ความสำเร็จทางชีววิทยาสมัยใหม่ทางชีววิทยา ความสำเร็จทางชีววิทยาของศตวรรษที่ 19

ชีววิทยาเป็นหนึ่งในวิชาที่รวดเร็วที่สุด การพัฒนาวิทยาศาสตร์และในพื้นที่นี้ก็มีกิจกรรมที่น่าสนใจอย่างยิ่งเกิดขึ้นมากมายในปีที่แล้ว Sergei Kolenov คอลัมนิสต์ของนิตยสารออนไลน์ Hi-Tech เลือกการค้นพบหลัก 10 ประการของปี 2560 ในสาขาชีววิทยาและการแพทย์ที่จะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออนาคตของเรา

1. หมดยุคยาปฏิชีวนะ

ปี 2560 แสดงให้เห็นว่ายุคของยาปฏิชีวนะซึ่งกินเวลาเกือบศตวรรษได้สิ้นสุดลงแล้ว แบคทีเรียได้เรียนรู้ที่จะพัฒนาความต้านทานต่อยาที่รู้จัก แต่ไม่มีเวลาหรือเงินทุนเพียงพอที่จะพัฒนายาใหม่ แพทย์และนักวิทยาศาสตร์กำลังทำนายอันเลวร้าย: หากไม่ทำอะไรเลย จุลินทรีย์จะฆ่ามนุษยชาติเร็วกว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมาก อย่างไรก็ตาม ภัยคุกคามนี้ยังไม่ได้รับการดำเนินการอย่างจริงจัง สาเหตุของการปรากฏตัวของ superbugs คืออัตราการสืบพันธุ์ของจุลินทรีย์และความสามารถในการแลกเปลี่ยน ข้อมูลทางพันธุกรรม- แบคทีเรียเพียงชนิดเดียวที่ได้รับยีนต้านทานยาจะแบ่งปันกับญาติของมัน เพื่อให้มนุษยชาติดำรงอยู่ได้ นักวิจัยกำลังมองหาสิ่งทดแทนยาทั่วไป เพื่อต่อสู้กับซุปเปอร์บัก มีการเสนอให้ใช้ CRISPR อนุภาคนาโน และยาปฏิชีวนะชนิดใหม่ที่ทรงพลังกว่า การพัฒนาวิธีการเหล่านี้และวิธีการอื่นๆ สามารถทำได้โดยการวิจัยเกี่ยวกับกลไกระดับโมเลกุลของการดื้อยาเท่านั้น

2. เวลาแห่งการปรากฏของชีวิตได้รับการชี้แจงแล้ว

คำถามที่ว่าชีวิตปรากฏบนโลกได้อย่างไรถือเป็นหนึ่งในคำถามที่สำคัญที่สุดในชีววิทยา วันที่และเงื่อนไขที่แน่นอนสำหรับการกำเนิดของชีวิตยังคงเป็นประเด็นที่ต้องถกเถียงกัน เมื่อปีที่แล้ว นักวิจัยจากออสเตรเลียศึกษาหินอายุ 3.48 พันล้านปี และระบุร่องรอยของจุลินทรีย์ในหินเหล่านั้น ซึ่งหมายความว่ารูปแบบชีวิตดึกดำบรรพ์อาจปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้ - ประมาณ 4 พันล้านปีก่อน เป็นที่น่าสนใจที่หินที่ศึกษานั้นเป็นของฝากบนพื้นดิน ซึ่งหมายความว่าแหล่งกำเนิดของชีวิตไม่สามารถเป็นมหาสมุทรได้ แต่เป็นน้ำพุร้อนบนบก นอกจากนี้ในปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษากลไกระดับโมเลกุลที่เกิดขึ้นพร้อมกับระยะแรกของการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งสมมติฐานยอดนิยมของโลก RNA ถูกตั้งคำถาม: จากการวิจัยใหม่ RNA และโปรตีนมีส่วนเท่าเทียมกันในการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต

3. การเกิดขึ้นของนกสายพันธุ์ใหม่

โดยปกติแล้ว วิวัฒนาการเป็นกระบวนการที่ยาวมากจนแทบจะมองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ ต้องใช้เวลาหลายร้อยหลายพันปีกว่าลักษณะจะเป็นที่ยอมรับในประชากร ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงถูกบังคับให้จัดการกับหลักฐานวิวัฒนาการที่บันทึกไว้ในฟอสซิลและ DNA และคนธรรมดาก็สงสัยในความจริงของวิวัฒนาการ การเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์หนึ่งไปสู่อีกสายพันธุ์หนึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก และการสังเกตสิ่งนี้ถือเป็นความสำเร็จอย่างแท้จริง ซึ่งทำให้กระจ่างเกี่ยวกับความลึกลับมากมายของวิวัฒนาการ ในปีที่ผ่านมา นักวิจัยประกาศว่าพวกเขาสามารถเห็นการกำเนิดของนกสายพันธุ์ใหม่ได้

การค้นพบนี้เกิดขึ้นในสถานที่ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของนักชีววิทยาทุกคน นั่นคือหมู่เกาะกาลาปากอส ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจให้ชาร์ลส์ ดาร์วินสร้างทฤษฎีของเขา นักปักษีวิทยาจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ได้แก่ Rosemary และ Peter Grant ใช้เวลาสี่สิบปีศึกษานกฟินช์ของดาร์วินที่นี่ ขณะทำงานบนเกาะเล็กๆ แห่ง Daphne พวกเขาค้นพบว่ามีนกฟินช์สายพันธุ์ท้องถิ่นเข้าร่วมโดยมนุษย์ต่างดาวจากเกาะฮิสปันโยลาอันห่างไกล ซึ่งเป็นนกสายพันธุ์ Geospiza conirostris ซึ่งมีชื่อเล่นว่า Big Bird เนื่องจากไม่มีตัวเมียในสายพันธุ์ของเขา เขาจึงผสมพันธุ์กับนกในท้องถิ่น ทายาทของสหภาพเหล่านี้แตกต่างจากนกฟินช์ตัวอื่นในเพลงและ รูปร่างซึ่งสามารถรับรู้ได้ว่าเป็นสายพันธุ์ใหม่

4. วิวัฒนาการได้รับการยอมรับว่าไม่มีที่สิ้นสุด

ในปี 2017 วันครบรอบการทดลองที่ยาวนานที่สุดครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์ชีววิทยา นักวิจัยที่นำโดยนักจุลชีววิทยา Richard Lenski ติดตามการพัฒนาของแบคทีเรีย Escherichia coli เป็นเวลา 30 ปี ในช่วงเวลานี้ 67,000 รุ่นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งสอดคล้องกับวิวัฒนาการของมนุษย์หนึ่งล้านปี แม้จะอายุมากแล้ว แต่การทดลองยังคงดำเนินต่อไปและนำมาซึ่งการค้นพบใหม่ๆ การวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ดำเนินการเมื่อปีที่แล้ว ได้หักล้างแนวคิดยอดนิยมในชีววิทยาสมัยใหม่ข้อหนึ่ง ตามที่ผู้เชี่ยวชาญหลายคนกล่าวไว้ การปรับตัวมีข้อจำกัด: เมื่อสายพันธุ์ได้ปรับตัวเข้ากับแหล่งที่อยู่อาศัยที่มั่นคงอย่างสมบูรณ์แล้ว วิวัฒนาการของมันก็จะหยุดลง อย่างไรก็ตาม การสังเกตจุลินทรีย์มานานหลายทศวรรษได้พิสูจน์แล้วว่าวิวัฒนาการจะดำเนินต่อไปแม้ในกรณีนี้ และความสามารถในการปรับตัวไม่มีขีดจำกัด สิ่งนี้สอดคล้องกับมุมมองของ Charles Darwin มากกว่าแนวคิดของผู้เชี่ยวชาญสมัยใหม่

5. สัญญาณใหม่ของวิกฤตความหลากหลายทางชีวภาพ

นักวิจัยหลายคนมีแนวโน้มที่จะเชื่อว่าเราอยู่ในยุคที่หก การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่- ใหญ่ที่สุดนับตั้งแต่การสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์เมื่อ 65 ล้านปีก่อน อัตราการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันสูงกว่าครั้งใดๆ ในช่วงหลายล้านปีที่ผ่านมา ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า "การทำลายล้างทางชีวภาพ" และมนุษย์ต้องโทษว่าเป็นเหตุของการทำลายล้างสัตว์ พืช และถิ่นที่อยู่ของพวกมัน ข้อเท็จจริงที่น่าตกใจที่สุดประการหนึ่งซึ่งเป็นที่รู้จักทางวิทยาศาสตร์ในปีที่ผ่านมาคือผลการศึกษาของนักนิเวศวิทยาชาวดัตช์ที่ศึกษาจำนวนแมลงบินในประเทศเยอรมนี พวกเขาพบว่าในเวลาเพียง 28 ปี ลดลง 76% โดยตัวเลขดังกล่าวสูงถึง 82% ในช่วงฤดูร้อน

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกเคยสงสัยว่าแมลงกำลังมีจำนวนน้อยลง แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการประเมินอย่างเข้มงวดและน่าสะพรึงกลัวเช่นนี้ ไม่เป็นที่พอใจอย่างยิ่งที่การศึกษาได้ดำเนินการในอาณาเขตของเขตอนุรักษ์ธรรมชาติซึ่งการแทรกแซงของมนุษย์ในธรรมชาติมีจำกัด ผู้เขียนพบว่าการสูญพันธุ์ของแมลงไม่สามารถอธิบายได้ด้วยสภาพอากาศหรือภูมิประเทศ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือการใช้ยาฆ่าแมลงอาจถูกตำหนิ การหายตัวไปของแมลงเป็นสัญญาณที่น่าตกใจมาก เพราะมันทำหน้าที่เป็นอาหารของสายพันธุ์อื่น ๆ และเป็นแมลงผสมเกสรที่สำคัญ ซึ่งหากไม่มีพืชป่าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเกษตรกรรมด้วย

6. นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ที่จะลบความทรงจำแบบเลือกสรร

ประสาทวิทยาศาสตร์ก้าวหน้าไปเร็วกว่าสาขาชีววิทยาอื่นๆ ในปี 2017 มีการค้นพบที่น่าทึ่งมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำงานของสมอง นักวิทยาศาสตร์พบว่าสมาร์ทโฟนมีผลกระทบอย่างไรกับมัน ค้นพบระบบทำความสะอาดตัวเองในสมอง และเรียนรู้ว่ามนุษย์ เช่นเดียวกับ AI ที่สามารถเรียนรู้เชิงลึกได้ ในบรรดาข่าวนี้เป็นเรื่องยากที่จะแยกข่าวหลักออกมา แต่บางทีอาจเรียกได้ว่าเป็นก้าวใหม่ในการจัดการหน่วยความจำ ด้วยการทดลองกับหอยทะเล Aplysia ซึ่งเป็นวัตถุต้นแบบคลาสสิกสำหรับศึกษาความทรงจำ นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ที่จะปิดความทรงจำที่บันทึกไว้ในเซลล์ประสาท ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องปิดกั้นเอนไซม์โปรตีนไคเนสเอ็มในเซลล์ที่ต้องการ ในอนาคตการวิจัยอาจช่วยให้ผู้ที่ทุกข์ทรมานจากความทรงจำอันเจ็บปวดได้ เทคนิคนี้จะมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการต่อสู้กับโรคโพสต์บาดแผล

7. อาหารสามารถรักษาโรคเบาหวานได้

การแพร่กระจายของโรคเบาหวานกลายเป็นโรคระบาด ตามการคาดการณ์ ชาวอเมริกันมากถึงหนึ่งในสามจะต้องทนทุกข์ทรมานจากโรคนี้ภายในกลางศตวรรษนี้ การเพิ่มขึ้นหลักคือโรคเบาหวานประเภท 2 ซึ่งสัมพันธ์กับน้ำหนักส่วนเกินและการรับประทานอาหารที่ไม่ดี ในระยะแรกแพทย์แนะนำให้ควบคุมอาหาร อย่างไรก็ตาม จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเยล พบว่าการจำกัดอาหารอย่างรุนแรงสามารถรักษาโรคเบาหวานประเภท 2 ได้อย่างสมบูรณ์

หลักฐานเรื่องนี้เคยปรากฏมาก่อน แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการศึกษาอย่างละเอียด ปรากฏว่า อาหารดังกล่าวทำให้ตับตอบสนองต่ออินซูลินได้ดีขึ้น โดยการลดปริมาณไขมันและยับยั้งการผลิตกลูโคสจากสารอื่นๆ ในการทดลองกับสัตว์ฟันแทะ การเปลี่ยนแปลงเชิงบวกเริ่มต้นเพียง 3 วันหลังจากเริ่มใช้ข้อจำกัดด้านอาหาร การค้นพบนี้ได้รับการยืนยันโดยผลงานของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ การศึกษาผู้ป่วย 300 รายพบว่าการลดปริมาณแคลอรี่ในแต่ละวันลงเหลือ 800 แคลอรี่เป็นเวลา 3 ถึง 5 เดือนสามารถรักษาโรคเบาหวานได้โดยไม่ต้องใช้ยา
8. มีการพัฒนายาคุมกำเนิดสำหรับผู้ชายที่มีประสิทธิภาพ

นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามสร้างวิธีคุมกำเนิดที่มีประสิทธิภาพและสะดวกสำหรับผู้ชายมาเป็นเวลานาน คล้ายกับยาเม็ดคุมกำเนิดในผู้หญิง ถุงยางอนามัยซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยในทุกวันนี้ ดูเหมือนหลายๆ คนจะรู้สึกอึดอัดและลดคุณภาพทางเพศ และการทำหมันก็รุนแรงเกินไป เป็นผลให้ในคู่รักส่วนใหญ่ภาระในการปกป้องตกอยู่บนไหล่ของผู้หญิงหรือใช้วิธีการที่ไม่น่าเชื่อถือเช่นการขัดจังหวะการมีเพศสัมพันธ์ ในปี 2560 ดูเหมือนว่าจะประสบความสำเร็จในด้านนี้

ทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้เจลในการคุมกำเนิด ซึ่งจะถูกฉีดเข้าไปใน vas deferens และปิดกั้นมัน ส่งผลให้อสุจิยังคงอยู่ในร่างกายและถูกดูดซึม การทดลองกับลิงแสมเป็นเวลา 2 ปี แสดงให้เห็นประสิทธิภาพของยา 100 เปอร์เซ็นต์ อีกทั้งไม่มีผลข้างเคียง เช่น อาการอักเสบ ผลกระทบของเจลสามารถย้อนกลับได้: สามารถถอด "ปลั๊ก" ออกได้โดยใช้อัลตราซาวนด์ ทางเลือกอื่นคือการใช้ฮอร์โมน เช่นเดียวกับการคุมกำเนิดในสตรี เจลที่ประกอบด้วยโปรเจสตินและฮอร์โมนเทสโทสเทอโรนต้องถูที่ไหล่ ส่งผลให้จำนวนอสุจิลดลงจนถึงระดับที่ไม่สามารถตั้งครรภ์ได้ การทดลองยาครั้งใหญ่จะเริ่มในปี 2561 นักวิจัยหวังว่า การพัฒนาของพวกเขาจะไม่ทำให้เกิดอารมณ์แปรปรวนและผลที่ตามมาอันไม่พึงประสงค์อื่นๆ ไม่เหมือนกับการคุมกำเนิดแบบฮอร์โมนเพศชายก่อนหน้านี้

9. การทำขาเทียมขั้นสูงยิ่งขึ้น

การสร้างอวัยวะเทียมสมัยใหม่ที่ซับซ้อนเป็นสาขาที่การแพทย์และชีววิทยามาบรรจบกัน ปัญญาประดิษฐ์และเทคโนโลยีชั้นสูง นักพัฒนาแขนขาเทียมไม่พอใจกับการสร้างขาเทียมที่สะดวกสบายและมีน้ำหนักเบาอีกต่อไป เป้าหมายของพวกเขาคือทำให้ขาเทียมใช้งานได้จริงและคล่องแคล่วเหมือนมือมนุษย์จริงๆ ในปี 2560 นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถเข้าใกล้การแก้ไขปัญหานี้ได้มากขึ้น มือหุ่นยนต์ที่สร้างขึ้นโดยพนักงานของสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจีย ช่วยให้เจ้าของสามารถขยับนิ้วแต่ละนิ้วทีละนิ้วได้ ความสามารถนี้เกิดขึ้นได้จากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอวัยวะเทียมและกล้ามเนื้อบริเวณแขนส่วนที่เหลือ โพรบอัลตราโซนิกที่ฝังอยู่ในมือจะกำหนดว่าอันไหนกำลังเคลื่อนไหว และใช้อัลกอริธึมพิเศษในการแปลข้อมูลนี้เป็นการเคลื่อนไหวของนิ้ว อุปกรณ์มีความล้ำหน้าพอที่จะใช้เล่นเปียโนได้

10. ค้นหาชีวิตในอวกาศ

ความสนใจในอวกาศ ปีที่ผ่านมามีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง และคำถามที่ว่า “เราอยู่คนเดียวในจักรวาลนี้หรือเปล่า?” วูบวาบขึ้นด้วย ความแข็งแกร่งใหม่- งานแถลงข่าวของ NASA ทุกครั้งในปี 2560 มาพร้อมกับความคาดหวังว่าเรากำลังจะประกาศเกี่ยวกับการค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกโลก อนิจจาสิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในปีที่ผ่านมานี้ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้ปรับปรุงวิธีการค้นหาสัญญาณของชีวิตในอวกาศโดยใช้ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ และพัฒนาการออกแบบใหม่สำหรับภารกิจไปยังโลกที่อาจเอื้ออาศัยได้ เช่น ดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์

ความหวังหลักของปีนี้คือการค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลก 7 ดวงในระบบ TRAPPIST-1 ซึ่งมี 6 ดวงอยู่ใน "โซนโกลดิล็อกส์" ที่อาจเอื้ออาศัยได้ (อีกดวงถูกค้นพบในภายหลัง รอบดาวแคระแดง รอสส์ 128) อย่างไรก็ตาม นักวิจัยบางคนเชื่อว่าชีวิตเป็นไปไม่ได้ที่นั่น ระดับรังสี UV จากดาวฤกษ์สูงเกินไป และทำให้ไม่มีความเป็นไปได้สำหรับการดำรงอยู่ของชั้นบรรยากาศและสิ่งมีชีวิตที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ความผิดหวังอีกประการหนึ่งคือการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อตที่พิสูจน์ว่าพื้นผิวดาวอังคารเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตจากแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์และนักชีววิทยาเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตนอกโลกจะถูกค้นพบภายใน 10-15 ปี

ปลายศตวรรษที่ 20 และ จุดเริ่มต้นของ XXIนำไปสู่การค้นพบมากมาย การค้นพบใหม่ทางชีววิทยาทำให้เกิดคำถามมากมายที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าทุกสิ่งไม่ง่ายในโลกนี้ การค้นหาความจริงเป็นเป้าหมายหลักของนักวิจัย

การค้นพบทางชีววิทยาของศตวรรษที่ 20

ในปี 1951 นักวิจัย Erwin Chargaffou ได้ข้อสรุปว่าเปลี่ยนวิธีการมองโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกไปอย่างสิ้นเชิง เมื่อก่อนเชื่อกันหมดทุกอย่าง กรดนิวคลีอิกสร้างจากบล็อกเตตร้าจึงขาดความเฉพาะเจาะจง นักวิทยาศาสตร์ทำการวิจัยเป็นเวลาสามปีและในที่สุดก็สามารถพิสูจน์ได้ว่ากรดนิวคลีอิกได้มาจาก แหล่งที่มาที่แตกต่างกันแตกต่างกันในองค์ประกอบจากกัน - มีความเฉพาะเจาะจง นักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลอง DNA ที่ดูเหมือนเกลียวคู่ เมื่อวางบนเครื่องบิน มันดูเหมือนบันได มีการเปิดเผยว่าโครงสร้างของสาขา DNA หนึ่งสาขาเป็นตัวกำหนดโครงสร้างของสาขาอื่น ๆ เนื่องจากฐานของสาขาที่อยู่ติดกันเป็นตัวกำหนดลำดับของคำแนะนำอื่น ๆ ดังนั้นจึงมีการกำหนดคุณสมบัติใหม่ของ DNA - การเสริมกัน

จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมในพื้นที่ อณูชีววิทยาผู้ที่จะถอดรหัสกลไกการจำลองและการถอดรหัส DNA นักวิทยาศาสตร์ได้แนะนำว่าด้ายจะคลี่ออก ด้ายจะแยกออกจากกัน จากนั้นตามกฎของการเสริมกัน แต่ละด้ายจะสร้างโมเลกุลขึ้นมา หลังจากนั้นไม่นาน การทดลองก็ได้ยืนยันสมมติฐานนี้

ในปี 1954 Georgiy Antonovich Gamow จากการวิจัยของ Erwin Chargaff แนะนำว่ากรดอะมิโนถูกเข้ารหัสจากการรวมกันของนิวคลีโอไทด์สามตัว

ในปี 1961 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Jacques Monod และ François Jacob ได้สร้างวงจรที่ควบคุมยีนที่ทำงานอยู่ขึ้นมาใหม่ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า DNA ไม่เพียงมียีนที่ให้ข้อมูลเท่านั้น แต่ยังมียีนผู้ปฏิบัติงานและยีนควบคุมอีกด้วย

การค้นพบใหม่ทางชีววิทยาแห่งศตวรรษที่ 21

ในปี 2550 ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสันและมหาวิทยาลัยเกียวโตได้ทำการทดลอง โดยเซลล์ผิวหนังของผู้ใหญ่เริ่มมีพฤติกรรมเหมือนเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน เซลล์สามารถแปลงร่างเป็นได้เกือบทุกรูปแบบ กรอบการทำงานทางการเงินสามารถละทิ้งได้ เพราะด้วยวิธีนี้ เซลล์จาก DNA ของมนุษย์สามารถกลายเป็นอวัยวะสำหรับการปลูกถ่ายได้ อวัยวะที่เติบโตในลักษณะนี้จะไม่ถูกปฏิเสธโดยร่างกายของผู้ป่วย

การศึกษาจีโนมมนุษย์เสร็จสิ้นในปี พ.ศ. 2549 โครงการนี้เรียกได้ว่าเป็นงานวิจัยที่สำคัญที่สุดในสาขาชีววิทยา เป้าหมายหลักงาน - เพื่อกำหนดลำดับของนิวคลีโอไทด์และเพื่อศึกษายีนของมนุษย์ประมาณ 20,000,000 ยีน ภายใต้การนำของนักวิทยาศาสตร์ เจมส์ วัตสัน ในปี พ.ศ. 2543 มีการนำเสนอส่วนหนึ่งของโครงสร้างจีโนมและในปี 2546 การศึกษาโครงสร้างเสร็จสิ้นแล้ว แม้ว่าจีโนมมนุษย์จะเสร็จสมบูรณ์อย่างเป็นทางการในปี 2549 แต่การวิเคราะห์บางส่วนยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้ งานวิจัยนี้เปิดกว้างทฤษฎีวิวัฒนาการใหม่ๆ ความรู้ที่ได้รับระหว่างการทำงานได้ถูกนำไปใช้ในทางการแพทย์แล้ว

ในศตวรรษที่ 20 ชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์ได้ก้าวไปข้างหน้าอย่างก้าวกระโดด และต้นศตวรรษที่ 21 ก็มีความโดดเด่นในด้านการค้นพบ สันนิษฐานได้ว่าการค้นพบใหม่ทางชีววิทยาจะเผยให้เห็นความลับและความลึกลับมากมายที่อาจสามารถล้มล้างความรู้เดิมและทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับทั้งหมดได้

การค้นพบที่สำคัญสิบประการในทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 21 - วิดีโอ

สิบ ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดทศวรรษในสาขาชีววิทยาและการแพทย์ เวอร์ชันของผู้เชี่ยวชาญอิสระ

วิธีการจัดลำดับดีเอ็นเอที่มีปริมาณงานสูงแบบใหม่ – “ราคา” ของจีโนมกำลังลดลง

MicroRNA - สิ่งที่จีโนมเงียบเกี่ยวกับ

วิธีการจัดลำดับดีเอ็นเอที่มีปริมาณงานสูงแบบใหม่ – “ราคา” ของจีโนมกำลังลดลง

G. Moore หนึ่งในผู้ก่อตั้งบริษัท Intel ที่มีชื่อเสียง ครั้งหนึ่งเคยกำหนดกฎเชิงประจักษ์ที่ยังคงเป็นจริง: ประสิทธิภาพการทำงานของคอมพิวเตอร์จะเพิ่มขึ้นสองเท่าทุก ๆ สองปี ประสิทธิภาพของเครื่องหาลำดับดีเอ็นเอซึ่งใช้ในการถอดรหัสลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA และ RNA นั้นเพิ่มขึ้นเร็วกว่าตามกฎของมัวร์ด้วยซ้ำ ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการอ่านจีโนมจึงลดลง

ดังนั้น ค่าใช้จ่ายในการทำงานในโครงการจีโนมมนุษย์ซึ่งสิ้นสุดในปี พ.ศ. 2543 จึงมีมูลค่า 13 พันล้านดอลลาร์ เทคโนโลยีการหาลำดับมวลแบบใหม่ที่ปรากฏในภายหลังมีพื้นฐานมาจากการวิเคราะห์แบบคู่ขนานของชิ้นส่วน DNA จำนวนมาก (ครั้งแรกในไมโครเวลส์ และตอนนี้เป็นหยดด้วยกล้องจุลทรรศน์หลายล้านหยด) ตัวอย่างเช่น การถอดรหัสจีโนมของนักชีววิทยาชื่อดัง D. Watson หนึ่งในผู้เขียนการค้นพบโครงสร้างของ DNA ซึ่งในปี 2550 มีราคา 2 ล้านเหรียญสหรัฐ เพียงสองปีต่อมา "ต้นทุน" 100,000 เหรียญสหรัฐ

ในปี 2554 บริษัท "Ion torrent" ซึ่งนำเสนอ วิธีการใหม่การจัดลำดับขึ้นอยู่กับการวัดความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำงานของเอนไซม์ DNA polymerase อ่านจีโนมของ Moore เอง และแม้จะไม่มีการประกาศราคาผลงานนี้แต่ผู้สร้าง เทคโนโลยีใหม่พวกเขาสัญญาว่าการอ่านจีโนมมนุษย์ไม่ควรเกิน 1,000 ดอลลาร์ในอนาคต และคู่แข่งของพวกเขา ซึ่งเป็นผู้สร้างเทคโนโลยีใหม่อีกอย่างหนึ่ง นั่นคือการหาลำดับดีเอ็นเอในนาโนพอร์ ได้นำเสนอต้นแบบของอุปกรณ์ในปีนี้ ซึ่งหลังจากใช้จ่ายหลายพันดอลลาร์ คุณสามารถเรียงลำดับจีโนมมนุษย์ได้ภายใน 15 นาที

ชีววิทยาสังเคราะห์และจีโนมสังเคราะห์ - การเป็นพระเจ้านั้นง่ายแค่ไหน

ข้อมูลที่สะสมมานานกว่าครึ่งศตวรรษของการพัฒนาชีววิทยาระดับโมเลกุลในปัจจุบันทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างระบบสิ่งมีชีวิตที่ไม่เคยมีอยู่ในธรรมชาติได้ ปรากฎว่าการทำเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องยากเลยโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณเริ่มต้นด้วยสิ่งที่รู้อยู่แล้วและจำกัดการอ้างสิทธิ์ของคุณต่อสิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายเช่นแบคทีเรีย

ปัจจุบัน สหรัฐอเมริกายังเป็นเจ้าภาพจัดการแข่งขันพิเศษ iGEM (International Geneically Engineered Machine) ซึ่งทีมนักศึกษาแข่งขันกันเพื่อดูว่าใครสามารถคิดค้นการดัดแปลงสายพันธุ์แบคทีเรียทั่วไปที่น่าสนใจที่สุดโดยใช้ชุดยีนมาตรฐาน ตัวอย่างเช่น โดยการย้ายไปยังเชื้อ Escherichia coli ที่รู้จักกันดี ( เอสเชอริเคีย โคไล) ชุดของยีนเฉพาะ 11 ยีน ซึ่งเป็นโคโลนีของแบคทีเรียเหล่านี้ ซึ่งเติบโตในชั้นเท่าๆ กันบนจานเพาะเชื้อ สามารถทำให้เปลี่ยนสีได้อย่างสม่ำเสมอเมื่อมีแสงตกกระทบ ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะได้ "ภาพถ่าย" ที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งมีความละเอียดเท่ากับขนาดของแบคทีเรีย เช่น ประมาณ 1 ไมครอน ผู้สร้างระบบนี้ตั้งชื่อให้ว่า "โคลิรอยด์" โดยข้ามชื่อสายพันธุ์ของแบคทีเรียและชื่อของบริษัทชื่อดัง "โพลารอยด์"

บริเวณนี้ก็มีเมกะโปรเจ็กต์ของตัวเองด้วย ดังนั้นในบริษัทของหนึ่งในบรรพบุรุษของจีโนม K. Venter จีโนมของแบคทีเรียมัยโคพลาสมาจึงถูกสังเคราะห์จากนิวคลีโอไทด์แต่ละตัวซึ่งไม่เหมือนกับจีโนมของไมโคพลาสมาที่มีอยู่ DNA นี้ถูกห่อหุ้มไว้ในเปลือกแบคทีเรีย "พร้อม" ของไมโคพลาสมาที่ถูกฆ่า และได้เซลล์ที่ใช้งานได้ เช่น สิ่งมีชีวิตที่มีจีโนมสังเคราะห์อย่างสมบูรณ์

ยาชะลอวัย - เส้นทางสู่ "สารเคมี" อมตะ?

ไม่ว่าจะมีความพยายามกี่ครั้งในหลายพันปีเพื่อสร้างยาครอบจักรวาลสำหรับการชรา การรักษาแบบ Makropoulos ในตำนานก็ยังคงเข้าใจยาก แต่ถึงแม้จะอยู่ในทิศทางที่ดูเหมือนมหัศจรรย์นี้ ความก้าวหน้าก็ยังปรากฏให้เห็น

ดังนั้น ในช่วงต้นทศวรรษที่ผ่านมา สารเรสเวอราทรอล ซึ่งเป็นสารที่แยกได้จากเปลือกองุ่นแดง จึงได้รับความนิยมอย่างมากในสังคม ประการแรกด้วยความช่วยเหลือ มันเป็นไปได้ที่จะยืดอายุของเซลล์ยีสต์ได้อย่างมีนัยสำคัญ และต่อจากสัตว์หลายเซลล์ หนอนไส้เดือนฝอยด้วยกล้องจุลทรรศน์ แมลงวันผลไม้ และแม้แต่ปลาในตู้ปลา จากนั้นความสนใจของผู้เชี่ยวชาญก็ถูกดึงดูดโดยราปามัยซิน ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะที่แยกได้ครั้งแรกจากแบคทีเรีย Streptomycete ในดินจากเกาะ อีสเตอร์ ด้วยความช่วยเหลือดังกล่าว จึงสามารถยืดอายุได้ไม่เพียงแต่เซลล์ยีสต์เท่านั้น แต่ยังยืดอายุของหนูทดลองซึ่งมีชีวิตได้นานกว่า 10-15% อีกด้วย

ยาเหล่านี้ไม่น่าจะถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเพื่อยืดอายุได้ด้วยตัวเอง เช่น ราปามัยซิน ไประงับระบบภูมิคุ้มกันและเพิ่มความเสี่ยง โรคติดเชื้อ- อย่างไรก็ตาม ขณะนี้อยู่ระหว่างการวิจัยเชิงรุกเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของสารเหล่านี้และสารที่คล้ายกัน และหากสิ่งนี้สำเร็จ ความฝันที่จะได้ยาที่ปลอดภัยเพื่ออายุยืนยาวก็อาจกลายเป็นความจริงได้

การใช้สเต็มเซลล์ในทางการแพทย์ เรากำลังรอการปฏิวัติ

ปัจจุบัน ฐานข้อมูลการทดลองทางคลินิกของสถาบันสุขภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (US National Institutes of Health Clinical Trials Database) แสดงรายการการศึกษาเกือบครึ่งพันรายการที่ใช้สเต็มเซลล์ในการวิจัยขั้นตอนต่างๆ

อย่างไรก็ตามมันน่าตกใจที่สิ่งแรกเกี่ยวกับการใช้เซลล์ ระบบประสาท(oligodendrocyte) เพื่อรักษาอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลัง ถูกระงับในเดือนพฤศจิกายน 2554 โดยไม่ทราบสาเหตุ หลังจากนั้น บริษัท Geron Corporation สัญชาติอเมริกัน ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกด้านชีววิทยาต้นกำเนิดซึ่งดำเนินการวิจัยนี้ ได้ประกาศว่าจะลดงานในด้านนี้ลงโดยสิ้นเชิง

อย่างไรก็ตาม ฉันอยากจะเชื่อว่าการใช้สเต็มเซลล์ในทางการแพทย์ที่มีความสามารถอันมหัศจรรย์ทั้งหมดนั้นอยู่ใกล้แค่เอื้อมแล้ว

DNA โบราณ - จากมนุษย์ยุคหินไปจนถึงโรคระบาดแบคทีเรีย

ในปี 1993 ภาพยนตร์เรื่อง "ปาร์ค" ได้รับการปล่อยตัว จูราสสิก"ที่สัตว์ประหลาดเดินบนหน้าจอ สร้างขึ้นใหม่จากซาก DNA จากเลือดของไดโนเสาร์ที่เก็บรักษาไว้ในท้องของยุงที่อาบไปด้วยอำพัน ในปีเดียวกันนั้น หนึ่งในหน่วยงานที่ใหญ่ที่สุดในสาขาบรรพชีวินวิทยาคือนักชีวเคมีชาวอังกฤษ ที. ลินดาห์ล กล่าวว่าแม้จะอยู่ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุด DNA ที่มีอายุมากกว่า 1 ล้านปีก็ไม่สามารถสกัดจากซากฟอสซิลได้ ผู้ขี้ระแวงพูดถูก - DNA ของไดโนเสาร์ยังคงไม่สามารถเข้าถึงได้ แต่ความก้าวหน้าในการปรับปรุงทางเทคนิคในวิธีการสกัด ขยาย และหาลำดับ DNA ที่อายุน้อยกว่าในช่วงทศวรรษที่ผ่านมานั้นน่าประทับใจมาก

จนถึงปัจจุบัน มีการอ่านจีโนมของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล เดนิโซวานที่เพิ่งค้นพบ และซากฟอสซิลจำนวนมากทั้งหมดหรือบางส่วน โฮโมเซเปียนส์เช่นเดียวกับแมมมอธ มาสโตดอน หมีถ้ำ... ส่วนอดีตอันไกลโพ้นนั้นมีการศึกษา DNA จากคลอโรพลาสต์ของพืชซึ่งมีอายุย้อนกลับไปถึง 300-400,000 ปี และ DNA จากแบคทีเรียที่มีอายุตั้งแต่ 400-600,000 ปี .

ในการศึกษา DNA ที่ "อายุน้อยกว่า" น่าสังเกตการถอดรหัสจีโนมของไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ที่ทำให้เกิดการแพร่ระบาด "ไข้หวัดใหญ่สเปน" อันโด่งดังในปี 1918 และการถอดรหัสจีโนมของแบคทีเรียสายพันธุ์กาฬโรคที่ทำลายล้างยุโรปในศตวรรษที่ 14 ; ในทั้งสองกรณี วัสดุสำหรับการวิเคราะห์จะถูกแยกออกจากซากศพที่ฝังไว้ของผู้เสียชีวิตด้วยโรคนี้

Neuroprosthetics - มนุษย์หรือไซบอร์ก?

ความสำเร็จเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเกี่ยวข้องกับวิศวกรรมมากกว่าความคิดทางชีววิทยา แต่ก็ไม่ได้ทำให้พวกเขาดูน่าอัศจรรย์น้อยลงแต่อย่างใด

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องช่วยฟังแบบอิเล็กทรอนิกส์ประเภทที่ง่ายที่สุดคือเครื่องช่วยฟังที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อกว่าครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา ไมโครโฟนของอุปกรณ์นี้จะรับเสียงและส่งแรงกระตุ้นไฟฟ้าโดยตรงไปยังเส้นประสาทการได้ยินหรือก้านสมอง ดังนั้น แม้แต่คนไข้ที่หูชั้นกลางและหูชั้นในที่ถูกทำลายโดยสิ้นเชิงก็สามารถกลับมาได้ยินได้อีกครั้ง

การพัฒนาไมโครอิเล็กทรอนิกส์อย่างก้าวกระโดดในช่วงสิบปีที่ผ่านมาทำให้สามารถสร้างระบบประสาทเทียมประเภทดังกล่าวได้ซึ่งถึงเวลาที่จะพูดถึงความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนบุคคลให้กลายเป็นไซบอร์กในไม่ช้า นี่คือตาเทียม ซึ่งทำงานบนหลักการเดียวกับเครื่องช่วยฟัง และเครื่องระงับความเจ็บปวดแบบอิเล็กทรอนิกส์ผ่านไขสันหลัง และแขนขาเทียมอัตโนมัติ ซึ่งไม่เพียงแต่รับแรงกระตุ้นจากสมองและแสดงการกระทำเท่านั้น แต่ยังส่งความรู้สึกกลับไปยังสมองได้อีกด้วย และเครื่องกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้าบริเวณสมองที่ได้รับผลกระทบจากโรคพาร์กินสัน

ปัจจุบัน การวิจัยกำลังดำเนินการเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการบูรณาการส่วนต่างๆ ของสมองเข้ากับชิปคอมพิวเตอร์เพื่อปรับปรุง ความสามารถทางจิต- แม้ว่าแนวคิดนี้ยังห่างไกลจากความเป็นจริง แต่คลิปวิดีโอที่แสดงผู้คนด้วยมือเทียมโดยใช้มีดและส้อมและเล่นฟุตบอลอย่างมั่นใจนั้นน่าทึ่งมาก

เลนส์ไม่เชิงเส้นในกล้องจุลทรรศน์ - มองเห็นสิ่งที่มองไม่เห็น

จากหลักสูตรฟิสิกส์ นักเรียนจะเข้าใจแนวคิดเรื่องขีดจำกัดการเลี้ยวเบนอย่างแน่นหนา: ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่ดีที่สุด จึงไม่สามารถมองเห็นวัตถุที่มีขนาดน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นหารด้วยดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง ที่ความยาวคลื่น 400 นาโนเมตร (บริเวณสีม่วงของสเปกตรัมที่มองเห็นได้) และดัชนีการหักเหของแสงประมาณเอกภาพ (เช่น อากาศ) วัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า 200 นาโนเมตรจะแยกไม่ออก กล่าวคือช่วงขนาดนี้รวมถึงไวรัสและโครงสร้างภายในเซลล์ที่น่าสนใจมากมาย

ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการใช้เลนส์แบบไม่เชิงเส้นและฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งไม่สามารถใช้แนวคิดเรื่องขีดจำกัดการเลี้ยวเบนได้ จึงได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในกล้องจุลทรรศน์ชีวภาพ ปัจจุบันการใช้วิธีดังกล่าวสามารถศึกษาได้อย่างละเอียด โครงสร้างภายในเซลล์

โปรตีนดีไซเนอร์ - วิวัฒนาการในหลอดทดลอง

เช่นเดียวกับในชีววิทยาสังเคราะห์ เรากำลังพูดถึงการสร้างสิ่งที่ไม่เคยมีมาก่อนในธรรมชาติ คราวนี้ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตใหม่ แต่เป็นโปรตีนแต่ละตัวที่มีคุณสมบัติผิดปกติ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ทั้งวิธีการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ได้รับการปรับปรุงและ "วิวัฒนาการในหลอดทดลอง" ตัวอย่างเช่น การเลือกโปรตีนเทียมบนพื้นผิวของแบคทีเรียที่สร้างขึ้นเพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะ

ในปี พ.ศ. 2546 นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันโดยใช้วิธีการทำนายโครงสร้างคอมพิวเตอร์ ได้สร้างโปรตีน Top7 ซึ่งเป็นโปรตีนชนิดแรกของโลกที่มีโครงสร้างไม่มีความคล้ายคลึงในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต และจากโครงสร้างที่รู้จักของสิ่งที่เรียกว่า "นิ้วสังกะสี" ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโปรตีนที่จดจำส่วนของ DNA ที่มีลำดับต่างกันจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างเอนไซม์เทียมที่แยก DNA ในตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ปัจจุบันเอนไซม์ดังกล่าวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเครื่องมือในการจัดการจีโนม ตัวอย่างเช่น สามารถใช้เพื่อกำจัดยีนที่มีข้อบกพร่องออกจากจีโนมของเซลล์มนุษย์ และบังคับให้เซลล์แทนที่ด้วยสำเนาปกติ

ยาเฉพาะบุคคล – รับหนังสือเดินทางยีน

ความคิดที่ว่าผู้คนต่างป่วยและควรได้รับการปฏิบัติที่แตกต่างออกไปนั้นยังห่างไกลจากความคิดใหม่ แม้ว่าเราจะลืมเรื่องเพศ อายุ และวิถีชีวิตที่แตกต่างกัน และไม่คำนึงถึงโรคทางพันธุกรรมที่กำหนดโดยพันธุกรรม แต่ยีนแต่ละชุดของเรายังคงมีอิทธิพลต่อทั้งความเสี่ยงในการเกิดโรคต่างๆ และลักษณะของผลกระทบของยาในร่างกายได้อย่างมีเอกลักษณ์

หลายคนเคยได้ยินเกี่ยวกับยีน ข้อบกพร่องที่เพิ่มความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง อีกตัวอย่างหนึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ฮอร์โมนคุมกำเนิด: หากผู้หญิงมียีน V ปัจจัย "ไลเดน" (หนึ่งในโปรตีนของระบบการแข็งตัวของเลือด) ซึ่งไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับชาวยุโรปความเสี่ยงของการเกิดลิ่มเลือดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากทั้งฮอร์โมนและ ยีนชนิดนี้จะเพิ่มการแข็งตัวของเลือด

ด้วยการพัฒนาเทคนิคการจัดลำดับดีเอ็นเอ ทำให้สามารถรวบรวมแผนที่สุขภาพทางพันธุกรรมของแต่ละบุคคลได้ โดยสามารถระบุได้ว่ายีนที่เกี่ยวข้องกับโรคหรือการตอบสนองต่อยาใดบ้างที่มีอยู่ในจีโนมของบุคคลใดบุคคลหนึ่ง จากการวิเคราะห์ดังกล่าว สามารถให้คำแนะนำเกี่ยวกับอาหารที่เหมาะสมที่สุด การตรวจป้องกันที่จำเป็น และข้อควรระวังเมื่อใช้ยาบางชนิด

MicroRNA - สิ่งที่จีโนมเงียบเกี่ยวกับ

ในช่วงปี 1990 ค้นพบปรากฏการณ์ของการรบกวน RNA - ความสามารถของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกเกลียวคู่ขนาดเล็กในการลดการทำงานของยีนเนื่องจากการย่อยสลายของ Messenger RNA ที่อ่านจากพวกมันซึ่งมีการสังเคราะห์โปรตีน ปรากฎว่าเซลล์ใช้วิถีการกำกับดูแลนี้อย่างแข็งขัน โดยสังเคราะห์ microRNA ซึ่งจะถูกตัดเป็นชิ้นส่วนตามความยาวที่ต้องการ

microRNA ตัวแรกถูกค้นพบในปี 1993 และครั้งที่สองเพียงเจ็ดปีต่อมา และการศึกษาทั้งสองใช้ไส้เดือนฝอย Caenorhabditis สง่างามซึ่งปัจจุบันทำหน้าที่เป็นหนึ่งในวัตถุทดลองหลักในด้านชีววิทยาพัฒนาการ แต่แล้วการค้นพบก็หลั่งไหลลงมาราวกับความอุดมสมบูรณ์

ปรากฎว่า microRNA มีส่วนร่วมในการพัฒนาเอ็มบริโอของมนุษย์ และในการเกิดโรคมะเร็ง โรคหลอดเลือดหัวใจ และระบบประสาท และเมื่อเป็นไปได้ที่จะอ่านลำดับของ RNA ทั้งหมดในเซลล์ของมนุษย์พร้อมกัน ปรากฎว่าส่วนใหญ่ของจีโนมของเรา ซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่า "เงียบ" เนื่องจากไม่มียีนเข้ารหัสโปรตีน จริงๆ แล้วทำหน้าที่เป็น เทมเพลตสำหรับอ่าน microRNA และ RNA อื่น ๆ ที่ไม่ได้เข้ารหัส

ด. ข. 
n. D. O. Zharkov (สถาบันเคมี
ชีววิทยาและการแพทย์ขั้นพื้นฐาน­

เอสบี ราส, โนโวซีบีสค์) เนื่องจากการถือศีลอดความก้าวหน้าทางเทคนิค

และพัฒนาการทางวิวัฒนาการโดยทั่วไปของมนุษยชาติ ทุกๆ ปีผู้คนเรียนรู้ที่จะเข้าใจโลกนี้มากขึ้นเรื่อยๆ วิทยาศาสตร์ทั้งหมดกำลังพัฒนา พวกมันพัฒนาขึ้นจากการค้นพบใหม่ในบางพื้นที่ และชีววิทยาก็ไม่มีข้อยกเว้น การค้นพบสมัยใหม่ทางชีววิทยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งการค้นพบในปี 2014 เป็นที่จดจำของเราสำหรับความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการศึกษาพืชและสัตว์ในชีวมณฑลของโลกตลอดจนสิ่งประดิษฐ์ทางเทคนิคใหม่ทั้งหมด พัฒนาการทางชีววิทยาเป็นอย่างไรวิทยาศาสตร์อิสระ

• เกี่ยวกับชีวิต มีมาในสมัยโบราณและต่อเนื่องไปหลายทิศทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเราพูดถึงการค้นพบทางชีววิทยาที่มีการกล่าวถึงน้อย (ไม่ได้หมายความว่าสิ่งเหล่านั้นมีความสำคัญน้อยกว่า) ฉันอยากจะนึกถึงสิ่งต่อไปนี้:
• การพัฒนาอวัยวะเทียมได้เร่งและปรับปรุงมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้การปลูกถ่ายกล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อตับ ผม และแม้แต่การทำงานของลิ้นหัวใจ ชีวิตมนุษย์จำนวนมากอาจขึ้นอยู่กับการพัฒนาเพิ่มเติมของการค้นพบเหล่านี้

การค้นพบสายพันธุ์ใหม่

เกือบทุกวัน มีการเพิ่มข้อมูลเกี่ยวกับสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่มนุษย์ไม่รู้จักมาจนบัดนี้ในฐานข้อมูล DNA ทั่วโลกมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงสิ้นปี 2556-2557 มีความเป็นไปได้ที่จะรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตัวแทนใหม่ของพืชและสัตว์ต่างๆ แต่เราจะจำข้อมูลเหล่านี้ได้เพียงไม่กี่รายการเท่านั้น

โอลิงกีโต

นี่คือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่กินสัตว์อื่นในลักษณะของมันเอง รูปร่างมีลักษณะคล้ายของเล่นตุ๊กตาที่ไม่เป็นอันตราย การค้นพบนี้จึงสร้างความรู้สึกที่แท้จริงให้กับคนรักสัตว์ สัตว์ชนิดนี้ถูกค้นพบในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2556 จากการวิจัยโดยคริสโตเฟอร์ เฮลเกน นักสัตววิทยาชาวอเมริกันเป็นเวลาหลายปี

ต้นมังกรแก้วศักดิ์

แยกเป็น สายพันธุ์ทางชีวภาพต้นไม้ต้นนี้ถูกระบุเมื่อปีที่แล้วเท่านั้น เหตุใดตัวแทนที่สดใสของพืชพรรณในประเทศไทยจึงไม่มีใครสังเกตเห็นมานานหลายปียังคงเป็นปริศนา อย่างไรก็ตาม สายพันธุ์นี้ถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ และดังนั้นจึงเป็นของการค้นพบทางชีววิทยาสมัยใหม่

จุลินทรีย์ในห้องปลอดเชื้อ

ชื่อทางชีววิทยาอย่างเป็นทางการในภาษาละตินสำหรับสิ่งมีชีวิตชนิดนี้คือ Tersicoccus phoenicis จุลินทรีย์ถูกค้นพบเมื่อกลางปี ​​2014 ในห้องปลอดเชื้ออย่างแน่นอน ยานอวกาศ- เนื่องจากสถานการณ์เหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์หลายคนกลัวว่า Tersicoccus phoenicis อาจปนเปื้อนดาวอังคารด้วยการลงจอดบน ดาวเคราะห์ใกล้เคียงพร้อมด้วยยานสำรวจดาวอังคาร Tersicoccus phoenicis เป็นหลักฐานที่ชัดเจนถึงสภาวะที่ยากลำบากอย่างไม่น่าเชื่อในชีวิต

การทดลองกับร่างกายของคุณ ความบ้าคลั่งหรือการเสียสละเพื่อวิทยาศาสตร์?

ตั้งแต่กลางปี ​​2555 ข้อมูลเกี่ยวกับการค้นพบฮอร์โมนใหม่เริ่มปรากฏบนหน้าเวิลด์ไวด์เว็บ ในไม่ช้าก็รู้ว่าฮอร์โมนนี้คือไอริซินซึ่งถูกหลั่งโดยกล้ามเนื้อของมนุษย์ในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนัก ตามที่การศึกษาแสดงให้เห็นผลของฮอร์โมนนี้ถูกกำหนดต่อเนื้อเยื่อไขมันโดยที่ไขมัน "สีขาว" ธรรมดาซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานจะเปลี่ยนเป็นไขมัน "สีน้ำตาล" ซึ่งปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อน ดังที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนแย้งว่าการเปลี่ยนแปลงของไขมันในร่างกายนี้มีผลเชิงบวกมากมายต่อสุขภาพของมนุษย์

เมื่อต้นปี 2014 Bruce Spigelman นักชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดตัดสินใจทดสอบไอริซินกับตัวเอง ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงผลเชิงบวกของฮอร์โมนที่มีต่อ สภาพร่างกายบุคคล. อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์คำนวณขนาดยาไม่ถูกต้องและนำฮอร์โมนเข้าสู่ร่างกายมากเกินไป ในไม่ช้าไขมันในร่างกายของเขาก็เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล จากความผิดพลาดดังกล่าว ร่างกายของสไปเกลแมนจึงเริ่มสร้างความร้อนมากจนต้องนำไปขังไว้ในห้องพิเศษที่มีไนโตรเจนเหลวเพื่อลดอุณหภูมิร่างกาย เขากำกับการวิจัยเพิ่มเติมจากที่นั่น แต่ยังคงพิสูจน์ถึงผลเชิงบวกของฮอร์โมนในปริมาณที่เหมาะสม ตามที่แพทย์ระบุ Bruce Spigelman เป็นคนที่มีสุขภาพดีที่สุดในโลก การกระทำของเขาได้รับการอธิบายไว้ในบทความต่างประเทศและรัสเซียหลายบทความภายใต้หัวข้อ "การค้นพบสมัยใหม่ทางชีววิทยา"

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสายพันธุ์ใหม่ - Olinguito - วิดีโอ

หมวดที่ 1 ชีววิทยา - ศาสตร์แห่งชีวิต

วางแผน

หัวข้อที่ 1 ชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์ ความสำเร็จ วิธีการวิจัย ความเชื่อมโยงกับวิทยาศาสตร์อื่น ๆ บทบาทของชีววิทยาในชีวิตมนุษย์และกิจกรรมภาคปฏิบัติ

หัวข้อที่ 2 สัญญาณและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต: โครงสร้างเซลล์, คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี, เมแทบอลิซึมและการแปลงพลังงาน, สภาวะสมดุล, ความหงุดหงิด, การสืบพันธุ์, การพัฒนา

หัวข้อที่ 3 ระดับหลักของการจัดองค์กรของธรรมชาติที่มีชีวิต: เซลล์, สิ่งมีชีวิต, ประชากร - สปีชีส์, biogeocenotic

ชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์ ความสำเร็จ วิธีการรู้จักธรรมชาติที่มีชีวิต บทบาทของชีววิทยาในการสร้างภาพวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ของโลก

ชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์

ชีววิทยา(จากภาษากรีก ไบออส- ชีวิต, โลโก้- คำว่าวิทยาศาสตร์) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนเกี่ยวกับธรรมชาติที่มีชีวิต

วิชาชีววิทยาคือการแสดงให้เห็นทั้งหมดของชีวิต โครงสร้างและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิต ความหลากหลาย ต้นกำเนิดและการพัฒนา ตลอดจนปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม งานหลักของชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์คือการตีความปรากฏการณ์ทั้งหมดของธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตบนพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์โดยคำนึงถึงว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากส่วนประกอบโดยพื้นฐาน

คำว่า "ชีววิทยา" พบได้ในผลงานของนักกายวิภาคศาสตร์ชาวเยอรมัน T. Roose (1779) และ K.-F. Burdach (1800) แต่เฉพาะในปี 1802 เท่านั้นที่ J.-B ใช้อย่างอิสระเป็นครั้งแรก ลามาร์ก และ G.-R. Treviranus เพื่อแสดงถึงวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งมีชีวิต

วิทยาศาสตร์ชีวภาพ.

ปัจจุบันชีววิทยาประกอบด้วย ทั้งซีรีย์ศาสตร์ที่สามารถจัดระบบได้ตามหลักเกณฑ์ดังต่อไปนี้ โดย เรื่องและโดดเด่น วิธีการการวิจัยและเรื่องที่กำลังศึกษา ระดับของการจัดระเบียบของธรรมชาติที่มีชีวิต- ตามหัวข้อการศึกษา วิทยาศาสตร์ชีวภาพแบ่งออกเป็น แบคทีเรียวิทยา พฤกษศาสตร์ ไวรัสวิทยา สัตววิทยา และวิทยาเชื้อรา

พฤกษศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาพืชและพืชพรรณของโลกอย่างครอบคลุม สัตววิทยา- สาขาวิชาชีววิทยา วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความหลากหลาย โครงสร้าง กิจกรรมชีวิต การแพร่กระจายและความสัมพันธ์ของสัตว์กับสิ่งแวดล้อม ต้นกำเนิดและพัฒนาการ แบคทีเรียวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาโครงสร้างและกิจกรรมของแบคทีเรียตลอดจนบทบาทในธรรมชาติ ไวรัสวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาเกี่ยวกับไวรัส วัตถุหลัก วิทยาคือเห็ด โครงสร้างและลักษณะของสิ่งมีชีวิต ไลเคนวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาไลเคน แบคทีเรียวิทยา ไวรัสวิทยา และบางแง่มุมของเชื้อราวิทยา มักถูกกล่าวถึงเป็นส่วนหนึ่งของ จุลชีววิทยา- สาขาวิชาชีววิทยา วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับจุลินทรีย์ (แบคทีเรีย ไวรัส และราด้วยกล้องจุลทรรศน์) อนุกรมวิธานหรือ อนุกรมวิธาน,- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่อธิบายและจำแนกสิ่งมีชีวิตและสูญพันธุ์ออกเป็นกลุ่มๆ

ในทางกลับกัน วิทยาศาสตร์ชีวภาพแต่ละสาขาจะแบ่งออกเป็นชีวเคมี สัณฐานวิทยา กายวิภาคศาสตร์ สรีรวิทยา คัพภวิทยา พันธุศาสตร์ และชีวเคมี (พืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์) ชีวเคมีเป็นศาสตร์แห่งการ องค์ประกอบทางเคมีสิ่งมีชีวิต กระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตและกิจกรรมชีวิตของสิ่งมีชีวิต สัณฐานวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษารูปแบบและโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตตลอดจนรูปแบบของการพัฒนา ในความหมายกว้างๆ ครอบคลุมถึงเซลล์วิทยา กายวิภาคศาสตร์ มิญชวิทยา และคัพภวิทยา แยกแยะระหว่างสัณฐานวิทยาของสัตว์และพืช กายวิภาคศาสตร์เป็นสาขาวิชาชีววิทยา (สัณฐานวิทยา) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโครงสร้างภายในและรูปร่างของอวัยวะ ระบบ และสิ่งมีชีวิตโดยรวม กายวิภาคศาสตร์ของพืชถือเป็นส่วนหนึ่งของพฤกษศาสตร์ กายวิภาคของสัตว์ถือเป็นส่วนหนึ่งของสัตววิทยา และกายวิภาคของมนุษย์เป็นวิทยาศาสตร์ที่แยกจากกัน สรีรวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษากระบวนการสำคัญของสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ ระบบ อวัยวะ เนื้อเยื่อและเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด มีสรีรวิทยาของพืช สัตว์ และมนุษย์ คัพภวิทยา (ชีววิทยาพัฒนาการ)- สาขาวิชาชีววิทยา วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตส่วนบุคคล รวมถึงการพัฒนาของเอ็มบริโอ

วัตถุ พันธุศาสตร์เป็นกฎแห่งกรรมพันธุ์และความแปรปรวน ปัจจุบันเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่มีการพัฒนาแบบไดนามิกมากที่สุดแห่งหนึ่ง

ตามระดับของการจัดระเบียบของธรรมชาติสิ่งมีชีวิตที่กำลังศึกษา ชีววิทยาระดับโมเลกุล เซลล์วิทยา มิญชวิทยา อวัยวะวิทยา ชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต และระบบเหนือสิ่งมีชีวิตมีความโดดเด่น อณูชีววิทยาเป็นหนึ่งในสาขาชีววิทยาที่อายุน้อยที่สุด ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโดยเฉพาะการจัดระเบียบข้อมูลทางพันธุกรรมและการสังเคราะห์โปรตีน เซลล์วิทยา,หรือ ชีววิทยาของเซลล์,- วิทยาศาสตร์ชีวภาพ วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งเซลล์เดียวและหลายเซลล์ มิญชวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพสาขาสัณฐานวิทยาซึ่งมีจุดประสงค์คือโครงสร้างของเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ ไปจนถึงทรงกลม ออร์แกนวิทยารวมถึงสัณฐานวิทยา กายวิภาคศาสตร์ และสรีรวิทยาของอวัยวะต่างๆ และระบบต่างๆ

ชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตรวมถึงวิทยาศาสตร์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต เช่น จริยธรรม- ศาสตร์แห่งพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต

ชีววิทยาของระบบเหนือสิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็นชีวภูมิศาสตร์และนิเวศวิทยา ศึกษาการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิต ชีวภูมิศาสตร์,ในขณะที่ นิเวศวิทยา- การจัดระเบียบและการทำงานของระบบเหนือสิ่งมีชีวิตในระดับต่างๆ: ประชากร ไบโอซีนโนส (ชุมชน) ไบโอจีโอซีโนส (ระบบนิเวศ) และชีวมณฑล

ตามวิธีการวิจัยที่มีอยู่ เราสามารถแยกแยะความแตกต่างเชิงพรรณนา (เช่น สัณฐานวิทยา) การทดลอง (เช่น สรีรวิทยา) และชีววิทยาเชิงทฤษฎีได้

การระบุและอธิบายรูปแบบของโครงสร้าง การทำงาน และการพัฒนาธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตในระดับต่างๆ ขององค์กรถือเป็นหน้าที่ ชีววิทยาทั่วไป. ประกอบด้วยชีวเคมี อณูชีววิทยา เซลล์วิทยา คัพภวิทยา พันธุศาสตร์ นิเวศวิทยา การศึกษาวิวัฒนาการ และมานุษยวิทยา หลักคำสอนเชิงวิวัฒนาการศึกษาสาเหตุ แรงผลักดัน กลไกและ รูปแบบทั่วไปวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต หนึ่งในส่วนของมันคือ บรรพชีวินวิทยา- วิทยาศาสตร์ที่มีเนื้อหาเกี่ยวกับซากฟอสซิลของสิ่งมีชีวิต มานุษยวิทยา- ส่วนหนึ่งของชีววิทยาทั่วไป วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการกำเนิดและการพัฒนาของมนุษย์ในฐานะสายพันธุ์ทางชีวภาพ รวมถึงความหลากหลายของประชากรมนุษย์สมัยใหม่ และรูปแบบของปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา

สาขาวิชาชีววิทยาประยุกต์รวมอยู่ในสาขาเทคโนโลยีชีวภาพ การผสมพันธุ์ และวิทยาศาสตร์ที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วอื่นๆ เทคโนโลยีชีวภาพเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาการใช้สิ่งมีชีวิตและกระบวนการทางชีววิทยาในการผลิต มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร (การอบ การทำชีส การต้มเบียร์ ฯลฯ) และอุตสาหกรรมยา (การผลิตยาปฏิชีวนะ วิตามิน) สำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ฯลฯ การคัดเลือก- ศาสตร์แห่งวิธีการสร้างสายพันธุ์สัตว์เลี้ยง พันธุ์พืชที่ปลูก และสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่มีคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ การคัดเลือกยังเข้าใจกันว่าเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงสิ่งมีชีวิตที่มนุษย์ดำเนินการตามความต้องการของพวกเขา

ความก้าวหน้าของชีววิทยามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความสำเร็จของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนอื่นๆ เช่น ฟิสิกส์ เคมี คณิตศาสตร์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ เป็นต้น ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์ อัลตราซาวนด์ (อัลตราซาวนด์) เอกซ์เรย์ และวิธีการทางชีววิทยาอื่นๆ จะขึ้นอยู่กับทางกายภาพ กฎหมายและการศึกษาโครงสร้างของโมเลกุลและกระบวนการทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นในระบบสิ่งมีชีวิตจะเป็นไปไม่ได้หากปราศจากการใช้วิธีทางเคมีและกายภาพ การใช้วิธีทางคณิตศาสตร์ช่วยให้สามารถระบุความเชื่อมโยงตามธรรมชาติระหว่างวัตถุหรือปรากฏการณ์ เพื่อยืนยันความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ที่ได้รับ และในทางกลับกัน สามารถสร้างแบบจำลองปรากฏการณ์หรือกระบวนการได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ วิธีการทางคอมพิวเตอร์ เช่น การสร้างแบบจำลอง มีความสำคัญมากขึ้นในด้านชีววิทยา ที่จุดบรรจบกันของชีววิทยาและวิทยาศาสตร์อื่นๆ วิทยาศาสตร์ใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมาย เช่น ชีวฟิสิกส์ ชีวเคมี ไบโอนิกส์ เป็นต้น