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1、第21卷第17期系统仿真学报©Vol.21No.172009年9月JournalofSystemSimulationSep.,2009生物网络及其一些进展1,21,3张嗣瀛,张晓(1.青岛大学复杂性科学研究所,青岛266071;2.东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004;3.乌布萨拉大学医学院,乌布萨拉瑞典)摘要:DNA双螺旋结构模型的提出,使得对生物学的认识进入到分子水平,开始了分子生物学的时代,并一直持续了半个世纪。当前,生物学的研究已进入后基因组时代,其特点是:从整体或系统的水平上去
2、认识生物体,并诞生了系统生物学。生物系统是一种复杂系统。复杂系统的一个显著特点是多个参与者密切相互作用。复杂网络是描述复杂系统的一种有力工具,系统中的参与者可表示为网络中的点,相互作用可表示为网络中的连线。这样,复杂网络也可作为分析生物系统的一种工具,例如新陈代谢过程,参与作用的“底物”及其相互作用可用复杂网络描述。生物网络的研究已约有十年的历史,给出一简要综述,介绍它的一些进展,包括代谢网及其大尺度组织,无标度拓扑,分层等级模块结构,网络鲁棒性,自相似性及分形结构等等。关键词:后基因组生物学;
3、系统生物学;生物网络;复杂网络;复杂系统中图分类号:N94文献标识码:A文章编号:1004-731X(2009)17-5300-06BiologicalNetworksandSomeofTheirDevelopments1,23ZHANGSi-ying,ZHANGXiao(1.InstituteofComplexityScience,QingdaoUniversity,Qingdao266071,China;2.SchoolofInformationScienceandEngineering,N
4、ortheasternUniversity,Shenyang110004,China;3.FacultyofMedicine,UppsalaUniversity,Uppsala,Sweden)Abstract:ThepresentationoftheDNAdoublehelixmodelledtothattheunderstandingofbiologygotintothemolecularlevel.Thentheeraofmolecularbiologybegan.Thiserasustai
5、nedabouthalfcentury.Now,theresearchesofbiologyareatthepost-genomicera,inwhichthebiologicalsystemsarestudiedattheensemble-orsystem-levelandthesystemsbiologyemerges.Biologicalsystemsarecomplexsystems.Oneofthenotableremarksofcomplexsystemsisthatagentsin
6、thesysteminteractcloselybetweeneachother.Thecomplexnetworkisoneoftheapproachestodescribethecomplexsystems.Theagentsandtheirinteractionsinthecomplexsystemscanberepresentedasthenodesandlinksinthenetworksrespectively.Sothecomplexnetworkscanbeusedtoanaly
7、zethebiologicalsystems.Forexample,inthemetabolicprocess,thesubstratesandtheirinteractioncanbedescribedbyanetwork.Theresearchesofbiologicalnetworkshaveahistoryaboutonedecade.Abriefreviewoftheresearchesofthebiologicalnetworkswasgiven.Someoftheirdevelop
8、mentswereintroduced,includingthemetabolicnetworksandthelarge-scaleorganization,scale-freetopology,hierarchicalmodularstructure,therobustnessofnetworks,self-similarityandfractalstructure,etc.Keywords:post-genomicbiology;systemsbiology;biologicalnetwor