✨Sinh học hệ thống

Sinh học hệ thống

nhỏ|Hệ thống vi khuẩn E.Coli Sinh học hệ thống là một lĩnh vực nghiên cứu sinh học khá mới mẻ tập trung vào việc nghiên cứu một cách có hệ thống các tương tác phức tạp trong các hệ thống sinh học. Từ năm 2000 trở lại, thuật ngữ này được dùng nhiều trong khoa học sinh học, và trong các ngữ cảnh khác.

Tổng quan

Sinh học hệ thống có thể được nhìn nhận dưới nhiều góc độ khác nhau:

  • Một số cho rằng sinh học hệ thống là một lĩnh vực nghiên cứu, cụ thể tập trung vào tìm hiểu các tương tác của các thành phần của các hệ thống sinh học, và những sự tương tác này sẽ đưa đến chức năng cũng như hành vi như thế nào của hệ thống đó (ví dụ, enzyme và sự trao đổi chất trong một quá trình trao đổi chất).
  • Một số lại xem sinh học hệ thống là các giao thức để thực hiện nghiên cứu (operational protocols used for performing research), hay gọi là một chu trình bao tạo bởi các lý thuyết, mô hình tình toán để đưa ra các giải thuyết có thể kiểm chứng được về một hệ thống sinh học, kiểm chứng thực nghiệm, và dùng các mô tả định lượng mới thu thập được về các tế bào hay quá trình tế bào để chỉnh sửa mô hình tính toán hay lý thuyết. Vì mục tiêu là tạo ra mô hình của các hệ thống, các kĩ thuật thực nghiệm mà phù hợp nhất với sinh học hệ thống là những cái được dùng khắp trên thể giới và cố gắng càng hoàn thiện càng tốt. Vì thế, transcriptomics, metabolomics, proteomics và các kĩ thuật có đầu ra lớn (high-throughput technique) đang được dùng để thu thập dữ liệu định lượng để xây dựng và kiểm chứng các mô hình.
  • Cuối cùng, một số lại xem sinh học hệ thống là hiện tượng khoa học xã hội (socioscientific phenomenon) được định ra bởi chiến lược theo đuổi sự tích hợp các dữ liệu phức tạp về mối tương tác trong các hệ thống sinh học từ nhiều nguồn thực nghiệm đa dạng bằng cách sử dụng các công cụ đa ngành.

Sự đa dạng về quan điệm này cho thấy sinh học hệ thống là một mảng liên quan đến nhiều ngành hơn là một lĩnh vực đơn lẻ.

Lịch sử

Sinh học hệ thống xuất phát từ:

  • mô hình định lượng các động học enzyme (enzyme kinetics), một lĩnh vực nở rộ vào giai đoạn giữa 1900 và 1970,
  • mô phỏng được phát triển từ nghiên cứu bệnh học thần kinh (neurophysiology), và
  • lý thuyết điều khiển, và điều khiển học (cybernetics).

Một trong những nhà lý thuyết học được xem là người đi đầu của sinh học hệ thống là Ludwig von Bertalanffy với lý thuyết các hệ thống chung (general systems theory). Một trong những mô phỏng đầu tiên trong sinh học được xuất bản năm 1952 bởi các nhà bệnh học thần kinh của Anh và là những nhà đoạt giải Nobel là Alan Lloyd Hodgkin và Andrew Fielding Huxley, người đã xây dựng nên mô hình toán để giải thích việc lan truyền dọc theo trục thần kinh (axon) của một tế bào thần kinh . Mô hình của họ đã giải thích một chức năng tế bào xuất phát từ sự tương tác giữa hai thành phần phân tử khác nhau, một kênh kali (potassium) và natri (sodium), và từ đó được xem là sự khởi đầu của sinh học hệ thống tính toán . Vào năm 1960, Denis Noble đã phát triển mô hình máy tính đầu tiên cho máy điều hòa nhịp tim (heart pacemacker) .

Vào thập niên 1960 và 1970 đã chứng kiến sự phát triển của nhiều hướng tiếp cận để nghiên cứu các hệ thống phân tử phức tạp, như Metabolic Control Analysis và biochemical systems theory. Sự thành công của sinh học phân tử trong suốt thập niên 1980, đã được xem là sự hướng đến sinh học lý thuyết, đã hứa hẹn nhiều hơn những gì đạt được.

Tuy nhiên, sự ra đời của functional genomics vào thập niên 1990 đã cho phép thu thập một lượng lớn dữ liệu chất lượng cao, trong khi sức mạnh máy tính thì bùng nổ, giúp cho việc mô hình thực tiễn trở thành hiện thực. Vào năm 1997, nhóm của Masaru Tomita đã xuất bản một mô hình định lượng đầu tiên về sự trao đổi chất của toàn bộ tế bào (giả thuyết).

Vào khoảng năm 2000, khi Viện Sinh học Hệ thống (Institutes of Systems Biology) được thành lập ở Seattle và Tokyo, sinh học hệ thống phát triển mạnh và nhờ vào sự hoàn thành các dự án bản đồ gene khá nhau, và sự ra đời của lượng lớn dữ liệu từ họ omics (ví dụ: genomics và proteomics) và sự phát triển của các kĩ thuật thực nhiệm tốc độ cao và tinh sinh học. Từ đó, nhiều viện nghiên cứu chuyên về sinh học hệ thống đã được thiết lập. Vào mùa hè năm 2006, vì sự thiếu hụt về nhân lực trong sinh học hệ thống nhiều trung tâm đào tạo tiến sĩ về sinh học hệ thống đã được thiết lập trên khắp thế giới.

Những chuyên gia hàng đầu hiện nay là: Leroy Hood, Trey Ideker, Douglas Lauffenburger, Jim Collins, George Church, Marc Vidal, Laszlo Barabasi, Bernhard Palsson, Uri Alon, Andrea Califano, và Gustavo Solovitsky.

👁️ 66 | ⌚2025-09-16 22:27:01.848

QC Shopee
nhỏ|Hệ thống vi khuẩn E.Coli **Sinh học hệ thống** là một lĩnh vực nghiên cứu sinh học khá mới mẻ tập trung vào việc nghiên cứu một cách có hệ thống các tương tác phức
nhỏ|Hệ thống vi khuẩn E.Coli **Sinh học hệ thống** là một lĩnh vực nghiên cứu sinh học khá mới mẻ tập trung vào việc nghiên cứu một cách có hệ thống các tương tác phức
nhỏ|Hệ thống vi khuẩn E.Coli **Sinh học hệ thống** là một lĩnh vực nghiên cứu sinh học khá mới mẻ tập trung vào việc nghiên cứu một cách có hệ thống các tương tác phức
**Tin sinh học** (_bioinformatics_) là một lĩnh vực khoa học sử dụng các công nghệ của các ngành toán học ứng dụng, tin học, thống kê, khoa học máy tính, trí tuệ nhân tạo, hóa
**Tin sinh học** (_bioinformatics_) là một lĩnh vực khoa học sử dụng các công nghệ của các ngành toán học ứng dụng, tin học, thống kê, khoa học máy tính, trí tuệ nhân tạo, hóa
**Tin sinh học** (_bioinformatics_) là một lĩnh vực khoa học sử dụng các công nghệ của các ngành toán học ứng dụng, tin học, thống kê, khoa học máy tính, trí tuệ nhân tạo, hóa
**Sinh học tính toán** (_computational biology_) là một lĩnh vực đa ngành nhằm ứng dụng các kĩ thuật của khoa học máy tính, toán ứng dụng, và thống kê để giải quyết các bài toán
**Sinh học tính toán** (_computational biology_) là một lĩnh vực đa ngành nhằm ứng dụng các kĩ thuật của khoa học máy tính, toán ứng dụng, và thống kê để giải quyết các bài toán
**Sinh học tính toán** (_computational biology_) là một lĩnh vực đa ngành nhằm ứng dụng các kĩ thuật của khoa học máy tính, toán ứng dụng, và thống kê để giải quyết các bài toán
**Hiệp hội Khoa học Hệ thống Trái Đất** (ESSP) là một hiệp hội dưới sự bảo trợ của Hội đồng Khoa học Quốc tế (ICSU) để nghiên cứu tổng hợp hệ thống Trái Đất, cách
**Hiệp hội Khoa học Hệ thống Trái Đất** (ESSP) là một hiệp hội dưới sự bảo trợ của Hội đồng Khoa học Quốc tế (ICSU) để nghiên cứu tổng hợp hệ thống Trái Đất, cách
**Hệ thống ba vực** (tiếng Anh: _Three-domain system_) là phân loại của hình thức mạng sống tế bào do nhà vi sinh vật học và nhà vật lí học sinh vật quốc tịch Hoa Kỳ
**Hệ thống ba vực** (tiếng Anh: _Three-domain system_) là phân loại của hình thức mạng sống tế bào do nhà vi sinh vật học và nhà vật lí học sinh vật quốc tịch Hoa Kỳ
**Hệ thống ba vực** (tiếng Anh: _Three-domain system_) là phân loại của hình thức mạng sống tế bào do nhà vi sinh vật học và nhà vật lí học sinh vật quốc tịch Hoa Kỳ
San hô trong Hệ thống Rạn san hô Trung Bộ châu Mỹ, [[Quintana Roo, Mexico | thumb ]] **Hệ thống Rạn san hô Trung Bộ châu Mỹ**, còn được biết đến với tên gọi phổ
San hô trong Hệ thống Rạn san hô Trung Bộ châu Mỹ, [[Quintana Roo, Mexico | thumb ]] **Hệ thống Rạn san hô Trung Bộ châu Mỹ**, còn được biết đến với tên gọi phổ
San hô trong Hệ thống Rạn san hô Trung Bộ châu Mỹ, [[Quintana Roo, Mexico | thumb ]] **Hệ thống Rạn san hô Trung Bộ châu Mỹ**, còn được biết đến với tên gọi phổ
**Sinh học tổng hợp** (_SynBio: synthetic biology_) là một lĩnh vực nghiên cứu về công nghệ sinh học hướng đến việc xác định nguyên lý kỹ thuật để điều khiển DNA trong các sinh vật
**Sinh học tổng hợp** (_SynBio: synthetic biology_) là một lĩnh vực nghiên cứu về công nghệ sinh học hướng đến việc xác định nguyên lý kỹ thuật để điều khiển DNA trong các sinh vật
**Sinh học tổng hợp** (_SynBio: synthetic biology_) là một lĩnh vực nghiên cứu về công nghệ sinh học hướng đến việc xác định nguyên lý kỹ thuật để điều khiển DNA trong các sinh vật
**Liên hiệp Khoa học Sinh học Quốc tế** hay **Liên đoàn Quốc tế về Khoa học Sinh học**, viết tắt theo tiếng Anh là **IUBS** (International Union of Biological Sciences) là một _tổ chức phi
**Liên hiệp Khoa học Sinh học Quốc tế** hay **Liên đoàn Quốc tế về Khoa học Sinh học**, viết tắt theo tiếng Anh là **IUBS** (International Union of Biological Sciences) là một _tổ chức phi
**Liên hiệp Khoa học Sinh học Quốc tế** hay **Liên đoàn Quốc tế về Khoa học Sinh học**, viết tắt theo tiếng Anh là **IUBS** (International Union of Biological Sciences) là một _tổ chức phi
nhỏ|Một phân tích sinh thái của CO2 trong một [[hệ sinh thái. hệ thống sinh học, hệ sinh thái tìm kiếm toàn diện quan điểm về sự tương tác và giao dịch trong và giữa
nhỏ|Một phân tích sinh thái của CO2 trong một [[hệ sinh thái. hệ thống sinh học, hệ sinh thái tìm kiếm toàn diện quan điểm về sự tương tác và giao dịch trong và giữa
thumb|Đã có nhiều cố gắng trong việc bảo tồn các yếu tố tự nhiên đồng thời có thể duy trì việc cho du khách tham quan tại [[Hopetoun|thác Hopetoun, Úc.]] **Sinh học bảo tồn** (_Conservation
thumb|Đã có nhiều cố gắng trong việc bảo tồn các yếu tố tự nhiên đồng thời có thể duy trì việc cho du khách tham quan tại [[Hopetoun|thác Hopetoun, Úc.]] **Sinh học bảo tồn** (_Conservation
thumb|Đã có nhiều cố gắng trong việc bảo tồn các yếu tố tự nhiên đồng thời có thể duy trì việc cho du khách tham quan tại [[Hopetoun|thác Hopetoun, Úc.]] **Sinh học bảo tồn** (_Conservation
thumb|right|Một mẫu [[nấm thu thập được vào mùa hè năm 2008 tại các khu rừng hỗn hợp nằm ở miền Bắc Saskatchewan, gần thị trấn LaRonge, Canada. Đây là ví dụ chứng minh tính đa
thumb|right|Một mẫu [[nấm thu thập được vào mùa hè năm 2008 tại các khu rừng hỗn hợp nằm ở miền Bắc Saskatchewan, gần thị trấn LaRonge, Canada. Đây là ví dụ chứng minh tính đa
thumb|right|Một mẫu [[nấm thu thập được vào mùa hè năm 2008 tại các khu rừng hỗn hợp nằm ở miền Bắc Saskatchewan, gần thị trấn LaRonge, Canada. Đây là ví dụ chứng minh tính đa
**Hệ thống phức tạp** là một hệ thống bao gồm nhiều thành phần có thể tương tác với nhau. Ví dụ về các hệ thống phức tạp là khí hậu toàn cầu, sinh vật, não
**Hệ thống phức tạp** là một hệ thống bao gồm nhiều thành phần có thể tương tác với nhau. Ví dụ về các hệ thống phức tạp là khí hậu toàn cầu, sinh vật, não
phải|Cấu trúc của [[insulin.]] liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp tin:Insulincrystals.jpg|nhỏ|Tinh thể [[insulin]] **Công nghệ sinh học** là một lĩnh vực sinh học rộng lớn, liên quan đến việc sử dụng các hệ thống sống và sinh vật để phát
phải|Cấu trúc của [[insulin.]] liên_kết=https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp tin:Insulincrystals.jpg|nhỏ|Tinh thể [[insulin]] **Công nghệ sinh học** là một lĩnh vực sinh học rộng lớn, liên quan đến việc sử dụng các hệ thống sống và sinh vật để phát
**Hệ thống AGP III** là một hệ thống phân loại thực vật đối với thực vật có hoa hiện đại. Nó được Angiosperm Phylogeny Group (APG) công bố tháng 10 năm 2009 trong _Botanical Journal
**Hệ thống AGP III** là một hệ thống phân loại thực vật đối với thực vật có hoa hiện đại. Nó được Angiosperm Phylogeny Group (APG) công bố tháng 10 năm 2009 trong _Botanical Journal
**Hệ thống AGP III** là một hệ thống phân loại thực vật đối với thực vật có hoa hiện đại. Nó được Angiosperm Phylogeny Group (APG) công bố tháng 10 năm 2009 trong _Botanical Journal
**Cơ sinh học** nghiên cứu về cấu trúc, chức năng, chuyển động trong các khía cạnh cơ học của các hệ thống sinh học, ở mọi cấp độ thế giới sống từ toàn bộ sinh
**Cơ sinh học** nghiên cứu về cấu trúc, chức năng, chuyển động trong các khía cạnh cơ học của các hệ thống sinh học, ở mọi cấp độ thế giới sống từ toàn bộ sinh
**Cơ sinh học** nghiên cứu về cấu trúc, chức năng, chuyển động trong các khía cạnh cơ học của các hệ thống sinh học, ở mọi cấp độ thế giới sống từ toàn bộ sinh
nhỏ| [[Boris Karloff trong bộ phim _Frankenstein_ năm 1931 của James Whale, dựa trên cuốn tiểu thuyết năm 1818 của Mary Shelley. Con quái vật được tạo ra bởi một thí nghiệm sinh học không
nhỏ| [[Boris Karloff trong bộ phim _Frankenstein_ năm 1931 của James Whale, dựa trên cuốn tiểu thuyết năm 1818 của Mary Shelley. Con quái vật được tạo ra bởi một thí nghiệm sinh học không
nhỏ| [[Boris Karloff trong bộ phim _Frankenstein_ năm 1931 của James Whale, dựa trên cuốn tiểu thuyết năm 1818 của Mary Shelley. Con quái vật được tạo ra bởi một thí nghiệm sinh học không
phải|nhỏ|300x300px|_[[Staphylococcus aureus_ tập trung thành màng sinh học trên một ống thông nội mạc]] **Màng sinh học** là một nhóm các vi sinh vật với các tế bào dính vào nhau và cũng thường dính