شبکه‌های زیستی پیچیده می‌توانند به عنوان شبکه‌های محاسبه‌پذیر ارائه و تحلیل شوند. برای مثال، اکوسیستم به عنوان شبکه‌ای از گونه‌های مختلف می‌تواند در نظر گرفته شود، هم‌چنین [[پروتئین|پروتئین]]<nowikimeta />ها به عنوان شبکه‌ای از [[اسید آمینه|آمینواسید]]<nowiki/>ها می‌باشند. چنانچه پروتئین‌ها را به ذرات کوچکتر بشکنیم، خود آمینواسیدها شبکه‌ای از اتم‌های به هم پیوند داده شده مانند کربن، نیتروژن و اکسیژن هستند. [[رأس (نظریه گراف)|گره]]<nowiki/>ها و [[گراف|لبه]]<nowiki/>ها مولفه‌های پایه‌ای یک شبکه را تشکیل می‌دهند. گره‌ها همان واحد‌های تشکیل‌دهنده‌ی شبکه هستند در حالی که لبه‌ها ارتباطات بین این واحد‌ها را مشخص می‌کنند. گره‌ها می‌توانند گستره‌ی وسیعی از واحد‌های زیستی را شامل شوند، از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به انواع ارگانیسم یا یک عصب در مغز اشاره کرد. دو ویژگی مهم شبکه، درجه و [[میانی مرکزی]] می‌باشد. درجه(میزان ارتباط، مفهومی متفاوت از کاربردش در [[نظریه گراف|نظریه‌ی گراف]]) به تعداد لبه‌هایی گفته می‌شود که به یک گره متصل هستند. در حالی که میانی مرکزی مشخص می‌کند که یک گره به چه اندازه در مرکز می‌باشد. گره‌های با میانی مرکزی بالاتر، به عنوان پل‌هایی بین بخش‌های مختلف شبکه در نظر گرفته می‌شوند(برای دسترسی به بعضی از گره‌ها باید از این گره‌های با میانی مرکزی بالاتر عبور کرد). در [[شبکه اجتماعی|شبکه‌های اجتماعی]]، گره‌های با درجه و مرکزی میانی بالاتر در ساختار و ترکیب کلی شبکه نقش مهمی ایفا می‌کنند.
تمرکز در حوزه‌ی [[بیوانفورماتیک]] به طور فزاینده‌ای از [[ژنتیک|ژن]]<nowikimeta href="بیوانفورماتیک" />ها، پروتئین‌ها و الگوریتم‌های جستجو به سمت شبکه‌های با ابعاد بزرگ که با پسوند -ome (-وم) مشخص می‌شوند مانند بایوم، [[ژنوم]] و [[پروتئوم]] تغییر پیدا کرده است. این مطالعات تئوری نشان داده است که شبکه‌های زیستی ویژگی‌های مشترک بسیاری با شبکه‌های دیگر از جمله [[اینترنت]] و شبکه‌های اجتماعی دارند که از جمله‌ی این ویژگی‌ها می‌توان به [[توپولوژی شبکه]] اشاره کرد.<ref>{{یادکرد کتاب|عنوان=Network thinking in ecology and evolution|نام خانوادگی=Proulx, S.R.; et al|نام=|ناشر=|سال=2005|شابک=|مکان=|صفحات=http://www.cell.com/trends/ecology-evolution/abstract/S0169-5347(05)00088-1?_returnURL=http%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0169534705000881%3Fshowall%3Dtrue}}</ref>
اوایل سال 1980 میلادی، محققان با دید جدیدی به [[دی‌ان‌ای|DNA]] یا ژنوم نگاه کردند و آن‌ها را به عنوان مخزن‌های پویایی از سیستم زبانی با حالت‌های محدود قابل محاسبه، که با [[ماشین حالات متناهیماشین_حالات_متناهی]] نمایش می‌دهند، دیدند.<ref>{{یادکرد کتاب|عنوان=Artificial intelligence and molecular biology|نام خانوادگی=Searls, D|نام=|ناشر=|سال=1993|شابک=|مکان=|صفحات=}}</ref> مطالعات سیستم‌های پیچیده در سال های اخیر، یک سری اشتراکات دور از دسترس در سازماندهی اطلاعات در مسائل زیستی، [[علوم کامپیوتر]] و فیزیک مانند [[چگالش بوز-اینشتین|چگالش بوز-انیشتین]](حالت خاصی از ماده) پیشنهاد داده‌اند.<ref>{{یادکرد کتاب|عنوان=Bose-Einstein condensation in complex networks|نام خانوادگی=Bianconi, G. & Barabasi A|نام=|ناشر=|سال=2001|شابک=|مکان=|صفحات=http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.86.5632}}</ref>
== شبکه‌ها در بیولوژی ==
خط ۲۸:
=== شبکه‌ی بیان ژن(شبکه‌ی رونویسی-رونویسی) ===
شبکه‌ی بیان ژن‌ها به عنوان شبکه‌ای بین تعدادی متغیر در نظر گرفته می‌شود که هر کدام میزان فراوانی [[رونویسی (ژنتیک)|رونویسی ژن]] را مشخص می‌کند. این شبکه‌ها تحلیل زیستی سیستمی برای داده‌های [[ریزآرایه دی‌ان‌ای|ریزآرایه]]<nowikimeta />ی DNA، داده‌های دنباله‌ی [[آران‌ای|RNA]]، داده‌های miRNA و غیره را فراهم می‌کند.
=== شبکه‌ی سوخت و ساز ===
شبکه‌ی سوخت و ساز بدن نحوه‌ی تبدیل مواد مورد نیاز برای سوخت و ساز سلول به یکدیگر را شامل می‌شود، مانند تولید انرژی یا سنتز یک ماده‌ی خاص. ترکیبات شیمیایی یک سلول زنده با واکنش‌های بیوشیمیایی با یکدیگر در ارتباطند به طوریکه یکی از ترکیبات به دیگری تبدیل می‌شود. این واکنش‌ها توسط [[آنزیم|آنزیم]]<nowikimeta href="آران‌ای" />ها تسریع می‌شوند. تمام ترکیبات داخل سلول مولفه‌های یک شبکه‌ی پیچیده‌ی بیوشیمیایی از واکنش‌هایی هستند که شبکه‌ی [[شبکه دگرگشتی|سوخت‌و‌ساز]] نامیده می‌شوند. با استفاده از تحلیل شبکه می‌توان به چگونگی انتخاب‌ها در مسیر سوخت‌و‌ساز پی برد.
=== شبکه‌های سیگنالی ===
[[سیگنال|سیگنال]]<nowikimeta href="شبکه دگرگشتی" />ها در داخل سلول و یا بین سلول‌ها به یکدیگر تبدیل می‌شوند و یک شبکه‌ی پیچیده‌ی سیگنالی را ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال، در MAPK/ERK pathway، سیگنال‌ها از سطح سلول به هسته‌ی سلول با واسطه و کمک دنباله‌ای از واکنش‌های پروتئین با پروتئین ، واکنش‌های مربوط به فسفریله شدن و دنباله‌های دیگر تبدیل می‌شود. شبکه‌ی سیگنال‌ها باعث ایجاد ارتباط بین شبکه‌های تعاملی پروتئین-پروتئین، شبکه‌های تنظیم ژن شبکه‌های سوخت‌و‌ساز می‌شود.
=== شبکه‌های عصبی ===
تعاملات و ارتباطات پیچیده‌ی [[مغز]]، آن را یک گزینه‌ی بسیار مناسب برای بکارگیری تئوری شبکه در این حوزه می‌کند. [[یاخته عصبی|عصب]]<nowikimeta />های مغز به طور گسترده و عمیقی با یکدیگر در ارتباطند که این باعث ایجاد شبکه‌های پیچیده‌ی از جنبه‌های ساختاری و کاربردی مغز می‌شود.<ref>{{یادکرد کتاب|عنوان=Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems|نام خانوادگی=Bullmore, E. & O. Sporns|نام=|ناشر=|سال=2009|شابک=|مکان=|صفحات=http://www.nature.com/nrn/journal/v10/n3/full/nrn2575.html}}</ref> به عنوان مثال ویژگی‌های "شبکه جهان کوچک" در ارتباطات بین نواحی غشایی از مغز موجودات اولیه نشان داده می‌شود. <ref>{{یادکرد کتاب|عنوان=Computational analysis of functional connectivity between areas of primate cerebral cortex|نام خانوادگی=Stephan, K.E.; et al|نام=|ناشر=|سال=2000|شابک=|مکان=|صفحات=http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/355/1393/111}}</ref>طبق این مدل نواحی غشایی مغز به طور مستقیم با یکدیگر ارتباطی ندارند، اما اکثر مناطق مغز از طریق تعداد اندک ارتباطات قابل دسترسی هستند.
