Tradicionalmente, a biologia estuda um gene, uma proteína ou uma via metabólica de cada vez. A biologia de sistemas adota uma abordagem diferente. Estuda as interações entre os componentes de um sistema biológico como um todo. Questiona como é que as redes de genes, proteínas e metabolitos atuam em conjunto para produzir comportamentos que nenhum componente isolado consegue explicar. O todo é maior que a soma das partes.

A área depende de dados de grande escala. A genómica, a transcriptómica, a proteómica e a metabolómica geram vastos conjuntos de dados. Os modelos computacionais integram estes dados em redes e simulações. Os modelos prevêem a forma como o sistema responde a perturbações, como um medicamento ou uma mutação. Identificam propriedades emergentes que não são óbvias a partir de componentes individuais.

A biologia de sistemas é utilizada em diversas áreas. Na medicina, identifica alvos terapêuticos e biomarcadores através da análise de redes em vez de genes isolados. Em microbiologia, modela a resposta bacteriana aos antibióticos. No cancro, estuda as redes de sinalização que impulsionam o crescimento tumoral. Em ecologia, modela as interações entre espécies. A abordagem é holística e quantitativa.

Os desafios são a complexidade e a integração de dados. Os sistemas biológicos são ruidosos, dinâmicos e dependentes do contexto. Os modelos são simplificações. Os dados de diferentes fontes podem não ser comparáveis. Mas a biologia de sistemas está a amadurecer e a mudar a forma como pensamos a biologia.