طهران – إيرنا – قدم فريق من الباحثين مفهوما جديدا للنمذجة الرياضية للتفاعلات الجينية في الشبكات البيولوجية.
وبحسب فريق العلوم والتعليم التابع لوكالة ” إيرنا ” من “فيزيز”، فإن هؤلاء الباحثين تحت إشراف “ميكائيل يوسويغ” أستاذ الرياضيات في جامعة برلين، وبالتعاون مع علماء الأحياء من “ETH Zurich” و”Carnegie Science” الأميركيتين، نجح في تحديد المنظمين الرئيسيين في النسيج العام للشبكة الجينية. توفر نتائج هذا البحث إطارًا نظريًا متماسكًا لتحليل الشبكات البيولوجية.
لفترة طويلة، كان أحد أهداف علماء الأحياء هو تحديد الجينات والأنواع الرئيسية التي لها تأثير حاسم على التطور والبيئة والصحة. والآن نجح الباحثون في تحديد بعض الجينات المحددة باعتبارها المنظمين الرئيسيين في الشبكات البيولوجية. تتمتع هذه المنظمات الرئيسية بمزيد من التحكم داخل النظام وتوجيه العمليات الخلوية الأساسية. وقد ركزت الدراسات السابقة بشكل رئيسي على التفاعلات الزوجية داخل النظام؛ التفاعلات التي يمكن أن تتأثر بشكل كبير بالخلفية الجينية أو البيئة البيولوجية.
وفي هذا الصدد، أوضح أستاذ الرياضيات في جامعة برلين التقنية جوزفيج: إن التأثيرات المعتمدة على السياق كثيرة في علم الأحياء، لكن لم يتم بحثها بشكل كافٍ. اتخذت مجموعتنا لأول مرة نهجا أكثر عمومية يتضمن تفاعلات على مستوى أعلى، وبالتالي يحدد المنظمين الرئيسيين في الشبكة بأكملها.
وفي هذا المجال، قام العلماء بتحليل مجموعات بيانات حقيقية أعدها علماء الأحياء من خلال تحليل العمر المتوقع لذبابة الفاكهة المسماة “دروسوفيلا” بناء على وجود مجموعات معينة من البكتيريا. ومن أجل وصف هذه العمليات رياضيًا، استخدم هؤلاء الباحثون منهجًا هندسيًا وأعادوا تفسير المفهوم البيولوجي المعروف للرعاف. يشير التعبير إلى ظاهرة التفاعلات بين الجينات المختلفة، والتي بموجبها يمكن أن يؤثر جين واحد على ظهور جين آخر. هذه التفاعلات مهمة لفهم الوراثة الجينية وتنوع الأنماط الظاهرية وتحديد كيفية تفاعل الجينات المختلفة لتنظيم التعبير عن سمات معينة.
قام الباحثون بتحليل الميكروبيوم الخاص بذبابة الفاكهة بأكملها باستخدام خمسة أنواع بكتيرية مختلفة، وتم تحليل البيانات الخماسية الأبعاد الناتجة وعرضها بيانيًا.
تتضمن هذه الدراسة متعددة التخصصات عند تقاطع علم الأحياء والرياضيات العديد من التجارب الحقيقية لإثبات قدرة الطريقة المقترحة في تحديد المعلومات ذات الصلة بيولوجيًا وإشاراتها الموثوقة. توفر النتائج التي تم الحصول عليها إطارًا نظريًا متماسكًا لتحليل الشبكات البيولوجية (البيولوجية).