✖


Jump to content

Список нерешенных проблем биологии

Это динамический список , и он, возможно, никогда не сможет соответствовать определенным стандартам полноты. Вы можете помочь, добавив недостающие элементы из надежных источников .
Часть серии о
Биология
Наука жизни
Ключевые компоненты
Филиалы
Исследовать
Приложения

этой статье перечислены заметные нерешенные проблемы биологии В .

Общая биология [ править ]

Эволюция и происхождение жизни [ править ]

  • Происхождение жизни . Как, где и когда возникла жизнь на Земле ? Какая из многих гипотез верна (если таковая имеется)? Какие пути метаболизма использовали самые ранние формы жизни? Как возник генетический код? Каков молекулярный механизм, позволяющий связывать аминокислоты с их триплетными кодонами? [1] Каковы были биохимические пути от отдельных биостроительных блоков, таких как аминокислоты или нуклеиновые кислоты, к функциональным полимерам, таким как белки и ДНК? [2]
  • Происхождение полового размножения . Каковы были фундаментальные силы отбора, ответственные за возникновение полового размножения?
  • Поддержание полового размножения . Каковы фундаментальные силы отбора, поддерживающие половое размножение?
  • Происхождение вирусов . Как и когда возникли разные группы вирусов?
  • Развитие и эволюция мозга. Как и почему развивался мозг? Каковы молекулярные детерминанты индивидуального развития мозга?
  • Происхождение эукариот ( симбиогенез ). Как и почему клетки объединились, образовав эукариотическую клетку? Привели ли одно или несколько случайных событий к появлению первых эукариотических клеток или можно ли образование эукариотических клеток объяснить физическими и биологическими принципами? Как цикл митоза митохондрий синхронизировался с клеткой-хозяином? Были ли митохондрии или ядро ​​развиты первыми у эукариот?
  • Последний универсальный общий предок . Каковы были характеристики последнего универсального общего предка архей, бактерий и эукариот? Археи и эукариоты эволюционировали из домена бактерий или в его базальную кладу? Есть ли у архей и эукариотов более поздний или более ранний общий предок бактерий?
  • Липидное деление : как археи стали использовать мембранные глицерофосфолипиды противоположной хиральности по сравнению с бактериями? [3] Почему эукариоты имеют мембранные липиды бактериального типа? [4]

Биохимия и клеточная биология [ править ]

Смотрите также: Гипотетические типы биохимии.
  • Что делают все неизвестные белки? Спустя почти два десятилетия с тех пор, как были секвенированы первые эукариоты, «биологическая роль» около 20% белков до сих пор неизвестна. [5] Многие из этих белков консервативны у большинства видов эукариот, а некоторые — у бактерий, что указывает на их фундаментальную роль для жизни. [5] [6] [7]
  • Детерминанты размера клетки . Как клетки определяют, до какого размера им расти перед делением?
  • Аппарат Гольджи . в клеточной теории Каков точный механизм транспорта белков через аппарат Гольджи ?
  • Механизм действия лекарств. Механизмы действия многих препаратов, включая литий , талидомид и кетамин. [8] не совсем понятны.
  • Сворачивание белка . Что такое складной код? Какой механизм складывания? Можно ли предсказать нативную структуру белка по его аминокислотной последовательности? Можно ли предсказать вторичную, третичную и четвертичную структуру полипептидной последовательности , основываясь исключительно на информации о последовательности и окружающей среде? Обратная задача сворачивания белка: возможно ли создать полипептидную последовательность, которая будет принимать заданную структуру в определенных условиях окружающей среды? [9] [10] Это было достигнуто для нескольких малых глобулярных белков в 2008 году. [11] В 2020 году было объявлено, что AlphaFold от Google , нейронная сеть, основанная на искусственном интеллекте DeepMind , способна предсказывать окончательную форму белка, основываясь исключительно на его аминокислотной цепи, с точностью около 90% на тестовом образце белков, используемых команда. [12]
  • Кинетика ферментов . Почему некоторые ферменты демонстрируют кинетику, превышающую скорость диффузии? [13]
  • РНК Проблема сворачивания : возможно ли точно предсказать вторичную, третичную и четвертичную структуру последовательности полирибонуклеиновой кислоты на основе ее последовательности и окружения?
  • Дизайн белка : возможно ли создать высокоактивные ферменты de novo для любой желаемой реакции? [14]
  • Биосинтез . Могут ли желаемые молекулы, природные продукты или иные продукты быть произведены с высоким выходом путем манипулирования путями биосинтеза? [15]
  • Каков механизм аллостерических переходов белков ? не . была проверена Были выдвинуты гипотезы о согласованных и последовательных моделях, но ни одна из них
  • Каковы эндогенные лиганды рецепторов орфанных ?
  • Какое вещество является гиперполяризующим фактором эндотелия ?
  • Механизм метода Гольджи : Почему именно этот метод окрашивает нервные ткани? Почему он окрашивает только случайную часть ячеек?

Другое [ править ]

  • Почему происходит биологическое старение ? Существует ряд гипотез о том, почему происходит старение, в том числе о том, что оно запрограммировано изменениями экспрессии генов и что это накопительное повреждение биологических структур, в частности повреждение ДНК . [16] [17] [18]
  • Как органы растут до правильной формы и размера? [19] Каким образом так достоверно формируются конечная форма и размеры органов? Эти процессы частично контролируются сигнальным путем Hippo .
  • Могут ли развивающиеся биологические системы определять время? [19] В некоторой степени это так и есть, о чем свидетельствует ген CLOCK .
  • Звездчатое желе . Полного объяснения его происхождения до сих пор нет.
  • Лесные кольца . Происхождение лесных колец неизвестно, несмотря на то, что было предложено несколько механизмов их создания. Такие гипотезы включают радиально растущий гриб, погребенные кимберлитовые трубки , захваченные газовые карманы и кратеры от ударов метеоритов.

Биология человека [ править ]

  • Рукорукость : неясно, как развивается леворукость, какой цели она служит, почему правша встречается гораздо чаще и почему существует леворукость.
  • Смех . Хотя общепринято считать, что смех возник как форма социального общения, точный нейробиологический процесс, который заставляет людей смеяться, до конца не изучен.
  • Зевота . Еще предстоит установить, какова биологическая или социальная цель зевания. [20]
  • Наследственные компоненты гомосексуализма : Как примирить эволюцию с наследственными компонентами гомосексуализма человека? гомосексуальность широко распространен в человеческих обществах, как в прошлом, так и в настоящем. Эти факты представляют собой эволюционную загадку. [21] [ нужен неосновной источник ]
  • Снижение средней температуры тела человека с 19 века. Медицинские данные показывают, что с 19 века средняя температура тела снизилась на 0,6 °C. Причина неясна, хотя было высказано предположение, что она имеет некоторую связь со снижением воспаления из-за снижения воздействия микроорганизмов. [22]
  • Почему существуют группы крови ? Неясно, каково происхождение и цель наличия групп крови. Считается, что кровь O может быть адаптацией к малярии и что разные группы крови реагируют на разные заболевания, но эта гипотеза еще не доказана. Почему вообще появились эти антигены? Чем объясняются различия в группах крови? Насколько древними являются различия в группах крови? Чем объясняется большое количество редких групп крови, не относящихся к группе АВО? Какую роль группы крови играют в борьбе с болезнями? [23]
  • Эффект светового чихания : Что вызывает эффект светового чихания? Почему это так распространено, но не универсально?
  • Человеческие половые феромоны : существуют противоречивые данные о существовании человеческих феромонов. Существуют ли они на самом деле, и если да, то как они влияют на поведение? [24]
  • Существование точки Графенберга (точка G): существует ли точка G на самом деле? Если да, то присутствует ли оно у всех женщин? Что именно? [25]
  • Вымирание архаичных людей : Почему архаичные человеческие виды, такие как неандертальцы, вымерли, оставив Homo sapiens единственным выжившим видом людей? [26]

и познание ​ Нейронаука

Нейрофизиология [ править ]

Спать Какова биологическая функция сна? Какова цель мечтаний ? Каковы основные механизмы мозга? Как это связано с анестезией ?
Нейропластичность Насколько пластичен зрелый мозг?
Общий наркоз Каков механизм его работы?
Нервно-психические заболевания Каковы нейронные основы (причины) психических заболеваний, таких как психотические расстройства (например, мания , шизофрения ), болезнь Паркинсона , болезнь Альцгеймера или зависимость ? Можно ли восстановить потерю сенсорной или двигательной функции?
Нейронные вычисления Каковы различные типы нейронов и что они делают в мозге?

и психология Познание ​

Познание и решения Как и где мозг оценивает ценность вознаграждения и усилия ( стоимость ) для модуляции поведения ? Как предыдущий опыт меняет восприятие и поведение? Каков вклад генетики и окружающей среды в функцию мозга?
Вычислительная нейробиология Насколько важно точное время появления потенциалов действия для обработки информации в неокортексе? Существуют ли канонические вычисления, выполняемые кортикальными столбцами? Как информация в мозге обрабатывается коллективной динамикой крупных нейронных цепей? Какой уровень упрощения подходит для описания обработки информации в мозгу? Что такое нейронный код?
Вычислительная теория разума Каковы пределы понимания мышления как формы вычислений?
Сознание Какова мозговая основа субъективного опыта , познания, бодрствования, бдительности , возбуждения и внимания ? Существует ли « трудная проблема сознания »? Если да, то как это решается? Какова функция сознания, если таковая имеется? [27] [28]
Свободная воля В частности, нейробиология свободной воли
Язык Как это реализовано на нейронной основе? Что лежит в основе семантического значения ?
Обучение и память Где хранятся наши воспоминания и как их можно восстановить? Как можно улучшить обучение? В чем разница между явными и неявными воспоминаниями? Какая молекула отвечает за синаптическое мечение ?
Возникновение ​ и эволюция интеллекта ​ Каковы законы и механизмы - возникновения новых идей ( инсайт , творческий синтез, интуиция , принятие решений , эврика ); развитие (эволюция) индивидуального разума в онтогенезе и т.д.?
Восприятие Как мозг преобразует сенсорную информацию в последовательные, частные восприятия? По каким правилам организовано восприятие? Какие особенности/объекты составляют наш опыт восприятия внутренних и внешних событий? Как интегрированы чувства ? Какова связь между субъективным опытом и физическим миром?

Нечеловеческая ​ биология ​

и палеонтология , эволюция Экология

К нерешенным проблемам, связанным с взаимодействием организмов и их распространением в окружающей среде, относятся:

Этология [ править ]

К нерешенным проблемам, касающимся поведения животных, относятся:

  • Домой . Удовлетворительное объяснение нейробиологических механизмов, которые позволяют животным возвращаться домой, еще не найдено.
  • Флокирование (поведение) . Как стаи птиц и летучих мышей так быстро координируют свои движения, до конца не понятно. Цель больших стад не такая, как у скворцов, которые скорее привлекают хищников, чем защищают их. [34]
  • Миграция бабочек . Как потомкам бабочки-монарха по всей Канаде и США, после миграции в течение нескольких поколений, удается вернуться в несколько относительно небольших мест зимовки?
  • Синий кит . Данных о сексуальности синего кита не так много. [35]
  • Насекомые, вызывающие галл . По крайней мере семь групп насекомых шести отрядов независимо развили привычку вызывать желчь. Было предложено несколько гипотез адаптации, но в значительной степени неизвестно, почему возникла эта привычка и как насекомые, вызывающие галлы, вызывают образование галлов у растений; Обсуждались химические, механические и вирусные триггеры.

Нечеловеческие биомолекулы органы и

К нерешенным проблемам, касающимся структуры и функций нечеловеческих органов, процессов и биомолекул, относятся:

Искусственная жизнь [ править ]

К нерешенным проблемам искусственной жизни относятся: [38] [39]

  • Как жизнь возникает из неживого ?
  • Каковы возможности и пределы живых систем?
  • Как жизнь связана с разумом, машинами и культурой?

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мартинес Хименес, Хуан А.; Табарес Сейседос, Рафаэль (сентябрь 2022 г.). «Механизм происхождения генетического кода на основе кофакторов» . Происхождение жизни и эволюция биосфер . 52 (1–3): 149–163. Бибкод : 2022OLEB...52..149M . дои : 10.1007/s11084-022-09628-5 . ПМИД   36071304 .
  2. ^ Брэдли, Уолтер; Лускин, Кейси (25 сентября 2022 г.). «Происхождение первых самовоспроизводящихся молекул» . Новости эволюции .
  3. ^ Соленкамп, Ц. (июль 2021 г.). «Преодоление липидного барьера» . Журнал биологической химии . 297 (1): 100859. doi : 10.1016/j.jbc.2021.100859 . ПМК   8220414 . ПМИД   34097872 .
  4. ^ Соджо, В. (май 2019 г.). «Почему липидное разделение? Мембранные белки как движущие силы разделения между липидами трех областей жизни». Биоэссе . 41 (5): e1800251. doi : 10.1002/bies.201800251 . ПМИД   30970170 . S2CID   262115221 .
  5. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Вуд, В; Лок, А; Харрис, Массачусетс; Резерфорд, К; Бэлер, Дж; Оливер, SG (28 февраля 2019 г.). «Скрыто на виду: что еще предстоит открыть в протеоме эукариот?» . Открытая биология . 9 (2): 180241. doi : 10.1098/rsob.180241 . ПМК   6395881 . ПМИД   30938578 .
  6. ^ Эдвардс, Алед М.; Иссерлин, Рут; Бадер, Гэри Д.; Фрай, Стивен В.; Уилсон, Тимоти М.; Ю, Фрэнк Х. (9 февраля 2011 г.). «Слишком много дорог не пройдено». Природа . 470 (7333): 163–165. arXiv : 1102.0448 . Бибкод : 2011Natur.470..163E . дои : 10.1038/470163а . ПМИД   21307913 . S2CID   4429387 .
  7. ^ Штегер, Томас; Герлах, Мартин; Моримото, Ричард И.; Нуньес Амарал, Луис А.; Фриман, Том (18 сентября 2018 г.). «Масштабное исследование причин, по которым игнорируются потенциально важные гены» . ПЛОС Биология . 16 (9): e2006643. doi : 10.1371/journal.pbio.2006643 . ПМК   6143198 . ПМИД   30226837 .
  8. ^ Тайлер М.В., Юриш Х.Б., Ионеску Д.Ф., Хаггарти С.Дж. (июнь 2017 г.). «Классика химической нейронауки: кетамин». ACS Химическая нейронаука . 8 (6): 1122–1134. дои : 10.1021/acschemneuro.7b00074 . ПМИД   28418641 .
  9. ^ «Так много еще нужно знать». Наука . 309 (5731): 78–102. Июль 2005 г. doi : 10.1126/science.309.5731.78b . ПМИД   15994524 . S2CID   33234834 .
  10. ^ Кинг, Джонатан (2007). «MIT OpenCourseWare — 7.88J / 5.48J / 7.24J / 10.543J Проблема сворачивания белка, конспекты лекций осени 2007 г. — 1» . MIT OpenCourseWare . Архивировано из оригинала 28 сентября 2013 года . Проверено 22 июня 2013 г.
  11. ^ Дилл К.А., Озкан С.Б., Шелл М.С., Вейкл Т.Р. (июнь 2008 г.). «Проблема сворачивания белка» . Ежегодный обзор биофизики . 37 : 289–316. doi : 10.1146/annurev.biophys.37.092707.153558 . ПМК   2443096 . ПМИД   18573083 .
  12. ^ Каллауэй, Юэн (30 ноября 2020 г.). « Это изменит все»: искусственный интеллект DeepMind совершает гигантский скачок в решении белковых структур». Природа . 588 (7837): 203–204. Бибкод : 2020Natur.588..203C . дои : 10.1038/d41586-020-03348-4 . ПМИД   33257889 . S2CID   227243204 .
  13. ^ Се М., Бреновиц М. (август 1997 г.). «Сравнение кинетики ассоциации ДНК тетрамера репрессора Lac, его димерного мутанта LacIadi и нативного димерного репрессора Gal» . Журнал биологической химии . 272 (35): 22092–6. дои : 10.1074/jbc.272.35.22092 . ПМИД   9268351 .
  14. ^ «Принципы конструирования идеальных белковых структур. | Лаборатория Бейкера» . Архивировано из оригинала 1 апреля 2013 г. Проверено 19 декабря 2012 г.
  15. ^ Перальта-Яхья П.П., Чжан Ф., дель Кардайр С.Б., Кислинг Дж.Д. (август 2012 г.). «Микробная инженерия для производства современного биотоплива». Природа . 488 (7411): 320–8. Бибкод : 2012Natur.488..320P . дои : 10.1038/nature11478 . ПМИД   22895337 . S2CID   4423203 .
  16. ^ Видж, Дж. (2021). «От повреждения ДНК до мутаций: все дороги ведут к старению». Обзоры исследований старения. 68: 101316. doi:10.1016/j.arr.2021.101316. PMC 10018438. PMID 33711511
  17. ^ Нидернхофер, ЖЖ; Гуркар, Австралия; Ван, Ю.; Видж, Дж.; Хоймейкерс JHJ; Роббинс, П.Д. (2018). «Ядерная геномная нестабильность и старение». Ежегодный обзор биохимии. 87: 295–322. doi:10.1146/annurev-biochem-062917-012239. PMID 29925262. S2CID 49343005.
  18. ^ Холмс Г.Э., Бернштейн С., Бернштейн Х. (сентябрь 1992 г.). «Окислительные и другие повреждения ДНК как основа старения: обзор». Мутат Рес. 275 (3–6): 305–15. doi:10.1016/0921-8734(92)90034-м. ПМИД 1383772
  19. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Сондерс Т.Э., Ингхэм П.В. (февраль 2019 г.). «Открытые вопросы: как привести в порядок биологию развития?» . БМК Биология . 17 (1): 17. дои : 10.1186/s12915-019-0636-6 . ПМК   6387480 . ПМИД   30795745 .
  20. ^ Гупта, Шарат; Миттал, Шаллу (2013). «Зевота и ее физиологическое значение» . Международный журнал прикладных и фундаментальных медицинских исследований . 3 (1): 11–15. дои : 10.4103/2229-516X.112230 . ПМЦ   3678674 . ПМИД   23776833 .
  21. ^ Джеффри, Остин (2021), «Парадокс гомосексуализма» , в Шекелфорде, Тодд К.; Уикс-Шакельфорд, Вивиана А. (ред.), Энциклопедия эволюционной психологической науки , Cham: Springer International Publishing, стр. 3808–3817, doi : 10.1007/978-3-319-19650-3_40 , ISBN  978-3-319-19650-3 , S2CID   242263021 , получено 17 апреля 2022 г.
  22. ^ «Снижается ли температура человеческого тела?» . Научный американец . Апрель 2020.
  23. ^ «Почему у нас есть группы крови? - BBC Future» .
  24. ^ «Существуют ли человеческие феромоны на самом деле? | Наука | AAAS» .
  25. ^ Кильчевский, Амихай; Варди, Йорам; Ловенштейн, Лиор; Грюнвальд, Илан (март 2012 г.). «Действительно ли женская точка G представляет собой отдельную анатомическую единицу?». Журнал сексуальной медицины . 9 (3): 719–726. дои : 10.1111/j.1743-6109.2011.02623.x . ПМИД   22240236 .
  26. ^ Тиммерманн, Аксель (15 июня 2020 г.). «Количественная оценка потенциальных причин вымирания неандертальцев: резкое изменение климата против конкуренции и скрещивания» . Четвертичные научные обзоры . 238 : 106331. Бибкод : 2020QSRv..23806331T . doi : 10.1016/j.quascirev.2020.106331 . ISSN   0277-3791 .
  27. ^ Сейновски, Терренс Дж.; Хеммен, Дж. Л. Ван (2006). 23 задачи системной нейробиологии (PDF) . Оксфорд [Оксфордшир]: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-514822-0 .
  28. ^ Тонони Дж., Кох С. (май 2015 г.). «Сознание: здесь, там и везде?» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 370 (1668). Философские труды Королевского общества Лондона B: 20140167. doi : 10.1098/rstb.2014.0167 . ПМЦ   4387509 . ПМИД   25823865 .
  29. ^ Гонсало Гирибет, Грегори Д. Эджкомб, «Древо жизни беспозвоночных», Princeton University Press, 2020, стр.467-468
  30. ^ Александра Кербл, Николас Беккуш, Вольфганг Стеррер и Катрин Ворсаа, «Детальная реконструкция нервной и мышечной системы Lobatocerebridae с оценкой ее родства с кольчатыми червями», BMC Evolutionary Biology, том 15, номер статьи: 277 (2015), https:/ /bmcecolevol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12862-015-0531-x
  31. ^ Катрин Ворсаа и Грег В. Роуз; Роуз (2008). «Диродрилус — кольчатые черви?». Журнал морфологии. 269 ​​(12): 1426–1455 гг.
  32. ^ Гонсало Гирибет, Грегори Д. Эджкомб, «Древо жизни беспозвоночных», Princeton University Press, 2020, стр. 395, с. 467
  33. ^ Ричард К. Бруска, Венди Мур, Стивен М. Шустер, «Беспозвоночные», третье издание, Sinauer Associates, Inc., 2016, стр. 628-629
  34. ^ «Как стая птиц может летать и двигаться вместе | Одюбон» . 16 ноября 2011 г.
  35. ^ Articleworld.org Синий кит
  36. ^ «Факты о гигантских акулах: среда обитания, диета, охрана и многое другое» . 09.02.2021 . Проверено 22 сентября 2022 г.
  37. ^ «Тайны яиц – орнитология» . 25 июня 2019 г.
  38. ^ «Либаринт» . Проверено 11 мая 2015 г.
  39. ^ «Калифорнийский технологический институт» (PDF) . Проверено 11 мая 2015 г.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=List_of_unsolved_problems_in_biology&oldid=1205252692"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 07a6dca68e3365ce470b9f9ecfcfadb3__1707450540
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/07/b3/07a6dca68e3365ce470b9f9ecfcfadb3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
List of unsolved problems in biology - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)