Сложная системная биология - Complex systems biology

Сложная системная биология (CSB) - ветвь или подполе математическая и теоретическая биология изобретен Роберт Розен обеспокоен сложность структуры и функции биологических организмов, а также возникновения и эволюции организмов и видов, с упором на взаимосвязь внутри и внутри биологический сетевой вывод,[1][2][3] и дальше моделирование фундаментальных отношений присуще жизни.[4]

Хотя вышеупомянутые авторы говорят о теория сложных систем и системная биология В документе, использованном для написания этой статьи в Википедии, утверждается, что CSB - это научная область, которая лишь частично пересекается с этими общепринятыми идеями, потому что эти конкретные авторы хотели бы запутать нас разговорами о философии и человеческом сознании. Более того, математика может моделировать широкий спектр сложные системы, но утверждается, что это не имеет отношения к делу.[5]

Сетевое представление сложной адаптивной системы

Сложность организмов и биосферы

Нет удовлетворительного определения сложность в биологии.[6][7]

Seawifs global biosphere.jpg

По словам Розена, большинство сложная система модели не о биологических предметах, таких как геномы и организмы,[3][8] хотя биология успешно моделируется с 19 века.[9][10]

Два подхода, основанные на теория информации и топология сети /теория графов были объединены для моделирования человека сознание.[5][11]

Касательно онтология (философский метафизика реальности), предполагается, что существует иерархия уровней сложности организации, отличных от реальности.[5][12][13]

Авторы утверждают, что таксономические ранги, такие как порядок, семья, род, разновидность и т.д. отражают иерархию уровней сложности организации в биологии.[5]

Из-за своей изменчивости, способности лечить и самовоспроизводиться и т. Д. Организмы определяются как «мета-системы 'более простых систем в CSB.[5][14] Мета-система - это система систем.[14] Автопоэзис также моделирует такую ​​биологическую систему систем,[15] однако авторы утверждают, что в биологии метасистема не эквивалентна системе систем.[5] Они также утверждают, что это отличается от мета-системы, определенной в блоге Кента Д. Палмера.[16][17] потому что организмы отличаются от машин или роботов.[5] Если, по мнению Хопкрофта, и другие., роботы или автоматы может определяться пятью качествами: состояния, состояние запуска, наборы / алфавит ввода и вывода и функция перехода,[18] организмы разные.[5]

Темы в сложной системной биологии

Анимированная молекулярная модель ДНК двойная спираль
Структура и функции теломеразы
Сложный путь передачи сигнала

Ниже приводится список тем, охватываемых сложной системной биологией:

Смотрите также

ЖизньДоменКоролевствоТипУчебный классЗаказСемьяРодРазновидность
Иерархия биологическая классификация восемь основных таксономические ранги. Промежуточные второстепенные рейтинги не показаны.

Примечания

  1. ^ Дональд Снукс, Грэм, "Общая теория сложных живых систем: исследование динамики спроса", Сложность, т. 13, нет. 6 июля / августа 2008 г.
  2. ^ Баяну, И. С. (2006). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы. 16 (1–2): 25–34. Дои:10.1007 / s10516-005-4204-z. S2CID  4673166.
  3. ^ а б Розен, Р. (1958b). «Представление биологических систем с точки зрения теории категорий». Бюллетень математической биофизики. 20 (4): 317–341. Дои:10.1007 / bf02477890.
  4. ^ а б Розен, Р. (1958a). «Реляционная теория биологических систем». Бюллетень математической биофизики. 20 (3): 245–260. Дои:10.1007 / bf02478302.
  5. ^ Боннер, Дж. Т. 1988. Эволюция сложности посредством естественного отбора. Принстон: Издательство Принстонского университета.
  6. ^ Хейлиген, Фрэнсис (2008). «Сложность и самоорганизация». В Bates, Marcia J .; Маак, Мэри Найлс. Энциклопедия библиотечных и информационных наук. CRC. ISBN  978-0-8493-9712-7
  7. ^ ^ Хейлиген, Фрэнсис (2008). «Сложность и самоорганизация». В Bates, Marcia J .; Маак, Мэри Найлс. Энциклопедия библиотечных и информационных наук. CRC. ISBN  978-0-8493-9712-7
  8. ^ Томпсон, Д'Арси В., 1992. О росте и форме. Дуврский оттиск 1942 г., 2-е изд. (1-е изд., 1917). ISBN 0-486-67135-6
  9. ^ «абстрактная реляционная биология (ARB)». PlanetPhysics. Проверено 17 марта 2010.
  10. ^ http://hdl.handle.net/10101/npre.2011.6115.1 Уоллес, Родрик. Когда Spandrels становятся арками: нейронные перекрестные помехи и эволюция сознания. Доступно на сайте Nature Precedings (2011)
  11. ^ Поли Р. (2001a). «Основная проблема теории уровней реальности». Аксиоматы. 12 (3–4): 261–283. Дои:10.1023 / А: 1015845217681. S2CID  55743057.
  12. ^ Поли Р. (1998). «Уровни». Аксиоматы. 9 (1–2): 197–211. Дои:10.1007 / bf02681712. PMID  8053082.
  13. ^ а б Теория метасистемного перехода, Валентин Турчин, Клифф Джослин, 1993-1997
  14. ^ Теория рефлексивных аутопоэтических систем
  15. ^ Мета-системная инженерия, Кент Д. Палмер, 1996 г.
  16. ^ Хофф, M.A., Roggia, K.G., Menezes, P.B.: (2004). Композиция преобразований: структура для систем с динамической топологией. Международный журнал вычислительной системы прогнозирования 14:259–270
  17. ^ Джон Э. Хопкрофт, Раджив Мотвани, Джеффри Д. Уллман.2000. Введение в теорию автоматов, языки и вычисления (2-е издание) Pearson Education. ISBN  0-201-44124-1
  18. ^ Розен, Р. 1960. (1960). «Теоретико-квантовый подход к генетическим проблемам». Бюллетень математической биофизики. 22 (3): 227–255. Дои:10.1007 / BF02478347.
  19. ^ Баяну, I.C .: 2006 (2006). "Работа Роберта Розена и комплексная системная биология". Аксиоматы. 16 (1–2): 25–34. Дои:10.1007 / s10516-005-4204-z. S2CID  4673166.
  20. ^ Розен, Р .: 1958b (1958). «Представление биологических систем с точки зрения теории категорий». Бюллетень математической биофизики. 20 (4): 317–341. Дои:10.1007 / BF02477890.
  21. ^ «Планетматематика». PlanetMath. Получено 2010-03-17.
  22. ^ а б Вера, JJ; и другие. (2007). «Крупномасштабное картирование и проверка кишечная палочка Регуляция транскрипции из сборника профилей экспрессии ». PLOS Биология. 5 (1): 54–66. Дои:10.1371 / journal.pbio.0050008. ЧВК  1764438. PMID  17214507.
  23. ^ а б Хайете, Б; Гарднер, Т.С.; Коллинз, Дж. Дж. (2007). «Размер имеет значение: сетевой вывод решает масштаб генома». Молекулярная системная биология. 3 (1): 77. Дои:10.1038 / msb4100118. ЧВК  1828748. PMID  17299414.

Цитированные ссылки

  • Баяну И. К. Компьютерные модели и теория автоматов в биологии и медицине. Монография, Глава 11 в M. Witten (редактор), Математические модели в медицине, т. 7., Т. 7: 1513-1577 (1987), Pergamon Press: New York, (обновлено Сяо Чен Линем в 2004 г. ISBN  0-08-036377-6
  • Реншоу, Э., Моделирование биологических популяций в пространстве и времени. C.U.P., 1991. ISBN  0-521-44855-7
  • Розен, Роберт.1991, Сама жизнь: всестороннее исследование природы, происхождения и создания жизни, Columbia University Press, посмертно опубликовано:
  • Розен, Роберт. 1970. Теория динамических систем в биологии. Нью-Йорк, Wiley-Interscience. ISBN  0-471-73550-7
  • Розен, Роберт. 2000 г., Очерки самой жизни, Издательство Колумбийского университета.
  • Розен, Роберт. 2003 г. "Системы упреждения; Философские, математические и методические основы", Издательство Rosen Enterprises.

дальнейшее чтение