- Після розшифровки генетичного коду людини і безлічі інших організмів, одна з найбільш важливих завдань молекулярної біології - розуміння того, як реалізується інформація, записана в генетичному коді. Ще зовсім недавно панував принцип один ген - один білок. Зараз же ясно, що картина набагато складніше - чимала кількість генів кодують більше, ніж один білок. Крім того, є ділянки ДНК, що кодують РНК, що не перекладається в білок, але при цьому бере участь у внутрішньоклітинних процесах. Крім того, навіть якщо не брати до уваги це ускладнення, то все ще організм являє собою не «суп з білків», а складну, упорядковану і саморегулюючу систему. Для побудови цієї системи використовуються так звана мережа з генів і білків, коли білок, що продукується одним геном, управляє швидкістю зчитування інформації з іншого гена і, відповідно, виробництвом іншого білка, цей інший білок впливає на третій і четвертий, а четвертий, в свою чергу , впливає на другий і перший. І якщо отримати генетичний код людини було складно, зрозуміти взаємодію мільйонів генів і білків нескінченно складніше.
- Вивчення реалізації генетичної інформації при розвитку організму. Дійсно, з самого початку сферически симетричного зародка, шляхом обміну хімічними сигналами між клітинами утворюється організм зі складною структурою. Мабуть, цей розділ біології тісно пов'язаний з нелінійної фізикою: теорією солітон ів і теорією формування патернів (див. Також Реакція Бєлоусова-Жаботинського. Філлотаксису, Золотий перетин. Синергетика. Самоорганізація).
- Розуміння складної мережі взаємодії імунних клітин коштує і перед імунологією.
- Розуміння точних причин і механізмів виникнення і розвитку алергії.
Пізнання механізмів, що перетворюють нормальні клітини організму в злоякісні. а також механізмів, що дозволяють раковим клітинам вислизати від імунологічного контролю організму, і механізмів, що забезпечують ріст і метастазування пухлини, вироблення стійкості до хіміопрепаратів і ін. Глибоке проникнення в сутність раку має в перспективі дозволити перемогти рак та інші злоякісні пухлини.
Старіння. Збільшення тривалості життя
Вивчення і пізнання механізмів старіння організму і розробка засобів і методів уповільнення старіння і збільшення тривалості життя (аж до повної перемоги над старінням), а також більш ефективних, ніж сьогоднішні, методів лікування часто зустрічаються захворювань похилого віку, таких, як атеросклероз або артеріальна гіпертензія. (Див. Теломераза)
Розробка методів терапевтичного клонування органів і тканин людини з заданими імунологічними властивостями (що не слід плутати з клонуванням цілого людського організму). Якщо такі методи будуть розроблені, це вирішить проблему нестачі органів і тканин донор ів для аллотрансплантации і зробить непотрібною саму Алотрансплантація і лікарську імуносупресію - дозволить 100% пацієнтів, які потребують трансплантації, отримувати 100% імунологічно сумісні, гомологічні органи і тканини.
Вивчення молекулярних механізмів, що лежать в основі алергії і запалення. Проникнення в їх сутність дозволить перемогти цілий клас аутоімунних захворювань і алергічних станів. На цьому шляху вже є деякі успіхи, що призвели, зокрема, до впровадження засобів базисної терапії ряду аутоімунних захворювань і до відкриття цілого класу так званих «лукастов» - антагоніст ів лейкотрієнів, які опинилися високоефективними засобами терапії бронхіальної астми. (Див. Аутоімунний Цукровий діабет, Аутоімунний тиреоїдит)
Пізнання патофізіологічних механізмів розвитку психічних розладів. таких, як велика депресія або шизофренія. На цьому напрямку потенційно можлива розробка абсолютно нових класів антидепресантів і антипсихотиков. Наприклад, великі надії в лікуванні депресій покладаються на антагоністи кортикотропін-рилізинг-гормон а.
Найважливішим і найбільш очікуваним проривом медицини XXI століття, ймовірно, стане впровадження генної терапії. Генна терапія дозволить коригувати самі генетичні дефекти, що призводять до появи злоякісних пухлин, що призводять до розвитку депресії або шизофренії і т. Д.
Психофізіологія
До сих пір не існує скільки-небудь задовільної теорії зв'язку психології людини з фізіологічними процесами, що відбуваються в його мозку.
Як і раніше до кінця неясна фізіологічна природа багатьох психічних захворювань. зокрема шизофренії.
Кібернетика та інформатика
Найважливіше завдання, що стоїть перед кібернетикою, поки зовсім не вирішена - створення штучного інтелекту. Не менш важливе завдання, які мають вирішуватися спільно з психофізіології - розуміння механізмів природного інтелекту.
Інша важлива проблема - існування алгоритму розв'язання задачі комівояжера (і інших NP-повних задач) за прийнятне (точніше, поліноміальний) час. Знаходження такого алгоритму дозволить точно вирішувати велику кількість оптимізаційних задач за розумний час, однак, до сих пір такий алгоритм не знайдений, але і не доведено його відсутність.