11.1 ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ

ਮੈਨੂਅਲ ਕੰਪਿਊਟੇਸ਼ਨ ਦੇ ਯੁੱਗ ਤੋਂ, ਅਸੀਂ ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ ਵੱਡੇ ਪੈਮਾਨੇ (ਭਾਵ, ਹਾਈ-ਥ੍ਰੋਪੁੱਟ) ਡੇਟਾ ਜਨਰੇਸ਼ਨ, ਆਟੋਮੇਟਿਕ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਅਤੇ ਪੂਰਵ-ਅਨੁਮਾਨ ਦੇ ਦੌਰ ਵਿੱਚ ਹਾਂ। ਤਕਨੀਕੀ ਤਰੱਕੀਆਂ ਵਿਸ਼ਾਲ ਡੇਟਾ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਵਰਦਾਨ ਸਾਬਤ ਹੋਈਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਕੁੱਝ ਦਹਾਕੇ ਪਹਿਲਾਂ ਅਚਿੰਤਨ ਸੀ ਅਤੇ ਜੋ ਹੁਣ ਵਧੇਰੇ ਮੁਸ਼ਕਲ ਸਵਾਲਾਂ ਨਾਲ ਨਜਿੱਠਦੀਆਂ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਵਿਸ਼ਾਲ ਡੇਟਾ ਦੇ ਆਉਣ ਨੇ ਡੇਟਾ ਦੇ ਸਟੋਰੇਜ, ਵਿਜ਼ੂਅਲਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ, ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ, ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਅਤੇ ਵਿਆਖਿਆ ਵਿੱਚ ਵੀ ਵੱਡੀਆਂ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਪੇਸ਼ ਕੀਤੀਆਂ ਹਨ। ਉਹ ਕੰਮ ਜੋ ਇੱਕ ਦਹਾਕਾ ਪਹਿਲਾਂ ਵਿਸ਼ਾਲ ਲੱਗਦਾ ਸੀ, ਹੁਣ ਮਾਮੂਲੀ ਲੱਗਦਾ ਹੈ।

ਕ੍ਰਿਤੀਮ ਬੁੱਧੀ ਅਤੇ ਮਸ਼ੀਨ ਲਰਨਿੰਗ ਤਕਨੀਕਾਂ ਦੇ ਉਦਭਾਵ ਨੇ ਲਗਭਗ ਹਰ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਖੋਜ ਪ੍ਰਥਾਵਾਂ ਨੂੰ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਹੈ। ਇਹ ਵਧੇਰੇ ਸਪੱਸ਼ਟ ਹੋ ਰਿਹਾ ਹੈ ਕਿ ਭਵਿੱਖ ਵਿੱਚ, ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਕੱਟਣ-ਕਿਨਾਰੀ ‘ਤੇ ਕੰਮ ਕਰ ਰਹੇ ਨੌਜਵਾਨ ਬਾਇਓਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਵਿਦਿਆਰਥੀਆਂ ਨੂੰ ਬੁਨਿਆਦੀ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਗਿਆਨ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣ ਅਤੇ ਅੰਕੜਾਵਾਦੀ ਵਿਧੀਆਂ ਨਾਲ ਸਹਿਜਤਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ।

ਇਸ ਅਧਿਆਇ ਦਾ ਉਦੇਸ਼ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਭਾਸ਼ਾਵਾਂ ਦਾ ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਵਰਣਨ ਦੇਣਾ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਜੀਵ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਕੁੱਝ ਸਭ ਤੋਂ ਪ੍ਰਸਿੱਧ ਉੱਚ-ਸਤਰ ਭਾਸ਼ਾਵਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਨਰਮ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਪੇਸ਼ ਕਰਨਾ ਹੈ।

ਹਾਲਾਂਕਿ ਬਾਇਓਇਨਫਾਰਮੈਟਿਕਸ ਸਾਫਟਵੇਅਰ ਉਪਲਬਧ ਸਾਰੇ ਆਪਰੇਟਿੰਗ ਸਿਸਟਮ (OS) ਪਲੇਟਫਾਰਮਾਂ ਲਈ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ, ਪਰ ਸਫਲ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਦੀ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਲਿਨਕਸ ਪਲੇਟਫਾਰਮ ‘ਤੇ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਹੈ। ਬਾਇਓਇਨਫਾਰਮੈਟਿਕਸ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਤੋਂ ਹੀ, PERL ਹਮੇਸ਼ਾ ਸੀਕੁਐਂਸ-ਅਧਾਰਿਤ ਵੱਡੇ ਡੇਟਾ ਹੈਂਡਲਿੰਗ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਰਹੀ ਹੈ। ਹੁਣ ਇਹ ਪਲੇਟਫਾਰਮ ਉੱਨਤ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਾਲੀ ਭਾਸ਼ਾ ਨਾਲ ਸਮ੍ਰਿਧ ਹੋ ਰਹੇ ਹਨ, ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਪਾਈਥਨ ਅਤੇ $R$ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਲਈ ਅੰਕੜਾਵਾਦੀ ਪੈਕੇਜਾਂ ਦੀਆਂ ਮਜ਼ਬੂਤ ਸਹੂਲਤਾਂ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਪਾਈਥਨ ਮੋਡੀਊਲਾਂ ਨੂੰ ਸਟੈਂਡਅਲੋਨ, ਵੈਬ ਸਰਵਰ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਕਲਾਉਡ ਕੰਪਿਊਟਿੰਗ ‘ਤੇ ਵੱਡੇ ਡੇਟਾ ਸੈੱਟ ਦੇ ਹੈਂਡਲਿੰਗ ਲਈ ਵਿਜ਼ੂਅਲਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਮੋਡੀਊਲਾਂ ਨਾਲ ਲਗਾਤਾਰ ਸਮ੍ਰਿਧ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਇਨ੍ਹਾਂ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, MATLAB ਵਿੱਚ ਬਾਇਓਇਨਫਾਰਮੈਟਿਕਸ ਡੇਟਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਲਈ ਬਹੁਤ ਵਧੀਆ ਪਲੇਟਫਾਰਮ ਵੀ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ। ਬਾਇਓਇਨਫਾਰਮੈਟਿਕਸ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਸਰਗਰਮ ਕੁੱਝ ਸਭ ਤੋਂ ਉੱਨਤ ਭਾਸ਼ਾਵਾਂ ਦਾ ਵਰਣਨ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ:

ਪਾਈਥਨ: ਇਹ ਗੁਇਡੋ ਵੈਨ ਰੋਸੁਮ (1991) ਦੁਆਰਾ ਬਣਾਈ ਗਈ ਇੱਕ ਉੱਚ-ਸਤਰ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਜਨਰਲ ਪਰਪਜ਼ ਭਾਸ਼ਾ ਹੈ। ਇਹ ਇੱਕ ਆਬਜੈਕਟ-ਓਰੀਐਂਟਡ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਇੰਟਰਐਕਟਿਵ ਭਾਸ਼ਾ ਹੈ ਜੋ ਯੂਨਿਕਸ, ਮੈਕ ਅਤੇ ਵਿੰਡੋਜ਼ ‘ਤੇ ਚੱਲ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਪਾਈਥਨ ਬਾਇਓਇਨਫਾਰਮੈਟਿਕਸ ਕਮਿਊਨਿਟੀ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਪ੍ਰਸਿੱਧ ਹੈ, ਮੁੱਖ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਕਿਉਂਕਿ: (i) ਵਰਤੇ ਗਏ ਸ਼ਬਦਾਂ ਦੇ ਸਪੱਸ਼ਟ ਅਰਥ ਅਤੇ ਬਿਆਨਾਂ ਦੀ ਬਣਤਰ (ii) ਇਸਦੀ ਪ੍ਰਗਟਾਵਾਦਿਤਾ ਅਤੇ ਆਬਜੈਕਟ-ਓਰੀਐਂਟਡ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧ, ਅਤੇ (iii) ਲਾਇਬ੍ਰੇਰੀਆਂ ਅਤੇ ਤੀਜੀ-ਧਿਰ ਦੇ ਟੂਲਕਿੱਟਾਂ ਦੀ ਉਪਲਬਧਤਾ। ਪਾਈਥਨ ਨੂੰ ਸੀਕੁਐਂਸ ਅਤੇ ਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ, ਫਾਈਲੋਜੇਨੈਟਿਕਸ ਆਦਿ ਲਈ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਹੈ।

$\mathbf{R}$ : ਨਾਮ $\mathrm{R}$ ਇਸਦੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ, ਰਾਬਰਟ ਜੈਂਟਲਮੈਨ ਅਤੇ ਰਾਬਰਟ ਇਹਾਕਾ ਤੋਂ ਲਿਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੇ ਇਹ ਭਾਸ਼ਾ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤੀ ਸੀ। $\mathrm{R}$ ਭਾਸ਼ਾ ਨੇ ਇੱਕ ਤੇਜ਼ ਅਤੇ ਭਰੋਸੇਯੋਗ ਫੰਕਸ਼ਨਲ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਭਾਸ਼ਾ ਵਜੋਂ ਵਿਆਪਕ ਸਵੀਕ੍ਰਿਤੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਹੈ ਜੋ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਡੇਟਾ ਦੇ ਵੱਡੇ ਪੈਮਾਨੇ ਦੇ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ, ਵਿਜ਼ੂਅਲਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਸਿਮੂਲੇਸ਼ਨ ਲਈ ਆਦਰਸ਼ ਹੈ। ਸਾਫਟਵੇਅਰ ਮੁਫਤ ਅਤੇ ਓਪਨ ਸੋਰਸ ਹੈ। $\mathrm{R}$ ਭਾਸ਼ਾ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਜੀਨੋਮ ਸੀਕੁਐਂਸ ਅਤੇ ਬਾਇਓਮੋਲੀਕਿਊਲਰ ਪਾਥਵੇਜ਼ ਦੇ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਗਈ ਹੈ।

ਡੇਟਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਤੋਂ ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨਿੰਗ ਵੱਲ ਜਾਂਦੇ ਹੋਏ, ਨਵੀਆਂ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਭਾਸ਼ਾਵਾਂ ਸਾਹਮਣੇ ਆਈਆਂ ਹਨ। ਇਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਹਨ- GEC (ਜੈਨੇਟਿਕ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ ਆਫ ਲਿਵਿੰਗ ਸੈਲਜ਼), ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਾਫਟ ਦੁਆਰਾ ਵਿਕਸਿਤ ਇੱਕ ਨਿਯਮ-ਅਧਾਰਿਤ ਭਾਸ਼ਾ, ਅਤੇ ਕੇਰਾ, ਕੇਰਲਾ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਦੇ ਡਾ. ਉਮੇਸ਼ ਪੀ ਦੁਆਰਾ ਵਿਕਸਿਤ ਇੱਕ ਆਬਜੈਕਟ-ਓਰੀਐਂਟਡ ਨਾਲਜ-ਅਧਾਰਿਤ ਪ੍ਰੋਗਰਾਮਿੰਗ ਭਾਸ਼ਾ। ਕੇਰਾ (ਕੇਰਲਾ ਦਾ ਛੋਟਾ ਰੂਪ, ਜਿਸਦਾ ਅਰਥ ਨਾਰੀਅਲ ਵੀ ਹੈ) ਜੀਨੋਮ, ਪ੍ਰੋਟੀਨ ਅਤੇ ਸੈੱਲ ਬਾਰੇ ਜਾਣਕਾਰੀ ਨੂੰ ਇੱਕ ਯੂਜ਼ਰ-ਸੰਪਾਦਿਤ ਬਾਇਓਲੋਜੀਕਲ ਲਾਇਬ੍ਰੇਰੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੈਪਚਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਿਸਨੂੰ ਸੰਹਿਤਾ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

11.2 ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ

11.2.1 ਜਾਣ-ਪਛਾਣ

ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਤੁਸੀਂ ਜਾਣਦੇ ਹੋ, ਕੁਦਰਤ ਦੇ ਰਹੱਸਾਂ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ, ਵਿਗਿਆਨੀ ਪ੍ਰਾਚੀਨ ਸਮੇਂ ਤੋਂ ਪ੍ਰਯੋਗ ਕਰ ਰਹੇ ਹਨ। ਇਨ੍ਹਾਂ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਸਾਹਿਤ ਵਿੱਚ ਡੇਟਾ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਦਰਜ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਛੋਟੇ-ਛੋਟੇ ਡੇਟਾ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਵੱਡੇ ਡੇਟਾ ਤੱਕ, ਦਹਾਕਿਆਂ ਦੇ ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਯਤਨਾਂ ਤੋਂ ਡੇਟਾ ਇਕੱਠਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨ ਦਾ ਇੱਕ ਵੱਡਾ ਡੇਟਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ ਅਤੇ ਡਿਜੀਟਲ ਫਾਰਮੈਟ ਵਿੱਚ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਟੋਰਹਾਊਸਾਂ ਵਿੱਚ ਸਟੋਰ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਡੇਟਾਬੇਸ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਡਿਜੀਟਲ ਡੇਟਾ ਉਹ ਸਰੋਤ ਹਨ ਜੋ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਲਈ ਅਜਿਹੇ ਕੰਪਿਊਟੇਸ਼ਨਲ ਮਾਡਲ ਵਿਕਸਿਤ ਕਰਨ ਦੀ ਨੀਂਹ ਰੱਖਦੇ ਹਨ ਜੋ ਸਾਡੇ ਜਟਿਲ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਸਿਸਟਮਾਂ ਵਰਗੇ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਭਾਵ, ਜੋ ਅਸੀਂ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਇਨ-ਵਿਟਰੋ/ਇਨ-ਵਿਵੋ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਜਾਂ ਅਸਲ ਜੀਵਨ ਵਿੱਚ ਦੇਖਦੇ ਹਾਂ। ਅਜਿਹੇ ਵਿਚਾਰਾਂ ਨੂੰ ਲਾਗੂ ਕਰਨਾ ਗਣਿਤਿਕ ਅਤੇ ਕੰਪਿਊਟੇਸ਼ਨਲ ਮਾਡਲਾਂ ਨਾਲ ਜਟਿਲ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੀ ਨਕਲ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਇਹ ਮਾਡਲ ਸਿਸਟਮ ਮਾਡਲ ਕਹਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਲਈ, ਤੁਸੀਂ ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਨੂੰ ਸਿਸਟਮ ਮਾਡਲਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀਨਿਧਤਾ ਵਜੋਂ ਦੇਖ ਸਕਦੇ ਹੋ। ਹੁਣ-ਦਿਨਾਂ ਵਿੱਚ ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਤੀਬਰ ਖੋਜ ਅਤੇ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਲਈ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣ ਗਈ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਇਹ ਅੰਤਰ-ਅਨੁਸ਼ਾਸਨੀ ਅਧਿਐਨ ਦਾ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਹੈ ਜੋ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਸਿਸਟਮਾਂ (ਚਿੱਤਰ 11.1) ਦੇ ਅੰਦਰ ਜਟਿਲ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਪਰਸਪਰ ਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ‘ਤੇ ਕੇਂਦ੍ਰਿਤ ਹੈ। ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ਨੂੰ ਪਿਛਲੇ ਦੋ ਦਹਾਕਿਆਂ ਤੋਂ, ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ਵੱਖ-ਵੱਖ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਸੰਦਰਭਾਂ ਵਿੱਚ ਅਪਣਾਇਆ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਮਨੁੱਖੀ ਜੀਨੋਮ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟ ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਦੇ ਇੱਕ ਵਿਚਾਰ ਦੀ ਸਭ ਤੋਂ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਬੀਜਣੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨੇ ਅੱਜ ਦੇ ਰੂਪ ਦੀ ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਲਈ ਨਵੇਂ ਰਾਹ ਖੋਲ੍ਹੇ। ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਮਾਡਲ ਸੈੱਲਾਂ, ਟਿਸ਼ੂਆਂ ਅਤੇ ਜੀਵਾਂ ਦੇ ਉਭਰਦੇ ਕਾਰਜਾਤਮਕ ਗੁਣਾਂ ਦੀ ਖੋਜ ਲਈ ਸਿਧਾਂਤਕ ਵਰਣਨ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਸਿਰਫ਼ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੁਆਰਾ ਹੀ ਸੰਭਵ ਸਨ। ਸਭ ਤੋਂ ਕੁਸ਼ਲ ਸਿਸਟਮ ਮਾਡਲਾਂ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਜਾਂ ਸਿਗਨਲਿੰਗ ਨੈਟਵਰਕ ਹਨ। ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੀ ਕਾਰਵਾਈ ਦੇ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਦੀ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸਮਝ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ, ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਨੂੰ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਲਾਗੂਕਰਨ ਲਈ ਤੀਬਰਤਾ ਨਾਲ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ, ਉਦਾਹਰਣ ਲਈ, ਸਿਹਤ ਅਤੇ ਬਿਮਾਰੀਆਂ ਦੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਨੈਟਵਰਕਾਂ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਆਧੁਨਿਕ ਥੈਰੇਪਿਊਟਿਕਸ ਤੱਕ।

11.2.2 ਇਤਿਹਾਸਕ ਪਰਿਪੇਖ

ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਦੇ ਉਦਭਾਵ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ, ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਵਿਗਿਆਨਾਂ (ਉਦਾਹਰਣ ਲਈ, 1900 - 1970) ਵਿੱਚ ਖੋਜ ਦਾ ਦ੍ਰਿਸ਼ ਫਿਜ਼ੀਓਲੋਜੀ, ਪੌਪੂਲੇਸ਼ਨ ਡਾਇਨਾਮਿਕਸ, ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਕਾਈਨੈਟਿਕਸ, ਕੰਟਰੋਲ ਥਿਊਰੀ, ਸਾਈਬਰਨੈਟਿਕਸ ਆਦਿ ਦੇ ਖੋਜ ਦੇ ਖੰਡਿਤ ਘਟਕਾਂ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਘੁੰਮ ਰਿਹਾ ਸੀ। ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਨੂੰ ਇੱਕ ਫਿਜ਼ੀਓਲੋਜੀਕਲ ਵਰਣਨ ਤੋਂ ਵਿਕਸਿਤ ਹੋਣ ਲਈ ਮੈਪ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਜਦੋਂ 1952 ਵਿੱਚ ਐਲਨ ਲਾਇਡ ਹੌਜਕਿਨ ਅਤੇ ਐਂਡਰਿਊ ਫੀਲਡਿੰਗ ਹਕਸਲੇ (ਨੋਬਲ ਪੁਰਸਕਾਰ ਵਿਜੇਤਾ) ਨੇ ਇੱਕ ਨਿਊਰੋਨਲ ਸੈੱਲ ਦੇ ਐਕਸੋਨ ਦੇ ਨਾਲ ਐਕਸ਼ਨ ਪੋਟੈਂਸ਼ਿਲ ਪ੍ਰਸਾਰਣ ਲਈ ਇੱਕ ਗਣਿਤਿਕ ਮਾਡਲ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕੀਤਾ ਸੀ। ਸਿਧਾਂਤ ਦੀ ਵਧੇਰੇ ਵਿਕਸਿਤ ਲਾਗੂਕਰਨ 1960 ਵਿੱਚ ਸਾਹਮਣੇ ਆਈ ਜਦੋਂ ਦਿਲ ਦੇ ਪੇਸਮੇਕਰ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਕੰਪਿਊਟਰ ਮਾਡਲ ਡੇਨਿਸ ਨੋਬਲ [PMID 13729365] ਦੁਆਰਾ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਨੂੰ ਰਸਮੀ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਸਿਸਟਮ ਥਿਊਰਿਸਟ ਮਿਹਾਜਲੋ ਮੇਸਾਰੋਵਿਕ ਦੁਆਰਾ 1966 ਵਿੱਚ ਕਲੀਵਲੈਂਡ, ਓਹੀਓ ਵਿੱਚ ਕੇਸ ਇੰਸਟੀਚਿਊਟ ਆਫ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਵਿੱਚ “ਸਿਸਟਮਜ਼ ਥਿਊਰੀ ਐਂਡ ਬਾਇਓਲੋਜੀ” ਸਿਰਲੇਖ ਨਾਲ ਲਾਂਚ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। 1968 ਵਿੱਚ, ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਬਾਰੇ ਪਹਿਲਾ ਸਿਧਾਂਤ ਲੁਡਵਿਗ ਵੋਨ ਬਰਟਲਨਫੀ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਜਿਸਨੂੰ ਇਸ ਖੇਤਰ ਦਾ ਪੂਰਵਗਾਮੀ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। 1960 ਅਤੇ 1970 ਦੇ ਦਰਮਿਆਨ ਦਾ ਸਮਾਂ ਜਟਿਲ ਅਣੂ ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੇ ਕਈ ਪਹਿਲੂਆਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦਾ ਦਹਾਕਾ ਸੀ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਕੰਟਰੋਲ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਅਤੇ ਬਾਇਓਕੈਮੀਕਲ ਸਿਸਟਮਜ਼ ਥਿਊਰੀ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਸਿਸਟਮਜ਼ ਥਿਊਰੀ ਅਤੇ ਅਣੂ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸ਼ੰਕਾ ਨੂੰ ਥਿਊਰੈਟੀਕਲ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨਾਲ ਤੋੜਿਆ ਗਿਆ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਮਾਤਰਾਤਮਕ ਮਾਡਲਿੰਗ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। 1990 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਤੋਂ, ਫੰਕਸ਼ਨਲ ਜੀਨੋਮਿਕਸ ਵੱਡੀ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲਾ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਡੇਟਾ ਪੈਦਾ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੈ, ਜੋ ਵਧੇਰੇ ਯਥਾਰਥਵਾਦੀ ਮਾਡਲਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇਨ੍ਹਾਂ ਵਿਕਾਸਾਂ ਦੀ ਨਿਰੰਤਰਤਾ ਵਿੱਚ, ਨੈਸ਼ਨਲ ਸਾਇੰਸ ਫਾਊਂਡੇਸ਼ਨ (NSF) ਨੇ ਪੂਰੇ ਸੈੱਲ ਦਾ ਗਣਿਤਿਕ ਮਾਡਲ ਬਣਾਉਣ ਦੀ ਚੁਣੌਤੀ ਰੱਖੀ। ਇਸ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ, 2003 ਵਿੱਚ, ਮੈਸਾਚੂਸਟਸ ਇੰਸਟੀਚਿਊਟ ਆਫ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਨੇ ਸਾਈਟੋਸੋਲਵ ਦੇ ਸਹਿਯੋਗ ਨਾਲ ਇਸ ਚੁਣੌਤੀ ਦੇ ਹੱਲ ਦੀ ਖੋਜ ਸ਼ੁਰੂ ਕੀਤੀ। ਅੰਤ ਵਿੱਚ, 2012 ਵਿੱਚ ਮਾਈਕੋਪਲਾਜ਼ਮਾ ਜੈਨੀਟਾਲੀਅਮ (ਸੈੱਲ-ਵਾਲ ਰਹਿਤ ਬੈਕਟੀਰੀਆ) ਦਾ ਪੂਰਾ ਸੈੱਲ ਮਾਡਲ, ਜੈਨੇਟਿਕ ਮਿਉਟੇਸ਼ਨਾਂ ਦੇ ਜਵਾਬ ਵਿੱਚ ਸੈੱਲ ਵਿਅਵਹਾਰਿਕਤਾ ਦੀ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਲਈ, ਨਿਊਯਾਰਕ ਦੇ ਮਾਊਂਟ ਸੀਨਾਈ ਸਕੂਲ ਆਫ ਮੈਡੀਸਨ ਦੁਆਰਾ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਵੱਡਾ ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟ, ਜਿਸਦਾ ਨਾਮ ‘ਫਿਜ਼ੀਓਮ’ ਹੈ, ਚੱਲ ਰਿਹਾ ਹੈ (http:/physiomeproject.org/)। ਇਸ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟ ਦਾ ਉਦੇਸ਼ ਫਿਜ਼ੀਓਲੋਜੀਕਲ ਫੰਕਸ਼ਨ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਇੱਕ ਮਲਟੀ-ਸਕੇਲ ਮਾਡਲਿੰਗ ਫਰੇਮਵਰਕ ਵਿਕਸਿਤ ਕਰਨਾ ਹੈ ਜੋ ਮਾਡਲਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕ ਪਦਾਨੁਕ੍ਰਮਿਕ ਢੰਗ ਨਾਲ ਜੋੜਨ ਅਤੇ ਜੋੜਨ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਣ ਲਈ, ਦਿਲ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਮੈਕੈਨੀਕਲ ਮਾਡਲਾਂ ਨੂੰ ਸਬਸੈਲੂਲਰ ਪੱਧਰ ‘ਤੇ ਆਇਨ ਚੈਨਲਾਂ, ਮਾਇਓਫਿਲਾਮੈਂਟ ਮਕੈਨਿਕਸ ਅਤੇ ਸਿਗਨਲ ਟ੍ਰਾਂਸਡਕਸ਼ਨ ਪਾਥਵੇਜ਼ ਦੇ ਮਾਡਲਾਂ ਨਾਲ ਜੋੜਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਫਿਰ ਇਨ੍ਹਾਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਟਿਸ਼ੂ ਮਕੈਨਿਕਸ, ਵੇਵਫਰੰਟ ਪ੍ਰਸਾਰਣ ਅਤੇ ਕੋਰੋਨਰੀ ਬਲੱਡ ਫਲੋ ਦੇ ਮਾਡਲਾਂ ਨਾਲ ਜੋੜਨਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ- ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਹਰੇਕ ਸੰਭਵ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਮੂਹਾਂ ਦੁਆਰਾ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ।

11.2.3 ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਦੇ ਪਿਛੇ ਥੀਮ

ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਵਿਭਿੰਨ ਅਨੁਸ਼ਾਸਨਾਂ ਨੂੰ ਕਵਰ ਕਰਨ ਲਈ, ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪਹਿਲੂਆਂ ਤੋਂ ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਰਿਡਕਸ਼ਨਿਸਟ ਨੇ ਇੱਕ ਸਿਸਟਮ ਦੇ ਘਟਕਾਂ ਅਤੇ ਪਰਸਪਰ ਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਪਛਾਣ ‘ਤੇ ਕੰਮ ਕੀਤਾ

ਚਿੱਤਰ 11.1: ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਨੂੰ ਅੰਤਰ-ਅਨੁਸ਼ਾਸਨੀ ਅਧਿਐਨ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਜੋਂ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜੋ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਜਟਿਲ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਪਰਸਪਰ ਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ‘ਤੇ ਕੇਂਦ੍ਰਿਤ ਹੈ

ਪਰ ਸਿਸਟਮ ਦੇ ਬਹੁਵਾਦ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਨ ਲਈ ਕੋਈ ਪੱਕਰਾ ਤਰੀਕਾ ਨਹੀਂ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਿਆ। ਬਹੁਵਾਦ ਨੂੰ ਇਕੱਠੇ ਕਈ ਘਟਕਾਂ ਦੇ ਮਾਤਰਾਤਮਕ ਮਾਪਾਂ ਦੁਆਰਾ ਬਿਹਤਰ ਢੰਗ ਨਾਲ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਸਿਰਫ਼ ਗਣਿਤਿਕ ਮਾਡਲਾਂ ਦੁਆਰਾ ਹੀ ਸੰਭਵ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਕਠੋਰ ਡੇਟਾ ਏਕੀਕਰਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹੋਵੇ। ਇਸ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਇਹ ਕਿਹਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਘਟਕਾਂ ਨੂੰ ਇਕੱਠੇ ਜੋੜ ਕੇ ਸਿਸਟਮ ਦਾ ਨਿਰੀਖਣ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 11.1)। ਸਿਸਟਮਜ਼ ਬਾਇਓਲੋਜੀ ਦੇ ਥੀਮ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਸਾਰੇ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਘਟਕਾਂ ਨੂੰ ਇਕੱਠੇ ਕਵਰ ਕਰਨਾ ਹੈ: ‘ਆਬਜੈਕਟ ਨੈਟਵਰਕ ਮੈਪਿੰਗ ਅਤੇ ਇਸਦਾ ਅੰਤਰ-ਨਿਰਭਰ ਡਾਇਨਾਮਿਕ ਇਵੈਂਟ-ਕਾਈਨੈਟਿਕਸ ਨਾਲ ਏਕੀਕਰਨ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਪਾਰਸ਼ੀਅਲ ਡਿਫਰੈ