-
Появление большого количества баз данных, хранящих в открытом доступе последовательности ДНК, структуры белков и фенотипические описания тысяч организмов, привело к перевороту в биологии. Теперь ученые могут совершать открытия, ни разу не прикоснувшись к пипетке и не проведя ни одного эксперимента. В статье рассказывается об успехах и перспективах применения компьютерных технологий в биологических исследованиях.
-
Благодаря нашумевшему проекту «Геном человека» слов с суффиксом «-ом» становится все больше. Появление вслед за генóмом и протеóмом большого количества новых омов — свидетельство важной тенденции в мире современной биологии. Все больше проводится крупномасштабных исследований, результатом которых становится не описание отдельных молекул, а большие массивы сложно организованных данных. О том, какие новые дисциплины появились в эпоху большой биологии и какое развитие получили «классические» омики, рассказывается в этой статье.
-
32437Статья на конкурс «био/мол/текст»: Поиск соединений, способных продлить жизнь и отодвинуть старость — одна из самых актуальных задач современной науки. Сообщение о том, что исследователям из Франции удалось добиться почти двукратного увеличения продолжительности жизни экспериментальных животных при помощи фуллеренов (наночастиц углеродной природы), заставило ученых задуматься над молекулярными механизмами подобного эффекта. Эта статья повествует о компьютерном моделировании возможных механизмов биологической активности фуллеренов и о первых попытках подтвердить полученные модели в биологических экспериментах.
-
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Тайна того, каким образом «работает» человеческий мозг, мучила философов и естествоиспытателей с древнейших времен. Современные ученые постепенно подходят к ее разгадке, приближая тот час, когда мы сможем полностью понять, как и с помощью чего мы на самом деле думаем. Именно сейчас развитие вычислительной техники и последние достижения в нейробиологии сделали реальным то, что раньше казалось недостижимым. Появились компьютеры, способные понимать речь, ориентироваться в пространстве и даже писать научные статьи. Работа таких машин частично основана на принципах работы головного мозга. Каким образом они работают, что такое мышление и где оно происходит? Обо всем этом мы попытаемся рассказать.
-
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Не так давно закончились те славные времена, когда химики и молекулярные биологи «собирали» молекулы из пластикового конструктора. Сегодня для этих целей используется компьютер, причем в виртуальной «кремниевой» реальности (in silico) можно моделировать не только структуру, но и функции биологических молекул, и даже протекание химических реакций. Нобелевская премия по химии в 2013 году вручена Мартину Карплюсу, Майклу Левитту и Ариэ Варшелю за то, что они заложили фундамент для химического и структурного моделирования биологических молекул.
-
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Целлюлоза широко распространена в живой природе: ее молекулы являются самым распространенным биополимером на нашей планете. Это вещество — основной компонент растительных волокон, имеющее огромное значение как для глобальной экосистемы Земли, так и для различных областей промышленного производства. Растительные клетки долго хранили секрет биосинтеза этого полимера, но методы молекулярной генетики и биоинформатики позволили пролить свет на процессы его формирования. Статья посвящена истории открытия и исследования биосинтеза целлюлозы, а также последним результатам моделирования молекулярных комплексов растений, ответственных за биосинтез целлюлозного полимера.
-
Один из ключевых вопросов нейробиологии — каким образом определяется расположение синапсов, соединяющих нейроны между собой? Исследователям из проекта Blue Brain удалось создать компьютерную модель, которая с высокой точностью предсказывает расположение синапсов в коре головного мозга крысы. Открытие универсальных принципов образования связей между нейронами позволяет предположить, что описание коннектóма мозга млекопитающих (в том числе, человека) может появиться уже в ближайшее десятилетие.
-
Лист лотоса, по которому вода бегает, собравшись в шарики, водоотталкивающие поверхности и защитные составы для обуви, плавающие в бульоне кружки масла — всё это примеры свойства молекул, называемого гидрофобностью. Помимо этого, гидрофобный эффект играет важную биологическую роль: сворачивание и правильная работа белковых молекул, формирование биомембран, распознавание молекулами друг друга также «запрограммированы» с использованием гидрофобных свойств. Интересно, что гидрофобный эффект не сводится к «обычным» физическим взаимодействиям: за ним стоит Второй закон термодинамики и величина, именуемая энтропией.
-
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Системная биология сулит нам понимание жизни на принципиально новом уровне, которого невозможно достичь без разработки количественных моделей клетки как целого и проверки сделанных ими предсказаний. В июльском выпуске журнала Cell за 2012 год опубликована работа «Вычислительная модель клетки как целого предсказывает фенотип из генотипа», в которой Карр и соавторы представляют первую комплексную динамическую вычислительную модель бактерии, учитывающую все её компоненты и взаимодействия между ними.
-
Долгое время биология была описательной и феноменологической наукой, мало приспособленной для прогнозирования и рационализации наблюдаемых явлений. С появлением компьютерной техники математика, наконец, стала осваиваться на такой, на первый взгляд, от нее далекой территории. Изначально, наиболее востребованными в биологии были методы математической статистики, которые позволяют корректно обработать данные экспериментов и оценить статистическую значимость делаемых выводов. Однако со временем, с подачи химии и физики (или биохимии и биофизики) в биологии стали использоваться сложные математические модели, позволяющие не только обрабатывать данные реальных экспериментов, но и способные предсказывать протекание биологических процессов в ходе виртуальных (in silico) экспериментов. Вниманию читателей предлагается перевод статьи Иво Сбальцарини, переработанной специально для «Биомолекулы» и рассказывающей о современных подходах в компьютерном пространственно-временнóм моделировании биологических систем.
