Biosüsteemid

Biosüsteemid on elusorganismide ja nende keskkonna vastastikmõjusite keerulised võrgustikud. Need hõlmavad nii üksikisikute organisüsteeme kui ka ökosüsteeme, kus elusolendid ja nende ressursid moodustavad energiat ja ainetega toimiva süsteemi. Mõiste rõhutab süsteemsust: komponentide omavahelised seosed ja emergentne käitumine, mida vaid eraldi osade vaatlemine ei näita.

Biosüsteemide iseloomulikud omadused on omavahel seotud koostisosade, energiavoogude, aine tsüklite, tagasiside mehhanismide ja homeostaasi hoidmine. Need süsteemid on dünaamilised ja kohanemisvõimelised, ning nende omadused tulenevad osadevahelisest dünaamikast ja struktuursetest seostest, mitte pelgalt üksikkomponentide liitumisest.

Süsteemsed bioloogiad (systems biology) on valdkond, mis püüab kirjeldada biosüsteeme tervikuna ja mõista nende käitumist mudelite ning arvutuslike analüüside abil. Uuringud kasutavad omikside andmete integratsiooni, võrgustik- ja dünaamikamudeleid ning simulatsioone, et prognoosida süsteemi vastuseid muutustele.

Rakendused hõlmavad meditsiini (haiguste ennetus ja ravi, personaliseeritud meditsiin), biotehnoloogiat (ravimite avastamine, sünteetiline bioloogia), põllumajandust (taimede ja loomsete süsteemide optimeerimine) ning keskkonnahoiu (ökosüsteemide taastamine ja elurikkuse säilitamine).

Väljakutsed hõlmavad süsteemi keerukust ja kujutistega seotud piiranguid, andmete kogumist ja integratsiooni, mudelite täpsust ning eetilisi ja ohutusnõudeid biotööstuses.