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

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. مساله 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: 1) توالی‌یابی نسل جدید و تفنگ ژنی، بازسازی و تعیین عمل‌کرد ژن‌ها، 2) 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.

biology of green systems

a growing revolution is under way in the teaching of introductory sci-ence to undergraduates. it is driven by concerns about american com-petitiveness as well as results from recent educational research, whichexplains why traditional teaching approaches in large classes fail to reachmany students and provides a basis for designing improved methods ofinstruction. discipline-based educational research in the life sciencesand other areas has identified several innovative promising practicesand demonstrated their effectiveness for increasing student learning.their widespread adoption could have a major impact on the introduc-tory training of biology students.