Tietoa modernin biologian saavutuksista. Biologian nykyaikaisten saavutusten analyysi. Yhteenveto: Modernin luonnontieteen saavutus biologiassa. Missä biologian saavutuksia käytetään. Geeniterapian uudet rajat

Jos kävelet pitkin rantaa ja löydät mielenkiintoisen fossiilisen kiven, ymmärrät heti, että se voi kuulua pitkään sukupuuttoon kuolleeseen lajiin. Ajatus lajien kuolemisesta sukupuuttoon on meille niin tuttu, että on vaikea edes kuvitella aikaa, jolloin ihmiset luulivat, että jokainen olentotyyppi elää edelleen missä tahansa. Ihmiset uskoivat, että Jumala loi kaiken - miksi hän loisi jotain, joka ei voisi selviytyä?

George Cuvier oli ensimmäinen henkilö, joka kysyi tämän kysymyksen. Vuonna 1796 hän kirjoitti artikkelin norsuista, jossa hän kuvaili afrikkalaisia ​​ja aasialaisia ​​lajikkeita. Hän mainitsi myös kolmannen elefanttityypin, jonka tiede tuntee vain luistaan. Cuvier pani merkille keskeiset erot kolmannen norsun leuan muodossa ja ehdotti, että lajin on oltava täysin erillinen. Tiedemies kutsui sitä mastodoniksi, mutta missä sitten ovat elävät yksilöt?

Cuvierin mukaan "kaikki nämä tosiasiat ovat sopusoinnussa toistensa kanssa eivätkä ole ristiriidassa minkään muun viestin kanssa, joten minusta näyttää olevan mahdollista todistaa maailmaa edeltäneen maailman olemassaolo, joka tuhoutui eräänlaisen katastrofin seurauksena." Hän ei pysähtynyt pelkästään tähän vallankumoukselliseen ajatukseen. Cuvier tutki muiden muinaisten eläinten fossiileja - keksien matkan varrella termin "pterodaktyyli" - ja havaitsi, että matelijat olivat kerran hallitseva laji.

Ensimmäiset solut kasvoivat kehon ulkopuolelle

Jos biologi haluaa tutkia eläinsolujen sisäistä toimintaa, on paljon helpompaa, jos kyseiset solut eivät ole osa eläimeä sillä hetkellä. Tällä hetkellä biologit viljelevät leveitä soluliuskoja koeputkessa, mikä yksinkertaistaa tehtävää huomattavasti. Ensimmäinen henkilö, joka yritti pitää solut elossa isäntäkehon ulkopuolella, oli Wilhelm Roux, saksalainen eläintieteilijä. Vuonna 1885 hän asetti osan kanan alkiosta suolaliuokseen ja piti sen hengissä useita päiviä.

Useiden vuosikymmenten ajan tutkimusta jatkettiin tällä menetelmällä, mutta vuonna 1907 joku päätti yhtäkkiä kasvattaa uusia soluja liuoksessa. Ross Harrison otti kudoksia sammakon alkiosta ja pystyi kasvattamaan niistä uusia hermosäikeitä, joita hän sitten piti elossa kuukauden ajan. Nykyään solunäytteitä voidaan pitää elossa lähes loputtomiin – tutkijat kokeilevat edelleen 50 vuotta sitten kuolleen naisen solukudoksia.

Homeostaasin löytäminen

Olet luultavasti kuullut jotain homeostaasista, mutta yleensä on helppo unohtaa, kuinka tärkeä se on. Homeostaasi on yksi neljästä tärkeästä periaatteesta moderni biologia evoluution, genetiikan ja soluteorian kanssa. Pääidea sopii lyhyeen lauseeseen: organismit säätelevät sisäistä ympäristöään. Mutta kuten muidenkin tärkeiden käsitteiden kanssa, jotka voidaan puristaa lyhyeksi ja ytimekkääksi lauseeksi - massalliset esineet houkuttelevat toisiaan, pyörivät Auringon ympäri, ei ole kiinni - tämä on todella tärkeä ymmärrys maailmamme luonteesta.

Homeostaasin idean esitti ensimmäisenä Claude Bernard, tuottelias 1800-luvun puolivälin tiedemies, jota Louis Pasteurin maine piti hereillä (vaikka he olivat ystäviä). Bernard edistyi vakavasti fysiologian ymmärtämisessä huolimatta siitä, että hänen rakkautensa vivisektioon tuhosi hänen ensimmäisen avioliittonsa - hänen vaimonsa kapinoi. Mutta homeostaasin todellinen merkitys - jota hän kutsui milleu interieur - tunnustettiin vuosikymmeniä Bernardin kuoleman jälkeen.

Vuonna 1887 pitämässään luennossa Bernard selitti teoriansa näin: ”Elävä ruumis, vaikka se tarvitseekin ympäristön, on suhteellisen riippumaton siitä. Tämä riippumattomuus ulkoisesta ympäristöstä johtuu siitä, että elävässä olennossa kudokset ovat olennaisesti erotettuja suorista ulkoisista vaikutuksista ja niitä suojaa todellinen sisäinen ympäristö, joka koostuu erityisesti kehossa kiertävistä nesteistä.

Aikaansa edellä olevat tutkijat jäävät usein huomaamatta, mutta Bernardin muut työt riittivät vahvistamaan hänen mainetta. Siitä huolimatta tieteellä kesti lähes 50 vuotta testata, validoida ja arvioida hänen tärkein ideansa. Encyclopedia Britannican vuonna 1911 julkaistu merkintä siitä ei kerro lainkaan homeostaasista. Kuusi vuotta myöhemmin sama artikkeli Bernardista kutsuu homeostaasia "aikakauden tärkeimmäksi saavutukseksi".

Entsyymin ensimmäinen eristys

Entsyymit opetetaan yleensä ensin koulussa, mutta jos olet jättänyt tunnin väliin, selitetään: ne ovat suuria proteiineja, jotka auttavat kemiallisia reaktioita tapahtumaan. Lisäksi niistä tehdään tehokas pesujauhe. Ne tarjoavat myös kymmeniä tuhansia kemiallisia reaktioita elävissä organismeissa. Entsyymit (entsyymit) ovat yhtä tärkeitä elämälle kuin DNA - geneettinen materiaalimme ei voi replikoida itseään ilman niitä.

Ensimmäinen löydetty entsyymi oli amylaasi, jota kutsutaan myös diastaasiksi, ja se on juuri nyt suussasi. Se pilkkoo tärkkelyksen sokeriksi, ja ranskalainen teollisuuskemisti Anselme Payen löysi sen vuonna 1833. Hän eristi entsyymin, mutta seos ei ollut kovin puhdasta. Biologit uskoivat pitkään, että puhtaan entsyymin uuttaminen saattaa olla mahdotonta.

Kesti lähes 100 vuotta, ennen kuin amerikkalainen kemisti James Batchler Sumner osoitti heidän olevan väärässä. 1920-luvun alussa Sumner aloitti entsyymin eristämisen. Hänen tavoitteensa olivat niin rohkeita, että ne maksoivat hänelle ystävyyden monien alan johtavien asiantuntijoiden kanssa, jotka luulivat hänen suunnitelmansa epäonnistuvan. Sumner jatkoi ja vuonna 1926 eristi ureaasin, entsyymin, joka hajottaa urean kemiallisiksi komponenteiksi. Jotkut hänen kollegoistaan ​​epäilivät tuloksia vuosia, mutta lopulta heidänkin oli luovuttava. Sumnerin työ voitti hänelle Nobel-palkinnon vuonna 1946.

Oletus, että kaikella elämällä on yhteinen esi-isä

Kuka ehdotti ensimmäisenä, että koko elämä kehittyi yhdestä olennosta? Sinä sanot: . Kyllä, Darwin kehitti tämän ajatuksen - "Lajien alkuperä" -kirjassaan hän kirjoitti seuraavaa: "Sellaisessa näkemisessä sellaisesta elämästä, sen eri ilmenemismuodoineen, on tietty suuruus, joka alun perin ilmeni useissa muodoissa tai yhdessä. " Vaikka emme millään tavalla vähättele Darwinin saavutuksia, ajatus yhteisestä esi-isästä esitettiin vuosikymmeniä aikaisemmin.

Vuonna 1740 kuuluisa ranskalainen Pierre Louis Moreau de Maupertuis ehdotti, että "sokea kohtalo" tuotti monenlaisia ​​yksilöitä, joista vain kyvykkäimmät selvisivät. Immanuel Kant totesi 1790-luvulla, että tämä voisi viitata elämän alkuperäiseen esi-isään. Viisi vuotta myöhemmin Erasmus Darwin kirjoitti: "Olisiko liian rohkeaa olettaa, että kaikki lämminveriset eläimet ovat peräisin yhdestä elävästä langasta?". Hänen pojanpoikansa Charles päätti, ettei ollut "liikaa" ja arvasi.

Soluvärjäyksen keksintö

Jos olet koskaan nähnyt mikroskoopilla otettuja valokuvia soluista (tai katsonut niitä itse), on erittäin suuri mahdollisuus, että ne värjättiin ensin. Värityksen avulla voimme nähdä ne solun osat, jotka eivät yleensä ole näkyvissä, ja yleensä lisää kuvan selkeyttä. Solujen värjäykseen on olemassa monia erilaisia ​​menetelmiä, ja tämä on yksi mikrobiologian perustekniikoista.

Ensimmäinen henkilö, joka värjäsi näytteen mikroskoopilla tutkittavaksi, oli hollantilainen luonnontieteilijä Jan Swammerdam. Swammerdam tunnetaan parhaiten punasolujen löydöstään, mutta hän teki myös uran katsomalla kaikkea mikroskoopin alla. 1680-luvulla hän kirjoitti leikattujen matojen "värilipeästä", joka "on mahdollista tunnistaa paremmin sisäosat, koska ne ovat samanvärisiä".

Swammerdamin harmiksi tätä tekstiä ei julkaistu ainakaan 50 vuoteen, ja julkaisuhetkellä Jan oli jo kuollut. Samaan aikaan hänen maanmiehensä ja luonnontieteilijä Anthony van Leeuwenhoek, Swammerdamista riippumatta, keksi saman idean. Vuonna 1719 Leeuwenhoek käytti sahramia värjäämään lihaskuituja lisätutkimuksia varten, ja sitä pidetään tämän tekniikan isänä. Koska molemmat miehet keksivät tämän idean itsenäisesti ja tekivät silti maineensa mikroskopian pioneereina, heidän on täytynyt onnistua melko hyvin.

Soluteorian kehitys

"Jokainen elävä olento koostuu soluista" - tämä lause on meille yhtä tuttu kuin "Maa ei ole litteä". Nykyään soluteoriaa pidetään itsestäänselvyytenä, mutta itse asiassa se oli meidän tietämyksemme ulkopuolella 1800-luvulle asti, 150 vuotta sen jälkeen, kun Robert Hooke näki solut ensimmäisen kerran mikroskoopilla. Vuonna 1824 Henri Duroche kirjoitti solusta: "On ilmeistä, että se on järjestetyn valtion perusyksikkö; todellakin kaikki tulee lopulta solusta."

Sen lisäksi, että soluteoria on elämän perusyksikkö, se viittaa myös siihen, että uusia soluja muodostuu, kun toinen solu jakautuu kahtia. Duroce ohitti tämän osan (hänen mielestä uusia soluja muodostuu vanhemman sisälle). Lopullinen ymmärrys siitä, että solut jakautuvat lisääntyäkseen, johtuu toisesta ranskalaisesta, Barthelemy Dumortier'sta, mutta oli muitakin ihmisiä, jotka antoivat merkittävän panoksen soluja koskevien ideoiden kehittämiseen (Darwin, Galileo, Newton, Einstein). Soluteoria luotiin pienissä punkeissa, suunnilleen samassa kuin nykyään moderni tiede.

DNA-sekvensointi

Äskettäiseen kuolemaansa asti brittitieteilijä Frederick Sanger oli ainoa elävä henkilö, joka voitti kaksi Nobel-palkintoa. Juuri työ toista palkintoa varten johti siihen, että hän pääsi listallemme. Vuonna 1980 hän sai huipputieteen palkinnon yhdessä amerikkalaisen biokemistin Walter Gilbertin kanssa. Vuonna 1977 he julkaisivat menetelmän DNA-juosteen rakennuspalikoiden sekvenssin selvittämiseksi.

Tämän läpimurron merkitys näkyy siinä, kuinka nopeasti Nobel-komitea palkitsi tiedemiehet. Lopulta Sangerin menetelmästä tuli halvempi ja yksinkertaisempi, ja siitä tuli standardi neljännesvuosisadaksi. Sanger tasoitti tietä vallankumouksille rikosoikeuden, evoluutiobiologian, lääketieteen ja muiden aloilla.

Virusten löytäminen

1860-luvulla Louis Pasteur tuli tunnetuksi taudin bakteeriteoriastaan. Mutta Pasteurin mikrobit olivat vain puoli voittoa. Bakteeriteorian varhaiset kannattajat ajattelivat, että kaikki tartuntataudit ovat bakteerien aiheuttamia. Mutta kävi ilmi, että vilustuminen, flunssa, HIV ja muut loputtomat terveysongelmat johtuvat jostain aivan muusta - viruksista.

Martinus Beijerinck tajusi ensimmäisenä, että bakteerit eivät ole syyllisiä kaikkeen. Vuonna 1898 hän otti mehua tupakkakasveista, jotka kärsivät niin sanotusta mosaiikkitaudista. Sitten suodatin mehun siivilän läpi niin hienoksi, että sen olisi pitänyt suodattaa kaikki bakteerit pois. Kun Beijerinck voiteli terveitä kasveja mehulla, ne sairastuivat joka tapauksessa. Hän toisti kokeen - ja silti sairastui. Beijerink päätteli, että jokin muu, ehkä neste, aiheutti ongelman. Hän kutsui infektiota vivum fluidumiksi tai liukoisiksi eläviksi bakteereiksi.

Beijerink poimi myös vanhan englanninkielisen sanan "virus" ja antoi sen salaperäiselle agentille. Löytö, jonka mukaan virukset eivät olleet nestemäisiä, kuuluu amerikkalaiselle Wendell Stanleylle. Hän syntyi kuusi vuotta Beijerinckin löytämisen jälkeen ja ilmeisesti ymmärsi heti, mitä oli tehtävä. Stanley sai vuoden 1946 Nobelin kemian palkinnon viruksia koskevasta työstään. Muistatko kenen kanssa jaoit? Kyllä, James Sumnerin kanssa entsyymien parissa.

Preformismin hylkääminen

Yksi historian epätavallisimmista ideoista oli preformismi, aikoinaan johtava teoria vauvan luomisesta. Kuten nimestä voi päätellä, teoria ehdotti, että kaikki olennot oli luotu etukäteen - eli niiden muoto oli jo valmis ennen kuin ne alkoivat kasvaa. Yksinkertaisesti sanottuna ihmiset uskoivat, että jokaisen siittiön tai munasolun sisällä oli miniatyyri ihmiskeho, joka etsi kasvupaikkaa. Tätä pientä miestä kutsuttiin homunculukseksi.

Yksi preformismin tärkeimmistä kannattajista oli Jan Swammerdam, edellä käsitellyn soluvärjäystekniikan keksijä. Ajatus oli suosittu satoja vuosia, 1600-luvun puolivälistä 1700-luvun loppuun.

Vaihtoehto preformismille oli epigeneesi, ajatus siitä, että elämä syntyy sarjassa prosesseja. Ensimmäinen henkilö, joka esitti tämän teorian preformationismin rakkauden taustalla, oli Caspar Friedrich Wolff. Vuonna 1759 hän kirjoitti artikkelin, jossa hän kuvaili alkion kehitystä useista solukerroksista ihmiseen. Hänen työnsä oli tuolloin erittäin kiistanalainen, mutta mikroskooppien kehitys asetti kaiken paikoilleen. Alkion esiformismi kuoli kaukana alkuunsa, mutta se kuoli, anteeksi sanapeli.

Materiaalien perusteellalistverse.com

Kymmenen suurinta saavutusta biologiassa ja lääketieteessä, riippumattoman asiantuntijan versio

Uudet korkean suorituskyvyn DNA-sekvensointimenetelmät - genomin "hinta" laskee

MicroRNA - mistä genomi oli hiljaa

Uudet korkean suorituskyvyn DNA-sekvensointimenetelmät - genomin "hinta" laskee

Yksi kuuluisan Intel-yhtiön perustajista G. Moore muotoili aikoinaan empiirisen lain, joka toteutuu edelleen: tietokoneiden suorituskyky kaksinkertaistuu joka toinen vuosi. DNA:n ja RNA:n nukleotidisekvenssien tulkitsemiseen käytettävien DNA-sekvenssereiden suorituskyky kasvaa jopa Mooren lain mukaan nopeammin. Näin ollen genomien lukemisen kustannukset laskevat.

Siten vuonna 2000 valmistuneen "Human Genome" -projektin työkustannukset olivat 13 miljardia dollaria. Myöhemmin ilmestyneet uudet massasekvensointitekniikat perustuivat monien DNA-fragmenttien rinnakkaisanalyysiin (ensin mikrokuopissa ja nyt miljoonissa mikroskooppisissa pisaroissa). Tämän seurauksena esimerkiksi kuuluisan biologin D. Watsonin, yhden DNA-rakenteen löydön kirjoittajista, genomin tulkitseminen, joka vuonna 2007 maksoi 2 miljoonaa dollaria, vain kaksi vuotta myöhemmin "maksi" 100 tuhatta dollaria.

Vuonna 2011 Ion torrent, joka tarjosi uusi menetelmä sekvensointi perustuu DNA-polymeraasientsyymien toiminnan aikana vapautuvien vetyionien pitoisuuden mittaamiseen, lue Mooren itsensä genomi. Ja vaikka tämän työn kustannuksia ei julkistettu, uuden teknologian luojat lupaavat, että ihmisen genomin lukema ei saisi ylittää 1 000 dollaria tulevaisuudessa. Ja heidän kilpailijansa, toisen uuden teknologian, nanohuokoisen DNA-sekvensoinnin, luojat esittelivät jo tänä vuonna prototyypin laitteesta, johon useiden tuhansien dollareiden avulla voidaan sekvensoida ihmisen genomi 15 minuutissa.

Synteettinen biologia ja synteettinen genomiikka – kuinka helppoa onkaan tulla Jumalaksi

Yli puolen vuosisadan molekyylibiologian kehityksen aikana kertyneen tiedon ansiosta tutkijat voivat nykyään luoda eläviä järjestelmiä, joita ei ole koskaan ollut luonnossa. Kuten käy ilmi, tämä ei ole vaikea tehdä, varsinkin jos aloitat jostakin jo tiedosta ja rajoitat väitteesi sellaisiin yksinkertaisiin organismeihin kuin bakteereihin.

Nykyään Yhdysvalloissa järjestetään jopa erityinen iGEM (International Genetically Engineered Machine) -kilpailu, jossa opiskelijatiimit kilpailevat löytääkseen mielenkiintoisimman muunnelman tavallisista bakteerikannoista käyttämällä standardigeenejä. Esimerkiksi siirrettynä tunnettuun Escherichia coliin ( Escherichia coli) yhdentoista spesifisen geenin sarja, on mahdollista saada näistä petrimaljalla tasaisessa kerroksessa kasvavia bakteeripesäkkeitä, jotka muuttavat jatkuvasti väriä siellä, missä valo osuu niihin. Tämän seurauksena on mahdollista saada niiden alkuperäiset "valokuvat", joiden resoluutio on yhtä suuri kuin bakteerin koko, eli noin 1 mikroni. Tämän järjestelmän luojat antoivat sille nimen "Koliroid" risteyttämällä bakteerin lajinimen ja kuuluisan Polaroid-yhtiön nimen.

Tällä alueella on myös omat megaprojektinsa. Joten yhden genomiikan isän, K. Venterin, seurassa yksittäisistä nukleotideista syntetisoitiin mykoplasmabakteerin genomi, joka ei ole samanlainen kuin mikään olemassa olevista mykoplasmagenomeista. Tämä DNA suljettiin tapetun mykoplasman "valmiin" bakteerikuoreen ja saatiin toimiva, ts. elävä organismi, jolla on täysin synteettinen genomi.

Lääkkeet ikääntymiseen - tie "kemialliseen" kuolemattomuuteen?

Huolimatta siitä, kuinka monet ihmiset ovat tuhansia vuosia yrittäneet luoda ihmelääkettä ikääntymiselle, legendaarinen Makropoulos-lääke on pysynyt ulottumattomissa. Mutta jopa tässä näennäisesti fantastisessa suunnassa edistystä näkyy.

Joten viime vuosikymmenen alussa resveratroli, punaisten viinirypäleiden kuoresta eristetty aine, aiheutti suuren nousukauden yhteiskunnassa. Ensinnäkin sen avulla oli mahdollista pidentää merkittävästi hiivasolujen elinikää ja sitten monisoluisia eläimiä, mikroskooppisia sukkulamatomatoja, hedelmäkärpäsiä, hedelmäkärpäsiä ja jopa akvaariokaloja. Sitten asiantuntijoiden huomion kiinnitti rapamysiini, antibiootti, joka on eristetty ensimmäistä kertaa maaperän bakteereista-streptomykeeteista noin. Pääsiäinen. Sen avulla oli mahdollista pidentää paitsi hiivasolujen, myös jopa laboratoriohiirten elinikää, jotka elivät 10-15% pidempään.

Pelkästään näitä lääkkeitä ei todennäköisesti käytetä laajalti eliniän pidentämiseen: esimerkiksi sama rapamysiini heikentää immuunijärjestelmää ja lisää riskiä tarttuvat taudit. Nyt on kuitenkin käynnissä aktiivinen tutkimus näiden ja vastaavien aineiden vaikutusmekanismeista. Ja jos se onnistuu, niin unelma turvasta lääkkeet elämän pidentämisestä voi tulla todellisuutta.

Kantasolujen käyttö lääketieteessä - odotamme vallankumousta

Nykyään Yhdysvaltain National Institutes of Health Clinical Trials Database listaa lähes puolituhatta tutkimusta, joissa on käytetty kantasoluja tutkimuksen eri vaiheissa.

On kuitenkin hälyttävää, että ensimmäinen niistä koskee solujen käyttöä hermosto(oligodendrosyytti) selkäydinvamman hoitoon, keskeytettiin marraskuussa 2011 tuntemattomasta syystä. Sen jälkeen amerikkalainen yritys "Geron Corporation" - yksi "varren" biologian alan edelläkävijöistä, joka suoritti tämän tutkimuksen, ilmoitti työnsä täydellisestä rajoittamisesta tällä alalla.

Haluaisin kuitenkin uskoa sen lääketieteellinen sovellus kantasolut kaikkine maagisine mahdollisuuksineen ovat aivan nurkan takana.

Muinainen DNA - Neandertal-miehestä ruttobakteereihin

Vuonna 1993 julkaistiin elokuva Jurassic Park, jossa hirviöt kävelivät näytöllä, luotuina dinosaurusten verestä peräisin olevan DNA:n jäännöksistä, jotka säilyivät meripihkaan immaroituneen hyttysen vatsassa. Samana vuonna yksi paleogenetiikan alan suurimmista auktoriteeteista, englantilainen biokemisti T. Lindahl, totesi, että jopa kaikkein parhaimmillaan suotuisat olosuhteet Yli miljoona vuotta vanhaa DNA:ta ei voida erottaa fossiileista. Skeptiko osoittautui oikeaksi - dinosauruksen DNA:ta ei ollut saatavilla, mutta nuoremman DNA:n erottamis-, monistus- ja sekvensointimenetelmien teknisessä parantamisessa viimeisen vuosikymmenen aikana tehty edistys on vaikuttava.

Tähän mennessä neandertalin miehen, äskettäin löydetyn Denisovanin ja monien fossiilisten jäänteiden genomit on luettu kokonaan tai osittain. Homo sapiens, samoin kuin mammutti, mastodon, luolakarhu ... Mitä tulee kaukaisempaan menneisyyteen, DNA:ta tutkittiin kasvien kloroplasteista, joiden ikä on 300-400 tuhatta vuotta, ja bakteerien DNA:ta 400-600 tuhatta vuotta vanhoista.

"Nuorempaa" DNA:ta koskevista tutkimuksista kannattaa huomioida kuuluisan "espanjalaisen flunssan" vuoden 1918 epidemian aiheuttaneen influenssaviruskannan genomin ja tuhonneen ruttobakteerikannan genomin dekoodaus. Eurooppa 1300-luvulla; Molemmissa tapauksissa analyysimateriaalit eristettiin tautiin kuolleiden haudatuista jäännöksistä.

Neuroproteesit - ihminen vai kyborgi?

Nämä saavutukset kuuluvat enemmän tekniikkaan kuin biologiseen ajatteluun, mutta tämä ei tee niistä vähemmän upeita.

Yleensä yksinkertaisin neuroproteesityyppi on elektroninen kuulolaite- keksittiin yli puoli vuosisataa sitten. Tämän laitteen mikrofoni poimii ääntä ja välittää sähköimpulsseja suoraan kuulohermoon tai aivorunkoon - näin on mahdollista palauttaa kuulo jopa potilaille, joiden keski- ja sisäkorvan rakenteet ovat täysin tuhoutuneet.

Mikroelektroniikan räjähdysmäinen kehitys viimeisen kymmenen vuoden aikana on mahdollistanut sen tyyppisten neuroproteesien luomisen, että on aika puhua mahdollisuudesta muuttaa henkilö nopeasti kyborgiksi. Tämä ja keinotekoinen silmä toimivat samalla periaatteella kuin kuulokoje; ja elektroniset kipuimpulssien vaimentimet selkäydin; ja automaattiset tekoraajat, jotka eivät ainoastaan ​​pysty vastaanottamaan ohjausimpulsseja aivoista ja suorittamaan toimia, vaan myös lähettämään tuntemuksia takaisin aivoihin; ja Parkinsonin taudista kärsivien aivoalueiden sähkömagneettiset stimulaattorit.

Nykyään tutkitaan jo mahdollisuutta integroida aivojen eri osia tietokonesirujen kanssa henkisten kykyjen parantamiseksi. Ja vaikka tämä idea ei ole vielä läheskään täysin toteutunut, videoleikkeet, joissa keinotekoiset ihmiset käyttävät itsevarmasti veistä ja haarukkaa ja pelaavat pöytäjalkapalloa, ovat uskomattomia.

Epälineaarinen optiikka mikroskopiassa - katso näkymätön

Fysiikan kurssilla opiskelijat ymmärtävät tiukasti diffraktiorajan käsitteen: parhaassa optisessa mikroskoopissa on mahdotonta nähdä kohdetta, jonka mitat ovat alle puolet aallonpituudesta jaettuna väliaineen taitekertoimella. 400 nm:n aallonpituudella (näkyvän spektrin violetti alue) ja taitekertoimella, joka on noin yksikkö (kuten ilma), alle 200 nm:n esineitä ei voida erottaa. Tämä kokoalue sisältää nimittäin esimerkiksi viruksia ja monia mielenkiintoisia solunsisäisiä rakenteita.

Siksi sisään viime vuodet Biologisessa mikroskopiassa on kehitetty laajasti epälineaarisen ja fluoresoivan optiikan menetelmiä, joihin diffraktiorajan käsite ei sovellu. Nyt näiden menetelmien avulla on mahdollista tutkia yksityiskohtaisesti solujen sisäistä rakennetta.

Suunnitteluproteiinit - evoluutio in vitro

Kuten synteettisessä biologiassa, puhumme luonnossa ennennäkemättömän luomisesta, mutta tällä kertaa ei uusia organismeja, vaan yksittäisiä proteiineja, joilla on epätavallisia ominaisuuksia. Tätä voidaan toivoa sekä kehittyneiden tietokonemallinnusmenetelmien että "in vitro -evoluution" avulla – esimerkiksi suorittamaan keinotekoisten proteiinien selektiota erityisesti tätä tarkoitusta varten luotujen bakteriofagien pinnalle.

Vuonna 2003 Washingtonin yliopiston tutkijat loivat tietokonerakenteen ennustusmenetelmiä käyttäen Top7-proteiinin - maailman ensimmäisen proteiinin, jonka rakenteella ei ole analogeja luonnossa. Ja niin kutsuttujen "sinkkisormien" - proteiinien elementtien, jotka tunnistavat DNA-osia eri sekvensseillä, tunnettujen rakenteiden perusteella oli mahdollista luoda keinotekoisia entsyymejä, jotka pilkkovat DNA:ta missä tahansa tunnetussa paikassa. Tällaisia ​​entsyymejä käytetään nykyään laajalti työkaluina genomin manipuloimiseen: niillä voidaan esimerkiksi poistaa viallinen geeni ihmissolun genomista ja pakottaa solu korvaamaan se normaalilla kopiolla.

Henkilökohtainen lääketiede – saamme geenipassit

Ajatus siitä, että eri ihmiset sairastuvat ja että heitä pitäisi kohdella eri tavalla, ei ole uusi. Vaikka unohtaisimme eri sukupuolen, iän ja elämäntavat emmekä ottaisi huomioon geneettisesti määräytyviä perinnölliset sairaudet, silti yksilöllinen geenisarjamme voi ainutlaatuisella tavalla vaikuttaa sekä monien sairauksien riskiin että lääkkeiden vaikutuksen luonteeseen kehossa.

Monet ovat kuulleet geeneistä, vioista, jotka lisäävät riskiä sairastua syöpään. Toinen esimerkki koskee hormonaalisten ehkäisyvalmisteiden käyttöä: jos naisella on Leiden-tekijä V -geeni (yksi veren hyytymisjärjestelmän proteiineista), mikä ei ole harvinaista eurooppalaisille, hänellä on jyrkästi lisääntynyt tromboosiriski. koska sekä hormonit että tämä geenivariantti lisäävät veren hyytymistä.

DNA-sekvensointimenetelmien kehittymisen myötä on tullut mahdolliseksi tehdä yksilöllisiä geneettisiä terveyskarttoja: on mahdollista määrittää, mitkä tunnetut geenimuunnokset liittyvät sairauksiin tai vasteeseen lääkkeitä ovat läsnä tietyn henkilön genomissa. Tämän analyysin perusteella voidaan antaa suosituksia sopivimmasta ruokavaliosta, tarvittavista ennaltaehkäisevistä tutkimuksista ja varotoimista tiettyjen lääkkeiden käytössä.

MicroRNA - mistä genomi oli hiljaa

1990-luvulla RNA-interferenssiilmiö havaittiin - pienten kaksijuosteisten deoksiribonukleiinihappojen kyky vähentää geenien aktiivisuutta niistä luettujen lähetti-RNA:iden hajoamisen vuoksi, joilla syntetisoidaan proteiineja. Kävi ilmi, että solut käyttävät aktiivisesti tätä säätelyreittiä syntetisoimalla miRNA:ita, jotka sitten leikataan tarvittavan pituisiksi fragmenteiksi.

Ensimmäinen mikroRNA löydettiin vuonna 1993, toinen vasta seitsemän vuotta myöhemmin, ja molemmissa tutkimuksissa käytettiin sukkulamatoa. Caenorhabditis elegans, joka toimii nyt yhtenä kehitysbiologian tärkeimmistä koekohteista. Mutta sitten löydöt satoivat kuin runsaudensarvisesta.

Kävi ilmi, että mikroRNA:t ovat mukana sekä ihmisen alkion kehityksessä että onkologisten, sydän- ja verisuonisairauksien patogeneesissä. hermoston sairaudet. Ja kun tuli mahdolliseksi lukea samanaikaisesti kaikkien ihmissolun RNA:iden sekvenssit, kävi ilmi, että valtava osa genomistamme, jota pidettiin aiemmin "hiljaisena", koska se ei sisällä proteiinia koodaavia geenejä, toimii itse asiassa templaatti mikroRNA:iden ja muiden ei-koodaavien RNA:iden lukemiseen.

D. b. n. D. O. Zharkov (kemian instituutti
biologia ja peruslääketiede
SB RAS, Novosibirsk)­

Oppitunnin aihe: Biologia on tiede elävästä luonnosta.

Päätavoitteet ja tavoitteet: Antaa 5. luokan oppilaille alustava käsitys siitä, mitä biologia on ja mitä se tekee.

Erityistä huomiota kiinnitetään biologisen tutkimuksen monimuotoisuuteen sekä elävän ja elottoman luonnon välisten erojen muodostumiseen.

Tuntisuunnitelma:

1. Mitä biologia opiskelee?
2. Biologian alaosastot
3. Missä biologian saavutuksia käytetään?
4. Elävän maailman edustajat
5. Miten elävät organismit eroavat ei-elävistä?

Tuntien aikana

1. Mitä biologia tutkii?

Biologia luonnontieteenä tutkii kaikkia sen ilmenemismuotoja. Sen nimi sisältää kaksi kreikkalaista sanaa: bios, joka tarkoittaa elämää, ja logos, joka tarkoittaa tiedettä.

Biologiassa kaikki elävät organismit ovat poikkeuksetta tärkeitä, suurimmista pienimpiin. Biologit (niin kutsutaan biologiaa harrastavia tiedemiehiä) tutkivat elämää sen kaikissa ilmenemismuodoissa. Mitä he tarkalleen tekevät:

• Tutkia organismien rakennetta;
• Tutki lisääntymisprosessia;
• Yksittäisten ryhmien alkuperän ja suhteiden jäljittäminen;
• He tutkivat elävien ja elottomien asioiden suhdetta.

Käytännön tehtävä:

Kuten kaikissa muissakin monimutkaisissa tieteissä, biologiassa on monia alajaksoja. Jokainen niistä keskittyy luonnon eri puoliin:

• Kasvitiede on tiedettä kasveista;
• Eläintiede on eläintiede;
• Genetiikka - perinnöllisyyden ja geenien tiede;
• Fysiologia - tiede kiinteän organismin elintärkeästä toiminnasta;
• Sytologia - tutkitaan tiedettä soluista, niiden rakenteesta, toiminnasta, lisääntymisestä;
• Anatomia - tiede elävien organismien sisäisestä rakenteesta, sijainnista ja vuorovaikutuksesta sisäelimet;
• Morfologia on tiedettä organismien muodosta ja rakenteesta;
• Mikrobiologia - tiede mikroskooppisista aineista (mikrobit);

Käytännön tehtävä:

Mieti, mihin seuraavat tieteet keskittyvät: embryologia (tiede alkioiden kehityksestä), biogeografia (tiede, joka tutkii eläinten maantieteellistä jakautumista ja sijoittamista planeetalla), bioniikka (tiede siitä, kuinka soveltaa toimivia periaatteita elävissä ja elottomissa olennoissa teknisissä laitteissa ja systeemiorganismeissa), molekyylibiologia (tiede geneettisen tiedon tallentamisesta ja siirtämisestä proteiinien ja nukleiinihappojen tasolla), radiobiologia (omistettu säteilyn vaikutuksen tutkimukselle biologisista objekteista), avaruusbiologia (tutkii organismien elämänmahdollisuuksia avaruuslento-olosuhteissa ja elämän tukemista avaruusasemilla), fytopatologia (kasvitautien tiede), biokemia (tutkii elävien solujen ja organismien koostumusta).

3. Missä biologian saavutuksia käytetään?

Biologia on teoreettista tiedettä, mutta biologien tutkimusten tulokset ovat usein luonteeltaan soveltavia. Missä biologisia löytöjä voidaan käyttää?

• Maatalous - sadonkorjuun lisäämiseksi, karjanhoidon tuottavuuden lisäämiseksi, tuholaistorjuntamenetelmien keksintö.
• Lääketiede - tutkimus hyödyllisiä ominaisuuksia elävän ja eloton luonnon esineet auttavat keksimään uusia lääkkeitä.
• Ympäristönsuojelu - biologia näyttää, mihin suuntiin ihminen tuhoaa luonnon olemassa olevaa järjestystä ja auttaa löytämään tapoja käsitellä näitä ilmiöitä.

4. Elävän maailman edustajat

Elävässä maailmassa nykyään, samoin kuin 4 miljardia vuotta sitten, on:

• Presellulaariset organismit ovat viruksia. Ne elävät vasta, kun heillä on mahdollisuus ilmetä elävien organismien soluissa.
• Prokaryootit. Heillä on solu, solulla ei ole ydintä. Toinen bakteerien nimi on bakteeri.
• Eukaryootit. Tämä sisältää sienet, kasvit ja eläimet. Heillä on hyvin muodostuneet ytimet soluissaan.

Bakteerit, sienet, kasvit ja eläimet muodostavat 4 elävien organismien valtakuntaa.

Käytännön tehtävä:

Mitä viruksia tiedät? (SARS-virusta aiheuttava virus) erilaisia influenssa jne.).

5. Miten elävät organismit eroavat ei-elävistä?

Jos olemme jo puhuneet elävän luonnon esineistä, emme ole vielä käsitelleet kysymyksiä siitä, mitä elottoman luonnon esineet ovat. Näitä ovat ensinnäkin kivet, jää, hiekka ja niin edelleen. Mitkä ovat elävien olentojen erottavat ominaisuudet?

• He hengittävät.
• He syövät. Mikään elävä organismi ei voi olla olemassa ilman energiaa ulkopuolelta. Mutta se, mitä hän kuluttaa ja prosessoi - liha, maito, viljat tai porkkanat - ei ole niin tärkeää.
• He lisääntyvät, toisin sanoen he tuottavat omaa lajiaan. Kaikki Ilman tätä elämä planeetalla olisi kuivunut ja päättynyt kauan sitten. Juuri tässä ominaisuudessa Maaplaneetan elämän äärettömyys ilmenee.
• Ne reagoivat ympäristön vaikutuksiin ja ovat riippuvaisia ​​olosuhteista, joissa he elävät. Siksi karhut nukkuvat talven lepotilassa ja jänikset vaihtavat väriään.
• Elävillä organismeilla on solurakenne. Ne voivat koostua yhdestä solusta (on olemassa erityinen yksisoluinen luokka) tai ne voivat koostua useista (esimerkiksi eläimistä tai ihmisistä). Vain viruksilla ei ole soluja, joten ne voivat elää yksinomaan muiden eläinten, kasvien tai ihmisten organismeissa.
• Elävät olennot ovat samanlaisia kemiallinen koostumus- niiden rakenteessa on orgaanisia yhdisteitä (proteiineja. Rasvoja, hiilihydraatteja) sekä epäorgaanisia (yleisin niistä on vesi).
• Useimmat elävät organismit kykenevät liikkumaan. Kaikki tietävät tämän eläinten mahdollisuudesta, mutta entä kasvit? Juurien läsnäolo ja postissa oleminen tekevät niistä kyvyttömiä ilmaisemaan tätä ominaisuutta. Tämä ei kuitenkaan ole aivan totta. Esimerkiksi auringonkukka muuttaa sijaintiaan Auringon liikkeen mukaan. Samoin monien kasvien lehdet reagoivat auringonvaloon.

Näillä merkeillä ne voidaan erottaa, mutta levossa joissakin elävissä esineissä ei ole merkkejä elintärkeästä toiminnasta (esimerkiksi kasvien siemenet, kukkien siitepöly).

Arviointi: Pyydä oppilaita vastaamaan testikysymyksiin. Heidän vastaustensa perusteella on mahdollista määrittää, kuinka paljon he ovat oppineet oppitunnin materiaalin:

• Mikä on biologia?
• Mitä biologia opiskelee?
• Mitä biologian aloja tunnet?
• Mitä elävien organismien valtakuntia tunnet?
• Mitkä ovat tärkeimmät erot elävän organismin ja elottomien esineiden välillä?

6. Oppitunnin yhteenveto:

Kurssin aikana opiskelijat oppivat mm.

• Mitä biologia on, mitä kysymyksiä se tutkii, mikä on sen pääpaino.
• Mitkä ovat biologian alat ja mitä ne tekevät.
• Millä aloilla biologian saavutuksia käytetään.
• Mitä eroa on elävien ja elottomien organismien välillä.

Kotitehtävät:

Kotitehtävänä opiskelijoille tulisi antaa mahdollisuus kirjoittaa luova työ "Missä biologian saavutuksia käytetään", koska tätä asiaa käsiteltiin tunnilla erittäin pinnallisesti.

1. Antibioottien aikakauden loppu

Vuosi 2017 osoitti, että lähes vuosisadan kestänyt antibioottien aikakausi on tullut päätökseen. Bakteerit ovat oppineet kehittämään vastustuskykyä tunnetuille lääkkeille, eikä uusien kehittämiseen ole aikaa eikä riittävästi varoja. Lääkärit ja tiedemiehet tekevät synkkiä ennusteita: jos mitään ei tehdä, mikro-organismit tappavat ihmiskunnan paljon aikaisemmin kuin ilmastonmuutos. Tätä uhkaa ei kuitenkaan oteta vielä vakavasti. Syy superbakteerien syntymiseen on mikro-organismien lisääntymisnopeus ja niiden kyky vaihtaa geneettistä tietoa. Ainoa bakteeri, joka on kehittänyt lääkeresistenssigeenin, jakaa sen sukulaistensa kanssa. Jotta ihmiskunta selviäisi, tutkijat etsivät korvaavia lääkkeitä. Superbakteerien torjuntaan he ehdottavat CRISPR:n, nanohiukkasten ja uusien, tehokkaampien antibioottien käyttöä. Näiden ja muiden menetelmien kehittäminen on mahdollista vain resistenssin syntymisen molekyylimekanismeja tutkimalla.

2. Selvensi elämän ilmestymisaikaa

Kysymys siitä, kuinka elämä syntyi maan päällä, on yksi biologian tärkeimmistä. Elämän syntymisen tarkat päivämäärät ja olosuhteet ovat edelleen keskustelunaihe. Viime vuonna australialaiset tutkijat tutkivat 3,48 miljardin vuoden ikäisiä kiviä ja löysivät niistä jälkiä mikro-organismeista. Tämä tarkoittaa, että primitiiviset elämänmuodot olisivat voineet ilmaantua jopa aikaisemmin - noin 4 miljardia vuotta sitten. Mielenkiintoista on, että tutkitut kivet kuuluvat maaesiintymiin, mikä tarkoittaa, että elämän kehto ei voinut olla valtameri, vaan kuumat lähteet maassa. Myös viime vuonna tutkijat tutkivat molekyylimekanismeja, jotka seurasivat elävien organismien ilmaantumisen alkuvaiheita. Erityisesti kyseenalaistettiin suosittu hypoteesi RNA-maailmasta: uuden tutkimuksen mukaan RNA ja proteiinit osallistuivat tasaisesti elämän syntymiseen.

3. Uuden lintulajien ilmaantuminen

Evoluutio on yleensä hyvin pitkä prosessi, joka on ihmissilmälle lähes huomaamaton. Kestää satoja ja tuhansia vuosia, ennen kuin piirre vakiintuu populaatioon. Siksi tutkijat joutuvat käsittelemään evoluution todisteita, jotka on vangittu fossiileihin ja DNA:han, ja tavalliset ihmiset epäilevät evoluution todellisuutta. Lajien muuttuminen toiseksi on vielä harvinaisempaa, ja sellaisen havaitseminen on todellinen onnenpotku, joka valaisee monia evoluution mysteereitä. Viime vuonna tutkijat ilmoittivat pystyneensä näkemään uuden lintulajin syntymän.

Löytö tehtiin kaikkien biologien palvontapaikassa - Galapagossaarilla, mikä inspiroi Charles Darwinia luomaan teoriansa. Rosemary ja Peter Grant, Princetonin yliopiston ornitologi, ovat tutkineet Darwinin peippoja täällä neljäkymmentä vuotta. Työskennellessään Daphne Isletillä he huomasivat, että uusi tulokas syrjäiseltä Hispaniolan saarelta, Geospiza conirostris -uros, lempinimeltään Big Bird, oli liittynyt paikallisiin peipoihin. Lajinsa naaraiden puutteen vuoksi hän paritteli paikallisten lintujen kanssa. Näiden liittojen jälkeläiset ovat laulultaan ja ulkonäöltään niin erilaisia ​​kuin muut peippoja, että ne voidaan tunnistaa uudeksi lajiksi.

4. Evoluutio tunnustetaan äärettömäksi

Vuonna 2017 juhlittiin yhden biologian historian pisimmistä kokeista. Mikrobiologi Richard Lenskyn johtamat tutkijat ovat seuranneet bakteerien kehitystä 30 vuoden ajan. coli Escherichia coli. Tänä aikana 67 000 sukupolvea on vaihtunut, mikä vastaa miljoonan vuoden ihmisen evoluutiota. Arvokkaasta iästä huolimatta kokeilu jatkuu ja tuo uusia löytöjä. Hänen viime vuoden tulosten analyysi kumosi yhden modernin biologian suosituista ajatuksista. Monien asiantuntijoiden mukaan sopeutumisella on rajansa: kun laji on täysin sopeutunut vakaaseen ympäristöön, sen kehitys pysähtyy. Vuosikymmenten mikro-organismien havainnointi on kuitenkin osoittanut, että evoluutio jatkuu myös tässä tapauksessa, eikä sopeutumiskyvyllä ole rajaa. Tämä vastaa enemmän Charles Darwinin näkemyksiä kuin nykyaikaisten asiantuntijoiden ajatuksia.

5. Uusia merkkejä biologisen monimuotoisuuden kriisistä

Monet tutkijat ovat taipuvaisia ​​uskomaan, että elämme kuudennen massasukupuuton aikakautta – suurinta sitten dinosaurusten katoamisen 65 miljoonaa vuotta sitten. Lajien sukupuuttoon kuoleminen on nyt paljon nopeampaa kuin koskaan viimeisten miljoonien vuosien aikana - prosessia kutsutaan jo "biologiseksi tuhoamiseksi", ja siihen on syyllinen henkilö, joka tuhoaa eläimiä, kasveja ja niiden elinympäristöä. Yksi järkyttävimmistä tieteen tiedoksi tulleista seikoista viimeisen vuoden aikana oli hollantilaisten ympäristönsuojelijan tekemä tutkimus, joka tutki lentävien hyönteisten määrää Saksassa. He havaitsivat, että vain 28 vuodessa se on laskenut 76 prosenttia, ja tämä luku on 82 prosenttia kesäkuukausina.

Tutkijat ympäri maailmaa ovat aiemmin epäilleet hyönteisten pienenevän, mutta näin tiukka ja pelottava arvio annetaan ensimmäistä kertaa. Erityisen epämiellyttävää on, että tutkimus tehtiin luonnonsuojelualueiden alueella, jossa ihmisen puuttuminen luontoon on rajallista. Kirjoittajat havaitsivat, että hyönteisten sukupuuttoa ei voida selittää sääolosuhteilla tai maiseman ominaisuuksilla. Ehkä ilmastonmuutos tai torjunta-aineiden käyttö ovat syyllisiä. Hyönteisten katoaminen on erittäin hälyttävä signaali, koska ne toimivat ravinnoksi monille muille lajeille ja ovat tärkeitä pölyttäjiä, joita ilman luonnonvaraisten kasvien lisäksi myös maatalous kuolee.

6. Tiedemiehet ovat oppineet poistamaan muistoja valikoivasti

Neurotiede kehittyy nopeammin kuin mikään muu biologian ala. Vuonna 2017 tehtiin paljon hämmästyttäviä löytöjä aivojen toiminnasta: tutkijat selvittivät, mikä vaikutus älypuhelimilla on niihin, löysivät siitä itsepuhdistuvan järjestelmän ja havaitsivat, että ihmiset, kuten tekoäly, kykenevät syvään oppimiseen. Näistä uutisista on vaikea erottaa pääasiallista, mutta ehkä tätä pitäisi kutsua uudeksi askeleeksi kohti muistinhallintaa. Kokeilemalla merinilviäistä Aplysiaa, joka on klassinen muistitutkimuksen malliobjekti, tiedemiehet ovat oppineet sammuttamaan hermosoluihin tallennetut muistot. Tätä varten oli tarpeen estää entsyymi proteiinikinaasi M. Jatkossa tutkimus voi auttaa ihmisiä, jotka kärsivät tuskallisista muistoista. Tämä tekniikka voi olla erityisen tehokas taistelussa posttraumaattista oireyhtymää vastaan.

7. Ruokavalio voi parantaa diabeteksen

Diabeteksen leviäminen on saanut todellisen epidemian luonteen: joidenkin ennusteiden mukaan jopa kolmannes Yhdysvaltain asukkaista kärsii siitä vuosisadan puoliväliin mennessä. Suurin kasvu on tyypin 2 diabetes, joka liittyy ylipainoon ja aliravitsemukseen. Käytössä alkuvaiheessa lääkärit suosittelevat sen hallintaa ruokavaliolla. Kuitenkin, kuten Yalen yliopiston tutkijoiden tutkimus osoitti, vakavat ruokavaliorajoitukset voivat jopa parantaa tyypin 2 diabeteksen täysin.

Tästä on ollut todisteita aiemminkin, mutta perusteellinen tutkimus tehtiin ensimmäistä kertaa. Kuten kävi ilmi, ruokavalio teki maksasta vastaanottavaisemman insuliinille vähentämällä rasvan määrää ja esti glukoosin tuotannon muista aineista. Jyrsijöillä tehdyssä kokeessa positiiviset muutokset alkoivat jo 3 päivää ruokavaliorajoitusten käyttöönoton jälkeen. Näitä havaintoja tukevat Glasgow'n yliopiston tutkijoiden työ. Tutkimus, johon osallistui 300 potilasta, osoitti, että päivittäisen kulutetun kalorimäärän vähentäminen 800 kaloriin 3–5 kuukauden ajaksi voi parantaa diabeteksen täysin ilman lääkkeitä.
8. Tehokas miesten ehkäisymenetelmä on kehitetty

Tiedemiehet ovat pitkään yrittäneet luoda miehille tehokkaan ja kätevän ehkäisymenetelmän, joka on samanlainen kuin naisten ehkäisypillerit. Kondomit, nykyään yleinen ratkaisu, vaikuttavat monien mielestä epämukavilta ja heikentävät seksin laatua, ja vasektomia on liian radikaalia. Tämän seurauksena useimmissa pariskunnissa ehkäisy kaatuu naisten harteille tai käytetään epäluotettavia menetelmiä, kuten yhdynnän keskeytyksiä. Vuonna 2017 näyttää siltä, ​​että tähän suuntaan saavutettiin läpimurto.

Tutkijaryhmä käytti ehkäisyyn geeliä, joka injektoidaan suonensuoleen ja tukkii ne, jolloin siittiöt jäävät kehoon ja liukenevat. Kahden vuoden makakeilla tehdyt tutkimukset osoittivat lääkkeen 100-prosenttisen tehokkuuden sekä lääkkeen puuttumisen. sivuvaikutukset kuin tulehdus. Geelin vaikutus on palautuva: "tulpat" voidaan poistaa vaikuttamalla niihin ultraäänellä. Vaihtoehtoinen ratkaisu käyttää hormoneja, kuten naisten ehkäisyvälineissä. Progestiinia ja testosteronia sisältävää geeliä on hierottava hartioihin, jolloin siittiöiden määrä laskee tasolle, joka tekee raskauden mahdottomaksi. Lääkkeen laajat kokeilut alkavat vuonna 2018. Tutkijat toivovat, että toisin kuin aiemmat miesten hormonaaliset ehkäisyvalmisteet, niiden kehitys ei aiheuta mielialan vaihteluita ja muita epämiellyttäviä seurauksia.

9. Edistyneemmät hammasproteesit

Monimutkaisten nykyaikaisten proteesien luominen on alue, jossa lääketiede ja biologia kohtaavat tekoälyn ja korkean teknologian. Tekoraajojen kehittäjät eivät enää tyydy mukavien ja kevyiden proteesien valmistamiseen, vaan heidän tavoitteenaan on tehdä proteeseista yhtä toimivia ja taitavia kuin aidot ihmiskädet. Vuonna 2017 tutkijat ja insinöörit onnistuivat pääsemään lähemmäs tämän ongelman ratkaisemista. Georgia Institute of Technologyn henkilökunnan luoma Robohand antaa käyttäjän liikuttaa jokaista sormea ​​erikseen. Tämä kyky saavutetaan proteesin ja muun käsivarren lihasten välisellä vuorovaikutuksella. Käteen upotettu ultraäänianturi määrittää, mitkä niistä liikkuvat, ja erikoisalgoritmin avulla muuntaa tämän tiedon sormen liikkeiksi. Laite on niin täydellinen, että sillä voi soittaa pianoa.

10. Elämän etsintä avaruudessa

Kiinnostus avaruuteen on kasvanut tasaisesti viime vuosina, ja kysymys "Olemmeko yksin maailmankaikkeudessa?" leimahti uudella voimalla. Jokaiseen NASA:n lehdistötilaisuuteen vuonna 2017 liittyi odotuksia siitä, että meille ilmoitettaisiin maan ulkopuolisen elämän löytämisestä. Valitettavasti tämä ei tapahtunut viime vuonna. Tiedemiehet ovat kuitenkin parantaneet tapoja etsiä elämän merkkejä avaruudesta käyttämällä biomarkkereita ja kehittäneet uusia lähetysprojekteja mahdollisesti asuttaviin maailmoihin, kuten Saturnuksen kuu Enceladus.

Yksi vuoden tärkeimmistä toiveista oli seitsemän Maan kaltaisen planeetan löytäminen TRAPPIST-1-järjestelmästä, joista kuusi on mahdollisesti asuttavalla "Goldilocks-vyöhykkeellä" (myöhemmin löydettiin toinen, punaisen kääpiön Ross 128:n ympäriltä). Jotkut tutkijat uskovat kuitenkin, että elämä siellä on mahdotonta: tähden UV-säteilyn aste on liian korkea eikä jätä tilaa ilmakehän ja hiilielämän olemassaololle. Toinen pettymys oli skotlantilaisten tutkijoiden löytö, joka osoitti, että Marsin pinta on myrkyllistä bakteerielämälle. Tähtitieteilijät ja biologit uskovat kuitenkin, että maan ulkopuolinen elämä löydetään 10-15 vuodessa.

1900-luvun loppu ja 2000-luvun alku johtivat lukuisiin löytöihin. Uudet biologian löydöt herättävät joukon kysymyksiä, jotka saavat tutkijat ajattelemaan, että kaikki ei ole niin yksinkertaista tässä maailmassa. Totuuden etsiminen on tutkijoiden päätavoite.

Löytöjä 1900-luvun biologiassa

Vuonna 1951 tutkija Erwin Chargaffu tuli yhteen johtopäätökseen, joka muutti radikaalisti näkemystä nukleiinihappojen rakenteesta. Aikaisemmin uskottiin, että kaikki nukleiinihapot syntyvät tetralohkoista, ja siksi niiltä puuttuu spesifisyys. Kolmen vuoden ajan tiedemies harjoitti tutkimusta ja lopulta pystyi todistamaan, että nukleiinihapot saatiin eri lähteistä, eroavat koostumuksestaan ​​toisistaan ​​- ne ovat erityisiä. Tiedemies rakensi DNA-mallin, joka ulkonäöltään näytti kaksoiskierteeltä, kun se asetettiin tasolle, se näytti tikkailta. Todettiin, että yhden ainoan DNA-haaran rakenne määrittää sen toisen haaran rakenteen - tämä johtuu siitä, että viereisten haarojen kanta määrittää muiden ohjainten sekvenssin. Siten määriteltiin DNA:n uusi ominaisuus - komplementaarisuus.

Molekyylibiologian alalla tarvittiin lisätutkimuksia, jotka selvittäisivät DNA:n replikaation ja transkription mekanismin. Tutkijat ehdottivat, että lanka kiertyy, sen langat eroavat, ja sitten komplementaarisuussäännön mukaisesti jokaisesta langasta muodostuu molekyyli. Hieman myöhemmin kokeet vahvistivat tämän hypoteesin.

Vuonna 1954 Georgi Antonovich Gamov ehdotti Erwin Chargaffin tutkimukseen perustuen, että aminohapot koodataan kolmen nukleotidin yhdistelmästä.

Vuonna 1961 ranskalaiset tiedemiehet Jacques Monod ja François Jacob loivat uudelleen piirin, joka säätelee aktiivisia geenejä. Tutkijat sanoivat, että DNA:ssa ei ole vain informaatiogeenejä, vaan myös operaattorigeenejä ja säätelygeenejä.

Uusia löytöjä XXI-luvun biologiassa

Vuonna 2007 Wisconsis-Madisonin yliopiston ja Kioton yliopiston tutkijaryhmä suoritti kokeen, joka sai aikuisten ihosolut käyttäytymään kuin alkion kantasolut. Solu kykeni muuttumaan melkein minkälaiseksi. Rahoituskehys voidaan hylätä, koska tällä tavalla ihmisen DNA:n soluista voi tulla elinsiirtoelin. Potilaan keho ei hylkää tällä tavalla kasvatettua elintä.

Ihmisgenomitutkimus päättyi vuonna 2006. Tätä projektia on kutsuttu biologian alan tärkeimmäksi tutkimukseksi. Työn päätavoitteena on määrittää nukleotidisekvenssi sekä tutkia noin 20 000 tuhatta ihmisen geeniä. Tiedemies James Watsonin ohjauksessa vuonna 2000. osa genomin rakenteesta esiteltiin, ja vuonna 2003. rakennetutkimukset on saatu päätökseen. Huolimatta siitä, että "ihmisgenomi" valmistui virallisesti vuonna 2006, joidenkin osien analysointi jatkuu tänään. Tämä tutkimus avaa uusia evoluutioteorioita. Työn aikana saatua tietoa hyödynnetään jo aktiivisesti lääketieteessä.

1900-luvulla biologia tieteenä otti suuria harppauksia eteenpäin, ja 2000-luvun alku on jo merkittävä löytöjen suhteen. Voidaan olettaa, että biologian uudet löydöt paljastavat monia salaisuuksia ja mysteereitä, jotka voivat ehkä kääntää kaiken aiemman tiedon ja hyväksytyt teoriat.

Kymmenen merkittävää löytöä XXI-luvun ensimmäisen vuosikymmenen ajalta - video