معلومة

27.1: مقدمة - علم الأحياء


في الفصل السابق ، تناولنا تقنيات التفكير في التطور من حيث الأشجار المتحدرة. افترضنا الخوارزميات التي غطيناها لبناء الأشجار ، و UPGMA وضم الجوار ، أننا كنا نقارن أقسامًا متطابقة تمامًا من التسلسلات.

في هذا القسم ، نقدم نماذج إضافية لاستخدام أشجار النشوء والتطور في سياقات مختلفة. نوضح هنا الاختلافات بين الأنواع وأشجار الجينات. ثم نقوم بتغطية إطار عمل يسمى المصالحة والذي يتيح لنا الجمع الفعال بين الاثنين عن طريق تعيين أشجار الجينات على أشجار الأنواع. يعطينا هذا التعيين وسيلة لاستنتاج تكرار الجينات وأحداث الخسارة.

سنقدم أيضًا منظورًا نسبيًا للتطور المنطقي حول علم الوراثة السكانية. نظرًا لأن علم الوراثة السكانية يتعامل مع أحداث الطفرات الحديثة نسبيًا ، فإننا نقدم نموذج رايت فيشر كأداة لتمثيل التغييرات في مجموعات سكانية بأكملها. لسوء الحظ ، عند التعامل مع بيانات العالم الحقيقي ، عادة ما نكون قادرين فقط على تسلسل الجينات من الأحفاد الأحياء الحالية للمجموعة. كعلاج لهذا القصور ، نقوم بتغطية نموذج Coalescent ، والذي يمكنك التفكير فيه على أنه نظير Wright-Fisher عكس الزمن.

باستخدام الاندماج ، نكتسب وسيلة جديدة لتقدير أوقات الاختلاف وأحجام السكان عبر أنواع متعددة. في نهاية الفصل ، نتطرق بإيجاز إلى تحديات استخدام الأشجار لنمذجة أحداث إعادة التركيب وتلخيص العمل الأخير في هذا المجال جنبًا إلى جنب مع الحدود المفتوحة للاستكشاف.


مقدمة افتتاحية: تجسير فلسفات الأحياء والكيمياء

ما إذا كانت فلسفة الكيمياء ستبقى وتنمو في نهاية المطاف ، يعتمد بشكل أساسي على ما إذا كانت تؤسس نفسها كمجال أكاديمي في الجامعات مع كراسي خاصة بها مخصصة لهذا المجال. يمكن أن يحدث ذلك إما إذا كان يلبي احتياجات التدريس الأساسية ، كما هو الحال في أخلاقيات الكيمياء ، أو إذا طور رؤى جديدة تمامًا حول العلوم ذات الأهمية العامة ، أو كليهما. كونك مكانًا للتجمع أو ملجأً لفلسفة فيزيائية من الدرجة الثانية ، وما زلت تتصفح موجة عمرها قرن من الزمان ، ولكنها تحتضر تدريجياً ، فإن موجة ميكانيكا الكم لن تكون كافية على المدى الطويل. لن يكون النقاش حول ما إذا كانت النظريات الفيزيائية يمكن أن تفسر ظواهر كيميائية معينة ، والتي ، بالطبع ، ليست مسألة يقررها الفلاسفة ، ولكن للكيميائيين. يعتبر الوباء الحالي بمثابة دعوة وفرصة للاستيقاظ وإلقاء نظرة أوسع على كل من الكيمياء والفلسفة من أجل تحديد ما يهم كلا المجالين في الواجهة.

حاولت هذه المجلة تحديد ووصف وتعزيز مجموعة واسعة من المجالات والموضوعات ، والتي لا يزال الكثير منها ينتظر أن يتعامل معها فلاسفة الكيمياء المستقبليون ، من خلال إصداراتها الخاصة العديدة لأكثر من عقدين. على وجه الخصوص ، وصفت الدعوات للأوراق العشرات من الموضوعات التي لم يتم تناولها بعد ، بما في ذلك القضايا الخاصة بالنمذجة ، والأخلاق ، وعلم الجمال والتصور ، وتكنولوجيا النانو ، والصورة العامة ، والرياضيات ، ودراسات الحالة الأخلاقية ، وفي النهاية دعوتنا إلى سد الفجوة بين فجوة بين فلسفات البيولوجيا والكيمياء. لم تكن الفكرة الأساسية هي فقط الإشارة إلى القضايا المهمة لفلسفة الكيمياء ، ولكن أيضًا لإلغاء تعظم فلسفة العلم المتلقاة ، التي يهيمن عليها الفيزيائيون الذين أعادوا إنتاج وترسيخ أنفسهم بشكل غريب لأجيال عديدة في أقسام الفلسفة.

في حين ظهرت فلسفة علم الأحياء في سبعينيات القرن الماضي كمجال مستقل عن فلسفة العلوم / الفيزياء ، وبدعم كبير من أقسام علم الأحياء ، ظهرت فلسفة الكيمياء بعد عقد من الزمان وأبطأ كثيرًا مع دعم شبه معدوم من أقسام الكيمياء. حتى على المستوى السطحي ، هناك العديد من القواسم العلمية المشتركة بين الكيمياء والبيولوجيا ، مثل التركيز على التصنيف (للأنواع الكيميائية والبيولوجية ، على التوالي) ، وتعدد النماذج للتفسير والتنبؤ (بدلاً من التوق إلى نظرية كل شيء) ، وممارسة مختبرية مماثلة ومتداخلة ، بالإضافة إلى نظرية جزيئية تجعل من الصعب أحيانًا التمييز بين الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية على أسس مفاهيمية وليس على أسس اجتماعية وتاريخية. علاوة على ذلك ، تصبح مسألة ذوق إذا كانت بعض خيوط البيولوجيا التركيبية ، على سبيل المثال ، تنتمي إلى علم الأحياء بدلاً من الكيمياء. على خلفية الممارسة العلمية الفعلية ، فإن المحاولات القديمة لعلماء الفيزياء لبناء جسر مباشر عجيب من الفيزياء إلى علم الأحياء ، والتي تتجاهل الكيمياء تمامًا ، تبدو كواحدة من الألغاز العظيمة لـ "فلسفة العلم" السائدة.

انبثق العدد الخاص الحالي حول "الجسور بين فلسفات البيولوجيا والكيمياء" من مؤتمر يحمل نفس العنوان ، والذي خططت له في الأصل من قبل جان بيير لورد ، وميشيل مورانج ، وأنا ، والذي انعقد أخيرًا في جامعة باريس ، فرنسا ، 25-27 يونيو 2019. عندما انسحب ميشيل للأسف لأسباب صحية ، انضم Quentin Hiernaux و Cécilia Bognon-Kuss إلى فريق المنظمة. المجموعة الحالية ليست سوى مجموعة صغيرة جدًا من الأوراق من ذلك المؤتمر ، تقدم مجرد نظرة عامة لما هو ممكن في المستقبل ، وما تم رسمه في دعوتنا للأوراق.

المناهج التاريخية بين علم الأحياء والكيمياء ، إن لم تكن مصادفات حرفية أو تداخل في البحث ، كثيرة جدًا لدرجة أن هناك مادة كافية لدراسات الحالة التاريخية. مثال مبكر من أواخر القرن السابع عشر ، قبل فترة طويلة من التمييز التأديبي ، هو ج. مفهوم لايبنيز للكائن الحي ، والذي يستكشفه ميغيل إسكريبانو كابيزا هنا ، بناءً على المصادر الأولية ، لتوضيح التقارب بين المفاهيم الكيميائية والبيولوجية في مصطلحاتنا. في المقابل ، يحلل Ute Deichmann فترة اقتربت فيها الكيمياء والبيولوجيا ، كتخصصين مستقلين ، من أقرب وقت ممكن ، في فجر القرن العشرين البيولوجيا الجزيئية ، عندما تم توضيح التركيب الحلزوني للحمض النووي ، ولكن بعد ذلك ذهبوا في اتجاهين متعاكسين ، تمثلت في نظريات مختلفة من قبل فرانسيس كريك ولينوس بولينج.

منذ ذلك الحين ، كانت الجزيئات الحيوية ، وخاصة عديد النيوكليوتيدات والبروتينات ، على مفترق طرق علم الأحياء والكيمياء. مقابل التمييز القديم بين فلسفة العملية وفلسفة الجوهر ، يسد ستيفان جوتنجر فجوة مهمة جدًا بين عملية الوجود للكائنات الحية وتلك الخاصة بالجزيئات الحيوية ، من خلال التركيز على الممارسات المختبرية التي تحول العمليات إلى حالات مستقرة مؤقتًا. يشرح جرانت فيشر في ورقته البحثية عن الخلايا الجذعية كوسيلة مستقبلية للدراسات السمية للمواد الكيميائية ، كبديل للتجارب الحيوانية والبشرية ، للإشارة إلى العقبات المتعددة ، المعرفية والأخلاقية ، التي ستستمر من المناقشات السابقة حول أبحاث الخلايا الجذعية.

يجد ماسيميليانو سيمونز في البيولوجيا التركيبية الحالية التي تحركها الكيمياء تحركًا نحو بيولوجيا عالمية تسعى إلى فهم جميع الكائنات الحية الممكنة ، بدلاً من جرد أشكال الحياة المتاحة حاليًا. يتوافق هذا مع نموذج المعرفة من خلال صنع الكيمياء التركيبية ، والذي أظهر يواكيم شومر أنه كان يعمل لفترة طويلة في كل من الكيمياء والبيولوجيا من أجل الشروع في نظرية المعرفة المقارنة المتأخرة للعلوم.

أغلق هذا المقال الافتتاحي بشكل لا يخلو من الإشارة إلى مجلد ، أخلاقيات الكيمياء: من الغازات السامة إلى هندسة المناخ، الذي تم نشره للتو من قبل World Scientific Publishing ، والذي يعتمد على الأوراق السابقة لـ هيل التي تم إنشاؤها لتوفير ، بعد طول انتظار ، مواد تعليمية لتدريس الأخلاقيات لطلاب الكيمياء. كما يعلق رولد هوفمان: & quot هذا الكتاب هو الشيء الوحيد الذي تنتظره الكيمياء - دليل مقروء ومفيد للتفكير في العواقب الأخلاقية للفعل الكيميائي. & quot


شاهد الفيديو: علم الاحياء الجزيئي المحاضرة الاولىIntroduction to molecular biology الجزء1 (كانون الثاني 2022).