زیست‌شناسی سامانه‌های سبز: از ژنوم، پروتئوم و متابولوم تا پژوهش در باب زیست‌بوم‌ها و زیست‌فن‌آوری

نویسنده

تهران، مرکز تحقیقات فیزیک نظری

چکیده

گیاهان از آغاز حیات گونه انسان را شکل داده‌اند. با فهم این واقعیت که جمعیت انسان نیازمند منابع تازه غذایی است و گرمایش جهانی و محدودیت منابع انرژی مبتنی بر سوخت‌های فسیلی از جمله چالش‌های پیش‌رو هستند، زیست‌گیاهی در رابطه با زیست‌فن‌آوری اهمیتی دوچندان یافته است. یکی از گره‌های اصلی افزایش بهره‌وری گیاهان و قابلیت آنها در تاب آوردن در برابر شرایط سخت محیطی است. مسأله دیگر یافتن گیاهانی تازه برای تولید فیبر و سوخت‌های زیستی است چراکه باید از نسل اول چنین گیاهانی، چون نیشکر و ذرت به نسل جدیدی از این گیاهان روی آورد. در عین حال باید تنوع زیستی طبیعی و غنای گونه‌ای، اساس حیات بر روی این کره خاکی، را حفظ کرد. در نتیجه انتظار می‌رود تا بوم‌شناسی و زیست‌شناسی گیاهی بیش از پیش در هم آمیزند. ما نیازمند فهم عمیق از فیزیولوژی گونه‌های گیاهی برای کاربردهای عملی و همزمان نیازمند بسط این دانش به زیست‌بوم‌های پیچیده طبیعی و مصنوعی هستیم. پیشرفت‌های اخیر در پژوهش‌های زیستی و تحلیلی منجر به تغییر رویکرد از سطح سامانه‌ای به سطح بوم‌شناختی خواهد شد: ۱) توالی‌یابی نسل جدید و تفنگ ژنی، بازسازی و تعیین عمل‌کرد ژن‌ها، ۲) تحلیل مولکولی در سطح ژنوم با استفاده از فن‌آوری‌های اُمیکس و 3) تحلیل رایانه‌ای، مدل‌سازی و تحلیل داده‌های زیستی. زیست‌شناسی سامانه ها، داده‌های مولکولی، تکامل ژنتیکی، شرایط محیطی و برهم‌کنش میان گونه‌ای را با فهم و مدل‌سازی و پیش‌بینی ما از شبکه‌های فعال بیوشیمایی تا سطح جمعیت یک گونه در هم می‌آمیزد. این فرآیند نیازمند ابداع فن‌آوری‌های جدید برای تحلیل داده‌های مولکولی، به ویژه داده‌های ژنومی، متابولومیک و پروتئومیک است. هدف این روش‌ها بسط دانش ما، فرای تحلیل اجزای یک سامانه در انزوا، عکس روش فروکاست‌گرایانه سنتی مبتنی بر فرضیه، تحلیل مدل‌های سامانه‌ای چون گیاه، قارچ، جانور و گیاه در نهایت به تحلیل جمعیت‌های گیاهی و سایر جانداران و سازگاری آنان با کنام خود می‌انجامد. این روش نوین فیزیولوژی بوم‌شناختی به روش‌هایی در فن‌آوری زیستی گیاهی و آمیزش مبتنی بر نشانگر یا ژنوم منتهی می‌شود. در این بررسی، مبانی زیست‌شناسی سامانه‌ای سبز توصیف شده و کاربردهای آن در پژوهش‌های بوم‌شناختی ذکر می شود.

کلیدواژه‌ها

ولفرام وِرکوِرت، اتریش، دانشگاه وین، دانشکده زیستشناسی سامانهای مولکولی
ولفرام وِرکوِرت، اتریش، دانشگاه وین، دانشکده زیستشناسی سامانهای مولکولی
ولفرام وِرکوِرت، اتریش، دانشگاه وین، دانشکده زیستشناسی سامانهای مولکولی
  • تاریخ دریافت: 19 خرداد 1396
  • تاریخ بازنگری: 19 تیر 1396
  • تاریخ پذیرش: 19 تیر 1396