زیست شناسی سامانه های سبز: از ژنوم، پروتئوم و متابولوم تا پژوهش در باب زیست بوم ها و زیست فن آوری

گیاهان از آغاز حیات گونه انسان را شکل داده اند. با فهم این واقعیت که جمعیت انسان نیازمند منابع تازه غذایی است و گرمایش جهانی و محدودیت منابع انرژی مبتنی بر سوخت های فسیلی از جمله چالش های پیش رو هستند، زیست گیاهی در رابطه با زیست فن آوری اهمیتی دوچندان یافته است. یکی از گره های اصلی افزایش بهره وری گیاهان و قابلیت آنها در تاب آوردن در برابر شرایط سخت محیطی است. مساله دیگر یافتن گیاهانی تازه برای تولید فیبر و سوخت های زیستی است چراکه باید از نسل اول چنین گیاهانی، چون نیشکر و ذرت به نسل جدیدی از این گیاهان روی آورد. در عین حال باید تنوع زیستی طبیعی و غنای گونه ای، اساس حیات بر روی این کره خاکی، را حفظ کرد. در نتیجه انتظار می رود تا بوم شناسی و زیست شناسی گیاهی بیش از پیش در هم آمیزند. ما نیازمند فهم عمیق از فیزیولوژی گونه های گیاهی برای کاربردهای عملی و همزمان نیازمند بسط این دانش به زیست بوم های پیچیده طبیعی و مصنوعی هستیم. پیشرفت های اخیر در پژوهش های زیستی و تحلیلی منجر به تغییر رویکرد از سطح سامانه ای به سطح بوم شناختی خواهد شد: 1) توالی یابی نسل جدید و تفنگ ژنی، بازسازی و تعیین عمل کرد ژن ها، 2) تحلیل مولکولی در سطح ژنوم با استفاده از فن آوری های امیکس و 3) تحلیل رایانه ای، مدل سازی و تحلیل داده های زیستی. زیست شناسی سامانه ها، داده های مولکولی، تکامل ژنتیکی، شرایط محیطی و برهم کنش میان گونه ای را با فهم و مدل سازی و پیش بینی ما از شبکه های فعال بیوشیمایی تا سطح جمعیت یک گونه در هم می آمیزد. این فرآیند نیازمند ابداع فن آوری های جدید برای تحلیل داده های مولکولی، به ویژه داده های ژنومی، متابولومیک و پروتیومیک است. هدف این روش ها بسط دانش ما، فرای تحلیل اجزای یک سامانه در انزوا، عکس روش فروکاست گرایانه سنتی مبتنی بر فرضیه، تحلیل مدل های سامانه ای چون گیاه، قارچ، جانور و گیاه در نهایت به تحلیل جمعیت های گیاهی و سایر جانداران و سازگاری آنان با کنام خود می انجامد. این روش نوین فیزیولوژی بوم شناختی به روش هایی در فن آوری زیستی گیاهی و آمیزش مبتنی بر نشانگر یا ژنوم منتهی می شود. در این بررسی، مبانی زیست شناسی سامانه ای سبز توصیف شده و کاربردهای آن در پژوهش های بوم شناختی ذکر می شود.