Нерозв'язані проблеми біології
стаття-список у проєкті Вікімедіа
Ця стаття потребує уваги й турботи фахівця в галузі біології. (лютий 2020) |
У цій статті перераховано наразі нерозв'язані проблеми біології.
Загальна біологія ред.
Еволюція та витоки життя ред.
- Походження життя. Як саме і коли зародилося життя на Землі? Яка, якщо така є, із багатьох гіпотез правильна?
- Витоки вірусів. Як саме і коли виникли різні групи вірусів?
- Позаземне життя. Чи могло життя, яке не походить від планети Земля, розвинутись і на інших планетах? Чи може це життя бути розумним?
- Які хімічні витоки життя? Як неживі хімічні сполуки породили самовідтворювані складні життєві форми?
- Еволюція статевого розмноження. Які вибіркові переваги сприяли розвитку статевого розмноження, і як воно розвивалося?[1]
- Гомосексуальність. У чому причина гомосексуальності, особливо у людського виду?
- Розвиток та еволюція мозку. Як і чому розвивався мозок? Які молекулярні детермінанти розвитку індивідуального мозку?
Біохімія та біологія клітин ред.
- Що роблять білки з невідомою функцією? Майже за два десятиліття з моменту секвенування перших еукаріотів «біологічна роль» близько 20 % білків досі невідома[2]. Багато з цих білків зберігаються у більшості видів еукаріотів, а деякі зберігаються в бактеріях, що вказує на життєво важливу роль[2][3][4].
- Визначники розміру клітин. Як клітини визначають, до якого розміру рости, перш ніж ділитись?
- Апарат Гольджі. Який точний механізм транспортування білків через апарат Гольджі?
- Механізм дії ліків. Механізми дії багатьох лікарських засобів, включаючи парацетамол, літій, талідомід та кетамін[5], повністю не вивчено.
- Згортання білків. Який код[прояснити] згортання? Який механізм згортання? Чи можемо ми передбачити нативну структуру білка з його амінокислотної послідовності? Чи можна передбачити вторинну, третинну та четвертинну структуру поліпептидної послідовності, виходячи виключно з самої послідовності та інформації про навколишнє середовище? Зворотна проблема згортання білка: чи можливо створити поліпептидну послідовність, яка буде приймати задану структуру в певних умовах навколишнього середовища?[6][7] Це було досягнуто для кількох малих кулястих білків за останні роки.[8]
- Кінетика ферментів: чому деякі ферменти проявляють кінетику, швидшу за дифузію?[9]
- Проблема згортання РНК: чи можна точно передбачити вторинну, третинну та четвертинну структуру послідовності полірибонуклеїнової кислоти на основі самої послідовності та середовища?
- Конструкція білка: Чи можна створити високоактивні ферменти de novo для будь-якої бажаної реакції?[10]
- Біосинтез: чи можна отримувати бажані молекули, природні продукти тощо, з високим виходом за допомогою маніпуляції шляхом біосинтезу?[11]
- Який механізм алостеричних переходів білків? Було висунуто гіпотези про узгоджені та послідовні моделі, але жодну з них не було перевірено.
- Які в рецепторів-сиріт ендогенні ліганди?
- Яка речовина є гіперполяризуючим фактором, що походить від ендотелію?
Інше ред.
- Чому відбувається біологічне старіння? Існує ряд гіпотез, чому виникає старіння, в тому числі й те, що його запрограмовано змінами експресії генів і що це накопичувальна шкода біологічних процесів.
- Послідовність руху. Як ми можемо рухатися так керовано, хоча рухові нервові імпульси здаються випадковими та непередбачуваними?[12]
- Як органи ростуть до правильної форми та розміру?[13] Як остаточно формуються кінцева форма і розміри органів? Частково ці процеси контролюються сигнальним шляхом Гіппо
- Чи можуть біологічні системи, що розвиваються, вказувати на час? Певною мірою це, мабуть, так, як показав ген CLOCK.
- Чому малюки так рідко народжуються з раком?[14]
Біологія не людини ред.
Екологія, еволюція та палеонтологія ред.
До нерозв'язаних проблем взаємодії організмів та їх розповсюдження в навколишньому середовищі належать:
- Парадокс планктону. Велика різноманітність фітопланктону, здається, порушує принцип конкурентного виключення.
- Кембрійський вибух. Що є причиною очевидного швидкого урізноманітнення багатоклітинного життя тварин приблизно на початку кембрію, внаслідок чого виникли майже всі сучасні типи тварин?
- Широтний градієнт різноманітності. Чому біорізноманіття збільшується, рухаючись від полюсів до екватора?
- Дарвінська таємниця ботаніки / рослин. Яка точна еволюційна історія квітів і що є причиною очевидно раптової появи майже сучасних квітів у викопних шарах?
- Відсутність скам'янілостей Loricifera. Існує щонайменше 100 видів цього типу морських тварин (багато з яких не описані), але жоден з них, як відомо, не присутній у викопних шарах.
- Дорослий вигляд ракоподібних з інфракласу Facetotecta[en]. Дорослих особин цих тварин ніколи не знаходили і їхній вигляд залишається загадкою.
- Походження змій. Від наземних чи водних ящірок пішли змії? Існують свідчення на користь обох гіпотез.
- Походження черепах. Чи розвинулися черепахи від анапсид чи діапсид? Існують свідчення на користь обох гіпотез.
- Едіакарська біота. Як слід класифікувати біоти едіакарію? Незрозуміло навіть до якого царства вони належать. Чому їх так швидко й повно витіснили кембрійські біоти?
Етологія ред.
До нерозв'язаних проблем, пов'язаних з поведінкою тварин, належать:
- Хомінг. Задовільне пояснення нейробіологічних механізмів, які дозволяють хомінг у тварини, ще не знайдено.
- Міграція метеликів. Як нащадки метеликів-монархів по всій Канаді та США, врешті-решт, мігруючи протягом кількох поколінь, вдається повернутися до кількох відносно невеликих місць зимування?
- Кит синій. Даних про сексуальність синього кита не так багато.[15]
- Галові оси. В основному невідомо, як перетинчастокрилі індукують утворення галів у рослин; обговорювались хімічні, механічні та вірусні тригери.
Нелюдські органи та біомолекули ред.
До нерозв'язаних проблем, пов'язаних зі структурою та функцією органів, процесів та біомолекул, що не належать людині, належать:
- Алкалоїди. Функція цих речовин у живих організмах, які їх продукують, не відома[16]
- Korarchaeota (архея). Метаболічні процеси цього типу археї поки що незрозумілі.
- Коловертки. Яка функція ретроцеребрального органу коловерток (псевдокоеломатних тварин)?
- Глікогенове тіло. Функція цієї структури в спинному мозку птахів не відома.
- Проблема голови членистоногих. Давня зоологічна суперечка щодо сегментарного складу голів різних груп членистоногих та того, як вони еволюційно пов'язані між собою.
- Яєчники велетенських акул. Видається, що у самок велетенських акул функціонує лише правий яєчник. Причина невідома.
- Остеодерми/пазухи стегозавра. Існує давня дискусія щодо того, чи є основною функцією остеодерм / пазух стегозаврів: захист від хижаків, сексуальний прояв, розпізнавання видів, терморегуляція чи інші функції.
Нейрологія та пізнання ред.
Нейрофізіологія ред.
Сон | Яка біологічна функція сну? Чому нам сняться сни? Які основні механізми мозку? Як він пов'язаний з анестезією? |
Нейропластичність | Наскільки пластичний зрілий мозок? |
Загальна анестезія | Який механізм її впливу? |
Нейропсихіатричні захворювання | Які нейрологічні основи (причини) психічних захворювань, таких як психотичні розлади (наприклад, манія, шизофренія), хвороби Паркінсона, Альцгеймера або залежності? Чи можливо відновити втрату сенсорної або рухової функції? |
Нейронні обчислення | Що таке різні типи нейронів і що вони роблять у мозку? |
Пізнання та психологія ред.
Пізнання та ухвалення рішень | Як і де мозок оцінює цінність винагороди та зусилля (вартість) для моделювання поведінки? Як попередній досвід змінює сприйняття та поведінку? Які генетичні та екологічні внески в роботу мозку? |
Обчислювальна нейронаука | Наскільки важливий точний час потенціалу дії для обробки інформації в неокортексі? Чи є канонічні обчислення, виконані корковими колонами? Як інформація в мозку обробляється колективною динамікою великих нейронних ланцюгів? Який рівень спрощення підходить для опису обробки інформації в мозку? Що таке нейронний код? |
Комп'ютерна теорія розуму | Які межі розуміння мислення як форми обчислення? |
Свідомість | Що є основою суб'єктивного досвіду, пізнання, неспання, настороженості, збудження та уваги мозку? Чи існує «важка проблема свідомості»? Якщо так, то як це розв'язується? Яка, якщо така є, функція свідомості?[17][18] |
Свобода волі | Особливо нейронаука свободи волі |
Мова | Як це реалізується нейронно? Що лежить в основі смислового значення? |
Навчення та пам'ять | Де зберігаються наші спогади і як їх знову знайти? Як можна вдосконалити навчання? Яка різниця між явними та неявними спогадами? Яка молекула відповідає за синаптичне маркування? |
Ноогенез — поява та еволюція інтелекту | Які закони та механізми — виникнення нової ідеї (інсайт, синтез творчості, інтуїція, ухвалення рішень, еврика); розвитку (еволюції) індивідуального розуму в онтогенезі тощо? |
Сприйняття | Як головний мозок передає сенсорну інформацію в цілісне, приватне сприйняття? Які правила, за якими організовується сприйняття? Які особливості/об'єкти складають наш перцептивний досвід внутрішніх і зовнішніх подій? Як інтегруються органи чуття? Який взаємозв'язок між суб'єктивним досвідом та фізичним світом? |
Див. також ред.
Примітки ред.
- ↑ Sherratt, Thomas N.; Wilkinson, David M. (2009). Big questions in ecology and evolution. US: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-954861-3.
- ↑ а б Wood, V; Lock, A; Harris, MA; Rutherford, K; Bähler, J; Oliver, SG (28 лютого 2019). Hidden in plain sight: what remains to be discovered in the eukaryotic proteome?. Open Biology. 9 (2): 180241. doi:10.1098/rsob.180241. PMC 6395881. PMID 30938578.
- ↑ Edwards, Aled M.; Isserlin, Ruth; Bader, Gary D.; Frye, Stephen V.; Willson, Timothy M.; Yu, Frank H. (9 лютого 2011). Too many roads not taken. Nature. 470 (7333): 163–165. arXiv:1102.0448. Bibcode:2011Natur.470..163E. doi:10.1038/470163a. PMID 21307913.
- ↑ Stoeger, Thomas; Gerlach, Martin; Morimoto, Richard I.; Nunes Amaral, Luís A.; Freeman, Tom (18 вересня 2018). Large-scale investigation of the reasons why potentially important genes are ignored. PLOS Biology. 16 (9): e2006643. doi:10.1371/journal.pbio.2006643. PMC 6143198. PMID 30226837.
{{cite journal}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання) - ↑ Tyler MW, Yourish HB, Ionescu DF, Haggarty SJ (June 2017). Classics in Chemical Neuroscience: Ketamine. ACS Chemical Neuroscience. 8 (6): 1122–1134. doi:10.1021/acschemneuro.7b00074. PMID 28418641.
- ↑ So much more to know. Science. 309 (5731): 78–102. July 2005. doi:10.1126/science.309.5731.78b. PMID 15994524.
- ↑ King, Jonathan (2007). MIT OpenCourseWare - 7.88J / 5.48J / 7.24J / 10.543J Protein Folding Problem, Fall 2007 Lecture Notes - 1. MIT OpenCourseWare. Архів оригіналу за 28 вересня 2013. Процитовано 22 червня 2013.
- ↑ Dill KA, Ozkan SB, Shell MS, Weikl TR (June 2008). The protein folding problem. Annual Review of Biophysics. 37: 289–316. doi:10.1146/annurev.biophys.37.092707.153558. PMC 2443096. PMID 18573083.
- ↑ Hsieh M, Brenowitz M (August 1997). Comparison of the DNA association kinetics of the Lac repressor tetramer, its dimeric mutant LacIadi, and the native dimeric Gal repressor. The Journal of Biological Chemistry. 272 (35): 22092–6. doi:10.1074/jbc.272.35.22092. PMID 9268351.
- ↑ Archived copy. Архів оригіналу за 1 квітня 2013. Процитовано 19 грудня 2012.
- ↑ Peralta-Yahya PP, Zhang F, del Cardayre SB, Keasling JD (August 2012). Microbial engineering for the production of advanced biofuels. Nature. 488 (7411): 320–8. Bibcode:2012Natur.488..320P. doi:10.1038/nature11478. PMID 22895337.
- ↑ University of Copenhagen (24 січня 2007). Thinking With The Spinal Cord?. ScienceDaily. Процитовано 25 травня 2016.
- ↑ Saunders TE, Ingham PW (February 2019). Open questions: how to get developmental biology into shape?. BMC Biology. 17 (1): 17. doi:10.1186/s12915-019-0636-6. PMC 6387480. PMID 30795745.
{{cite journal}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання) - ↑ Monje M (November 2018). Open questions: why are babies rarely born with cancer?. BMC Biology. 16 (1): 129. doi:10.1186/s12915-018-0601-9. PMC 6211449. PMID 30382924.
{{cite journal}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання) - ↑ Articleworld.org Blue Whale
- ↑ Aniszewski, Tadeusz (2007). Alkaloids – secrets of life. Amsterdam: Elsevier. с. 142. ISBN 978-0-444-52736-3.
- ↑ Sejnowski, Terrence J.; Hemmen, J. L. van (2006). 23 problems in systems neuroscience. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-514822-0.
- ↑ Tononi G, Koch C (May 2015). Consciousness: here, there and everywhere?. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences (Philosophical Transactions of the Royal Society London B). 370 (1668): 20140167. doi:10.1098/rstb.2014.0167. PMC 4387509. PMID 25823865.