Наличие курса «Современные проблемы биологии» является обязательным требованием образовательного стандарта МГУ для программ магистратуры по направлению подготовки 06.04.01 БИОЛОГИЯ.
В программе магистратуры «Применение машинного обучения в биологии» этот курс имеет своей целью обзор и обсуждение со студентами проблем современной биологии. Первая часть курса дает краткий исторический экскурс и на нескольких примерах иллюстрирует появление новых проблем в биологии и путей их решения (например, вопрос о микроскопическом устройстве живых организмов и появлении клеточной теории, вопрос о механизме наследуемости признаков и открытии генов, вопрос о материальном носителе наследственной информации и открытии ДНК). Эти примеры позволяют увидеть, как из решения одних проблем биологии возникают на новом уровне другие проблемы.
Далее в курсе обсуждаются:
- проблема предсказания трехмерной структуры биополимеров (РНК и белков) по их последовательностям; успехи применения алгоритмов машинного обучения в этой области;
- проблема предсказания фенотипа по генотипу, существующие в настоящее время ограничения, не позволяющие восстановить облик организма по последовательности его ДНК;
- проблема прояснения биологических явления на микроскопическом и молекулярном уровне; принципиальные ограничения по разрешающей способности световой микроскопии и способы преодоления этих ограничений;
- проблема исследования единичных биомолекул, значение таких исследований, технические сложности и ограничения, и способы их преодоления. (Отдельный акцент делается на способах увеличения отношения сигнал/шум);
- проблема роста устойчивости бактерий к антибиотикам, ее причины и последствия для здравоохранения;
- проблема прояснения причин возникновения старения живых организмов, изучения механизмов старения и поиск способов замедления\остановки старения, а также обращения его вспять;
- проблема прояснения механизмов работы мозга; современные направления нейробиологии. Загадки феномена сознания и эмоций, устройства памяти, сна, природы психических расстройств и нейродегенеративных заболеваний;
- проблема выяснения истории возникновения жизни на Земле и происхождения биоразнооразия;
- проблемы синтетической биологии, разработки искусственных живых систем;
- проблемы, возникающие из-за особенностей управления и механизмов финансирования научных организаций, влияние этих особенностей на качество научных публикаций и достоверность данных в этих публикациях.
Понимание состояния основных направлений современной биологии и представление о ряде важных нерешенных на сегодняшний день проблем в этой области необходимо студентам при освоении остальных дисциплин биологической направленности. Данный курс позволит учащимся лучше понимать место и значение обсуждаемых в других дисциплинах программы проблем в общей картине современной биологии и медицины.
Преподаватели
- Борис Фенюк