Lista över olösta problem inom biologi - List of unsolved problems in biology

Denna artikel listar anmärkningsvärda olösta problem inom biologi .

Allmän biologi

Evolution och livets ursprung

Livets ursprung . Exakt hur och när uppstod livet på jorden? Vilken, om någon, av de många hypoteserna är korrekt? Vilka ämnesomsättningsvägar använde de tidigaste livsformerna?
- Ursprunget till virus . Exakt hur och när uppstod olika grupper av virus?
- Utomjordiskt liv . Kan liv som inte kommer från planeten jorden också ha utvecklats på andra planeter? Kan detta liv vara intelligent?
Evolution av sex . Vilka selektiva fördelar drev utvecklingen av sexuell reproduktion , och hur utvecklades den?
- Homosexualitet . Vad är orsaken till homosexualitet, särskilt hos den mänskliga arten?
Hjärnans utveckling och utveckling . Hur och varför gjorde hjärnan evolve ? Vilka är de molekylära determinanterna för individuell hjärnutveckling?
Eukaryotes ursprung ( Symbiogenes ). Hur och varför kombinerades cellerna för att bilda den eukaryota cellen? Ledde en eller flera slumpmässiga händelser till de första eukaryota cellerna, eller kan bildandet av eukaryota celler förklaras med fysiska och biologiska principer? Hur kom mitokondriernas mitoscykel i synk med sin värdcell? Utvecklades mitokondrierna eller kärnan först i eukaryoter?
Sista Universal Common Ancestor . Vad kännetecknade den sista universella gemensamma förfadern till Archaea, Bacteria och Eukaryotes? Utvecklades Archaea och Eukaryotes ur domänen Bakterier eller för att klara sig basalt till det? Delar Archaea och Eukaryotes en senare eller tidigare gemensam förfader till bakterier?

Biokemi och cellbiologi

Vad gör alla okända proteiner? Nästan två decennier sedan de första eukaryoterna sekvenserades är den "biologiska rollen" för cirka 20% av proteinerna fortfarande okänd. Många av dessa proteiner är bevarade över de flesta eukaryota arter och några är bevarade i bakterier, vilket indikerar en viktig roll för livet.
Determinanter för cellstorlek . Hur bestämmer cellerna vilken storlek de ska växa till innan de delar sig?
Golgi -apparater . I cellteorin , vad är den exakta transportmekanismen genom vilken proteiner reser genom Golgi -apparaten ?
Verkningsmekanism för läkemedel. Verkningsmekanismerna för många läkemedel inklusive litium , talidomid och ketamin är inte helt förstådda.
Proteinvikning . Vad är vikningskoden? Vad är vikningsmekanismen? Kan vi förutsäga ett proteins ursprungliga struktur utifrån dess aminosyrasekvens? Är det möjligt att förutsäga den sekundära, tertiära och kvartära strukturen för en polypeptidsekvens som enbart baseras på sekvensen och miljöinformation? Omvänt proteinvikande problem: Är det möjligt att utforma en polypeptidsekvens som kommer att anta en given struktur under vissa miljöförhållanden? Detta uppnåddes för flera små globulära proteiner 2008. År 2020 tillkännagavs att Googles AlphaFold , ett neuralt nätverk baserat på DeepMind artificiell intelligens, kan förutsäga ett proteins slutliga form baserat enbart på dess aminosyrakedja med en noggrannhet på cirka 90% på ett testprov av proteiner som teamet använde.
Enzymkinetik : Varför uppvisar vissa enzymer kinetik som är snabbare än diffusion?
RNA -vikningsproblem: Är det möjligt att exakt förutsäga den sekundära, tertiära och kvartära strukturen hos en polyribonukleinsyrasekvens baserat på dess sekvens och miljö?
Proteindesign : Är det möjligt att designa högaktiva enzymer de novo för önskad reaktion?
Biosyntes : Kan önskade molekyler, naturliga produkter eller på annat sätt, produceras med hög avkastning genom biosyntetisk vägmanipulation?
Vad är mekanismen för allosteriska övergångar av proteiner ? De samordnade och sekventiella modellerna har antagits men ingen av dem har verifierats.
Vilka är de endogena liganderna för särläkemedelreceptorer ?
Vilket ämne är endotel-härledd hyperpolariserande faktor ?

Övrig

Konsekvens av rörelse . Hur kan vi röra oss så kontrollerbart, trots att motoriska nervimpulser verkar slumpmässiga och oförutsägbara?
Hur växer organ till rätt form och storlek? Hur är organens slutliga form och storlek så tillförlitligt formade? Dessa processer styrs delvis av flodhästens signalväg .
Kan utvecklingen av biologiska system berätta tiden? I viss mån verkar detta vara fallet, vilket visas av CLOCK -genen.
Varför föds barn så sällan med cancer?

Människans biologi

Handedness : Det är oklart hur handness utvecklas, vilket syfte det tjänar, varför högerhäntighet är mycket vanligare och varför vänsterhäntighet existerar.

Skratt : Även om det är allmänt accepterat att skratt utvecklats som en form av social kommunikation, är den exakta neurobiologiska processen som får människor att skratta inte väl förstådd.

Gäspning : Det är ännu inte fastställt vad det biologiska eller sociala syftet med gäspning är.

Varför har människor fingeravtryck ? Epidermala åsarnas funktion på mänskliga fingrar (fingeravtryck) är inte väl förstådd. Teorin om att fingeravtryck hjälper till att bibehålla greppet har motbevisats. Det är troligt att fingeravtryck spelar någon roll i texturuppfattningen men detta har ännu inte bevisats.

Minskning av antalet spermier hos män: Det är oklart vad som orsakar en stadig nedgång i antalet spermier världen över sedan 1900 -talet.

Minskad genomsnittlig kroppstemperatur sedan 1800 -talet: Medicinska data tyder på att den genomsnittliga kroppstemperaturen har sjunkit 0,6 celsius sedan 1800 -talet. Orsaken är oklar även om det har föreslagits att den har ett samband med minskad inflammation från minskad exponering för mikroorganismer.

Varför finns det blodtyper ? Det är oklart vad ursprunget och syftet med att ha blodtyper är. Man tror att O -blod kan vara en anpassning till malaria och att olika blodtyper reagerar på olika sjukdomar men denna hypotes har ännu inte bevisats. Varför utvecklades dessa antigener i första hand? Vad beror på skillnaderna i blodtyp? Hur gamla är skillnaderna i blodtyper? Vad står för det stora antalet sällsynta icke -ABO -blodtyper? Vilken roll har blodtyper för att bekämpa sjukdomar?

Fotisk nysningseffekt : Vad orsakar den fotiska nysningseffekten? Varför är det så vanligt men inte universellt?

Feromoner av mänskligt kön : Det finns motsägelsefulla bevis på förekomsten av mänskliga feromoner. Finns de faktiskt, och i så fall hur påverkar de beteendet?

Förekomst av Grafenberg-platsen (G-punkt): Finns G-punkten egentligen? Finns det i så fall hos alla kvinnor? Vad är det exakt?

Neurovetenskap och kognition

Neurofysiologi

Sömn	Vad är sömnens biologiska funktion? Varför drömmer vi ? Vilka är de bakomliggande hjärnmekanismerna? Vad är dess relation till anestesi ?
Neuroplasticitet	Hur plast är den mogna hjärnan?
Allmän bedövning	Vilken mekanism fungerar det för?
Neuropsykiatriska sjukdomar	Vilka är de neurala baserna (orsakerna) till psykiska sjukdomar som psykotiska störningar (t.ex. mani , schizofreni ), Parkinsons sjukdom , Alzheimers sjukdom eller beroende ? Är det möjligt att återställa förlust av sensorisk eller motorisk funktion?
Neural beräkning	Vilka är alla olika typer av neuron och vad gör de i hjärnan?

Kognition och psykologi

Kognition och beslut	Hur och var utvärderar hjärnan belöningsvärde och ansträngning ( kostnad ) för att modulera beteende ? Hur förändrar tidigare erfarenhet uppfattning och beteende? Vilka är de genetiska och miljömässiga bidragen till hjärnans funktion?
Beräknad neurovetenskap	Hur viktig är den exakta tidpunkten för åtgärdspotentialer för informationsbehandling i neocortex? Finns det en kanonisk beräkning som utförs av kortikala kolumner? Hur bearbetas information i hjärnan av den kollektiva dynamiken i stora neuronala kretsar? Vilken förenkling är lämplig för en beskrivning av informationsbehandling i hjärnan? Vad är neuralkoden?
Beräkningsteori om sinnet	Vilka är gränserna för att förstå tänkande som en datorform?
Medvetande	Vad är hjärnans grund för subjektiv upplevelse , kognition, vakenhet, vakenhet , upphetsning och uppmärksamhet ? Finns det ett " svårt medvetandeproblem "? Om så är fallet, hur löses det? Vad är, om någon, medvetandets funktion?
Fri vilja	Särskilt neurovetenskapen av fri vilja
Språk	Hur genomförs det neuralt? Vad är grunden för semantisk mening ?
Inlärning och minne	Var lagras våra minnen och hur hämtas de igen? Hur kan lärandet förbättras? Vad är skillnaden mellan tydliga och implicita minnen? Vilken molekyl är ansvarig för synaptisk märkning ?
Noogenesis - framväxten och utvecklingen av intelligens	Vilka är de lagar och mekanismer - ny idé uppkomst ( insikt , kreativitet syntes, intuition , beslutsfattandet , eureka ); utveckling (utveckling) av ett enskilt sinne i ontogenesen , etc.?
Uppfattning	Hur överför hjärnan sensorisk information till sammanhängande, privata uppfattningar? Vilka regler reglerar uppfattningen? Vilka funktioner/ objekt utgör vår uppfattning om interna och externa händelser? Hur är sinnena integrerade? Vad är förhållandet mellan subjektiv upplevelse och den fysiska världen?

Icke-mänsklig biologi

Ekologi, evolution och paleontologi

Olösta problem i samband med växelverkan mellan organismer och deras fördelning i miljön inkluderar:

Paradox av plankton . Den höga mångfald av växtplankton verkar bryta mot gauses princip .

Kambrium explosion . Vad är orsaken till den uppenbara snabba diversifieringen av flercelligt djurliv runt början av kambrium , vilket resulterar i uppkomsten av nästan alla moderna djurfilter ?

Latitudinell mångfaldgradient . Varför ökar biologisk mångfald när man går från polerna mot ekvatorn?

Darwins avskyvärda mysterium om botanik / växter . Vad är blommans exakta evolutionära historia och vad är orsaken till att nästan moderna blommor uppenbarligen plötsligt dyker upp i fossilregistret?

Vuxenform av Facetotecta . Den vuxna formen av detta djur har aldrig stött på i vattnet, och det är fortfarande ett mysterium vad det växer till.

Ursprunget till ormar . Har ormar utvecklats från grävande ödlor eller vattenlevande ödlor? Det finns bevis för båda hypoteserna.

Sköldpaddornas ursprung . Utvecklades sköldpaddor från anapsider eller diapsider? Det finns bevis för båda hypoteserna.

Ediacaran biota . Hur ska Ediacaran biota klassificeras? Även vilket rike de tillhör är oklart. Varför förflyttades de så avgörande av kambriumsk biota?

Etologi

Olösta problem med djurens beteende inkluderar:

Hemvist . En tillfredsställande förklaring till de neurobiologiska mekanismerna som tillåter homing hos djur har ännu inte hittats.

Flock (beteende) . Hur flockar av fåglar och fladdermöss samordnar deras rörelser så snabbt är inte helt förstått. Inte heller är syftet med stora flockar som de av starar som tycks bjuda in rovdjur snarare än att skydda dem.

Fjärilsmigration . Hur lyckas ättlingar till monarkfjäril över hela Kanada och USA så småningom, efter att ha migrerat i flera generationer, återvända till några relativt små övervintringsplatser?

Blåval . Det finns inte mycket data om blåhvalens sexualitet.

Gall geting . Det är i stort sett okänt hur gall getingar inducerar gallbildning i växter; kemiska, mekaniska och virala triggers har diskuterats.

Icke-mänskliga organ och biomolekyler

Olösta problem som rör strukturen och funktionen hos icke-mänskliga organ, processer och biomolekyler inkluderar:

Alkaloider . Funktionen av dessa ämnen i levande organismer som producerar dem är inte känd
Korarchaeota (archaea). De metaboliska processerna för denna fila av archaea är än så länge oklara.
Rotifer . Vad är funktionen hos retrocerebral organ hjuldjur ( pseudocoelomate djur )?
Glykogenkropp . Funktionen av denna struktur i ryggmärgen hos fåglar är inte känd.
Leddjur huvud problem . En mångårig zoologisk tvist om segmentets sammansättning av huvuden för de olika leddjurgrupperna och hur de evolutionärt är relaterade till varandra.
Äggstockar av basking hajar . Endast den högra äggstocken hos honhaj verkar ha funktion. Orsaken är okänd.
Färgade fågelägg. Det är okänt vilken evolutionär process som skulle leda till att fåglar får färgglada ägg med tanke på ökad synlighet för rovdjur.
Stegosaur osteoderms/scutes. Det finns en lång debatt om huruvida den primära funktionen hos stegosaurernas osteoderm/scutes är skydd mot rovdjur, sexuell uppvisning, artigenkänning, termoregulering eller andra funktioner.

Se även

Lista över olösta problem inom neurovetenskap

Languages

In other projects