一个简单的装置揭示了所有生物过程的范围和规模

随着生物学逐渐进入数字时代，它正在创造新的发现机会。越来越多的从生态学到分子生物学的生物学方面的调查信息以数字形式提供。旧的"遗产"信息正在被数字化。这些数字信息一起被积累在数据库中，可以用越来越多的算法和可视化工具从中获取和检查。

从这一趋势中产生了一个愿景：有一天，我们应该能够在这个数字世界中分析生物学的任何和所有方面。

然而，在这之前，需要有一个基础设施来收集所有来源的信息，利用通用元数据和本体论将其重塑为标准化的数据，并免费提供给分析。

这些信息也必须进入值得信赖的存储库，以保证在抛光和完全适合再利用的状态下永久访问这些数据。

基础设施的第一层是收集所有新旧信息，无论是关于海洋哺乳动物的迁徙、核糖体RNA的碱基序列，还是纤毛类原生动物的特定物种的已知位置。

会有多少个这样的子域?为了回答这个问题，我们需要对生物学的范围和规模有一个认识。

通过"自然的包络"，我们第一次有了一个简单的模型来描述生物学的范围和规模。自然的包络"由其作者澳大利亚悉尼大学的大卫-J-帕特森博士作为修辞手法提出，在一篇论坛论文中进行了描述，发表在开放科学杂志《研究思路与成果》(RIO)上。

这是通过汇编关于所有生物体进行的过程的信息来实现的。这些过程发生在所有的组织层次上，从亚分子交易，如支撑神经冲动的交易，到植物、动物、真菌、原生动物和原核生物内部和之间的交易。此外，它们也是个人和社区的行动和反应;也是构成生态系统的相互作用的总和;最后是生物圈作为一个整体系统的后果。

在《自然的包络》中，来自各级组织的参与者的规模和过程的持续时间的信息被绘制在一个网格上。网格使用对数(基数为10)刻度，它有大约21个数量级的大小和35个数量级的时间。从亚原子到分子、细胞、组织、机体、物种、群落到生态系统等过程的信息被分配到相应的十年期区块。

这方面的例子包括像驱动蛋白这样的分子在大约10毫秒内向前移动8纳米的步态运动;或者北极燕鸥在三到四个月内沿着从欧洲到南极洲3万公里或更多的路线迁徙。

生命过程的极端是由参与的最小和最大的实体，以及最短暂和最持久的过程决定的。要包括的最简短的事件是当光子以每秒30万公里的速度穿过几纳米宽的叶绿素分子时，能量从光子转移到光合作用的色素。该交易在大约10-17秒内进行。由于它涉及最小的亚原子粒子，所以它定义了网格的左下角。

最持久的是已经进展了近40亿年的进化过程。后者的影响创造了生物圈(最大的生物物体)，并影响了大气层的气体含量。这个过程建立了网格的右上方极点。

所有的生物过程都适合于一个广泛的S形包络，其中包括网格中大约一半的十年期块。围绕最初的例子所画的包络线是自然界的包络线。

"自然的包络将成为许多讨论的有益补充，无论它们是涉及管理生物学数字时代的基础设施，还是为关于生命系统参与的多样性和一系列过程的教育提供背景。帕特森说："发表在《RIO》杂志上的《自然包络》版本被看作是第一个版本，将通过社区参与来完善和加强。