度是它能合成的所有种类的蛋白的危害程度的和。
如果冠状病毒一成不变,那么只要经过足够长时间的研究,人类一定能战胜它。但棘手的是冠状病毒是不断变异的,2019 年出现的 COVID-19 最为棘手。经过对已发现的冠状病毒进行研究,人类观察出了各种冠状病毒的变异的路线,它们都从一种古老的冠状病毒变异而来,它的 RNA 序列长度只有 1 。也就是说,除了最古老的种类之外,每个种类都是由一个先于它存在的一个种类变异而来的,并且它们变异的途径都是在 RNA 序列的末端新增一个碱基。为了研究方便,人类对各种冠状病毒进行了编号,最古老的编号为 1 。
为了实时监测冠状病毒对人类的影响,人类需要你在每产生一种变异的冠状病毒时,实时地计算每一种冠状病毒能合成的危害程度最大的蛋白的危害程度,并在最后计算出所有种类的冠状病毒的危害程度,也就是每种冠状病毒危害程度的总和。