系统生物学

系统生物学 (Systems Biology) 研究生物系统组成成分的构成与相互关系的结构、动态与发生，以系统论和实验、计算方法整合研究为特征的生物学。20世纪中页贝塔朗菲定义“机体生物学”的“机体”为“整体”或“系统”概念，并阐述以开放系统论研究生物学的理论、数学模型与应用计算机方法等。系统生物学不同于以往仅仅关心个别的基因和蛋白质的分子生物学，在于研究细胞信号传导和基因调控网路、生物系统组成之间相互关系的结构和系统功能的涌现。

概念

systems biology（贝塔郎菲称为“有机生物学”，不同于“systematic biology”生物系统学 - 过去也译为系统生物学）“系统生物学” (systems biology) 一词在美国NIH 的PubMed 文献库最早可检索到Zieglgansberger W 和Tolle TR 于1993 年发表的一篇神经系统疾病研究的论文摘要中，根据1968 年国际系统理论与生物学 (systems theory and biology) 会议上Mesarovic D.提出systems biology词汇（术语）的定义为采用系统论方法研究生物学，1989 年在美国召开的生物化学系统论与生物数学国际会议探讨了生物学的系统论与计算生物学模型研究。

区别

系统理论和系统思想对于中国知识分子并不陌生，1980 年代在中国学术界曾经流行过“三论”——系统论、信息论和控制论与系统科学。美籍奥地利科学家贝塔朗菲 (L. Bertalanffy) 在 1970 年代创立的“一般系统论” (general system theory），尽管贝塔朗菲是以生物学家的身份思考、研究，并不仅适用于生命科学，而且广泛应用于物理学、心理学、经济学和社会科学等各门学科；因而，过去所谈论的主要是在理论生物学层面上和普适性强的一般系统论，本文所要介绍的系统生物学 (systems biology），则是生命科学研究领域的一门组学、计算和转基因系统生物技术等成熟的迅速发展学科。1924~1928 年贝塔郎菲多次发表系统论的文章，阐述生物学中有机体概念，提出把有机体当作一个整体或系统来研究，1950年发表生物学与物理学中的系统论和1952年发表抗体系统论[注 ]等开创了系统生物学，第10 届国际分子系统生物学会议称贝塔郎菲为第一个系统生物学家（理论层面），贝塔郎菲开创的系统生物学模型至今仍然很现代。自20 世纪60 年代系统生物学概念和词汇的提出和60-80年代系统生态学、系统生理学的进展，90年代系统生物医学、系统医学、系统生物工程与系统遗传学的概念发表，20 世纪未细胞信号传导与基因调控的研究与系统论方法的结合，进入了分子细胞层次的系统生物学（实验与理论结合）研究与发展时期。

历史

生物学之英语单词(德语、法语“Biologie”)源于希腊文，意为生命，以及字尾 -λογία}}，-logia，意为学问，合并为“研究生命的学问”。1802年，法国博物学家拉马克最早提出这个名词。

现代生物学基础

现代生物学的五大基础，也是主要的研究方向：

细胞学说

细胞学说认为细胞是生物的基本单位，而且所有生物都是由一至多个细胞以及细胞分泌的物质组成（例如外骨骼）。所有细胞都是由其他细胞借由细胞分裂的方式产生。多细胞生物一开始是从一个受精卵的单一细胞开始，再渐渐分裂为各个细胞，而细胞也是许多的基本单位.。此外，细胞之间能量转移的现象称为代谢，而细胞包含的遗传资讯（DNA），在细胞分裂时也会传递给其他的细胞。

演化

现代生物学认为生命是从演化而来，所有已知的生物都有一共同起源。演化论假设所有地球上活著及已绝种的生物都是来自一共同起源或一基因库。所有生物最晚的共同起源约出现在约35亿年前^[1]。

目前已有压倒性的证据支持演化的真实性，学界普遍认为演化是事实，而不仅仅是理论或假说，对于演化论的真确性，存在有强烈的科学共识，演化以外任何关于物种起源或人类起源的学说，目前都不获支持。绝大多数的科学社群和学术团体，都认为演化论是唯一能完全满足在生物学、古生物学、分子生物学、遗传学、人类学及其他各领域中所观察到的现象的理论。一项在1991年所作的盖洛普民调显示，只有大约5%的科学家（包括生物学领域以外的其他科学家）认为自己是创造论者。截至目前为止，没有任何反对演化论且经过科学方面同行审查的论文，名列科学与医学期刊搜寻引擎PubMed当中。

遗传学

基因是生物体遗传的基本单位，基因对应一特定区域的DNA，以特定方式影响生物的某一部位或某一机能。从细菌到动物的所有生物体都有同様复制DNA，并依此产生蛋白质的能力。细胞将DNA的基因转录为对应的核糖核酸（RNA），然后核糖体将RNA转译为一串由胺基酸组成的蛋白质。由RNA转换为胺基酸的遗传密码在大部份生物中是相同的，但有些生物仍有少许差异。例如若将人类对应胰岛素的DNA放在植物中，也可以产生胰岛素。

体内平衡

[[Image:ACTH Negative Feedback.svg|right|thumb|250px|许多内分泌系统中的荷尔蒙都是由负反馈系统所控制，例如肾上腺分泌的糖皮质激素就是如此。下视丘分泌促肾上腺皮质素释放素(CRH)，CRH会使脑下垂体分泌促肾上腺皮质素(ACTH)，而ACTH会使肾上腺分泌糖皮质激素，如皮质醇。糖皮质激素不但会使身体有对应的反应外，也会使下视丘和脑下垂体的分泌减少，因此只要糖皮质激素已经到达一定的量，就不会再继续分泌。

体内平衡：平衡是一个开放系统可以借由许多彼此相关机制的动态平衡调整，使得其内在情形维持在稳定的状态。所有的生物，不论是单细胞或是多细胞生物，都有体内平衡的机制。

一系统若要维持动态平衡，并且有效的进行调整，需要有能力侦测扰动，并且针对扰动进行回应。生物系统在侦测到扰动后，一般会利用负回授的方式回应。也就是借由调整系统的条件，设法降低扰动的影响。就像若动物体内血糖浓度过低时，会释放胰高血糖素增加血糖一様。