چرا سیستم‌های بیولوژیکی در بیوانفورماتیک مهم هستند؟

مروری بر سیستم‌های بیولوژیکی

سیستم بیولوژیکی شبکه‌ای است که چندین ماهیت زیستی مرتبط را به هم متصل می‌کند. در ادامه نمونه‌هایی از سیستم‌های بیولوژیکی را با هم بررسی میکنیم:

در مقیاس کلان، جمعیت‌های موجودات هستند.
در مقیاس اندام و بافت در پستانداران و سایر حیوانات، نمونه هایی از جمله سیستم گردش خون، سیستم تنفسی و سیستم عصبی است.
در مقیاس میکرو، نمونه‌هایی از سیستم‌های بیولوژیکی سلول‌ها، اندامک‌ها، مجتمع‌های ماکرومولکولی و مسیرهای تنظیمی هستند.

توجه کنید که یک سیستم بیولوژیکی را نباید با یک سیستم زنده، مانند یک موجود زنده، اشتباه گرفت. انجام فرآیندهای شیمیایی و زیستی، واکنش‌های عناصر اصلی سیستم‌های زنده و درک مفاهیم زندگی موجودات زنده، جرقه‌ای برای کشف و استفاده از سیستم‌های بیولوژیکی است.

راز حیات در سیستم‌های بیولوژیکی

انسان از آغاز حیات به دنبال چگونگی پیدایش خود است. در این راستا پژوهش‌های فراوانی انجام شده است تا به منشا پیدایش و نحوه تکامل انسان دست یابیم. در میان روش‌های کشف شده که ریشه در علوم زیستی دارند، سیستم‌های بیولوژیکی راه حلی اساسی برای پاسخگویی به این سوالات بشر، معرفی کرده است.

یکی از اهداف اصلی سیستم‌های بیولوژیکی، دستیابی به درک اینتراکشن‌های زیستی و عملکرد ژن به عنوان عامل انتقال صفات از نسلی به نسل دیگر است، و مجموعه‌ای از علوم شبیه‎‌سازی، مدل‌سازی و آنالیز فرآیندهای زیستی را که براساس محاسبات انجام می‌گیرد، شامل می‌شود.

ویژگی سیستم‌های بیولوژیکی

آنچه که اساس و پایه سیستم‌های زیستی را تشکیل می‌دهد، جمع‌آوری و ترکیب یافته‌های آزمایشگاهی، پردازش و آنالیزداده‌ها و مدل‌سازی است. هوشمند بودن سیستم‌های بیولوژیکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این علم می‌باشد. چرا که رفتار هوشمندانه این سیستم‌ها، به گونه‌ای در مقابل انواع محرک‌ها انجام می‌پذیرد، که موجب بقای بیشتر آنها می‌شوند. داشتن این خصوصیت ناشی از حافظه اپی‌ژنتیک می‌باشد که با ذخیره‌سازی هوشیاری در مدارهای ژنتیکی، باعث شکل‌گیری رفتار خود مختارانه می‌شود.

کاربردهای سیستم‌های زیستی

با استفاده از سیستم‌های بیولوژیکی در علم دارورسانی و مدل‌سازی تاثیر دارو در انواع سلول‌ها، بخش عمده‌ای از توجه جامعه پزشکی به این سیستم‌ها اختصاص داده شده است. به طور کلی می‌توان گفت تمام اعضای بدن به عنوان یک سیستم زیستی در حال فعالیت هستند و برای بقای جاندار نقش ایفا می‌کنند. مدلسازی مغز، ساخت کبد مصنوعی، شبیه‌سازی موجودات چند سلولی از کاربردهای مهم انواع سیستم‌های بیولوژی و زیستی می‌باشد. برای آشنایی با دیگر کاربردهای اینگونه سیستم‌ها می‌توانید از طریق مقاله‌ی Systems biology and its application to the understanding of neurological diseases و با کلیک کردن بر روی این لینک اطلاعات جالبی به دست آورید.

اهمیت علم بیوانفورماتیک در تحلیل سیستم‌های زیستی

توانایی فوق‌العاده سیستم‌های بیولوژی در انجام محاسباتی نظیر میزان سرعت اینتراکشن‌های زیستی، نشان از استوار بودن علم بیوانفورماتیک بر این محاسبات است. آنالیز شبکه‌های متفاوت همچون شبکه‌های DNA، آنالیز اینترکشن‌های میان پروتئین‌ها، شبکه‌های سیگنالی و متابولیسمی از دیگر ویژگی‌های بارز سیستم‌های بیولوژی نیز می‎باشند که علم بیوانفورماتیک در آنالیز آنها تاثیر زیادی دارد.

اگر شما هم علاقه‌مند هستید که علم بیوانفورماتیک را فراگیرید، پیشنهاد میکنیم با کلیک کردن بر روی لینک زیر در دوره‌ی منطق و مبانی علم بیوانفورماتیک کمپ بیوانفورماتیک شرکت کنید.

آموزش منطق و مبانی علم بیوانفورماتیک