Biologia de sistemes
La biologia sistémica o biologia de sistemes és el camp d'investigació interdisciplinària dels processos biològics en el que les interaccions dels elements, interns i externs, que influïxen en el desenroll del procés es representen en un sistema matemàtic.[1] Este enfocament "holístico" o "global" permet comprendre integradamente el funcionament dels sistemes (processos) biològics i profundisar en l'enteniment de cóm les seues interaccions internes i en atres sistemes comporten a l'aparició (emergència) de noves propietats. Pràcticament qualsevol procés biològic pot ser objecte d'estudi de la biologia sistémica, com per eixemple, el creiximent d'una cèlula, l'interacció entre dos bactèries o la circulació sanguínea en un organisme. La biologia sistémica va començar a desenrollar-se en els anys 1960, pero es va establir com a disciplina acadèmica al voltant de l'any 2000.
Convencionalment, en l'estudi dels processos biològics s'utilisa el método científic clàssic, que es basa en la confirmació o refutació d'una hipòtesis en confrontar-la en els resultats experimentals. La biologia sistémica utilisa un enfocament distint basat en la modelización matemàtica dels processos en estudi. Com a resultat de la simulació, en posar a funcionar els models matemàtics en els que es representa al procés, s'obté una série de prediccions de l'estat del procés biològic que correspondrien als resultats experimentals esperats. Durant les simulacions, la ret d'interaccions entre els elements que componen al procés biològic es representa en un sistema d'equacions diferencials. Els valors de les característiques d'eixos elements a distints temps i baix diverses condicions experimentals (simulades) són predibles perque la dinàmica, és dir els canvis de l'estat d'eixe sistema modelat, és calculable matemàticament. No obstant, no pot afirmar-se rotundament que la biologia de sistemes no utilise el método científic, ya que fa us extens de métodos experimentals para, en primer lloc, construir un model matemàtic utilisant un set de senyes de "entrenament" (training dataset), que després necessiten ser validats per un set de senyes de replicació.
La biologia sistémica és un àrea interdisciplinària en la que participen: Meges, biòlecs, bioquímics, matemàtics, físics, programadors, ingeniers en control automàtic i teoria de sistemes, entre uns atres.
Història
[editar | editar còdic]La biologia de sistemes té les seues raïls en:
- la modelació quantitativa de cinètica enzimàtica, una disciplina que va florir entre 1900 i 1970.
- els models matemàtics d'estudi del creiximent de poblacions,
- simulacions desenrollades per a estudiar neurofisiología, i
- teoria de control i cibernètica
Un dels teòrics que pot ser vist com a precursor de la biologia de sistemes és Ludwig von Bertalanffy, pel seu teoria general de sistemes. En 1952, els neurofisiólogos britànics i els guanyadors del premi Nobel Alan Lloyd Hodgkin i Andrew Fielding Huxley[2] varen construir un model matemàtic descrivint el potencial d'acció que es propagava a través del axón d'una neurona. En 1960, Denis Noble va desenrollar el primer model computacional d'un cor latent.
La década de 1960 va vore el desenroll de vàries aproximacions a l'estudi de sistemes complexos moleculars, com per eixemple l'anàlisis del control metabòlic i la teoria de sistemes bioquímics. L'èxit de la biologia molecular a través de la década de 1980, pareado en una escepticisme cap a la biologia teòrica, varen causar que la modelació quantitativa de processos biològics es convertira en un camp científic menor.
No obstant, el naiximent de la genómica funcional en la década de 1990 va significar que una gran cantitat d'informació d'alta calitat es va fer disponible, a l'hora que les possibilitats de la ciència computacional creixia a passos ajagantats, lo que va permetre construir models més complicats i realistes. En 1997 el grup de Masaru Tomita va publicar el primer model quantitatiu del metabolisme complet d'una cèlula hipotètica (simplificada).
Prop de l'any 2000, quan els instituts de sistemes en biologia estaven sent establits en Seattle i Tòquio, la biologia de sistemes va emergir com un moviment en el seu propi dret, espolejat per la culminació de varis proyectes de genoma, el llarc increment d'informació de les ómicas (i.g. genómica, metabolómica i proteómica), i els alvanços que varen acompanyar als experiments aixina com també la bioinformática. Des de llavors, varis instituts d'investigació dedicats a la biologia de sistemes han segut desenrollats. Des de 2006, per l'escassea de gent treballant en biologia de sistemes, varis doctorats en biologia de sistemes han segut establits en vàries parts del món.
Aplicacions
[editar | editar còdic]Les aplicacions més importants apunten cap a la farmacologia i la biotecnología.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Essays in Biochemistry.62(4)
- 487–500.ISSN 0071-1365.doi:10.1042/EBC20180003.Consultat el 2021-08-20.
- ↑ «El potencial d'acció de Hodgkin i Huxley» (en és). Investigació i Ciència. Consultat el 2021-08-20.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Biología de sistemas» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.