Understanding the Dynamics of Biological Systems: Lessons Learned from Integrative Systems Biology

زیست‌شناسی سیستم‌ها در نتیجه‌ی مستقیم محدودیت زیست‌شناسی متعارف (تقلیل‌گرا) برای درک پدیده‌های پیچیده‌ای که در نتیجه تعاملات بیولوژیکی پویا و چند مقیاسی پدیدار می‌شوند، افزایش یافته است. با استفاده از مدل‌های ریاضی و محاسباتی، زیست‌شناسان سیستم‌ها فرآیندهای ابتدایی را در یک توصیف منسجم ادغام می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد تا ویژگی‌ها و رفتار پدیده‌های پیچیده بیولوژیکی در سطح سیستم را پیش‌بینی و مشخص کنند. همانطور که حوزه زیست شناسی سیستم ها بالغ می شود، ما شروع به دیدن پاسخ های عملی برای مشکلات واقعی بیولوژیکی می کنیم. زمان آن است که به عقب برگردیم و بینش به‌دست‌آمده از رویکرد زیست‌شناسی سیستم‌ها را با ارائه یک نمای کلی از تحقیقات فعلی مرور کنیم.

این کتاب شامل رشته های کلیدی زیست شناسی، ریاضیات و فناوری اطلاعات است که به زیست شناسی سیستم ها کمک می کند. برخی از روش ها و تکنیک های اصلی زیست شناسی سیستم ها را معرفی می کند و سهم آنها را بر اساس مطالعات موردی ارزیابی می کند. پدیده های بیولوژیکی مورد بررسی شامل سازماندهی بافت، کنترل هورمونی، پاسخ استرس باکتریایی، رشد تومور و متابولیسم سلولی است. هر فصل به طور همزمان به عنوان طرح اولیه طراحی، راهنمای کاربر، دستور کار تحقیقاتی و بستر ارتباطی عمل می کند. این کتاب مخاطبان بین رشته‌ای متشکل از دانش‌آموزان، معلمان، محققان، توسعه‌دهندگان و شاغلان در علوم زیستی، ریاضیات، علوم کامپیوتر و حوزه‌های مرتبط را هدف قرار داده است.

Systems biology has risen as a direct result of the limitation of conventional (reductionistic) biology to understand complex phenomena emerging as a result of dynamic and multiscale biological interactions. By applying mathematical and computational models, systems biologists integrate the elementary processes into a coherent description that allows them to predict and characterize the systems-level properties and behavior of complex biological phenomena. As the field of systems biology matures, we are beginning to see practical answers to real biological problems. It is timely to step back and review the insight obtained from a systems biology approach by presenting an overview of current research.

The book encompasses the key disciplines of biology, mathematics, and information technology that contribute to systems biology. It introduces some of the main methods and techniques of systems biology and assesses their contributions based on case studies. The biological phenomena investigated include tissue organization, hormonal control, bacterial stress response, tumor growth and cellular metabolism. Each chapter serves simultaneously as design blueprint, user guide, research agenda and communication platform. The book is targeted at an interdisciplinary audience consisting of students, teachers, researchers, developers, and practitioners in life science, mathematics, computer science and cognate areas.