系统生物学研究不同尺度的不同生物如何相互作用。

微生物、植物、动物和整个生态系统都在自然界中扮演着各自的角色，自然界是一个相互联系的复杂系统。系统生物学从整体上研究生物体。它研究了各种生物如何在不同的尺度上相互作用。例如，每个人都是一个系统。我们的器官、组织、细胞和构成它们的分子，以及生活在我们皮肤和消化系统中的细菌和其他生物，都是系统的一部分。

系统生物学研究这些部分以及它们如何协同工作。科学家可以根据他们正在研究的系统的大小来上下扩展系统生物学方法。例如，人体器官可以充当自己的系统，由细胞、蛋白质和氨基酸组成。

系统生物学依赖于计算和数学分析和建模。它从研究人员通常称之为“组学”的大量生物科学和技术中提取数据。其中一些“组学”包括基因组学（研究生物体中的完整基因集）和蛋白质组学（研究细胞、组织或生物体中的所有蛋白质）。这些学科都强调表征和量化生物体如何构建、运作和生活背后的生物分子。

华威大学利用生物燃料和药物中的化学品生产新产品

生物燃料和药物中使用的高价值化学品可以通过改变细菌的化学成分来生产新产品来制造。华威大学的研究人员找到了一种方法来大幅降低打开这些开关的成本。

系统生物学有许多潜在的应用。一项主要应用是生物能源研究。科学家们正在努力了解可用于生物燃料的植物，包括它们如何生长、分解它们的微生物以及这些成分如何协同工作。这种方法有助于科学家改进生物燃料背后的系统，以制造更高效、更具成本效益和可再生的燃料。系统生物学对于理解碳的循环也至关重要。世界上大部分的二氧化碳储存在森林和苔原等生态系统中。科学家们正在研究捕获二氧化碳的土壤和植物之间的复杂相互作用，以及分解有机物质并将其碳作为二氧化碳释放回大气中的微生物之间的复杂相互作用。

速览

• 对土壤微生物基因组的系统生物学研究发现，它们还被数千种不同的病毒感染，这些病毒会影响它们如何修饰富含碳的有机物质。
• 比较不同植物的解码基因组有助于我们了解植物如何隔离二氧化碳并将碳储存在构成植物体的纤维素和其他聚合物中。
• 贝克酵母不仅用于制造啤酒，还用于制造生物燃料。了解他们的系统生物学，科学家们可以设计出新的酵母菌株，有朝一日可以生产出汽油的替代品。

能源部科学办公室对系统生物学的贡献

VMB20单目学生显微镜

能源部科学、生物和环境研究办公室 (BER) 计划资助基于系统生物学观点的广泛研究。美国能源部的一项主要工作是基因组科学计划，该计划将系统生物学应用于涉及能源和环境的问题。

从生物体基因组中编码的遗传信息开始，BER 研究旨在发现指导遗传密码翻译的原则。研究人员还研究了植物和微生物在响应和改变环境时的生理学基础代谢和调节网络。这种理解将帮助研究人员设计有助于能源独立和清洁能源的微生物和植物。例如，系统生物学可以带来更好的生物燃料和生物产品、改进的碳储存以及对环境中的营养物质和污染物的新控制。

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