การทำงานหลายอย่างพร้อมกันในเครือข่ายชีวภาพ: มีขีดจำกัดหรือไม่?

เราเคยได้ยินเกี่ยวกับการทำงานหลายอย่างพร้อมกัน แต่คุณรู้หรือไม่ว่าส่วนประกอบของร่างกายของคุณสามารถทำอะไรได้มากกว่าหนึ่งอย่างในแต่ละครั้ง ตัวอย่างเช่น โปรตีนหลายชนิดในร่างกายสามารถเร่งปฏิกิริยาได้มากกว่าหนึ่งปฏิกิริยา และระบบของหลอดเลือดในสมองสามารถเพิ่มการไหลเวียนและการส่งออกซิเจนและสารอาหารไปยังบริเวณต่างๆ ได้มากกว่าหนึ่งแห่งในคราวเดียว 

มัลติฟังก์ชั่นนี้มีข้อ จำกัด หรือไม่?

ระบบที่ซับซ้อนหลายอย่างในชีววิทยาสามารถคิดได้ว่าเป็นเครือข่าย เครือข่ายเหล่านี้ทำงานโดยควบคุมการเชื่อมต่อภายในเครือข่ายที่เรียกว่า “ขอบ” มุมมองนี้มีประโยชน์ในการทำความเข้าใจระบบชีวภาพในระดับพื้นฐาน ซึ่งสามารถนำไปสู่การรักษาที่ดีขึ้นและวิศวกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพ

ทีมนักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาได้ศึกษาเครือข่ายที่ปรับได้เพื่อตรวจสอบขีดจำกัดของจำนวนหน้าที่ที่สามารถทำงานได้สำเร็จพร้อมๆ กัน ก่อนหน้านี้นักวิจัยเคยได้รับแรงบันดาลใจให้สำรวจคุณสมบัติของเครือข่ายทางชีววิทยาสองประเภทที่แตกต่างกัน ได้แก่ เครือข่ายการไหล ใช้ในการศึกษาการไหลเวียนของเลือดผ่านเครือข่ายหลอดเลือด และโครงข่ายทางกล ซึ่งสามารถใช้จำลองคุณสมบัติของโปรตีนพับ

กลุ่มวิจัยของEleni Katifori   และAndrea LiuจากUniversity of Pennsylvaniaได้ศึกษาเครือข่ายการไหลและเครือข่ายทางกลอย่างอิสระตามลำดับ เป้าหมายของทั้งสองทีมคือการทำความเข้าใจระดับความซับซ้อนในการทำงานภายในเครือข่ายของตน

นักวิจัยKatifori กล่าวว่า มันเป็นเครือข่าย

ทางกายภาพที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง แต่เป็นคำถามเดียวกัน” เมื่อรู้ว่าทั้งสองระบบมีความเกี่ยวข้องทางคณิตศาสตร์ ทั้งสองกลุ่มจึงสนใจที่จะตรวจสอบว่ามีการจำกัดระดับความซับซ้อนของงานที่แต่ละเครือข่ายสามารถทำได้หรือไม่

ผู้เขียนกำหนด “ความซับซ้อนของงาน” เป็นจำนวนฟังก์ชันพร้อมกันที่ประกอบขึ้นเป็นงานเฉพาะ พวกเขาสร้างเครือข่ายทั้งสองโดยการพัฒนาชุดสมการทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดต้นทุนให้กับเครือข่าย (กระแสและกลไก) ที่ไม่สามารถทำงานเหล่านี้ได้สำเร็จ จากนั้นนักวิจัยใช้การจำลองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพหรือ “ปรับแต่ง” เครือข่ายเพื่อควบคุมระดับความซับซ้อนของงานที่พวกเขาสามารถทำได้

พวกเขาพบว่าเครือข่ายทั้งสองประเภทสามารถทำงานที่ซับซ้อนได้อย่างน่าประหลาดใจ เครือข่ายขนาดเท่าโปรตีนสามารถทำงานต่างๆ ที่ประกอบด้วยหน้าที่ต่างๆ มากกว่าร้อยแบบ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังค้นพบว่ามีข้อ จำกัด ในด้านมัลติฟังก์ชั่นที่เกือบจะเหมือนกันทั้งในด้านการไหลและเครือข่ายทางกล กล่าวอีกนัยหนึ่ง ขอบเขตของการทำงานหลายอย่างพร้อมกันนั้นขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการปรับให้เหมาะสม (ข้อจำกัด) ที่ทีมมอบหมายให้แต่ละเครือข่ายเพื่อให้การทำงานแบบมัลติฟังก์ชั่นบรรลุผลสำเร็จ เมื่อถึงขีดจำกัดของการทำงานหลายอย่างพร้อมกัน เครือข่ายทั้งสองจะต้องเผชิญกับการเปลี่ยนเฟสที่กำหนดความซับซ้อนสูงสุดของงานที่สามารถปรับแต่งได้สำเร็จ

เราต้องการทำความเข้าใจว่าแง่มุม

ใดของโครงสร้างของเครือข่ายมีความสำคัญ” เจสัน ร็อคส์ ผู้ร่วมวิจัยคนแรกของการศึกษากล่าว จากผลลัพธ์เหล่านี้ ทิศทางหนึ่งที่เป็นไปได้ในอนาคตคือการตรวจสอบว่าความสามารถในการปฏิบัติงานถูกเข้ารหัสลงในเครือข่ายอย่างไร คำตอบสำหรับคำถามนี้อาจช่วยให้นักวิจัยด้านชีวการแพทย์เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเอนไซม์ (ตัวอย่างของเครือข่ายทางกล) เพื่อออกแบบยาและการรักษาที่ตรงเป้าหมาย

ทีมงานกำลังทำการศึกษาอย่างต่อเนื่องโดยอิงจากงานนี้ ซึ่งรวมถึงการใช้โทโพโลยีเพื่อทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างเครือข่ายและฟังก์ชันและฟังก์ชันที่มีประสิทธิภาพจะเปลี่ยนแปลงในการเชื่อมต่ออย่างไรเมื่อได้รับการปรับจูนแล้ว

นักวิจัยในสหรัฐฯ พบว่าการนำเข้าข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ช่วยให้ราคาอาหารในประเทศมีเสถียรภาพ และช่วยจัดการกับต้นทุนที่เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากความแปรปรวนของผลผลิตที่เพิ่มขึ้นอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ข้อมูลจากผู้นำเข้าข้าวโพดสุทธิ 27 รายทั่วแอฟริกา เอเชีย และลาตินอเมริกาตั้งแต่ช่วงเปลี่ยนสหัสวรรษบ่งชี้ว่าความแปรปรวนของราคาข้าวโพดเลี้ยงสัตว์อาจเพิ่มขึ้น 10% ในช่วงกลางศตวรรษอันเนื่องมาจากภาวะอุปทานตกต่ำที่เกิดจากสภาพอากาศ แต่การเพิ่มขึ้นนี้อาจชดเชยด้วยการเพิ่มขึ้น 10% ในอัตราส่วนการนำเข้าต่อการบริโภคทั้งหมดของประเทศเหล่านั้น

“ตลาดต่างประเทศทำหน้าที่เป็นแหล่งของความมั่นคงมากกว่าแหล่งที่มาของความเสี่ยง” Bowen Chen จาก Kansas State Universityสหรัฐอเมริกากล่าว “อย่างน้อยก็เป็นกรณีนี้สำหรับข้าวโพด”

เป็นที่ทราบกันดีว่าการนำเข้าผลิตภัณฑ์อาหารมีศักยภาพในการบรรเทาความไม่แน่นอนของราคาในประเทศ เช่น จากการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในท้องถิ่น แต่การนำเข้ายังเปิดโปงประเทศต่างๆ ที่จะส่งผลกระทบจากต่างประเทศ ซึ่งเป็นปัญหาที่ร้ายแรงกว่านั้น เนื่องจากการส่งออกผลิตภัณฑ์อาหารหลักจำนวนมากมาจากเพียงไม่กี่ประเทศ เช่น สหรัฐฯ

งานวิจัยหลายชิ้นได้สำรวจเสถียรภาพของราคาอาหารสำหรับประเทศต่างๆ ที่มีแนวทางการนำเข้าที่แตกต่างกันและการแทรกแซงตลาด แต่เฉินกล่าวว่าไม่มีผู้ใดสำรวจผลกระทบของการนำเข้าต่อเสถียรภาพราคาในประเทศโดยเฉพาะในขณะที่รักษาตัวแปรอื่น ๆ ให้คงที่

ด้วยการวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้นของข้อมูลที่นำมาจากตลาดข้าวโพด 76 แห่งใน 27 ประเทศระหว่างปี 2543-2558 เฉินและเนลสัน วิลโลเรี ยเพื่อนร่วมงานในแคนซัสของเขา พบว่าอัตราส่วนการนำเข้าที่เพิ่มขึ้น 1% ส่งผลให้ในแต่ละปีลดลง 0.29% ค่าสัมประสิทธิ์ความแปรปรวนของราคาข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ ในการเปรียบเทียบ การเพิ่มขึ้นของข้าวโพดที่เก็บไว้เพื่อการบริโภคในอนาคต 1% ช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์ความแปรปรวนได้ 0.22%

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย