Галстук-бабочка (биология)

В биологических науках термин галстук-бабочка (назван так из-за его формы) - это недавняя концепция, которая пытается понять суть некоторых операционных и функциональных структур, наблюдаемых в биологических организмах и других типах сложных и самоорганизующихся систем. В общем, архитектура «галстук-бабочка» относится к упорядоченным и повторяющимся структурам, которые часто лежат в основе сложных технологических или биологических систем и способны обеспечить им баланс между эффективностью, надежностью и эволюционируемостью. Другими словами, галстуки-бабочки могут учитывать большое разнообразие входных данных (разворот в узел), демонстрируя гораздо меньшее разнообразие протоколов и процессов (узел), способных обрабатывать эти входные данные, и, наконец, чрезвычайно неоднородный разнообразие выходов (разветвление бабочки). Таким образом, эти архитектуры управляют широким спектром входных данных через ядро ​​(узел), состоящее из ограниченного числа элементов. В таких структурах входные данные передаются в своего рода воронку к «синтезу » ядру, где они могут быть должным образом организованы, обработаны и управляются с помощью протоколов [ 1], и откуда, в свою очередь, распространяются различные выходные данные или ответы.

Согласно Чете и Дойлю, бабочки способны оптимально организовать потоки массы, энергии и сигналов в общей структуре, которая вынужденно имеет дело с сильно колеблющейся и «небрежной» окружающей средой. С биологической точки зрения, галстук-бабочка управляет большим количеством стимулов (входом), он составляет «сжатое» ядро ​​и снова выражает большой веер возможных фенотипов, метаболитов. продукты, или, как правило, многоразовые модули. Архитектура галстука-бабочки наблюдалась в структурной организации на разных уровнях живых и развивающихся организмов (например, бактериальная метаболическая сеть), а также в технологических и динамических системах (например, в Интернете). Похоже, что галстуки-бабочки могут стать посредником между надежностью и эффективностью, в то же время гарантируя системе способность к развитию. И наоборот, одна и та же эффективная архитектура может быть подвержена уязвимости из-за определенных изменений, пертурбаций и целенаправленных атак, направленных на основной набор модулей и протоколов. Архитектура галстука-бабочки - одна из нескольких различных структур и принципов функционирования, которые живое вещество использует для достижения самоорганизации и эффективного использования доступных ресурсов.

1. ^ Csete M, Doyle J (2004). «Галстуки-бабочки, обмен веществ и болезни». Trends Biotechnol. 22 (9): 446–50. doi : 10.1016 / j.tibtech.2004.07.007. PMID 15331224.
2. ^Ма Х.В., Цзэн А.П. (2003). «Структура связности, гигантский сильный компонент и центральная роль метаболических сетей». Биоинформатика. 19 (11): 1423–30. DOI : 10.1093 / bioinformatics / btg177. PMID 12874056.
3. ^Чжао Дж., Ю Х, Ло Дж. Х., Цао З. В., Ли YX (2006). «Иерархическая модульность вложенных бабочек в метаболических сетях». BMC Bioinformatics. 7 : 386. doi : 10.1186 / 1471-2105-7-386. PMC 1560398. PMID 16916470.
4. ^Бродер А., Кумар Р., Магул Ф., Рагхаван П., Раджагопалан С., Стата Р., Томкинс А., Винер Дж (2000). «Структура графа в сети». Компьютерная сеть. 33 (1–6): 309–20. doi : 10.1016 / S1389-1286 (00) 00083-9.
5. ^Тьери П., Гриньолио А., Заикин А., Мишто М., Ремондини Д., Кастеллани Г. К., Франчески К. (2010). «Сеть, вырождение и объединяющие парадигмы и архитектуры галстук-бабочка для понимания сложности иммунной системы». Модель Theor Biol Med. 7 : 32. doi : 10.1186 / 1742-4682-7-32. ПМЦ 2927512. PMID 20701759.