"Cinderella" กลายเป็นเจ้าหญิงหรือสถานที่ของชีววิทยาในลำดับชั้นของวิทยาศาสตร์

“Cinderella” กลายเป็นเจ้าหญิงหรือสถานที่ของชีววิทยาในลำดับชั้นของวิทยาศาสตร์

เนื้อหา

Alexander Alexandrovich Yarilin,
แพทย์วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิตหัวหน้าแผนกภูมิคุ้มกันของเซลล์ศูนย์วิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย – สถาบันภูมิคุ้มกันของหน่วยงานทางการแพทย์และชีววิทยาแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย
"นิเวศวิทยาและชีวิต" № 12, 2008

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาชีววิทยาซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่าเกือบจะเป็นคนนอกในหมู่วิทยาศาสตร์ธรรมชาติได้กลายเป็นผู้นำดึงดูดความสนใจของสาธารณชนมากขึ้นและมากขึ้นเช่นเดียวกับวัสดุและทรัพยากรมนุษย์ ที่น่าประทับใจที่สุดคือความเร็วของการเปลี่ยนแปลงนี้ คำถามเกิดขึ้นตามธรรมชาติเกี่ยวกับสาเหตุของมัน บทความนี้ได้ให้ความสำคัญกับเรื่องนี้

คุณสมบัติทางชีววิทยา

ชีววิทยา – วิทยาศาสตร์แห่งสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ตามธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและถือเป็นส่วนสำคัญของวิชาฟิสิกส์และเคมี แต่แม้จะมีการเปรียบเทียบผิวเผินแบบสุด ๆ กับสามส่วนนี้ลักษณะทางชีววิทยาบางอย่างก็ดึงดูดความสนใจให้กับตนเองโดยแยกความแตกต่างจากสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

บ้าน – ความซับซ้อนที่น่าทึ่งของวัตถุของการศึกษา – ธรรมชาติที่มีชีวิต – เมื่อเทียบกับธรรมชาติของเฉื่อยการศึกษาโดยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่น ๆนอกจากนี้ความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของชีวิตยังชี้ให้เห็นอย่างชัดเจน แต่เห็นได้ชัดว่าความเข้าใจเบื้องต้นเกี่ยวกับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีชีวิตชีวา แน่นอนคำพูดนี้ไม่ควรเข้าใจในแง่ที่ว่ากฎหมายของสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีชีวิตจะต้องได้รับการเปิดเผยอย่างสมบูรณ์ก่อนและจากนั้นคุณสามารถหันไปศึกษาชีวิตได้ ค่อนข้างคล้ายคลึงกับยาที่เหมาะสม การแทรกแซงในสิ่งมีชีวิตเพื่อการรักษาโรคนั้นเกี่ยวข้องกับความเข้าใจในกฎหมายที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมที่สำคัญรวมถึงความรู้เกี่ยวกับลักษณะของโรค แต่ถ้าหลักการนี้ถูกนำมาใช้อย่างแท้จริงยาเป็นกิจกรรมประเภทหนึ่งจะไม่เกิดขึ้นจนกระทั่งบัดนี้ ในความเป็นจริงเช่นเดียวกับการแพทย์ตามมาด้วยระยะทางที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาด้านชีววิทยาชีววิทยาจะพัฒนาไปในช่วงเวลาหนึ่งหลังฟิสิกส์และเคมี "ธรรมชาติทุติยภูมิ" ของชีววิทยาเกี่ยวกับฟิสิกส์และเคมีเป็นที่ประจักษ์ไม่เพียง แต่ในขอบเขตของความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับกฎแห่งธรรมชาติที่อาศัยอยู่โดยอิงกับกฎทั่วไปของเรื่อง (แต่ไม่ได้ติดตามโดยอัตโนมัติ) หลักการพื้นฐานของชีววิทยาเครื่องมือของวิทยาศาสตร์นี้มาจากเทคโนโลยีซึ่งเป็นลูกหลานของฟิสิกส์และเคมีเพียงพอที่จะจำได้ว่าชีววิทยาให้การสร้างกล้องจุลทรรศน์การพัฒนาวิธีการของการวิเคราะห์ทางเคมี ฯลฯ

อีกประการหนึ่งที่สำคัญของชีววิทยาคือวิชา (ชีววิทยา) เป็นสิ่งมีชีวิตที่เปิดออกมาเป็นในเวลาเดียวกันวัตถุของมัน นี้จะช่วยให้ชีววิทยาสถานที่เพิ่มเติมเมื่อเทียบกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่น ๆ และทำหน้าที่เป็นหลักประกันความสนใจของประชาชนในมันตลอดเวลา

นอกจากนี้ชีววิทยาเป็นรากฐานของการแพทย์ซึ่งเป็นสาขาที่ใช้ชีววิทยาและเป็นแรงจูงใจที่สำคัญสำหรับการระดมทุนมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างของงานวิจัยทางชีววิทยาซึ่งเป็นที่นิยมในการพัฒนาส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการแพทย์

ดังนั้นจึงสามารถถกเถียงกันได้ว่าเนื่องจากความซับซ้อนที่น่าทึ่งของวัตถุการศึกษาชีววิทยาในความคืบหน้าของมันตามฟิสิกส์และเคมีขึ้นอยู่กับวิธีการและเนื้อหาของวิทยาศาสตร์เหล่านี้ ในขณะเดียวกันสำหรับวัตถุที่มีชีวิตมนุษย์ได้รับความสนใจเป็นพิเศษไม่เพียง แต่เป็นแหล่งความรู้เกี่ยวกับตัวเขาเท่านั้น แต่ยังเป็นพื้นฐานของการแพทย์และสาขาวิชาชีววิทยาที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้มีบทบาทสำคัญมากขึ้นในชีวิตประจำวันของเรา

ชีววิทยาคู่

ความคล้ายคลึงกันของชีววิทยาแบบดั้งเดิมเป็นที่ประจักษ์ชัดที่สุดในการอยู่ร่วมกันของ "corpuscular พันธุ" และ "สรีรวิทยาและการเผาผลาญ" ของทิศทางของมัน

การพัฒนาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเริ่มต้นด้วยการสังเกตการณ์และการสะสมของข้อเท็จจริงตามด้วยความเข้าใจเชิงทฤษฎีและการวิเคราะห์เชิงทดลองของข้อเท็จจริงเหล่านี้และความสัมพันธ์ระหว่างกัน ตัวอย่างเช่นฟิสิกส์ค่อนข้างแยกออกจากการศึกษาวัตถุเฉพาะ (จักรวาลโลก ฯลฯ ) จากการศึกษากฎทั่วไปของการดำรงอยู่ของสสารทำให้เกิดเอกราชแม้ว่าจะมีความเป็นส่วนตัวมากขึ้นเช่นดาราศาสตร์จักรวาลวิทยาธรณีวิทยา ฯลฯ ในชีววิทยาทุกสิ่งทุกอย่าง มันแตกต่างกัน จนถึงปัจจุบันพร้อมกับชีววิทยาทั่วไปมีพฤกษศาสตร์สัตวศาสตร์จุลชีววิทยาวิทยาศาสตร์ของมนุษย์ที่ซับซ้อน (รวมถึงสาขาวิชาที่ประยุกต์ใช้รวมถึงยา) ในส่วนลึกของมัน นอกจากชีววิทยาทั่วไปเพียงประมาณครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาได้รับการยอมรับว่าเป็นเขตชีววิทยาที่เป็นอิสระและเท่าเทียมกัน ในเรื่องนี้ควรจดจำตำราเรียนเกี่ยวกับชีววิทยาเมื่อไม่นานมานี้แทนที่จะเป็นตำราเรียนเกี่ยวกับพฤกษศาสตร์สัตวศาสตร์กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาของมนุษย์และเป็นคำสอนทางชีววิทยาที่เป็นที่รู้จักกันทั่วไปทั้งหมดนี้สามารถมองเห็นได้บนมือข้างหนึ่งเป็นการแสดงออกถึงความซับซ้อนและความหลากหลายของวัตถุในการศึกษาทางชีววิทยาและอีกนัยหนึ่งเป็นสัญญาณของความไม่สมบูรณ์ของวิทยาศาสตร์นี้

ทัวร์ประวัติศาสตร์

ให้เราลองทบทวนประวัติศาสตร์ชีววิทยาโดยย่อเพื่อที่จะเปิดเผยแนวโน้มโดยทั่วไปในส่วนนี้ (ซึ่งจำเป็นสำหรับการอภิปรายเพิ่มเติม)

เห็นได้ชัดว่าการอุทธรณ์ครั้งแรกที่เป็นระบบเพื่อการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตคือกายวิภาคของมนุษย์ซึ่งมีการปฐมนิเทศทางการแพทย์ที่ใช้กันอย่างเห็นได้ชัด ความสำเร็จที่ประสบความสำเร็จในสมัยโบราณยุคกลางและยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาเกือบจะหมดไปในงานวิจัยชิ้นนี้ ในยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาในงานเขียนของนักสรีรวิทยาครั้งแรก (ผู้ศึกษาระบบไหลเวียนโลหิต) ร่างกายมนุษย์ "ทำงาน" เพื่อให้เข้าใจถึงการทำงานของร่างกายได้ดีขึ้นต้องใช้ความรู้ทางเคมีอย่างลึกซึ้งและในศตวรรษที่ 19 ชีวเคมีและทฤษฎีการเผาผลาญเกิดขึ้นบนพื้นฐานของร่างกาย แยกเฉพาะในกล้องจุลทรรศน์เซลล์เริ่มได้รับการพิจารณาเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ความสำคัญจากการสังเกตของอวัยวะที่มีขนาดมหึมาถูกเลื่อนไปสู่การวิเคราะห์โครงสร้างของเนื้อเยื่อด้วยกล้องจุลทรรศน์ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 ความคิดเกี่ยวกับกฎระเบียบของการทำงานของสรีรวิทยา homeostasis ลุกขึ้นและหลักคำสอนของระบบประสาทส่วนกลางถูกสร้างขึ้นซึ่งได้กลายเป็นมงกุฎแห่งสรีรวิทยา

ทิศทางชีววิทยาในทิศทางนี้มุ่งเน้นไปที่การพึ่งพายาและความเป็นไปได้ในการศึกษาเกี่ยวกับสรีรวิทยาของมนุษย์นั้นมีข้อ จำกัด อย่างมากเพื่อที่จะศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในร่างกายมนุษย์สัตว์ทดลองต้องมีส่วนร่วม เป็นผลให้ความรู้ได้รับไม่เพียง แต่การแพทย์อย่างแคบ แต่ยังทั่วไปทางชีวภาพ (ขยายไปถึงตัวแทนของสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน) การตีความ จากงานที่คล้ายกันและการติดตั้งทางวิทยาศาสตร์ที่คล้ายคลึงกันสรีรวิทยาและชีวเคมีของพืชมีการพัฒนาในลักษณะเดียวกัน สาขาชีววิทยานี้สามารถกำหนดให้เป็นสรีรวิทยาและการเผาผลาญ

ตั้งแต่เริ่มแรกอีกทิศทางหนึ่งของชีววิทยาก็มุ่งเน้นไปที่การศึกษากฎหมายทางชีวภาพทั่วไป จุดเริ่มต้นที่นี่คือวิธีการบรรยายแบบเดียวกัน การสังเคราะห์พื้นฐานเบื้องต้นครั้งแรกบนเส้นทางนี้เกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบลักษณะทางกายวิภาค บนพื้นฐานของความคิดของความสามัคคีของธรรมชาติที่มีชีวิตและความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นซึ่งเป็นพื้นฐานของอนุกรมวิธานทางชีวภาพวางกลับมาในศตวรรษที่ 17

ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างทฤษฎีวิวัฒนาการซึ่งได้รับการอำนวยความสะดวกอย่างมากโดยกิจกรรมการปฏิบัติในการเพาะพันธุ์สัตว์และพืชเทียมในการทำการเกษตร เกือบจะพร้อม ๆ กับการพัฒนาโดยชาร์ลส์ดาร์วินจากทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติเป็นพื้นฐานของกระบวนการวิวัฒนาการ G. Mendel ได้กำหนดลักษณะทางพันธุกรรมของเนื้อแท้ ด้วยวิธีเตรียมเซลล์ (cellular) ตามมาด้วยการพัฒนาพันธุกรรมอย่างรวดเร็ว (ทฤษฎีเกี่ยวกับพันธุกรรมของพันธุกรรมการศึกษาการกลายพันธุ์เป็นแหล่งความหลากหลายทางชีวภาพการจัดหาวัสดุสำหรับการคัดเลือก ฯลฯ ) พันธุกรรมของครึ่งปีแรกของศตวรรษที่ 20 ถูกเรียกว่าเป็นทางการโดยไม่ต้องไม่มีเหตุผล: สำหรับการทำความเข้าใจสาระสำคัญของกระบวนการทางพันธุกรรมและวิวัฒนาการลักษณะทางชีวเคมีของหน่วยพันธุกรรมและสิ่งที่เลือกได้ไม่สำคัญในขั้นตอนนั้น เราเรียกว่าสาขาชีววิทยานี้เป็น corpuscular-genetic

สองชีววิทยา?

มันง่ายที่จะเห็นว่าวิธีการที่อยู่ภายใต้สองสาขาแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ตอนแรกสิ่งนี้เกิดจากความแตกต่างในความสนใจงานและแนวความคิดเริ่มแรก แต่แล้วก็แพร่ไปสู่แนวทางวิธีการเพื่อให้รูปแบบการคิดทางวิทยาศาสตร์สองรูปแบบความแตกต่างในมุมมองของผู้สนับสนุนของ "สองชีววิทยา" นี้ร้ายแรงมากจนพวกเขาตอบคำถามพระคาร์ดินัลที่แตกต่างกันออกไปนั่นคือพื้นฐานของชีวิต

ตำแหน่งของกลุ่มผู้สนับสนุนของแนวโน้มทางพันธุกรรม – พันธุกรรมเป็นเวลาสั้น ๆ (แม้ว่าจะไม่ชัดเจนนักที่ไม่ได้ฝึกหัด) โดย N.V. Timofeev-Resovskiy: "พื้นฐานของชีวิตคือการลดขั้นตอนที่อาจเกิดขึ้นได้" เขาได้เข้าใจถึงวัตถุทางชีวภาพที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (ในท้ายที่สุดคือโครโมโซมยีนดีเอ็นเอ) โดยมีความเบี่ยงเบนไปจากสถานะเริ่มต้น

ผู้ติดตามกระบวนการทางสรีรวิทยาและการเผาผลาญอาหารถือว่าเป็นพื้นฐานของชีวิตการเผาผลาญอาหารการหยุดชะงักซึ่งเป็นสิ่งที่กลับไม่ได้และหมายถึงความตาย

หนึ่งไม่สามารถ แต่ยอมรับว่าทั้งสองเข้าใจธรรมชาติของชีวิตเป็นธรรม แต่มีอยู่ตามที่อยู่ในระดับที่แตกต่างกัน ความเข้าใจเกี่ยวกับพันธุกรรมและพันธุกรรมส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกรรมพันธุ์ – กระบวนการของการทำสำเนาตัวเองและสาเหตุของความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในขณะที่ความเข้าใจเกี่ยวกับสรีรวิทยาและการเผาผลาญจะขึ้นอยู่กับการลงทะเบียนการแสดงออกทางฟีโนไทป์ของลักษณะทางพันธุกรรม

ชีววิทยาชีววิทยานี้ยังคงอยู่จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อเหตุการณ์เกิดขึ้นซึ่งทำให้เกิดการสังเคราะห์พื้นที่ที่พิจารณาเป็นการสังเคราะห์ที่ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานของความก้าวหน้าทางชีววิทยาอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนซึ่งนำมาสู่ตำแหน่งผู้นำด้านวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

การสังเคราะห์ "สองชีววิทยา" และการเกิดของอณูชีววิทยาโมเลกุล

รางวัลโนเบลสาขาวิชาสรีรวิทยาและการแพทย์สำหรับปีพ. ศ. 2505 ได้รับรางวัลเจวัตสัน, F. Creek และ M. Wilkins สำหรับถอดรหัสโครงสร้างดีเอ็นเอ (เผยแพร่ในปีพ. ศ. 2496) ในความเป็นจริงรางวัลได้รับรางวัลสองผลงานที่แตกต่างกัน M. Wilkins และ R. Franklin ได้ทำการวิเคราะห์โครงสร้างของผลึกดีเอ็นเอด้วย X-ray (ตัวอย่างที่เป็นตัวอย่างของการสังเคราะห์วิทยาศาสตร์: วิธีการและหลักการทางฟิสิกส์ที่ใช้ในการศึกษาโครงสร้างทางเคมี – โมเลกุลที่มีความสำคัญสำหรับชีววิทยา) J. Watson และ F. Crick ได้สร้างทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างดีเอ็นเอซึ่งได้รับอนุญาตให้อธิบายคุณสมบัติพื้นฐานของโมเลกุลนี้ในฐานะที่เป็นพาหะนำโรคพันธุกรรม ก่อนหน้านี้นักชีวเคมี E. Chargaff (ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นฝ่ายค้านที่กระตือรือร้นของ "ชีววิทยาใหม่" ด้วยแนวความคิดและอุดมการณ์) พบว่าเนื้อหาของฐานไนโตรเจนในดีเอ็นเอ adenine (A) มีค่าเท่ากับเนื้อหา thymine (T) และปริมาณ guanine (G) คือ cytosine ( C); ดังนั้นฐานเหล่านี้ในรูปแบบคู่ A – T และ C – G (กฎ Chargaff) ซึ่งเป็นความจริงที่สำคัญสำหรับการสร้างวัตสันและ Crick ของแบบจำลองดีเอ็นเอสาระสำคัญของแบบจำลองนี้ก็คือดีเอ็นเอเป็นเกลียวคู่และเส้นด้ายที่ขึ้นรูปเป็นส่วนเสริม (ซึ่งกันและกันซึ่งกันและกัน) เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างนิวคลีโอไทด์บางชนิดนั่นคือสิ่งที่สอดคล้องกับกฎของ Chargaff สอดคล้องกัน แบบจำลองนี้ทำให้บทบาทของดีเอ็นเอเป็นตัวถ่ายทอดพันธุกรรมซึ่งได้รับการเข้ารหัสโดยลำดับของนิวคลีโอไทด์ (ความคิดของรหัสได้ถูกจัดทำขึ้นโดย G. Gamow)

การสรุปนี้ (ซึ่งได้รับการยอมรับโดยทั่วกันอย่างรวดเร็ว) ตามมาด้วยการวิจัยอย่างเข้มข้นซึ่งพัฒนาแนวคิดเหล่านี้และ "ฝัง" ไว้ในบริบทของแนวคิดทางชีวเคมีแบบดั้งเดิม เหตุการณ์สำคัญคือการศึกษาการถ่ายทอดข้อมูลทางชีววิทยาจาก DNA ไปยัง RNA (และจากโปรตีน); ถอดรหัสรหัสเมื่อส่งข้อมูลจากกรดนิวคลีอิกไปเป็นโปรตีน การค้นพบเอนไซม์กระตุ้นการสังเคราะห์ดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและโปรตีนรวมทั้งโครงสร้างภายในเซลล์ที่กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้น ทั้งห่วงโซ่ของเหตุการณ์จากการจำลองแบบดีเอ็นเอเพื่อการสังเคราะห์โปรตีนก็สามารถที่จะทำซ้ำนอกเซลล์

วันนี้เป็นที่ชัดเจนว่าเป็นการค้นพบโครงสร้างของเกลียวคู่ของดีเอ็นเอที่ทำให้เกิดหิมะถล่มที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดที่มีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปซึ่งย่อมนำไปสู่อะไรที่นอกเหนือจากการสังเคราะห์ทางชีววิทยาที่แยกออกจากกันและไม่สามารถมองเห็นได้ก่อนหน้านี้ ยีนได้รับ "เนื้อชีวเคมี" งานของพวกเขาตอนนี้สามารถแสดงในรูปแบบของกระบวนการทางชีวเคมี ในทางชีวเคมีพื้นฐานของกระบวนการทางพันธุกรรมได้กลายเป็นที่ชัดเจนและรูปแบบทางสรีรวิทยาได้รับการยืนยันในระดับโมเลกุล การคิดเชิงโมเลกุลในขั้นต้นมีผลต่อทฤษฎีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้อย่างรวดเร็วแพร่กระจายไปยังการวิเคราะห์รากฐานของสรีรวิทยาของเซลล์และจากสิ่งมีชีวิต ตอนนี้การวิจัยใด ๆ ที่อ้างถึงความสำคัญทางสุนทรียศาสตร์และแนวความคิดควรรวมถึงการเสริมแรงของโมเลกุลโดยเฉพาะอย่างยิ่งทางพันธุกรรมและการเสริมแรง

ดังนั้นวิทยาศาสตร์ใหม่ชีววิทยาระดับโมเลกุลเกิดขึ้นและภายใต้การอุปถัมภ์ของการสังเคราะห์ทางกายภาพของ corpuscular และทางสรีรวิทยาการเผาผลาญของชีววิทยาเกิดขึ้น

ผลไม้จากการปฏิวัติทางชีววิทยา

นอกเหนือจากการปฏิวัติความเข้าใจในธรรมชาติของชีวิตแล้วผลการวิจัยเหล่านี้นำไปสู่การสร้างวิธีการใหม่ ๆ ที่ช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ในการทดลองทางชีววิทยาแนวทางวิธีการหนึ่งที่มีประสิทธิภาพคือการโคลนวัตถุทางชีวภาพในระดับยีนและเซลล์ (ยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงการโคลนสิ่งมีชีวิตเพื่อการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์) เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการแยกโมเลกุลและเซลล์ที่มีอยู่ก่อนหน้านี้การโคลนนิ่งได้รับประโยชน์มหาศาลจากการลดความยุ่งยากในการทำงานเวลาและค่าใช้จ่ายด้านวัสดุรวมถึงประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด วิธีการเรียงลำดับได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ – การกำหนดลำดับของโมโนเมอร์ในองค์ประกอบของโมเลกุลซึ่งจะกลายเป็นความสำเร็จอย่างยิ่งสำหรับการศึกษากรดนิวคลีอิก จากความรู้ใหม่ในสาขาวิชาชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์วิธีการสังเคราะห์โปรตีนชนิดเมทริกซ์ได้รับการพัฒนาให้มีความเร็วและประสิทธิภาพที่ไม่เหมือนใครกับการสังเคราะห์ทางเคมีแบบดั้งเดิม ในที่สุดมันก็เป็นไปได้ที่จะพัฒนาวิธีการจัดการกับยีน – พวกเขาได้เรียนรู้ที่จะตัดและฝังลงในเซลล์ควบคุมกิจกรรมของพวกเขา ฯลฯ ทุกวิธีการเหล่านี้ได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วในกรอบของชีววิทยาระดับโมเลกุลเป็นพื้นฐานสำหรับพันธุวิศวกรรม ปีของศตวรรษที่ 20 เพียงหนึ่งในสี่ของศตวรรษหลังจากถอดรหัสโครงสร้าง DNA – การค้นพบเกลียวคู่เทคนิคทางพันธุกรรมและวิศวกรรมโมเลกุลที่กว้างขึ้นได้กลายเป็นใช้อย่างเข้มข้นในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างมากความแข็งแรงหลักฐานของพวกเขา พวกเขาได้รับการแนะนำให้รู้จักกับการปฏิบัติงานประจำห้องทดลอง (ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาลูกโซ่ของโพลิเมอร์ 1 ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1980 เป็นต้นมามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวินิจฉัยทางการแพทย์เพื่อกำหนดความเข้ากันได้ของเนื้อเยื่อเป็นต้น) วิธีการเหล่านี้เป็นการปฏิวัติเทคโนโลยีชีวภาพเป็นหลัก

วิทยาศาสตร์ที่แน่นอน

ซึ่งแตกต่างจากฟิสิกส์และเคมีซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนทางชีววิทยาเพียงไม่กี่ส่วน (เช่นพันธุกรรม) อ้างความถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านสรีรวิทยาและการเผาผลาญนักวิจัยมีความพอใจกับส่วนผสมของโมเลกุลและเซลล์ที่พวกเขาวิเคราะห์โดยใช้วิธีการที่ช่วยให้การตีความผลต่างๆ การใช้วิธีการวิเคราะห์โมเลกุลทำให้ชีววิทยาเป็นศาสตร์ที่ถูกต้องเนื่องจากมันอนุญาตให้ใช้ในการศึกษาสารชีวภาพบริสุทธิ์ (โมเลกุลเซลล์) และใช้วิธีการที่ให้ผลลัพธ์ที่โปร่งใส ในเรื่องนี้อำนาจที่ชัดเจนของการวิจัยทางชีววิทยาที่ดำเนินการโดยใช้วิธีการใหม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญผลจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นผลมาจากความเร่งด่วนของความคืบหน้าของชีววิทยา: จำนวนความรู้ที่ได้รับในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาใกล้เคียงกับจำนวนที่สะสมอยู่ในสาขาชีววิทยาในช่วงหลายศตวรรษของการดำรงอยู่

เป้าหมายมุมมองทั่วโลก – โครงการระดับโลก

ไม่จำเป็นต้องพูดถึงคุณสมบัติดังกล่าวในการพัฒนาชีววิทยาสมัยใหม่เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นสากลและเป็นพื้นฐานในกรอบของโครงการระดับโลก ตัวอย่างเช่นโครงการ "Human Genome" ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อการถอดรหัสสมบูรณ์ของจีโนมมนุษย์ ได้อย่างรวดเร็วก่อนความรู้ดังกล่าวดูเหมือนซ้ำซ้อนคล้ายกับการลงรายการบัญชีอย่างเป็นทางการ อย่างไรก็ตามเมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดไม่ใช่เรื่องยากที่จะยืนยันว่าไม่ใช่กรณีนี้ ตัวอย่างเช่นการศึกษาการทำงานของเซลล์นักวิจัยในขณะนี้เป็นกฎกำหนดการแสดงออกของยีนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของพวกเขา การถอดรหัสผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นไปไม่ได้และดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะตัดสินการทำงานของเซลล์ ถึงวันที่ไม่เพียง แต่จีโนมของมนุษย์ได้รับการถอดรหัสอย่างสมบูรณ์ แต่ยังมีเมาส์แมลงวันผลไม้หนอน Cenorabditis elegans, ซึ่งเป็นตัวอย่างของการศึกษาทางพันธุกรรมและโมเลกุลที่ชื่นชอบ ตอนนี้อยู่ในกรอบของ proteomics 2 มีการทำรายการโปรตีนและโปรตีนสัตว์และสัตว์ที่คล้ายคลึงกันซึ่งเกี่ยวข้องกับการตระหนักถึงหน้าที่ทางสรีรวิทยาของร่างกายและอาจกลายเป็นนิพจน์ที่สมบูรณ์ที่สุดของการสังเคราะห์ทางชีววิทยาและทางสรีรวิทยา

การเปลี่ยนความคิดเกี่ยวกับชีววิทยาและบทบาทของมัน

การแพร่กระจายของชีววิทยาระดับโมเลกุลในสาขาวิชาชีวภาพทั้งหมดได้ก่อให้เกิดความคิดที่ว่าการวิทยาศาสตร์ทางชีวภาพแบบดั้งเดิม (เซลล์วิทยาชีวเคมีสรีรวิทยา) และแม้แต่ส่วนบุคคลของพวกเขา (เช่นในด้านวิทยาศาสตร์วิทยาวิทยาโลหิตวิทยาวิทยาภูมิคุ้มกันวิทยา) สูญเสียความเป็นตัวตนและกลายเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลเดี่ยว ชีววิทยา มุมมองนี้สะท้อนถึงความสุดยอดของผู้อุทิศตัวของวิธีการทางโมเลกุลในชีววิทยา อย่างไรก็ตามตอนที่คล้ายกันถูกบันทึกไว้ไม่เพียง แต่ในประวัติศาสตร์ของชีววิทยาและมักจะจบลงด้วยการฟื้นฟูอธิปไตยของสาขาวิชาทางวิทยาศาสตร์ซึ่งมีงานเฉพาะวัตถุและวิธีการวิจัยของตัวเอง ตัวอย่างเช่นในระดับใดของการแทรกซึมของวิธีการระดับโมเลกุลในชีววิทยาเซลล์เซลล์จะยังคงเป็นวัตถุทางชีวภาพที่เป็นอิสระไม่สามารถลดจำนวนของโมเลกุลที่สร้างขึ้นและสร้างงานพิเศษและวิธีการเชิงวิธี ในขอบเขตที่ยิ่งใหญ่ที่สุดขอบเขตของการใช้วิธีการของโมเลกุลจะเห็นได้ชัดในการเปลี่ยนแปลงจากระดับโมเลกุล – พันธุกรรมและ ontogenetic ขององค์กรของชีวิตกับประชากรและชีวมณฑล อย่างไรก็ตามเห็นได้ชัดว่าความสามัคคีเกี่ยวกับลัทธิและระเบียบวิธีของชีววิทยาได้รับความเข้มแข็งอย่างมากจากการแนะนำหลักการและวิธีการของวิธีการทางโมเลกุล

การเปลี่ยนแปลงของชีววิทยาในระดับโมเลกุลได้ก่อให้เกิดเทคโนโลยีชีวภาพใหม่ สาระสำคัญของมันอยู่ในอุตสาหกรรมที่ใช้วิธีการทางชีววิทยาสมัยใหม่ (โดยเฉพาะทางพันธุวิศวกรรม) สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพที่มีความสำคัญทางชีววิทยาหลายอย่างเช่นยาใหม่และผลิตภัณฑ์เพื่อการวินิจฉัยผลิตภัณฑ์อาหารสารเคมีสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เป็นต้นผลิตภัณฑ์ที่เป็นแบบฉบับของการผลิตเช่นนี้คือ recombinant เทียมที่สร้างขึ้นและครอบครองคุณสมบัติใหม่) ซึ่งเป็นโปรตีนสังเคราะห์ที่ควบคุมยีนใหม่ที่นำเข้าสู่เซลล์ความสามารถในการทำกำไรของการผลิตเทคโนโลยีชีวภาพนั้นยาวนานกว่าอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมซึ่งเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เพียงอย่างเดียวสามารถแข่งขันได้ ในเรื่องนี้อิทธิพลของชีววิทยาในชีวิตของเราได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญซึ่งในที่สุดก็มีส่วนทำให้เกิดการเติบโตของความสนใจของสาธารณชนต่อไป

คุณลักษณะใหม่ – ความท้าทายใหม่ ๆ

การเพิ่มขีดความสามารถด้านเทคนิคและการขยายตัวของอิทธิพลของชีววิทยาในชีวิตของผู้คนได้ก่อให้เกิดปัญหาใหม่ ทุกคนรู้ดีว่าการอภิปรายเกี่ยวกับการยอมรับอาหารดัดแปลงพันธุกรรม ความสามารถในการทำกำไรสูงของอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพทำให้เกิดแนวโน้มที่จะนำผลิตภัณฑ์ของตน (รวมถึงยาและอาหาร) โดยไม่เจตนาและโดยนัยไปด้วยผลที่ยากต่อการคาดการณ์ ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วและดูเหมือนว่าไม่สามารถควบคุมได้ของวิทยาศาสตร์เองได้กระตุ้นให้เกิดความกลัวว่าชีววิทยาจะแทรกซึมเข้าไปในพื้นที่ที่ต้องห้ามของการดำรงอยู่ของมนุษย์และส่งผลต่อแง่มุมต่างๆเช่นความแตกต่างของมนุษย์กฎหมายและขอบเขตของการดำรงอยู่ของมนุษย์เป็นต้นการรวมกันของความก้าวหน้าที่น่าอัศจรรย์ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ ความสำเร็จของจิตวิทยา – ชีววิทยาสร้างความกลัวใหม่สถานพักพิงชั่วคราวที่จัดตั้งขึ้นเป็นครั้งคราวเพื่อการวิจัยในสาขาชีววิทยาบางแห่งอยู่เสมอและไม่สามารถหยุดยั้งการพัฒนาชีววิทยาในทุกรูปแบบและอาการที่มีอยู่สำหรับความสามารถของมนุษย์ อย่างไรก็ตามลักษณะของปัญหาและความกลัวของชนิดนี้เป็นหลักฐานยืนยันความสำเร็จของชีววิทยา (พวกเขาเคยกลัวการฉายรังสีและมลพิษทางเคมีตอนนี้พวกเขาเป็นผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีชีวภาพ)

การใช้งานจริง

ข้อคิดเห็นทั่วไปในหัวข้อนี้แสดงตัวอย่างคอนกรีตอย่างชัดเจน

ในยุค 70 ปรากฏการณ์ apoptosis ถูกค้นพบ 3ซึ่งความหมายดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในรูปของการฆ่าตัวตายของเซลล์เพื่อประโยชน์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

ในแง่ของความเป็นพื้นฐานและความสำคัญปรากฏการณ์นี้เทียบได้กับการแบ่งเซลล์และความแตกต่าง การค้นพบของเขาถูกค้นพบโดยวิธีการแบบดั้งเดิมซึ่งใช้เวลา 20 ปีแรกในการศึกษาของเขาซึ่งไม่ได้ผลดีนัก แต่ภายหลัง (เมื่อนักชีววิทยาตระหนักถึงความสำคัญของการค้นพบ) พวกเขาใช้วิธีการทางพันธุกรรมของโมเลกุลในการวิเคราะห์โดยเลือกเป็นเป้าหมายของหนอนดังกล่าว C. elegans – เนื่องจากความมีเสถียรภาพสูงของจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตนี้และความสะดวกในการทำงานร่วมกับมัน หลังจากนั้นยีนที่เกี่ยวข้องกับ apoptosis ได้ถูกจัดตั้งขึ้นอย่างรวดเร็ว homologs ของพวกเขา (ยีนที่มีโครงสร้างเดียวกัน) ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้รับการระบุบทบาทของพวกเขาในกระบวนการนี้ถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อให้กลไกของ apoptosis ถูกกำหนดไว้อย่างกว้างขวาง

เป็นเวลาหลายปีในการทำงานโดยใช้หลักการและวิธีการของชีววิทยาระดับโมเลกุลปัญหาได้รับการแก้ไขซึ่งเป็นเวลาหลายทศวรรษที่ผ่านมาไม่สามารถได้รับการศึกษาโดยวิธีการแบบเดิม

แม้ว่าปัญหาการวินิจฉัยทางการแพทย์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการป้องกันและรักษาโรคมะเร็ง) เกี่ยวข้องกับทุกคน แต่ก็ยังไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้ดังนั้นเนื้องอกวิทยาน่าจะเป็นกระดานกระโดดน้ำที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนาแนวทางใหม่ ๆ ที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติ หนึ่งในนั้นคือการค้นหาและผลิตแอนติเจนเนื้องอกนั่นคือสารที่มีลักษณะเฉพาะของเซลล์มะเร็ง แต่ต่างจากสิ่งมีชีวิตที่มีสุขภาพดี (อย่างน้อยผู้ใหญ่) และก่อให้เกิดการสร้างแอนติบอดีที่เกี่ยวข้อง แอนติเจนเนื้องอกอาจเป็นพื้นฐานของวัคซีนป้องกันโรคมะเร็ง

แอนติเจนเนื้องอกตัวแรกถูกค้นพบโดย G. I. Abelev ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1960จากนั้นนักวิจัยหลายคนก็มีส่วนร่วมในพวกเขา แต่การระบุตัวตนและการแยกตัวของพวกเขายังคงเป็นปัญหาที่ยากลำบาก ชีววิทยาระดับโมเลกุลอนุญาตให้มีการพัฒนาวิธีการที่ค่อนข้างง่ายและมีประสิทธิภาพในการสร้าง oncovaccines แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างวัคซีนที่มีประสิทธิภาพเพียงพอ แต่ก็มีแนวโน้มที่จะเป็นปัญหาเรื่องความรู้ที่ไม่สมบูรณ์เกี่ยวกับกลไกของภูมิคุ้มกัน antitumor มากกว่าผลของความไม่สมบูรณ์ของเทคโนโลยี

หนึ่งในตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดของการใช้เซลล์โมเลกุลที่ทันสมัยและชีววิทยาโมเลกุลเป็นพื้นฐานในการผลิตเทคโนโลยีชีวภาพสามารถเป็นอุตสาหกรรมแอนติบอดีโมโนโคลนอลได้ 4 โดยไม่ต้องซึ่งวันนี้วิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยและการแพทย์จะคิดไม่ถึง

แอนติบอดีดังกล่าวเป็นเครื่องมือสำคัญในการวิเคราะห์โมเลกุลของแบคทีเรียทางชีววิทยา พวกเขาจะใช้ในการวิเคราะห์ภูมิคุ้มกันเพื่อระบุและแยกสารวัดความเข้มข้นของพวกเขาและในยา – สำหรับการวินิจฉัย ตามเนื้อผ้าพวกเขาได้รับโดยการสร้างภูมิคุ้มกันสัตว์เช่นการฉีดสารที่พวกเขาต้องการได้รับแอนติบอดี อย่างไรก็ตามการผลิตนี้เป็นส่วนผสมของแอนติบอดีที่ผลิตโดยโคลนที่แตกต่างกันของเซลล์ที่รับผิดชอบต่อการตอบสนองภูมิคุ้มกันดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับการเตรียมการมาตรฐานสำหรับการผลิตแอนติบอดีด้วยความจำเพาะที่กำหนด (การคัดเลือก)

มันเป็นไปได้ที่จะทำเช่นนี้ด้วยความช่วยเหลือของไฮบริด – เทคโนโลยีใหม่ที่อาศัยการหลอมของเซลล์ของสัตว์ที่ได้รับวัคซีน (โดยปกติจะเป็นหนู) กับเซลล์เนื้องอก เซลล์ไฮบริดเป็นเสมือนอมตะและมีความสามารถในการสืบพันธุ์สูง

การใช้เทคนิคการโคลนนิ่งเซลล์ตลอดจนเทคนิคอื่น ๆ ที่ช่วยในการคัดเลือกลูกผสมได้นักวิทยาศาสตร์จะแยกโคลนของเซลล์เหล่านั้นออกซึ่งผลิตแอนติบอดีที่จำเป็น เซลล์ที่เกิด (นี่คือไฮบริด) รวมความสามารถในการผลิตแอนติบอดีจำเพาะกับอมตะ เซลล์ดังกล่าวสามารถแพร่กระจายในปริมาณใด ๆ และรักษาไว้ได้นานโดยพลการ แอนติบอดีที่พวกเขาก่อตัวเป็นเนื้อเดียวกันและสำหรับคุณสมบัติอื่น ๆ พวกเขาตอบสนองความต้องการสำหรับสารเคมีที่บริสุทธิ์ที่สุด

Hybridomas ก่อให้เกิดการปฏิวัติไม่เพียง แต่ในภูมิคุ้มกัน แต่ยังอยู่ในด้านการแพทย์และชีววิทยาโดยทั่วไป ด้วยความช่วยเหลือของโมโนโคลนอลแอนติบอดีโมเลกุลและเซลล์ได้รับการพิสูจน์แล้วประสบความสำเร็จแล้วโรคได้รับการวินิจฉัยว่ามีการใช้เพื่อรักษาเนื้องอกมะเร็งและโรคอื่น ๆอย่างไรก็ตามแอนติบอดีของเมาส์ต่างไปจากร่างกายมนุษย์ซึ่งจะสร้างแอนติบอดีต่อแอนติบอดีเหล่านี้และจะเป็นกลางกับพวกมัน แต่ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขด้วยวิศวกรรมทางพันธุกรรม: ทุกส่วนของโมเลกุลของแอนติบอดียกเว้นพื้นที่ขนาดเล็กที่กำหนดความจำเพาะจะถูกแทนที่โดยมนุษย์อนาล็อก เป็นผลให้แอนติบอดีในขณะที่รักษาความจำเพาะไม่เลิกกับมนุษย์

จำนวนของตัวแปรของแอนติบอดีโมโนโคลนัลที่เกิดขึ้นนับเป็นเวลานับร้อยนับพัน ๆ ปีและการผลิตของพวกเขายังคงเป็นหนึ่งในเร็กคอร์ดในด้านผลผลิต

***

ดูเหมือนว่าตอนนี้มันเป็นไปได้ที่จะกลับไปค้นหาคำตอบสำหรับคำถามที่ถูกเขียนขึ้นในตอนต้นของบทความว่าทำไมชีววิทยาซึ่งอยู่ในกองหลังของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมานานหลายศตวรรษจึงอยู่ในตำแหน่งที่เท่ากันทางฟิสิกส์และเคมีและแม้แต่ในแง่ของอัตราการพัฒนาและขนาดของการจัดหาเงินทุน คำตอบที่เสนอไว้คือในช่วงกลางของศตวรรษที่ 20 มีการศึกษาแนวทางชีวิตที่แตกต่างกันสองวิธีคือการรวมตัวทางคอร์พัสโมเลกุลทางพันธุกรรมและสรีรวิทยาการเผาผลาญของชีววิทยา การสังเคราะห์ครั้งนี้ซึ่งส่งผลให้เกิดศาสตร์ทางชีววิทยาระดับโมเลกุลทางวิทยาศาสตร์ (molecular biology)การเพิ่มขีดความสามารถของชีววิทยาในทุกด้านทำให้เกิดการสะสมความรู้ที่ถูกต้องอย่างรวดเร็วและสร้างพื้นฐานสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ซึ่งอิทธิพลดังกล่าวครอบคลุมไปไกลเกินกว่าวิทยาศาสตร์และแทรกซึมเข้าไปลึกลงไปในชีวิตของเราซึ่งก่อให้เกิดความสนใจของสาธารณชน


1 ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอร์ (PCR) เป็นวิธีการของชีววิทยาระดับโมเลกุลที่ทำให้สามารถเพิ่มความเข้มข้นของดีเอ็นเอแต่ละชิ้นในวัสดุทางชีวภาพได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกเหนือไปจากสำเนาของสำเนา DNA (amplification) แล้ว PCR ยังช่วยให้สามารถจัดการกับวัสดุพันธุกรรมอื่น ๆ ได้อีกด้วย (การนำมาใช้ในการกลายพันธุ์การเชื่อมต่อชิ้นส่วนดีเอ็นเอ ฯลฯ ) และใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านชีววิทยาและการแพทย์ (ตัวอย่างเช่นสำหรับการวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมหรือโรคติดเชื้อ , การแยกและการโคลนยีนเป็นต้น)

2 Proteomics เป็นวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับโปรตีนและการปฏิสัมพันธ์ของโปรตีน (โดยเฉพาะในร่างกายมนุษย์) ในกระบวนการที่ศึกษาโดยการสังเคราะห์โปรตีนการดัดแปลงการสลายตัวและการแทนที่ภายในร่างกาย ก่อนหน้านี้การศึกษาโปรตีนคือเนื้อหาของส่วนหนึ่งของชีวเคมี

3 การตายของเซลล์ apoptosis -พร้อมกับลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันไปในสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวและเซลล์เดียวเช่นการบีบอัดเซลล์การควบแน่นและการกระจายตัวของโครเมียมที่เติมโครโมโซมการบีบอัดของเยื่อหุ้มเซลล์ (ดังนั้นระหว่าง apoptosis เนื้อหาของเซลล์จึงไม่เข้าสู่สิ่งแวดล้อม)

4 แอนติบอดีโมโนโคลนจะผลิตเซลล์ภูมิคุ้มกันของเซลล์โคลนเดียวกัน (กล่าวคือได้จากเซลล์เดียว) สามารถผลิตได้บนสารใด ๆ ที่แอนติบอดีจะผูกมัดเฉพาะซึ่งจะช่วยให้พวกเขาสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านชีวเคมีอณูชีววิทยาและยาเพื่อตรวจหาสารเฉพาะหรือการทำให้บริสุทธิ์


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: