Sistemen biologia

Sistemen biologia prozesu biologiko konplexuen eredugintza eta analisi konputazionalari eta matematikoari deritzo. Biologian oinarritutako ezagutza-eremua da, sistema biologikoetan eragiten duten elementuen (kanpo- zein barne-elementuak) arteko elkarrekintzan ardazten dena. Ikerketa biologikoari heldutako ikuspegi holistiko honek sistema biologikoen funtzionamendua modu integratuan ulertzeaz gain, posiblea egiten du aipatutako kanpo- eta barne-elkarrekintzek dakarten propietate zein prozesu berrien agerpenean sakontzea.

Biologia tradizionalak ez bezala (gene indibidualen, proteinen, zelulen eta horien funtzioen analisian oinarritzen da), sistemen biologiak sistema biologikoak modu globalean aztertzen ditu: maila molekularrean, alegia. Gainera, diziplina ezberdinetako ezagutzak integratzen ditu: genomika, transkriptomika, proteomika, metabolomika, fisiologia, patologia, eta abar. Sistemen biologiaren ezaugarri nagusietakoa da ikerketa esperimentaletatik lortutako datuen kudeaketa. Horrekin batera, eredu matematikoak proposatzen ditu, aztergai diren fenomeno biologiko ezberdinak azaltzeko. Horrela, prozesu biologiko horien portaera aurreikustea ahalbidetzen duen soluzio matematikoa eskaintzen da. Eratutako eredu matematiko horien kalitatea bermatzeko, ezagutza-eremu hau arduratzen da simulazio numerikoetatik eta datu esperimentaletatik lortutako balioen arteko konparaketa gauzatzeaz.

Sistemen biologia jakintza-alorrarteko eremua da. Medikuntza, Fisika, Biologia, Biokimika, Matematika, Informatika eta Ingeniaritza biltzen ditu, besteak beste.

Historia 
Sistemen biologiaren erroak ezagutza-arlo ezberdinen garapenean sustatzen dira: entzimen zinetikaren eredugintza kuantitatiboan (1900 eta 1970 artean gora egin zuen disziplina), populazioaren dinamika ikertzeko eredu matematikoetan, neurofisiologia aztertzeko garatutako simulazioetan eta kontrolaren teorietan eta zibernetikan, hain zuzen.

Sistemen biologiaren aitzindarietako bat Ludwig von Bertalanffy teorialaria izan zen, bere sistemen teoria orokorrari esker. Halaber, 1952an, Alan Lloyd Hodgkin eta Andrew Fielding Huxley britaniar neurofisiologo eta Nobel sariaren irabazleek, zelulen biologiarekin lotutako simulazio numerikoa argitaratu zuten. Argitalpen horretan neurona baten axoiean zehar zabaltzen den ekintza potentziala deskribatzen duen eredu matematikoa garatu zuten. 1960an Denis Noble-ek bihotz latente baten lehen eredu konputazionala garatu zuen.

1960 eta 1970ko hamarkadetan sistema molekular konplexuen inguruko ikerketak garatu ziren, hala nola kontrol metabolikoaren analisia eta sistema biokimikoen teoria. 1980. hamarkadan prozesu biologikoen eredugintza kuantitatiboa arlo zientifiko minoritario bilakatu zen. Bilakaera horretan eragin nabarmena izan zuten bai biologia molekularrak izandako arrakastak, baita biologia teorikoarekiko sortutako eszeptizismoak ere.

Hala ere, 1990. hamarkadan genomika funtzionalaren jaiotzak kalitate altuko informazio kantitate handia eskuragarri egotea suposatu zuen. Aldi berean, konputazioaren alorrean gertatutako aurrerapenek eredu errealagoen garapena ahalbidetu zuten. 1997an Masaru Tomitaren taldeak zelula (hipotetiko) oso baten metabolismoaren lehenengo eredu kuantitatiboa argitaratu zuen.

2000. urtearen inguruan, behin sistemen biologiaren institutuak Seattlen eta Tokion ezarrita zeudenean, sistemen biologia eskubide propiodun mugimendu baten moduan azaleratu zen. Hainbat eragilek bultzatu zuten aldaketa hori: genoma-proiektu ugari burutu izanak, omikei (genomika, transkriptomika, etab.) buruzko informazioaren hazkundeak eta bioinformatikak gehienbat. Harrezkero sistemen biologian lan egiten duten hainbat ikerketa institutu garatu dira. 2006. urteaz gero, munduko hainbat lurraldetan sistemen biologian oinarritutako zenbait doktoretza programa sortu dira, alor horretan dagoen adituen eskasia dela eta.

Erabilpenak 
Sistemen biologia arlo ezberdinetan aplikagarria da. Bioteknologia industriala sistemen biologiaren aplikazio zuzena da; izan ere, garapen bidean dagoen diziplina honetan oinarritutako estrategiek Ingeniaritza metabolikoaren azterketarako baliabide berriak eskaintzen dituzte. Industria farmazeutikoan ere aplikagarria da sistemen biologia, horrek zelulen, organoen eta sistemen arteko elkarrekintza funtzionalen ulermena ahalbidetzen baitu. Sistemen biologiaren teknika eta estrategien bidez farmako eraginkorragoak sortu ahal izango dira, medikuntza pertsonalizatuago baten jarraipenean laguntzeko. Gainera, biodefentsaren arloko proiektuentzat ere onuragarria izango da sistemen biologia.

Osasun-zientzietako aplikazioak 
Sistemen biologiak berebiziko garrantzia hartzen du osasun-zientziekin erlazionatutako aplikazioetan. HIESa, minbizia edo diabetesa bezalako gaixotasun konplexuak ikertzeko orduan estrategia berria eskaintzen du. Esan bezala, sistemen biologiak sistema patologiko eta fisiologikoak ulertzea ahalbidetzen du. Horrela, aurreikus daitezkeen ereduez baliatuz, farmakoek izan ditzaketen efektu posibleak azter daitezke. Hori dela eta, industria farmazeutikoa sistemen biologiak aurkezten dituen estrategia berrien onuradun nagusietakoa izango da.

Kanpo estekak 
  
  
  

Bioinformatika
Biologia
Informatikako ikerketa eremuak