Een eenvoudig apparaat dat de reikwijdte en schaal van alle biologische processen onthult

Naarmate de biologie het digitale tijdperk binnengaat, ontstaan ​​er nieuwe mogelijkheden voor ontdekking.

Steeds vaker informatie uit onderzoeken naar aspecten biologie Van ecologie tot Moleculaire biologie Beschikbaar in digitaal formaat. Oudere “oude” informatie wordt nu gedigitaliseerd. samen , digitale informatie Ze worden verzameld in databases waaruit ze kunnen worden geoogst en onderzocht met behulp van een groeiend aantal algoritmen en visualisatietools.

Vanuit deze richting ontstond de visie dat we op een dag alle aspecten van de biologie in deze digitale wereld zouden moeten kunnen analyseren.

Voordat dit echter kan gebeuren, is er een infrastructuur nodig die informatie uit alle bronnen verzamelt, deze omvormt tot uniforme gegevens met behulp van wereldwijde metadata en ontologie, en deze vrij beschikbaar maakt voor analyse.

Deze informatie moet ook zijn weg vinden naar betrouwbare opslagplaatsen om ervoor te zorgen dat de gegevens altijd toegankelijk zijn in een gepolijste staat die zeer geschikt is voor hergebruik.

De eerste laag in de infrastructuur is degene die alle oude en nieuwe informatie verzamelt, of het nu gaat om de migratie van zeezoogdieren, de sequenties van basen in ribosomaal RNA, of de bekende locaties van bepaalde soorten trilhaarprotozoa.

Hoeveel van dergelijke subdomeinen zullen er zijn? Om dit te beantwoorden, moeten we de reikwijdte en schaal van de biologie begrijpen.

Met Nature’s Envelope hebben we voor het eerst een eenvoudig model dat de reikwijdte en schaal van de biologie weergeeft. Nature’s Envelope as a Retorical Device werd geïntroduceerd door de auteur Dr. David J. Patterson, Universiteit van Sydney, Australië, in een Forum paper, gepubliceerd in Open Science Onderzoek ideeën en resultaten (Rio).

Dit wordt bereikt door informatie te verzamelen over de processen die door alle levende organismen worden uitgevoerd. Processen vinden plaats op alle organisatieniveaus, van submoleculaire transacties, zoals die welke zenuwimpulsen ondersteunen, tot die binnen en tussen planten, dieren, schimmels, protisten en prokaryoten. Bovendien zijn het ook de acties en reacties van individuen en samenlevingen; maar ook de som van de interacties waaruit een ecosysteem bestaat; En tot slot de gevolgen van de biosfeer als geheel.

In Nature’s Envelope wordt informatie over de grootte van de deelnemers en de duur van processen van alle organisatieniveaus op een raster uitgezet. Het netwerk gebruikt een logaritmische schaal (grondtal 10), die ongeveer 21 ordes van grootte en 35 ordes van grootte groter heeft. Informatie over processen variërend van subatomair, via moleculair, cellulair, weefsel, organismen, soorten en gemeenschappen tot ecosystemen wordt toegewezen aan de juiste knooppuntclusters.

Voorbeelden zijn onder meer bewegingen van de stapsgewijze beweging van moleculen zoals kinesine die in ongeveer 10 ms 8 nm vooruit bewegen; of de migraties van noordse sterns die routes van 30.000 km of meer van Europa naar Antarctica afleggen over een periode van drie tot vier maanden.

De uitersten van levensprocessen worden bepaald door de kleinste en grootste betrokken entiteiten, en de kortste en meest duurzame processen. De kortste gebeurtenis is de overdracht van energie van het foton naar het fotosynthetische pigment terwijl het foton met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde door een chlorofylmolecuul van enkele nanometers breed gaat. Deze transactie vindt plaats rond 10.00 uur^-17seconden. Omdat het de kleinste subatomaire deeltjes bevat, definieert het de linker benedenhoek van het rooster.

Het meest duurzame is het evolutieproces dat bijna 4 miljard jaar heeft geduurd. De invloed van deze laatste creëert de biosfeer (het grootste levende organisme) en beïnvloedt het gasgehalte in de atmosfeer. Dit proces creëerde de uiterste rechterbovenhoek van het raster.

iedereen biologische processen Het past in een brede S-vormige envelop die ongeveer de helft van de nodale blokken van het netwerk bevat. De verpakking rond de belangrijkste voorbeelden is Nature’s Envelope.

“De natuurenveloppe zou een nuttige aanvulling zijn op veel discussies, of het nu gaat om welke infrastructuur te beheren Het digitale tijdperk Biologie, of een context bieden voor onderwijs over de diversiteit en verscheidenheid aan processen waarbij levende systemen betrokken zijn. Nature’s Envelope Edition, gepubliceerd in Rio Het tijdschrift, gezien als de eerste editie, is verfijnd en verbeterd door betrokkenheid van de gemeenschap”, zegt Patterson.