Список нерешенных проблем биологии - List of unsolved problems in biology

Часть серии по
Биология
Наука о жизни
Показатель Контур Глоссарий История ( хронология )
Ключевые компоненты Клеточная теория Экосистема Эволюция Филогения Свойства жизни Приспособление Обработка энергии Рост порядок Регулирование Размножение Реакция на окружающую среду Домены и царства жизни Архей Бактерии Эукария ( животные , грибы , растения , протисты )
ветви Анатомия Биотехнологии Ботаника Клеточная биология Экология Эволюционная биология Генетика Морская биология Микробиология Молекулярная биология Микология Неврология Палеонтология Психология Физиология Протистология Вирусология Зоология
Исследовать Биолог ( список) Список наград по биологии Список журналов Список методов исследования Список нерешенных проблем
Приложения Сельскохозяйственная наука Биомедицинские науки Технологии здоровья Фарминг
Биологический портал  Категория
v т е

В этой статье перечислены примечательных нерешенные проблемы в биологии .

Общая биология

Эволюция и истоки жизни

• Происхождение жизни . Как и когда возникла жизнь на Земле? Какая из многих гипотез верна? Какие метаболические пути использовали самые ранние формы жизни?
  • Происхождение вирусов . Как именно и когда возникли разные группы вирусов?
  • Внеземная жизнь . Может ли жизнь, происходящая не с планеты Земля, развиться и на других планетах? Может ли эта жизнь быть разумной?
• Эволюция секса . Какие селективные преимущества привели к развитию полового размножения и как оно развивалось?
  • Гомосексуализм . В чем причина гомосексуализма, особенно у людей?
• Развитие и эволюция мозга. Как и почему развился мозг? Каковы молекулярные детерминанты индивидуального развития мозга?
• Происхождение эукариот ( симбиогенез ). Как и почему клетки объединились в эукариотическую клетку? Одно или несколько случайных событий привели к появлению первых эукариотических клеток, или образование эукариотических клеток можно объяснить физическими и биологическими принципами? Как митохондриальный цикл митохондрии синхронизировался с ее клеткой-хозяином? Митохондрии или ядро ​​развились первыми у эукариот?
• Последний всеобщий общий предок . Каковы были характеристики последнего всеобщего общего предка архей, бактерий и эукариот? Произошли ли археи и эукариоты из области Бактерии или же стали ее основной кладкой? Есть ли у архей и эукариот общего более позднего или более раннего предка бактерий?

Биохимия и клеточная биология

• Что делают все неизвестные белки? Спустя почти два десятилетия с тех пор, как были секвенированы первые эукариоты, «биологическая роль» около 20% белков все еще неизвестна. Многие из этих белков консервативны у большинства видов эукариот, а некоторые - у бактерий, что указывает на их фундаментальную роль для жизни.
• Детерминанты размера клетки . Как клетки определяют, до какого размера они вырастут перед делением?
• Аппарат Гольджи . В теории клеток , каков точный транспортный механизм, с помощью которого белки перемещаются через аппарат Гольджи ?
• Механизм действия препаратов. Механизмы действия многих лекарств, включая литий , талидомид и кетамин , до конца не изучены.
• Сворачивание белков . Что такое складной код? Какой механизм складывания? Можем ли мы предсказать нативную структуру белка по его аминокислотной последовательности? Можно ли предсказать вторичную, третичную и четвертичную структуру полипептидной последовательности, основываясь исключительно на информации о последовательности и окружающей среде? Проблема обратной сворачивания белка: возможно ли сконструировать полипептидную последовательность, которая будет принимать заданную структуру при определенных условиях окружающей среды? Это было достигнуто для нескольких небольших глобулярных белков в 2008 году. В 2020 году было объявлено, что AlphaFold от Google, нейронная сеть, основанная наискусственном интеллекте DeepMind , способна предсказывать окончательную форму белка исключительно на основе его аминокислотной цепи с точностью до около 90% на тестовом образце белков, использованных командой.
• Кинетика ферментов : почему некоторые ферменты демонстрируют кинетику быстрее диффузии?
• Проблема сворачивания РНК : возможно ли точно предсказать вторичную, третичную и четвертичную структуру последовательности полирибонуклеиновой кислоты на основе ее последовательности и окружения?
• Дизайн белков : можно ли создать de novo высокоактивные ферментыдля любой желаемой реакции?
• Биосинтез : могут ли желаемые молекулы, природные продукты или что-то еще, производиться с высоким выходом за счет манипуляций с путями биосинтеза?
• Каков механизм аллостерических переходов белков ? Были выдвинуты гипотезы согласованных и последовательных моделей , но ни одна из них не была проверена.
• Какие эндогенные лиганды из сиротских рецепторов ?
• Какое вещество представляет собой гиперполяризующий фактор эндотелия ?

Другой

• Последовательность движения . Как мы можем двигаться так контролируемо, даже если двигательные нервные импульсы кажутся случайными и непредсказуемыми?
• Как органы вырастают до правильной формы и размера? Каким образом так надежно формируются окончательная форма и размер органов? Эти процессы частично контролируются сигнальным путем Hippo .
• Могут ли развивающиеся биологические системы определять время? В некоторой степени, это, по-видимому, так, как показывает ген CLOCK .
• Почему дети так редко рождаются с раком?

Человеческая биология

• Ручка : неясно, как развивается праворукость, для какой цели она служит, почему праворукость гораздо более распространена и почему существует леворукость.

• Смех : хотя общепринято, что смех развился как форма социальной коммуникации, точный нейробиологический процесс, который заставляет людей смеяться, до конца не изучен.

• Зевота : еще предстоит установить, какова биологическая или социальная цель зевоты.

• Почему у людей есть отпечатки пальцев ? Функция эпидермальных гребней на пальцах человека (отпечатки пальцев) изучена недостаточно. Теория о том, что отпечатки пальцев помогают удерживать хватку, опровергнута. Вполне вероятно, что отпечатки пальцев играют определенную роль в восприятии текстуры, но это еще предстоит доказать.

• Снижение количества мужских сперматозоидов: неясно, что вызывает устойчивое снижение количества сперматозоидов во всем мире с двадцатого века.

• Снижение средней температуры тела человека с 19 века: медицинские данные показывают, что с 19 века средняя температура тела снизилась на 0,6 по Цельсию. Причина неясна, хотя было высказано предположение, что она имеет некоторую связь со снижением воспаления за счет уменьшения воздействия микроорганизмов.

• Почему есть группы крови ? Неясно, каково происхождение и цель наличия группы крови. Считается, что кровь O может быть адаптацией к малярии и что разные группы крови реагируют на разные заболевания, но эту гипотезу еще предстоит доказать. Почему вообще появились эти антигены? Чем объясняются различия в группах крови? Насколько древние различия в группах крови? Чем объясняется большое количество редких групп крови не по системе ABO? Какую роль играют группы крови в борьбе с болезнями?

• Эффект фотического чихания : что вызывает эффект фотического чихания? Почему он настолько распространен, но не универсален?

• Человеческие половые феромоны : существуют противоречивые данные о существовании человеческих феромонов. Существуют ли они на самом деле, и если да, то как они влияют на поведение?

• Существование точки Графенберга ( точка G): существует ли точка G на самом деле? Если да, присутствует ли он у всех женщин? Что именно?

Неврология и познание

Нейрофизиология

Познание и психология

Нечеловеческая биология

Экология, эволюция и палеонтология

Нерешенные проблемы, касающиеся взаимодействия организмов и их распространения в окружающей среде, включают:

• Парадокс планктона . Высокое разнообразие в фитопланктон , кажется, нарушают принцип конкурентного исключения .

• Кембрийский взрыв . В чем причина очевидного быстрого разнообразия жизни многоклеточных животных в начале кембрия , что привело к появлению почти всех современных типов животных ?

• Градиент широтного разнообразия . Почему биоразнообразие увеличивается при движении от полюсов к экватору?

• Отвратительная тайна Дарвина о ботанике / растений . Какова точная эволюционная история цветов и что является причиной внезапного появления почти современных цветов в летописи окаменелостей?

• Взрослая форма Facetotecta . Взрослая форма этого животного никогда не встречалась в воде, и остается загадкой, во что она вырастает.

• Происхождение змей . Змеи произошли от роющих ящериц или водных ящериц? Есть доказательства для обеих гипотез.

• Происхождение черепах . Черепахи произошли от анапсидов или диапсидов? Есть доказательства для обеих гипотез.

• Эдиакарская биота . Как следует классифицировать эдиакарскую биоту? Неясно даже, к какому королевству они принадлежат. Почему они были так решительно вытеснены кембрийской биотой?

Этология

К нерешенным проблемам, связанным с поведением животных, относятся:

• Самонаведение . Удовлетворительного объяснения нейробиологических механизмов, которые позволяют хоминговать у животных, еще предстоит найти.

• Флокирование (поведение) . Как стаи птиц и летучих мышей так быстро координируют свои движения, до конца не изучено. Большие стаи, как у скворцов, не предназначены для того, чтобы привлекать хищников, а не защищать их.

• Миграция бабочек . Как потомкам бабочки-монарха по всей Канаде и США в конце концов, после миграции в течение нескольких поколений, удается вернуться в несколько относительно небольших мест для зимовки?

• Синий кит . Данных о сексуальности синего кита немного.

• Желчная оса . В значительной степени неизвестно, как галлы вызывают образование галлов у растений; обсуждались химические, механические и вирусные триггеры.

Нечеловеческие органы и биомолекулы

Нерешенные проблемы, связанные со структурой и функцией нечеловеческих органов, процессов и биомолекул, включают:

• Алкалоиды . Функция этих веществ в живых организмах, которые их производят, неизвестна.
• Корархеи (археи). Метаболические процессы этого типа архей пока неясны.
• Коловратка . Какова функция ретроцеребрального органа коловраток ( псевдоцеломных животных )?
• Тело гликогена . Функция этой структуры в спинном мозге птиц неизвестна.
• Проблема с головой членистоногих . Давний зоологический спор относительно сегментарного состава голов различных групп членистоногих и того, как они эволюционно связаны друг с другом.
• Яичники гигантской акулы . У самок гигантской акулы функционирует только правый яичник. Причина неизвестна.
• Ярко окрашенные птичьи яйца. Неизвестно, какой эволюционный процесс привел бы птиц к появлению ярко окрашенных яиц, учитывая повышенную видимость для хищников.
• Остеодермы / щитки стегозавров . Существует давняя дискуссия о том, является ли основная функция остеодерм / щитков стегозавров защитой от хищников, сексуальным проявлением, распознаванием видов, терморегуляцией или другими функциями.

Смотрите также

• Список нерешенных проблем нейробиологии

использованная литература