生物学中未解决的问题一览表

2020-07-21 05:44:31

跳转到导航跳转以搜索生命的起源。地球上的生命究竟是如何起源的,是什么时候起源的?如果有的话,那么在众多的假设中,哪一个是正确的呢?最早的生命形式使用的新陈代谢途径是什么?外星生命。不是起源于地球的生命会不会也在其他行星上发展了呢?这种生活可能是智慧的吗?

生命的化学起源是什么?非生物化合物是如何产生自我复制的复杂生命形式的?

性的进化。是什么选择优势推动了有性生殖的发展,它是如何发展起来的?

大脑的发育和进化。大脑是如何进化的,为什么进化?个体大脑发育的分子决定因素是什么?

真核生物的起源与线粒体迁移线粒体是如何和为什么进入真核细胞的?这是一个生物奇迹,还是有一些潜在的原因使线粒体可能进入?线粒体的有丝分裂周期是如何与宿主细胞同步的?在真核生物中,线粒体还是细胞核最先发育?这些结构究竟是什么时候发展起来的?

最后一个世界共同祖先:古生物、细菌和真核生物的最后一个世界共同祖先有什么特征?古细菌和真核生物是从细菌领域进化出来的,还是在其基础上进化出来的?古生物和真核生物是细菌的更晚或更早的共同祖先吗?

所有未知的蛋白质都做什么呢?自从第一批真核生物被测序以来,近20年来,大约20%的蛋白质的生物学作用仍然未知[2]。这些蛋白质中的许多在大多数真核物种中都是保守的,一些在细菌中也是保守的,这表明了一种对生命至关重要的作用[3][4][5]。

细胞大小的决定因素。在分裂之前,细胞如何决定生长到什么大小?

高尔基仪器。在细胞理论中,蛋白质通过高尔基体的确切运输机制是什么?

药物的作用机制。许多药物,包括扑热息痛、锂、沙利度胺和氯胺酮的作用机制还不完全清楚[6]。

蛋白质折叠。折叠码是什么?折叠机制是什么?我们能从蛋白质的氨基酸序列中预测它的天然结构吗?是否有可能仅根据序列和环境信息来预测多肽序列的二级、三级和四级结构?蛋白质折叠逆问题:有没有可能设计出在特定环境条件下具有给定结构的多肽序列?[7][8]近年来,几种小球状蛋白质已经实现了这一点。[9]。

RNA折叠问题:是否有可能根据多聚核糖核酸序列的序列和环境来准确预测其二级、三级和四级结构?

蛋白质设计:是否有可能为任何想要的反应从头设计高活性的酶?

生物合成:是否可以通过生物合成途径操作来高产率地生产所需的分子,无论是天然产物还是其他产物?[12]。

蛋白质变构转变的机制是什么?协同模型和序贯模型都是假设的,但都没有得到验证。

为什么会发生生物衰老?衰老发生的原因有许多假说,包括那些认为衰老是由基因表达变化编程的假说,以及是生物过程累积损伤的假说。

动作的一致性。即使运动神经冲动看起来是随意和不可预测的,我们怎么能如此可控地移动呢?

器官如何生长到正确的形状和大小?[14]器官的最终形状和大小是如何如此可靠地形成的?这些过程在一定程度上是由河马信号通路控制的。

发展中的生物系统能读出时间吗?[14]从某种程度上说,时钟基因表明了这一点。

惯用手:目前还不清楚惯用左手的人是如何发展起来的,它的作用是什么,为什么用右手的人更常见,为什么用左手的人会存在。

笑:虽然人们普遍认为笑是一种社会交流方式,但导致人类笑的确切的神经生物学过程并没有被很好地理解,特别是在挠痒痒的时候。

打哈欠:打哈欠的生物学或社会目的是什么还有待确定。[16]。

为什么人类会有指纹呢?人类手指(指纹)上的表皮脊(指纹)的功能还不是很清楚。指纹有助于保持抓地力的理论已经被证明是错误的。指纹很可能在纹理感知中起到一定的作用,但这一点还有待证实。[17]。

男性精子数量的下降:自20世纪以来,世界范围内精子数量稳步下降的原因尚不清楚。[18]

19世纪以来平均体温的下降:医学数据显示,自19世纪以来,平均体温下降了0.6摄氏度。原因尚不清楚,尽管有人认为这与减少接触微生物导致的炎症减少有关。[19]。

为什么会有血型?目前还不清楚血型的起源和目的是什么。他们认为O型血可能是对疟疾的一种适应,不同的血型对不同的疾病有不同的反应,但这一假设尚未得到证实。为什么这些抗原一开始是发展起来的呢?血型差异的原因是什么?血型的差异有多古老?稀有的非ABO血型众多的原因是什么?血型在抗击疾病方面有什么作用?

光打喷嚏效应:是什么导致了光打喷嚏效应?为什么它如此普遍,却不是普遍的呢?

人类性信息素:人类信息素的存在有相互矛盾的证据吗?它们真的存在吗?如果存在,它们是如何影响行为的?

格拉芬伯格点(G点)的存在:-G点真的存在吗?如果是这样的话,是不是所有的女性都存在这种情况?它到底是什么?[22]。

与有机体之间的相互作用及其在环境中的分布有关的悬而未决的问题包括:

寒武纪大爆炸。寒武纪初期多细胞动物生命明显迅速多样化,导致几乎所有现代动物门出现的原因是什么?

纬度多样性梯度。为什么生物多样性在从两极走向赤道时会增加?

达尔文令人憎恶的植物学/植物学之谜。花卉的确切进化史是什么?化石记录中明显突然出现近现代花卉的原因是什么?

没有发现落叶松化石。至少有100种这种海洋栖息动物(许多没有描述),但没有一种已知存在于化石记录中。

成虫形式的Facetotecta。这种动物的成年形态从未在水中遇到过,它成长为什么仍然是一个谜。

蛇的起源。蛇是从穴居蜥蜴还是水生蜥蜴进化而来的?这两种假设都有证据支持。

海龟的起源。海龟是从水龟进化而来的,还是从潜水类进化而来的?这两种假设都有证据支持。

埃迪卡拉生物群。埃迪卡拉生物群应该如何分类?甚至连它们属于哪个王国都不清楚。为什么他们会如此决定性地被寒武纪生物群取代呢?

归航。对于允许动物归巢的神经生物学机制,目前还没有找到令人满意的解释。

群集(行为)。成群的鸟类和蝙蝠是如何如此迅速地协调它们的行动的,目前还不完全清楚。也不是像八哥这样的大型鸟群的目的,因为它们似乎是在邀请捕食者,而不是保护它们。[23]

蝴蝶迁徙。加拿大和美国各地的帝王蝶的后代,经过几代人的迁徙,最终是如何回到几个相对较小的越冬地点的?

五倍子黄蜂。在很大程度上还不知道五倍子是如何诱导植物中的胆汁形成的;化学的、机械的和病毒的触发因素已经被讨论过了。

与非人类器官、过程和生物分子的结构和功能相关的悬而未决的问题包括:

生物碱。这些物质在产生它们的生物体中的功能尚不清楚[25]。

糖原小体。这种结构在鸟类脊髓中的功能尚不清楚。

节肢动物头部问题。关于不同节肢动物类群头部的节段组成以及它们在进化上是如何相互联系的动物学上的长期争论。

晒鲨鱼的卵巢。似乎只有雌性晒鲨的右侧卵巢起作用。原因不明。

颜色鲜艳的鸟蛋。考虑到捕食者能见度的提高,目前尚不清楚是什么进化过程会导致鸟类拥有色彩鲜艳的蛋。[26][26]

剑龙骨皮/盾片。关于剑龙的骨皮/鳞片的主要功能是保护不受捕食者攻击、性别显示、物种识别、体温调节还是其他功能,一直存在争议。

睡眠的生物学功能是什么?我们为什么要做梦?潜在的大脑机制是什么?它与麻醉有什么关系?

像精神病(如躁狂症、精神分裂症)、帕金森氏症、阿尔茨海默氏症或成瘾等精神疾病的神经基础(原因)是什么?感觉或运动功能的丧失有可能恢复吗?

所有不同类型的神经元都有哪些?它们在大脑中起什么作用?

大脑如何以及在哪里评估奖励价值和调节行为的努力(成本)?以前的经历是如何改变知觉和行为的?基因和环境对大脑功能的贡献是什么?

大脑皮层信息处理的动作电位精确计时有多重要?皮质柱有没有规范的计算?大脑中的信息是如何由大型神经元回路的集体动力学处理的?什么程度的简化适合描述大脑中的信息处理?神经密码是什么?

主观体验、认知、清醒、警觉、觉醒和注意力的大脑基础是什么?有意识的难题吗?如果是这样的话,它是如何解决的呢?意识的功能(如果有的话)是什么?[27][28]。

我们的记忆存储在哪里,又是如何找回的?怎样才能改进学习呢?外显记忆和内隐记忆有什么不同?什么分子负责突触标记?

新观念的涌现(洞察力、创造力综合、直觉、决策、尤里卡);个体思维在个体发生中的发展(进化)等规律和机制是什么?

大脑是如何将感觉信息转化为连贯的私人感知的?感知的组织规则是什么?构成我们对内部和外部事件的感知体验的特征/对象是什么?感官是如何整合的?主观体验与物理世界有什么关系?

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