ivank написал(а):А насколько реально сейчас проникновение математики в биологию?

Quantrinas написал(а):Моя соседка в МГУ занималась какими-то прикладными вычислениями с ДНК, а в Торонто у нас тут народ на матфаке занимается математической плацентологией. По виду плаценты могут определить здоров ли ребёнок, и если нет, то что и когда произошло, какие органы нарушены и т.д.

Quantrinas написал(а):Приложений много, в первую очередь это статистика и вычислительная математика, и прежде всего в молекулярной биологии и экологии. А признанных фундаментальных математизированных теорий в биологии пока нет. Хотя есть надежды и попытки - в теории эволюции (теория игр), в эмбриологии (теория катастроф), в молекулярной клеточной биологии (какой-то аналог статистической механики).

А мне кажется, что в генетике должна появится какая-то математика, или может информатика с кибернетикой?

Quantrinas написал(а):Есть популяционная генетика - описывает дифференциальными уравнениями изменения частот генов в популяции. И для математических аспектов теории эволюции она служит фундаментом. Но глубокой реалистичной теории из нее не получилось.

Для моделирования межгенных взаимодействий пытаются использовать разные методы - дифференциальные уравнения, разностные уравнения, булевы сети и т.д. Но единой содержательной теории нет.

Quantrinas написал(а):Интересно может ли сравнительный анализ ДНК всяких организмов методами биоинформатики и data-mining нащупать главные структуры и функции живого и тем самым помочь одним ударом расшифровать предназначение разных участков генома для широкого класса организмов?

Не совсем понял Структура и функция отдельных генов долго (десятки, сотни миллионов лет) сохраняется в ходе эволюции и таким образом действительно можно экстраполировать выводы о функции генов даже на дальних родственников. Плюс, действительно, сравнительный анализ говорит о существовании очень консервативных участков генома, функция которых неизвестна - возможно, Вы что-то подобное имели в виду.

ivank, а как и когда реально восстановилось преподавание генетики после лысенковщины?
Или до сих пор отстаём?

Преподавание генетики восстановилось в Питере и заново возникло в Новосибирске. А в МГУ кафедра генетики слабая Наука, конечно, понесла большой урон. Ведь сейчас магистральное направление биологии - это молекулярная биология. А она появилась на стыке генетики и биохимии. У нас же в стране ее развитие получилось однобоким. Хотя лаборатории высокого уровня есть.

ivank написал(а):Кстати, попадалась мне фамилия М. Гельфанда. Что это за Биоинформатика?

Биоинформатика в широком смысле - применение вычислительной техники для обработки больших объемов биологических данных. Биоинформатика в узком смысле - обслуживает молекулярную биологию. Ищет родственные гены в базах данных, создает эти базы данных, строит эволюционные деревья по аминокислотным и нуклеотидным последовательностям, предсказывает методами сравнительного анализа функции белков и участков ДНК и т.д.

Михаил Гельфанд (внук И.М. Гельфанда) - лидер московских биоинформатиков. Его группой был предсказан новый тип регуляции активности генов (особенно бактериальных) - en.wikipedia.org/wiki/Riboswitch рибопереключатели.

ivank написал(а):Давыдов (автор книги по квантовой механике) в Киеве занимался изучением белковых молекул (точнее солитонных возбуждений) с помощью матаппарата нелинейных уравнений. Приятельница даже книжицу с именной подписью как-то мне переподарила.
А генетику будут осмысливать с помощью криптографии.
Шучу. Почти.

Крыс написал(а):Должно быть заслужил , дай Бог, так сказать, каждому

ivank написал(а):А вот у меня вопрос возник, а в какой степени можно выяснить связь генотипа и фенотипа (так кажется это называется), то есть внешнего вида особи. Я понимаю, что указать конкретный механизм построения организма по генам пока нельзя, но феноменология, надо полагать развивается. Какие-то закономерности были найдены случайно, а можно ли как-то организовать поиск соответствия, используя банки данных?

Quantrinas написал(а):По мне фенотип это всё то, что случается на протяжении жизни некоторого организма. Если при этом гены не меняются (допустим), сын/дочь будут такими же, как мать/отец, однако будут жить при других условиях, судьба у них будет другая. Бесконечно меняющиеся условия давят на гены и наравне участвуют в формировании организма. Если гены не мутируют и остаются неизменными, то они задают некоторые твёрдые пределы, в которых организм может адаптироваться к беспредельно, однако, меняющимся внешним условиям - вне этих пределов организм погибает. Чтобы не погиб, нужно поменять гены, однако это не гарантия - репликаторы на базе ДНК/РНК имеют свои физико-химические ограничения и один день жизнь на Земле может улетучиться

Хайдук написал(а):Да, в учебниках пишут так

Quantrinas написал(а):Фенотип - это не только внешний вид, но и все признаки организма, не связанные с последовательностью нуклеотидов в ДНК (т.е. с генотипом). В узком, молекулярнобиологическом смысле, можно считать, что генотип - это ген, а фенотип - это биохимическая функция белка или РНК, которая этим геном кодируется. Предсказанием таких функций - это типичная биоинформатическая задача. Чаще всего такое предсказание делают, исходя из общего происхождения исследуемого гена и гена с известной функцией в другом организме (т.е. исходя из сходства аминокислотных или нуклеотидных последовательностей). Так же используют информацию о различных ассоциациях между генами (или их продуктами) - соседство в геноме, одновременность синтеза РНК и т.д. Реже удается не только просто перенести информацию, а сделать принципиально новое предсказание. Для этого требуется изучение его (возможной) пространственной структуры, предсказание ключевых аминокислот и вообще синтез всевозможной информации - это во многом искусство.

Что касается внешнего вида организмов - гены, ответственные за него, тоже часто родственны даже у дальних родственников, это может служить подсказкой. Например, Hox-гены ответствены за образование структур вдоль передне-задней оси тела и у позвоночных, и у беспозвоночных - за их изучение дали Нобелевскую премию в 1995 году. elementy.ru/news/430354

ivank написал(а):У меня сразу появляется образ одного из инструментов квантовой механики. Генотип - это диагональные элементы матрицы плотности, которые несут информацию о числе возможных состояний системы (кол-во диаг. эл-тов) и количество частиц в каждом из этих состояний. Т.е. - это перечень материи (грубой). А вот недиагональные элементы МП сообщают о взаимодействии (точнее - о вероятности...) между соотв. состояниями. Т.е. там закодированы функции. Это уже тонкая материя. Однако, есть принципиальная возможность увеличить размерность такой матрицы и переносчики взаимодействий (функций) из недиагональных клеточек могут перебраться на главную диагональку. Тогда система будет описываться только перечислением частиц в каждом состоянии. Взаимодействия же будут исключены.

Крыс, ни асилил тот последний пост . По-видимому, недиагональные элементы отвечают за смешивание любой пары физических (экспериментально) наблюдаемых, отдыхающих на большом диагонале . Квант вроде не смог (или я не понял) растолковать смешиванием чего (вероятностей?) выступают недиагональные элементы. Заметим, что сами диагональные наблюдаемые тоже перемешаны между собой ДО акта квантово-механического наблюдения/измерения/коллапса. Однако о какой якобы тонкой материи и, должно быть, тонких переносчиках взаимодействий/функций идёт речь неясно . Неужели бозоны вроде фотонов, глюонов, W+, W- и Z-ноль витают вокруг и около в качестве тонких, полупрозрачных призраков , дожидаясь отдыха на большом диагонале в форме грубых частиц, хоть и с целочисленным спином?

Крыс написал(а):Наивный молекулярный биолог сказал бы в рамках этой аналогии, что состояние системы - это биохимическая функция белка, а информация о взаимодействиях содержится в виде сигналов регуляции транскрипции в ДНК, регуляции трансляции в мРНК и в участках белок-белковых взаимодействий в белках. И информация о состояниях, и информация о взаимодействиях записана в конечном счете в ДНК. Получается что-то вроде матрицы, переписанной в виде вектора в результате склеивания строк (столбцов)

lenta.ru/news/2009/10/09/genome/
Клеточное ядро оказалось фракталомТак и вижу этот кубик Рубика, который природа случайно крутит в руках, чтобы организовать фрактальную сборку.

Это очень любопытные результаты. Вообще в биологии многие объекты фрактальны, например, ветвящиеся транспортные системы (кровеносная и др.), ветвление растений и т.д. Фрактальные свойства используются в попытках создания теоретического фундамента экологии: offline.computerra.ru/2005/580/37789/ Однако предполагалось, что в упаковке ДНК существуют четко выраженные уровни организации, хотя их удавалось охарактеризовать только для небольших масштабов (несколько десятков нм против нескольких десятков мкм диаметра ядра). Только сейчас осознал, что два типичных свойства живого - иерархичность и фрактальность - могут вступать в противоречие друг с другом.

ivank написал(а):С этого места, если можно, подробнее.

Кажется, так. Если принять классификацию фракталов - строго самоподобные, квазисамподобные и стохастические, то первые и вторые имеют какие-то характерные масштабы (соответствующие итерациям), а в последних вообще нельзя выделить никаких характерных масштабов. Первые и вторые задают иерархию (хотя, возможно, и тривиальную), а в статистических иерархии нет. В цитированной статье, видимо, речь идет как раз о стохастической фрактальности.

Строго говоря, фракталы должны быть самоподобны до бесконечности. Так что в биосистемах могут быть только квази-фракталы.

ivank написал(а):Это похоже на правду.

ivank написал(а):Почему нельзя? А с точностью до случайного параметра очередного шага рекурсии? И иерархия, вроде, налицо. Просто следующий этаж не полностью повторяет предыдущий. А уж если совсем нет совпадений, то это и не фрактал вовсе.

Крыс написал(а):Боюсь, что эта иерархия уже не будет иметь биологического смысла.

ivank написал(а):Боюсь, что биологический (в широком смысле) смысл имеет любая иерархия. Все в этом мире целесообразно. Просто не все пока доступно нашему пониманию.

Крыс написал(а):Что это мне напомнило... понял, что принцип ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82...80%D0%B8%D0%B7%D0%BC антропоцентризма.

Отпугнули мы Иванка своим (божественным) антропоцентризмом

Отредактировано Хайдук (2009-11-08 11:45:26)