Elenco dei problemi irrisolti in biologia - List of unsolved problems in biology

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Biologia
Scienza della vita
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Componenti chiave Teoria delle cellule Ecosistema Evoluzione filogenesi Proprietà della vita Adattamento Elaborazione dell'energia Crescita Ordine Regolamento Riproduzione Risposta all'ambiente Domini e Regni della vita Archea batteri Eukarya ( Animali , Funghi , Piante , Protisti )
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Questo articolo elenca notevoli problemi irrisolti in biologia .

Biologia generale

Evoluzione e origini della vita

• Origine della vita . Esattamente come e quando è nata la vita sulla Terra? Quale delle tante ipotesi è corretta? Quali erano le vie metaboliche utilizzate dalle prime forme di vita?
  • Origini dei virus . Esattamente come e quando hanno avuto origine i diversi gruppi di virus?
  • Vita extraterrestre . La vita che non ha origine dal pianeta Terra potrebbe essersi sviluppata anche su altri pianeti? Questa vita potrebbe essere intelligente?
• Evoluzione del sesso . Quali vantaggi selettivi hanno guidato lo sviluppo della riproduzione sessuale e come si è sviluppata?
  • Omosessualità . Qual è la causa dell'omosessualità, soprattutto nella specie umana?
• Sviluppo ed evoluzione del cervello. Come e perché si è evoluto il cervello? Quali sono ledeterminanti molecolari dello sviluppo cerebrale individuale?
• Origine degli eucarioti ( simbiogenesi ). Come e perché le cellule si sono combinate per formare la cellula eucariotica? Uno o più eventi casuali hanno portato alle prime cellule eucariotiche o la formazione di cellule eucariotiche può essere spiegata da principi fisici e biologici? In che modo il ciclo della mitosi dei mitocondri si è sincronizzato con la sua cellula ospite? I mitocondri o il nucleo si sono sviluppati prima negli eucarioti?
• Ultimo antenato comune universale . Quali erano le caratteristiche dell'ultimo antenato comune universale di Archaea, batteri ed eucarioti? Archaea ed Eucarioti si sono evoluti fuori dal dominio dei batteri o per formare un clade basale ad esso? Archaea ed Eucarioti condividono un antenato comune successivo o precedente ai batteri?

Biochimica e biologia cellulare

• Cosa fanno tutte le proteine ​​sconosciute? A quasi due decenni dal sequenziamento dei primi eucarioti, il "ruolo biologico" di circa il 20% delle proteine ​​è ancora sconosciuto. Molte di queste proteine ​​sono conservate nella maggior parte delle specie eucariotiche e alcune sono conservate nei batteri, indicando un ruolo fondamentale per la vita.
• Determinanti della dimensione cellulare . In che modo le cellule determinano le dimensioni a cui crescere prima di dividersi?
• Apparato del Golgi . Nella teoria cellulare , qual è l'esatto meccanismo di trasporto con cui le proteine ​​viaggiano attraverso l' apparato di Golgi ?
• Meccanismo d'azione dei farmaci. I meccanismi d'azione di molti farmaci tra cui litio , talidomide e ketamina non sono completamente compresi.
• Ripiegamento delle proteine . Qual è il codice pieghevole? Qual è il meccanismo di piegatura? Possiamo prevedere la struttura nativa di una proteina dalla sua sequenza di amminoacidi? È possibile prevedere la struttura secondaria, terziaria e quaternaria di unasequenza polipeptidica basandosi esclusivamente sulla sequenza e sulle informazioni ambientali? Problema di ripiegamento inverso delle proteine: è possibile progettare una sequenza polipeptidica che adotterà una data struttura in determinate condizioni ambientali? Ciò è stato ottenuto per diverse piccole proteine ​​globulari nel 2008. Nel 2020 è stato annunciato che AlphaFold di Google, una rete neurale basata sull'intelligenzaartificiale DeepMind , è in grado di prevedere la forma finale di una proteina basata esclusivamente sulla sua catena di amminoacidi con una precisione di circa il 90% su un campione di proteine ​​utilizzate dal team.
• Cinetica enzimatica : perché alcuni enzimi mostrano una cinetica più veloce della diffusione?
• Problema di ripiegamento dell'RNA : è possibile prevedere con precisione la struttura secondaria, terziaria e quaternaria di una sequenza di acido poliribonucleico in base alla sua sequenza e all'ambiente?
• Progettazione di proteine : è possibile progettare enzimi altamente attivi de novo per qualsiasi reazione desiderata?
• Biosintesi : le molecole desiderate, prodotti naturali o altro, possono essere prodotte in alta resa attraverso la manipolazione del percorso biosintetico?
• Qual è il meccanismo delle transizioni allosteriche delle proteine ? I modelli concertati e sequenziali sono stati ipotizzati ma nessuno dei due è stato verificato.
• Quali sono i ligandi endogeni dei recettori orfani ?
• Quale sostanza è il fattore iperpolarizzante derivato dall'endotelio ?

Altro

• Consistenza del movimento . Come possiamo muoverci in modo così controllabile, anche se gli impulsi nervosi motori sembrano casuali e imprevedibili?
• In che modo gli organi crescono fino alla forma e alle dimensioni corrette? In che modo la forma e le dimensioni finali degli organi sono formate in modo così affidabile? Questi processi sono in parte controllati dalla via di segnalazione dell'ippopotamo .
• Lo sviluppo di sistemi biologici può dire l'ora? In una certa misura, questo sembra essere il caso, come mostrato dal gene CLOCK .
• Perché i bambini nascono così raramente con il cancro?

Biologia umana

• Manodopera : non è chiaro come si sviluppa la manualità, a quale scopo serve, perché la mano destra è molto più comune e perché esiste la mano sinistra.

• Risate : sebbene sia generalmente accettato che la risata si sia evoluta come forma di comunicazione sociale, l'esatto processo neurobiologico che porta gli esseri umani a ridere non è ben compreso.

• Sbadigliare : è ancora da stabilire quale sia lo scopo biologico o sociale dello sbadiglio.

• Perché gli umani hanno le impronte digitali ? La funzione delle creste epidermiche sulle dita umane (impronte digitali) non è ben compresa. La teoria secondo cui le impronte digitali aiutano a mantenere la presa è stata smentita. È probabile che le impronte digitali svolgano un ruolo nella percezione della trama, ma questo deve ancora essere dimostrato.

• Declino del numero di spermatozoi maschili: non è chiaro cosa stia causando il costante declino del numero di spermatozoi in tutto il mondo dal ventesimo secolo.

• Diminuzione della temperatura corporea media dal 19° secolo: i dati medici suggeriscono che la temperatura corporea media è diminuita di 0,6 gradi centigradi dal 19° secolo. La causa non è chiara sebbene sia stato suggerito che abbia qualche relazione con la ridotta infiammazione dovuta alla ridotta esposizione ai microrganismi.

• Perché esistono i gruppi sanguigni ? Non è chiaro quale sia l'origine e lo scopo di avere gruppi sanguigni. Si pensa che il sangue O possa essere un adattamento alla malaria e che diversi tipi di sangue rispondano a diverse malattie, ma questa ipotesi deve ancora essere dimostrata. Perché questi antigeni si sono sviluppati in primo luogo? Cosa spiega le differenze nel gruppo sanguigno? Quanto sono antiche le differenze nei gruppi sanguigni? Cosa spiega il gran numero di rari gruppi sanguigni non ABO? Che ruolo hanno i gruppi sanguigni nella lotta alle malattie?

• Effetto starnuto fotico : cosa causa l'effetto starnuto fotico? Perché è così comune ma non universale?

• Feromoni sessuali umani : ci sono prove contraddittorie sull'esistenza di feromoni umani. Esistono davvero e, in caso affermativo, in che modo influenzano il comportamento?

• Esistenza del punto di Grafenberg ( punto G): il punto G esiste davvero? Se sì, è presente in tutte le donne? Che cos'è esattamente?

Neuroscienze e cognizione

Neurofisiologia

Cognizione e psicologia

Biologia non umana

Ecologia, evoluzione e paleontologia

I problemi irrisolti relativi alle interazioni tra gli organismi e alla loro distribuzione nell'ambiente includono:

• Paradosso del plancton . L'elevata diversità del fitoplancton sembra violare il principio di esclusione competitiva .

• Esplosione del Cambriano . Qual è la causa dell'apparente rapida diversificazione della vita animale multicellulare intorno all'inizio del Cambriano , che ha portato all'emergere di quasi tutti i moderni phyla animali ?

• Gradiente di diversità latitudinale . Perché la biodiversità aumenta quando si va dai poli verso l'equatore?

• L'abominevole mistero della botanica / piante di Darwin . Qual è l'esatta storia evolutiva dei fiori e qual è la causa dell'apparentemente improvvisa comparsa di fiori quasi moderni nei reperti fossili?

• Forma adulta di Facetotecta . La forma adulta di questo animale non è mai stata incontrata nell'acqua e rimane un mistero in cosa cresca.

• Origine dei serpenti . I serpenti si sono evoluti da lucertole scavatrici o lucertole acquatiche? Ci sono prove per entrambe le ipotesi.

• Origine delle tartarughe . Le tartarughe si sono evolute da anapsidi o diapsidi? Ci sono prove per entrambe le ipotesi.

• Ediacarano biota . Come dovrebbe essere classificato il biota di Ediacaran? Anche a quale regno appartengano non è chiaro. Perché sono stati così decisamente spostati dal biota cambriano?

Etologia

I problemi irrisolti relativi al comportamento degli animali includono:

• A casa . Una spiegazione soddisfacente per i meccanismi neurobiologici che consentono l'homing negli animali deve ancora essere trovata.

• Floccaggio (comportamento) . Il modo in cui stormi di uccelli e pipistrelli coordinano i loro movimenti così rapidamente non è completamente compreso. Né lo scopo dei grandi stormi è come quelli degli storni che sembrano invitare i predatori piuttosto che proteggerli.

• Migrazione delle farfalle . In che modo i discendenti della farfalla monarca in tutto il Canada e negli Stati Uniti alla fine, dopo aver migrato per diverse generazioni, riescono a tornare in alcuni punti di svernamento relativamente piccoli?

• balenottera azzurra . Non ci sono molti dati sulla sessualità della balenottera azzurra.

• Vespa Gallo . È in gran parte sconosciuto come le vespe galline inducano la formazione di galle nelle piante; sono stati discussi trigger chimici, meccanici e virali.

Organi e biomolecole non umani

I problemi irrisolti relativi alla struttura e alla funzione di organi, processi e biomolecole non umani includono:

• Alcaloidi . La funzione di queste sostanze negli organismi viventi che le producono non è nota
• Korarchaeota (archaea). I processi metabolici di questo phylum di archaea sono finora poco chiari.
• Rotifero . Qual è la funzione dell'organo retrocerebral di rotiferi ( pseudocoelomate animali )?
• Corpo di glicogeno . La funzione di questa struttura nel midollo spinale degli uccelli non è nota.
• Problema alla testa degli artropodi . Una lunga disputa zoologica riguardante la composizione segmentale delle teste dei vari gruppi di artropodi e come sono evolutivamente correlate tra loro.
• Ovaie di squalo elefante . Solo l'ovaio destro nelle femmine di squalo elefante sembra funzionare. Il motivo è sconosciuto.
• Uova di uccelli dai colori vivaci. Non è noto quale processo evolutivo porterebbe gli uccelli ad avere uova dai colori vivaci data la maggiore visibilità ai predatori.
• Stegosauro osteodermi/scudi. C'è un dibattito di lunga data sul fatto che la funzione primaria degli osteodermi/scudi degli stegosauri sia la protezione dai predatori, l'esibizione sessuale, il riconoscimento delle specie, la termoregolazione o altre funzioni.

Guarda anche

• Elenco dei problemi irrisolti nelle neuroscienze

Riferimenti