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Modelado de cómputo en biología de desarrollo

Los modelos de cómputo se están utilizando cada vez más para informar a estudios científicos, para perfeccionar nuestra comprensión de sistemas complejos, y para desarrollar nuevas terapias y tecnologías. Este artículo discutirá el uso del modelado de cómputo al campo de la biología de desarrollo.

modelado de cómputoHaber de imagen: Tavarius/Shutterstock.com

¿Qué de cómputo está modelando?

El modelado de cómputo es el uso de las matemáticas, de la física, y de informática de crear modelos complejos, dinámicos de los sistemas basados en puntos de referencias múltiples. El incremento de la tecnología de dato-acopio sofisticada tal como sensores usables y aparatos médicos Internet-conectados tiene en la parte sida responsable del incremento reciente del campo.

El modelado de cómputo se ha aplicado a varios campos incluyendo la previsión meteorológica, simulación del vuelo, y las simulaciones del terremoto, así como las ciencias biológicas. El hoy funcionando de los modelos de cómputo puede ofrecer datos en un sistema biológico en los niveles múltiples. Este tipo de modelado se conoce como modelado del multiscale.

En un modelo de cómputo, los millares de simulaciones pueden ser ejecutados. Ejecutando estas simulaciones, los científicos determinan el puñado de laboratorio experimentan necesario para resolver el problema. Esto tiene varias ventajas, incluyendo importante el corte en el costo de estudios y, en el caso de la investigación biológica, reduciendo el uso de los modelos animales, una entrega ética altamente discutible.

Hay varias maneras de informática y biología interactiva. La biología de cómputo refiere a modelado de la computador y a la simulación de procesos biológicos. La bioinformática se utiliza para desarrollar los sistemas que manejan y analizan automáticamente datos biológicos. El calcular biológico estudia cómo las técnicas biológicas pueden ayudar en resolver problemas de cómputo.

Aplicación del modelado de cómputo a la biología de desarrollo

La biología de desarrollo refiere al estudio de cómo los organismos, específicamente instalaciones y animales, crecen y se convierten. Abarca varios procesos biológicos, incluyendo la diferenciación de célula, regeneración, reproducción asexual, metamorfosis, e incremento y diferenciación de la célula madre.

Toma como un ejemplo el organismo multicelular sí mismo: es un sistema dinámico donde ambos valores de las variables de estado así como del equipo de variables de estado cambian en un cierto plazo. Los sistemas multicelulares se comprenden de las variedades de células individuales todas que se convierten y que regeneran constante sobre el curso de la vida del organismo. Esto es regulada por un proceso complejo de la proliferación de célula del precursor, de la diferenciación, y del movimiento. Cada escala dinámica es determinada por la actividad colectiva de entidades en la escala abajo.

Cuando una célula de molde-madre divide, crea dos células de hija. Una vez que la célula de molde-madre divide, la topología entera del sistema se ajusta. Las conexiones entre la célula de molde-madre y el descanso del organismo se quitan, las conexiones se crean entre las células de hija, así como se insertan entre las células de hija y el descanso del organismo. Así, una red grande de células interconectadas se crea gradualmente. Esto ocurre constante sobre el curso de la vida del organismo.

Hay muchos otros procesos biológicos que bajan bajo el paraguas de biología de desarrollo, con cada uno tan complejo como el descanso. Las maneras del revelado dentro de sistemas biológicos se pueden afectar por un gran número de factores incluyendo los genéticos y ambientales.

Es debido a esta complejidad que el modelado de cómputo (también conocido como in silico estudios) esté siendo utilizado cada vez más por los investigadores. Mientras que demasiado es numeroso mencionar en un artículo, estos modelos están proveyendo de científicos el análisis inestimable de sistemas de desarrollo en organismos.

Usando la biología de cómputo para estudiar mando embrionario del destino de la célula madre

Pluripotency refiere a la capacidad de una célula individual de dar lugar a todos los linajes de la célula en un organismo maduro. Mientras que es transitorio y reservado solamente a algunas células epiblastas en el embrión mamífero, él es mantenido in vitro por las células madres embrionarias (ESCs). La destapadura de la base molecular y la comprensión del proceso del pluripotency dentro de estas células es de interés cada vez mayor a la ciencia médica moderna.

Hay algunos factores en pluripotency que son temas centrales en la investigación de la célula madre: cómo se mantiene en ESCs, cómo se pierde durante el pliego de condiciones del linaje, y cómo se reintroduce para generar las nuevas células madres pluripotent son algunos de ellos. Una multitud de estudios de cómputo se ha publicado estos últimos años junto a in vitro convencional y in vivo a experimentos.

El uso complementario de metodologías de cómputo es cada vez más importante para la comprensión y la descripción exactas de comportamientos y de acciones recíprocas complejos. Las aproximaciones de modelado de cómputo pueden definir la dinámica y la estructura de las redes reguladoras del gen, por ejemplo. Sin embargo, la interpretación de estudios requiere cuidado, pues diversas estructuras codifican similar o las mismas funciones biológicas. El análisis de la red es tan importante como la identificación de la estructura.

Éste es apenas un uso en biología de desarrollo que el modelado de cómputo se ha utilizado hacia adentro. Hay muchos más ejemplos de su uso en el campo.

En conclusión

El modelado de cómputo ha cambiado fundamental la manera de la cual los científicos recopilan los datos para las juicios clínicas y ofrecer el conocimiento de sistemas biológicos y de procesos. Pues la tecnología de la recogida de datos perfecciona, seguirá habiendo el campo de la biología de cómputo se sofisticará en el futuro y probablemente en el filo de la biología de desarrollo en las próximas décadas.

Fuentes

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Last Updated: Apr 14, 2021

Reginald Davey

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Reginald Davey

Reg Davey is a freelance copywriter and editor based in Nottingham in the United Kingdom. Writing for News Medical represents the coming together of various interests and fields he has been interested and involved in over the years, including Microbiology, Biomedical Sciences, and Environmental Science.

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