Традиционно в биологии изучали один ген, один белок или один метаболический путь за раз. Системная биология использует другой подход. Она изучает взаимодействие компонентов биологической системы в целом. Она задается вопросом, как сети генов, белков и метаболитов работают вместе, чтобы создавать поведение, которое не может быть объяснено ни одним отдельным компонентом. Целое больше, чем сумма его частей.

Эта область науки опирается на большие объемы данных. Геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика генерируют огромные массивы данных. Вычислительные модели интегрируют эти данные в сети и симуляции. Модели предсказывают, как система реагирует на возмущения, такие как действие лекарства или мутация. Они выявляют эмергентные свойства, которые не очевидны из отдельных компонентов.

Системная биология применяется во многих областях. В медицине она выявляет мишени для лекарств и биомаркеры, изучая сети, а не отдельные гены. В микробиологии она моделирует реакцию бактерий на антибиотики. В онкологии она изучает сигнальные сети, которые стимулируют рост опухолей. В экологии она моделирует взаимодействия между видами. Этот подход является целостным и количественным.

Проблемы заключаются в сложности и интеграции данных. Биологические системы шумны, динамичны и зависят от контекста. Модели — это упрощения. Данные из разных источников могут быть несопоставимы. Но системная биология развивается и меняет наше представление о биологии.