اگر بخواهم مقدمه ای برای این مطلب بنویسم همین بس که بگویم روزی با پرفسور جیانولا در مورد پی بردن به معماری ژنتیکی صفات کمی از طریق ارتباط بین نشانگرها و فنوتیپ صحبت میکردم. ایشان در جواب من این رو گفت که "نباید با نگاه به ظاهر یک ساختمان در مورد مصالح ساختمان، داخل ساختمان و مواد و بنای داخل ساختمان حرف زد" و اطلاعات SNP و فنوتیپ همان ظاهر ساختمان صفات کمی هستند برای پی بردن به معماری ژنتیکی صفات راهی طولانی و پر پیچ و خم در پیش است که در ادامه مقاله آقای قادرزاده به توضیح بیشتر آن خواهد پرداخت.

برای دانلود کامل مقاله به همراه شکل ها بر روی لینک زیر کلیک کنید:

سیستم بیولوژی و نقش آن در اصلاح دام

توسعه روز افزون حجم زیاد داده­های ژنومی، نیاز به دخیره، بازیابی و تحلیل و تفسیر داده­ های حاصل از مطالعات متعدد، زمینه ­ی پیدایش علم جدیدی به نام بیوانفورماتیک شد. بیوانفورماتیک چیزی جز بیولوژی با قاعده صحیح و خوب نیست که به شکل مناسبی در قالب کامیپوتر قرار گرفته است، بیوانفورماتیک در مورد جستجوی پایگاه داده­ های بیولوژیکی، مقایسه­ی توالی­ها، نگاه به ساختار­های پروتئینی و در شکل کلی ­تر طرح سئوالات در زمینه­­ ی زیست شناسی و پزشکی با استفاده از کامپیوتر می­باشد، به عبارت بهتر بیوانفورماتیک به بطور خلاصه و مختصر شاخه­ ی کامپیوتری بیولوژی مولکولی است. بیوانفورماتیک پیشرفته شامل مسائلی مانند پیش بینی ساختار پروتئین، پیش بینی ساختار RNA و مسائلی از این قبیل است که اغلب موضوعات پیچیده­ای هستند. علم بیوانفورماتیک شاخه­ های متعددی دارد و در مسائل مختلف به بحث و بررسی می پردازد. از شاخه­ های متعدد و مرتبط با بیوانفورماتیک می­توان به ژنومیکس، پروتئومیکس، متابولومیکس، ترانسکریپتومیکس، سیستم بیولوژی، آنالیز توالی­ها، بیواستاتیک، داده ­کاوی، ماشین یادگیری، الگوشناسی، ژنومیک محاسباتی، توالی یابی نسل آینده با توان عملیاتی بالا و ارزیابی و آنالیز فیلوژنتیک را می­توان نام برد. هدف از این نوشتار آشنایی مقدماتی با علم سیستم بیولوژی و اشاره به توان کاربردهای بالقوه­ی آن در اصلاح نژاد دام می­باشد.

سیستم بیولوژی (System biology) به زبان ساده مدل­سازی ریاضی و محاسباتی پدیده ­ها و سیستم ­های پیچیده­ ی زیستی است. تحقیقات متعددی در زمینه­ ی بیولوژی مولکولی اجزای مشخصی از شبکه­ های سلولی (ژن­ها، پروتئین­ها، متابولیک­ها) را هدف مطالعه قرار داده ­اند. با این روش­ها وظایف بسیاری از ژن­ها مشخص شد ولی سیستم­های بیولوژیک پیچیده هستند و خصوصیاتشان حاصل برهم کنش شبکه­ ی پیچیده و به هم پیوسته­ای از واکنش­هاست که در مکان و زمان در حال گسترش هستند. به عنوان مثال اهمیت سیستم بیولوژی در درک فرآیند­های توسعه و بیماری­های پیچیده و چند ژنی که وابسته به عملکرد ژن یا جز خاصی نیستند، بیشتر آشکار می­شود: سیستم بیولوژی روش تحقیقاتی جدیدی در بیولوژی است که فیزیولوژی و بیماری را در سطوح مختلف آن توضیح می­دهد و با دیدگاهی وسیع و همه جانبه از مسیر­های مولکولی و شبکه ­های تنظیمی گرفته تا سلول­ها و نهایتاً در سطح کل ارگانیسم و یا حتی اکوسیستم، کلیه عوامل را به یکدیگر مرتبط می ­سازد و این پدیده­ ها و وقایع را با مدل­سازی ریاضی نشان می­دهد.

سیستم بیولوژی در حال انقلابی در دانش ما در مورد فرآیند­های پیچیده­ای مانند مکانیسم بیماری­ها و تفسیر داده­های حاصل از تکنولوژی­ های مدرن و پر بازده می­باشد. سیستم بیولوژی مطالعه و بررسی اجزای شبکه­ های سلولی و روابط آنها، اجزای تکنیک­های آزمایشگاهی پربازده و ترکیب کردن روش­های محاسباتی با تلاش­های تجربی می­ باشد. یک بخش مهم از سیستم بیولوژی ادغام اطلاعات اطلاعات لایه­های مختلف است که اساس گسترش مدل­های محاسباتی را فراهم می­آورد. روش­های محاسباتی امکان استفاده از شبیه­ سازی را برای پیش­ بینی دینامیک سیستم­ های زیستی بنابر مدل­های تعریف شده و برای امتحان فرضیات اساسی فراهم نموده است. پس در نهایت با استفاده از علم سیستم بیولوژی می­توان مدل­ های کامپیوتری را که با مشاهدات تجربی همخوانی دارند طراحی نمود به شرطی که مدل­های طراحی شده مبتنی بر دانش موجود باشند، شبیه­ سازی و تجزیه و تحلیل مدل صورت گیرد و منتج به فرضیات جدید شود بطوریکه بتوان با آزمایشات تجربی دوباره این فرضیات را اثبات نمود و برای پالایش دوباره مدل بکار رود.

ما در اینجا به سیستم­ های هوشمندی توجه می­کنیم که مرتبط با دوره پسا ژنومیک می­باشند و همزمان با توسعه­ ی جهانی روش­ های مولکولی است که در مجموعه­ای بنام تکنولوژی­ های اومیکس قرار گرفته­ اند. سیستم بیولوژی ارتباط و همپوشانی بالایی با زمینه­ هایی همچون بیولوژی مصنوعی، سیستم­های میکروبیولوژی، سیستم­های بیوتکنولوژی، بیولوژی ادغام شده، سیستم­های زیست پزشکی و متاژنومیکس دارد.  پس از انجام پژوهش­ های متعدد در زمینه­ی توالی یابی ژنوم مختلف موجودات، مشخص شده که این توالی­ های آشکار شده پیچیدگی فراوانی دارند و این پیچیدگی­ها زمینه ساز سئوالات بسیار مهم و اساسی شده است. سیستم­های بیولوژیک دارای اجزای بسیار زیاد و متعدد عملکردی هستند که اثرات متقابل با یکدیگر دارند و اغلب بطور غیرخطی رفتار منسجم نشان می­دهند. با وجود اینکه بیشتر رویکرد­های سیستم بیولوژی شامل ریاضیات و مدل­سازی محاسباتی است ولی توسعه­ی این مدل­ها و ابزارهای مورد نیاز در این حوزه، خود یک چالش مهم محسوب می­شود. یک مثال برای این چالش: توسعه­ ی منابع داده­ ها، توسعه­ی داده­ های استاندارد، توسعه­ ی نرم افزارهای مورد نیاز برای شبیه ­سازی و توسعه­ ی کلیه عوامل درگیر در شبکه­ های بیوشیمیایی است.