زیست‌شناسی سامانه‌ای، تحولی نوین در قرن حاضر

زیست‌شناسی سامانه‌ای

زیست‌شناسی سامانه‌ای، تحلیل و مدل‌سازی محاسباتی سیستم‌های زیستی پیچیده است. در این شاخه پژوهشگران بر تعاملات پیچیده درون سیستم‌های زیستی تمرکز می‌کنند. در این علم ما با مجموعه‌ای از مدل‌سازی سیستم‌های بیولوژیکی، تحلیل و آنالیز داده‌های ریاضی و محاسباتی سروکار داریم.

تفکر سیستمی

طرح تعیین توالی کل ژنوم انسان که با هدف شناسایی و مشخص نمودن جفت بازهای DNA مورد بررسی قرار گرفت، نقش تفکر سامانه‌ای که مبتنی بر نظریه سیستمی می‌‎باشد را به وضوح نشان می‌‎دهد. به کارگیری این نظریه، زمینه‌ساز تحقق راهکارهای مدرن در علم ژنتیک شد. به گونه‌ای که استفاده از بیولوژی سیستمی در ژن‌شناسی، تفکر تازه‌ای را برای محققان رقم زد. در همین راستا برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به این آدرس مراجعه نمایید و مقاله‌ی Systems Biology as Defined by NIH را مطالعه فرمایید.

اهداف بیولوژی سیستمی

ترکیب نتایج حاصل از آنالیز گستره‌ی وسیعی از داده‌های تجربی و به کارگیری ادوات خاص میان‌رشته‌‌ای پزشکی و غیرپزشکی، تکنولوژی‌های ممتازی را در این علم پایه‌گذاری نمود. این موضوع، فناوری‌های جدیدی را به علم زیست‌شناسی سامانه‌ای افزود. که فنوتیک، ژنومیک و رونویسی از مهمترین آنهاست.

در ادامه به بخشی از اهداف این علم بپردازیم:

کشف خصوصیات نوپدیدی که بروز آنها به دلیل فعل و انفعالات بین اجزاء تشکیل‌دهنده صورت می‌گیرد و مدل سازی این پدیده‌ها
بررسی خواص سلول‌ها به عنوان کوچکترین واحد اصلی بیولوژیکی و سر منشاء حیات انسانی
تحقیق بر روی اجزای تشکیل‌دهنده بدن موجودات زنده با هدف مدل‌سازی بافت‌های مختلف
تحلیل فرایندهای متابولیکی و سیستم انتقال پیام بین‌سلولی
و…

در همین راستا شما را دعوت میکنیم مقاله‌ی “چرا سیستم‌های بیولوژیکی در بیوانفورماتیک مهم هستند؟” را از سایت کمپ بیوانفورماتیک و با کلیک کردن بر روی این لینک مطالعه کنید.

زیست‌شناسی سامانه‌ای و دانش ماشین

درک و فهم ارتباط پیچیده میان مسیرهای سامانه‌های بیولوژیکی مهمترین چالش در زیست‌شناسی است. به کارگیری تکنولوژی محاسباتی قدرتمند، به عنوان یک فناوری پیشرفته ماشینی، تاثیر بسزایی در رفع این چالش داشته است. این سیستم‎‌‌ها با دریافت داده‌ها به صورت نقاط فراوان، توصیف خصوصیات جنبشی و بیوشیمیایی حاصل از جمع‌آوری داده‌ها را انجام می‌دهند.

برجسته‌ترین کاربرد‌های این روش در علم زیست‌شناسی، بررسی و تحلیل داده‌های به دست آمده از پژوهش اجزای اصلاح شده و ریزآرایه‌های ژنوم است. همچنین برقراری ارتباط و تنظیم ساختار و عملکرد پروتئین‌های بزرگ بر اساس تجزیه و تحلیل داده‌های حاصل از ژنوم، از طریق پیدا کردن انواع ژن‌ها و پروتئین‌های بیان‌کننده و تنظیم‌کننده، از دیگر کاربردهای این فناوری زیست‌شناسی سامانه‌ای با استفاده از دانش ماشینی است.

تفکر سیستمی در بیولوژی

نگاه سیستمی به مسائل بیولوژیکی در زیست‌شناسی به این معنا است، که عملکرد هیچ عضو یا زیر مجموعه‌ای مستقل از دیگری نیست. بدین گونه که رفتار تمام ا‌جزا بر رفتار کل سیستم تاثیر گذار خواهد بود. روند پایه‌گذاری تفکر سیستمی بر اساس دیدگاه‌های همچون کل‌گرایی اولیه، جزئی‌گرایی و نظریه سیستمی انجام گرفته است. عناصر و اجزای تشکیل دهنده‌‌ی فرایند تفکر سیستمی شامل ورودی، فراگرد، بازخورد و خروجی می‎‌باشد. کل‌گرایی، تعیین هدف، رفع بی‌نظمی‌ها و ایجاد هماهنگی کامل از ویژگی‌های کاربردی زیست‌شناسی سامانه‌ای می‎‌باشد.

پیشنیازهای سیستم بیولوژی

تحلیل حجم داده‌های بزرگ زیستی در زیست‌شناسی سامانه‌ای، عملا نیازمند دانش بیوانفورماتیکی، کدنویسی و برنامه‌نویسی است.

اگر شما هم در تلاش هستید که پیشنیازهای این علم را فراگیرید، پیشنهاد میکنیم با کلیک کردن بر روی لینک‌های زیر، علاوه بر شرکت در دوره‌ی منطق و مبانی بیوانفورماتیک، دوره‌های برنامه‌نویسی پایتون و R را در دستور کار قرار دهید.