Liste des problèmes non résolus en biologie - List of unsolved problems in biology

Cet article répertorie les problèmes non résolus notables en biologie .

Biologie générale

Évolution et origines de la vie

Origine de la vie . Comment et quand la vie sur Terre est-elle née exactement ? Laquelle, le cas échéant, des nombreuses hypothèses est correcte ? Quelles étaient les voies métaboliques utilisées par les premières formes de vie ?
- Origines des virus . Comment et quand les différents groupes de virus sont-ils apparus exactement ?
- Vie extraterrestre . Une vie qui ne vient pas de la planète Terre se serait-elle aussi développée sur d'autres planètes ? Cette vie serait-elle intelligente ?
Évolution du sexe . Quels avantages sélectifs ont conduit au développement de la reproduction sexuée , et comment s'est-il développé ?
- L'homosexualité . Quelle est la cause de l'homosexualité, en particulier dans l'espèce humaine ?
Développement et évolution du cerveau. Comment et pourquoi le cerveau a-t-il évolué ? Quels sont lesdéterminants moléculaires du développement cérébral individuel ?
Origine des Eucaryotes ( Symbiogenèse ). Comment et pourquoi les cellules se sont-elles combinées pour former la cellule eucaryote ? Un ou plusieurs événements aléatoires ont-ils conduit aux premières cellules eucaryotes, ou la formation de cellules eucaryotes peut-elle s'expliquer par des principes physiques et biologiques ? Comment le cycle de mitose de la mitochondrie s'est-il synchronisé avec sa cellule hôte ? Les mitochondries ou le noyau se sont-ils d'abord développés chez les eucaryotes ?
Dernier ancêtre commun universel . Quelles étaient les caractéristiques du dernier ancêtre commun universel des archées, des bactéries et des eucaryotes ? Les Archaea et les Eucaryotes ont-ils évolué hors du domaine Bactéries ou y ont-ils évolué ? Les archées et les eucaryotes partagent-ils un ancêtre commun postérieur ou antérieur aux bactéries ?

Biochimie et biologie cellulaire

Que font toutes les protéines inconnues ? Près de deux décennies après le séquençage des premiers eucaryotes, le "rôle biologique" d'environ 20% des protéines est encore inconnu. Beaucoup de ces protéines sont conservées dans la plupart des espèces eucaryotes et certaines sont conservées dans les bactéries, indiquant un rôle fondamental pour la vie.
Déterminants de la taille des cellules . Comment les cellules déterminent-elles la taille à atteindre avant de se diviser ?
Appareil de Golgi . En théorie cellulaire , quel est le mécanisme de transport exactpar lequel les protéines voyagent à travers l'appareil de Golgi ?
Mécanisme d'action des médicaments. Les mécanismes d'action de nombreux médicaments, dont le lithium , la thalidomide et la kétamine, ne sont pas complètement compris.
Repliement des protéines . Quel est le code de pliage ? Quel est le mécanisme de pliage ? Peut-on prédire la structure native d'une protéine à partir de sa séquence d'acides aminés ? Est-il possible de prédire la structure secondaire, tertiaire et quaternaire d'uneséquence polypeptidique en se basant uniquement sur la séquence et les informations environnementales ? Problème de repliement inverse des protéines : est-il possible de concevoir une séquence polypeptidique qui adoptera une structure donnée dans certaines conditions environnementales ? Cela a été réalisé pour plusieurs petites protéines globulaires en 2008. En 2020, il a été annoncé que AlphaFold de Google, un réseau de neurones basé sur l'intelligence artificielle DeepMind , est capable de prédire la forme finale d'une protéine basée uniquement sur sa chaîne d'acides aminés avec une précision de environ 90 % sur un échantillon test de protéines utilisées par l'équipe.
Cinétique enzymatique : Pourquoi certaines enzymes présentent-elles une cinétique plus rapide que la diffusion ?
Problème de repliement de l' ARN : est-il possible de prédire avec précision la structure secondaire, tertiaire et quaternaire d'une séquence d'acide polyribonucléique en fonction de sa séquence et de son environnement ?
Conception de protéines : est-il possible de concevoir des enzymes de novo hautement activespour toute réaction souhaitée ?
Biosynthèse : Les molécules souhaitées, produits naturels ou autres, peuvent-elles être produites à haut rendement grâce à la manipulation de la voie de biosynthèse ?
Quel est le mécanisme des transitions allostériques des protéines ? Les modèles concertés et séquentiels ont fait l'objet d'hypothèses mais aucun n'a été vérifié.
Quels sont les ligands endogènes des récepteurs orphelins ?
Quelle substance est le facteur hyperpolarisant dérivé de l'endothélium ?

Autre

Cohérence du mouvement . Comment pouvons-nous nous déplacer de manière aussi contrôlée, même si les impulsions nerveuses motrices semblent aléatoires et imprévisibles ?
Comment les organes atteignent-ils la forme et la taille correctes ? Comment la forme et la taille finales des organes sont-elles formées de manière si fiable ? Ces processus sont en partie contrôlés par la voie de signalisation Hippo .
Les systèmes biologiques en développement peuvent-ils donner l'heure ? Dans une certaine mesure, cela semble être le cas, comme le montre le gène CLOCK .
Pourquoi les bébés naissent-ils si rarement avec un cancer ?

Biologie humaine

Handedness : On ne sait pas comment se développe le handedness, à quoi il sert, pourquoi le droitier est beaucoup plus courant et pourquoi le gaucher existe.

Rire : Bien qu'il soit généralement admis que le rire a évolué en tant que forme de communication sociale, le processus neurobiologique exact qui conduit les humains à rire n'est pas bien compris.

Le bâillement : Il reste à établir quel est le but biologique ou social du bâillement.

Pourquoi les humains ont-ils des empreintes digitales ? La fonction des crêtes épidermiques sur les doigts humains (empreintes digitales) n'est pas bien comprise. La théorie selon laquelle les empreintes digitales aident à maintenir l'adhérence a été réfutée. Il est probable que les empreintes digitales jouent un certain rôle dans la perception de la texture, mais cela reste à prouver.

Déclin du nombre de spermatozoïdes masculins : on ne sait pas exactement ce qui cause le déclin constant du nombre de spermatozoïdes dans le monde depuis le vingtième siècle.

Baisse de la température corporelle moyenne depuis le 19e siècle : les données médicales suggèrent que la température corporelle moyenne a diminué de 0,6 Celsius depuis le 19e siècle. La cause n'est pas claire bien qu'il ait été suggéré qu'elle ait une certaine relation avec une inflammation réduite due à une exposition réduite aux micro-organismes.

Pourquoi y a-t-il des groupes sanguins ? On ne sait pas quelle est l'origine et le but d'avoir des groupes sanguins. On pense que le sang O peut être une adaptation au paludisme et que différents groupes sanguins répondent à différentes maladies, mais cette hypothèse n'a pas encore été prouvée. Pourquoi ces antigènes se sont-ils développés en premier lieu ? Qu'est-ce qui explique les différences de groupe sanguin? Quelle est l'ancienneté des différences de groupes sanguins? Qu'est-ce qui explique le grand nombre de groupes sanguins rares non ABO ? Quel est le rôle des groupes sanguins dans la lutte contre la maladie ?

Effet d'éternuement photique : Qu'est - ce qui cause l'effet d'éternuement photique ? Pourquoi est-ce si commun mais pas universel ?

Phéromones sexuelles humaines : Il existe des preuves contradictoires sur l'existence de phéromones humaines. Existent-ils réellement, et si oui, comment affectent-ils le comportement ?

Existence du point Grafenberg ( point G) : Le point G existe-t-il réellement ? Si oui, est-il présent chez toutes les femmes ? Qu'est-ce que c'est exactement ?

Neurosciences et cognition

Neurophysiologie

Dormir	Quelle est la fonction biologique du sommeil ? Pourquoi rêvons- nous ? Quels sont les mécanismes cérébraux sous-jacents ? Quel est son rapport avec l' anesthésie ?
Neuroplasticité	À quel point le cerveau mature est-il plastique ?
Anesthésie générale	Quel est le mécanisme par lequel cela fonctionne?
Maladies neuropsychiatriques	Quelles sont les bases neuronales (causes) des maladies mentales comme les troubles psychotiques (par exemple la manie , la schizophrénie ), la maladie de Parkinson , la maladie d'Alzheimer ou la toxicomanie ? Est-il possible de récupérer une perte de fonction sensorielle ou motrice ?
Calcul neuronal	Quels sont les différents types de neurones et que font-ils dans le cerveau ?

Cognition et psychologie

Cognition et décisions	Comment et où le cerveau évalue-t-il la valeur de la récompense et l'effort ( coût ) pour moduler le comportement ? Comment l'expérience antérieure modifie-t-elle la perception et le comportement ? Quelles sont les contributions génétiques et environnementales au fonctionnement du cerveau ?
Neurosciences computationnelles	Quelle est l'importance du moment précis des potentiels d'action pour le traitement de l'information dans le néocortex ? Existe-t-il un calcul canonique effectué par des colonnes corticales ? Comment l'information dans le cerveau est-elle traitée par la dynamique collective des grands circuits neuronaux ? Quel niveau de simplification convient à une description du traitement de l'information dans le cerveau ? Qu'est-ce que le code neuronal ?
Théorie computationnelle de l'esprit	Quelles sont les limites de la compréhension de la pensée en tant que forme d'informatique ?
La conscience	Quelle est la base cérébrale de l'expérience subjective , de la cognition, de l'éveil, de la vigilance , de l' éveil et de l' attention ? Existe-t-il un « problème difficile de conscience » ? Si oui, comment est-il résolu ? Quelle est, le cas échéant, la fonction de la conscience ?
Libre arbitre	En particulier les neurosciences du libre arbitre
Langue	Comment est-il implémenté neuronalement ? Quelle est la base du sens sémantique ?
Apprentissage et mémoire	Où nos souvenirs sont-ils stockés et comment sont-ils récupérés à nouveau ? Comment améliorer l'apprentissage ? Quelle est la différence entre les souvenirs explicites et implicites ? Quelle molécule est responsable du marquage synaptique ?
Noogenèse - l' émergence et l' évolution de l' intelligence	Quels sont les lois et mécanismes - de l' émergence de nouvelles idées ( insight , créativité synthèse, intuition , prise de décision , eurêka ) ; développement (évolution) d'un esprit individuel dans l' ontogenèse , etc.?
la perception	Comment le cerveau transfère-t-il les informations sensorielles en perceptions cohérentes et privées ? Quelles sont les règles selon lesquelles la perception est organisée ? Quels sont les traits/ objets qui constituent notre expérience perceptive des événements internes et externes ? Comment les sens sont-ils intégrés ? Quelle est la relation entre l'expérience subjective et le monde physique ?

Biologie non humaine

Écologie, évolution et paléontologie

Les problèmes non résolus liés aux interactions entre les organismes et à leur répartition dans l'environnement comprennent :

Paradoxe du plancton . La grande diversité du phytoplancton semble violer le principe d'exclusion compétitive .

Explosion cambrienne . Quelle est la cause de l'apparente diversification rapide de la vie animale multicellulaire autour du début du Cambrien , entraînant l'émergence de presque tous les phylums animaux modernes ?

Gradient de diversité latitudinale . Pourquoi la biodiversité augmente-t-elle en allant des pôles vers l'équateur ?

L'abominable mystère de la botanique /des plantes de Darwin . Quelle est l'histoire évolutive exacte des fleurs et quelle est la cause de l'apparition apparemment soudaine de fleurs presque modernes dans les archives fossiles ?

Forme adulte de Facetotecta . La forme adulte de cet animal n'a jamais été rencontrée dans l'eau, et son évolution reste un mystère.

Origine des serpents . Les serpents ont-ils évolué à partir de lézards fouisseurs ou de lézards aquatiques ? Il existe des preuves pour les deux hypothèses.

Origine des tortues . Les tortues ont-elles évolué à partir des anapsides ou des diapsides ? Il existe des preuves pour les deux hypothèses.

Biote de l'Édiacarien . Comment classer le biote d'Ediacaran ? Même à quel royaume ils appartiennent n'est pas clair. Pourquoi ont-ils été déplacés de manière si décisive par le biote cambrien ?

Éthologie

Les problèmes non résolus liés au comportement des animaux comprennent :

Le ralliement . Une explication satisfaisante des mécanismes neurobiologiques qui permettent le homing chez les animaux n'a pas encore été trouvée.

Flocage (comportement) . La façon dont les troupeaux d'oiseaux et de chauves-souris coordonnent leurs mouvements si rapidement n'est pas entièrement comprise. Ce n'est pas non plus le but de grands troupeaux comme ceux d'étourneaux qui semblent inviter les prédateurs plutôt que de les protéger.

Migration des papillons . Comment les descendants du monarque partout au Canada et aux États-Unis, après avoir migré pendant plusieurs générations, parviennent-ils finalement à retourner dans quelques endroits d'hivernage relativement petits?

Baleine bleue . Il n'y a pas beaucoup de données sur la sexualité du rorqual bleu.

Guêpe gall . On ignore en grande partie comment les guêpes à galles induisent la formation de galles chez les plantes; les déclencheurs chimiques, mécaniques et viraux ont été discutés.

Organes et biomolécules non humains

Les problèmes non résolus liés à la structure et à la fonction des organes, processus et biomolécules non humains comprennent :

Alcaloïdes . La fonction de ces substances dans les organismes vivants qui les produisent n'est pas connue
Korarchaeota (archées). Les processus métaboliques de ce phylum des archées ne sont pas encore clairs.
Rotifère . Quelle est la fonction de l'organe rétrocérébral des rotifères ( animaux pseudocoelomates ) ?
Corps glycogène . La fonction de cette structure dans la moelle épinière des oiseaux n'est pas connue.
Problème de tête d'arthropode . Un différend zoologique de longue date concernant la composition segmentaire des têtes des différents groupes d'arthropodes, et comment ils sont liés évolutivement les uns aux autres.
Ovaires de requins pèlerins . Seul l'ovaire droit des femelles requins pèlerins semble fonctionner. La raison est inconnue.
Oeufs d'oiseaux aux couleurs vives. On ne sait pas quel processus évolutif conduirait les oiseaux à avoir des œufs aux couleurs vives étant donné la visibilité accrue des prédateurs.
Stégosaure ostéodermes / écussons. Il existe un débat de longue date sur la question de savoir si la fonction principale des ostéodermes / écailles des stégosaures est la protection contre les prédateurs, la parade sexuelle, la reconnaissance des espèces, la thermorégulation ou d'autres fonctions.

Voir également

Liste des problèmes non résolus en neurosciences

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