"Cinderella" trở thành một công chúa, hoặc một nơi sinh học trong hệ thống phân cấp của khoa học

“Cinderella” trở thành một công chúa, hoặc một nơi sinh học trong hệ thống phân cấp của khoa học

Alexander Alexandrovich Yarilin,
Bác sĩ khoa học y tế, Trưởng khoa miễn dịch tế bào thuộc Trung tâm khoa học quốc gia của Liên bang Nga – Viện miễn dịch của Cơ quan y tế và sinh học liên bang của Liên bang Nga
"Sinh thái và cuộc sống" №12, 2008

Trong những thập kỷ gần đây, sinh học, trước đây được coi là gần như là một người ngoài cuộc trong các ngành khoa học tự nhiên, đã trở thành một nhà lãnh đạo, thu hút nhiều sự quan tâm của công chúng cũng như tài nguyên và nhân lực. Ấn tượng nhất là tốc độ của sự biến đổi này. Câu hỏi tự nhiên nảy sinh về nguyên nhân của nó. Bài viết đưa ra một số suy nghĩ về điều này.

Tính năng sinh học

Sinh học – khoa học về cuộc sống và các vật thể sống – theo truyền thống thuộc về sự phức tạp của khoa học tự nhiên và thường được coi là một trong những ngành quan trọng nhất của chúng – vật lý và hóa học. Nhưng ngay cả với sự so sánh hời hợt nhất của bộ ba này, một số tính năng của sinh học thu hút sự chú ý đến bản thân, phân biệt nó với một số ngành khoa học tự nhiên.

Trang chủ – sự phức tạp đáng kinh ngạc của đối tượng nghiên cứu – bản chất sống – so với bản chất của trơ, được nghiên cứu bởi các ngành khoa học tự nhiên khác.Hơn nữa, sự hiểu biết về bản chất của cuộc sống gợi ý như một sự ngầm, nhưng điều kiện hiển nhiên là một sự hiểu biết sơ bộ về bản chất của vật vô tri vô giác. Tất nhiên, tuyên bố này không nên được hiểu theo nghĩa là luật pháp của vật vô tri vô giác trước tiên phải được tiết lộ hoàn toàn, và sau đó bạn có thể chuyển sang nghiên cứu về cuộc sống. Thay vào đó, sự tương tự với thuốc là thích hợp. Thật vậy, sự can thiệp vào một sinh vật sống để chữa bệnh liên quan đến sự hiểu biết về các luật lệ cho phép hoạt động quan trọng, cũng như hiểu biết về bản chất của bệnh. Nhưng nếu nguyên tắc này được thực hiện theo nghĩa đen, y học như một loại hoạt động sẽ không xuất hiện cho đến bây giờ. Trong thực tế, cũng giống như y học sau một khoảng cách tôn trọng đằng sau sự phát triển của sinh học, sinh học phát triển với một khoảng thời gian nhất định sau khi vật lý và hóa học. "Bản chất thứ cấp" của sinh học liên quan đến vật lý và hóa học được biểu hiện không chỉ trong lĩnh vực kiến ​​thức và hiểu biết về luật sống, dựa trên luật chung của vật chất (nhưng không tự động theo chúng). Các cơ sở phương pháp luận của sinh học, các công cụ của khoa học này đến từ công nghệ, đó là con đẻ của vật lý và hóa học.Đủ để nhớ lại rằng họ đã cho sinh học việc tạo ra một kính hiển vi, sự phát triển của các phương pháp hóa học phân tích, v.v.

Một đặc điểm quan trọng khác của sinh học là các chủ thể (các nhà sinh vật học) của nó, là sinh vật sống, hóa ra là đồng thời các đối tượng của nó. Điều này mang lại cho sinh học một sự hấp dẫn bổ sung so với các khoa học tự nhiên khác và đóng vai trò như một sự đảm bảo lợi ích công cộng trong nó mọi lúc.

Ngoài ra, sinh học là nền tảng của y học, là một nhánh ứng dụng của sinh học và là một động lực quan trọng cho tài trợ, ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc nghiên cứu sinh học, ưu tiên phát triển chủ yếu của những lĩnh vực liên quan đến y học.

Vì vậy, nó có thể được lập luận rằng do sự phức tạp đáng kinh ngạc của đối tượng nghiên cứu, sinh học trong tiến trình của nó sau vật lý và hóa học, dựa trên các phương pháp và nội dung của các khoa học. Đồng thời, đối với một sinh vật – con người – sinh học có sức hấp dẫn đặc biệt không chỉ là nguồn kiến ​​thức về bản thân, mà còn là cơ sở y học và các ngành sinh học ứng dụng khác, từng ngày chiếm một vai trò ngày càng quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Chủ nghĩa nhị nguyên sinh học

Tính hai mặt của sinh học truyền thống rõ ràng nhất được thể hiện trong cùng tồn tại của "di truyền cơ thể" và "sinh lý và trao đổi chất" của các hướng của nó.

Nó được coi là sự phát triển của bất kỳ khoa học tự nhiên nào bắt đầu bằng việc quan sát và tích lũy sự kiện, theo sau là một sự hiểu biết lý thuyết và phân tích thực nghiệm về những sự kiện này và mối tương quan giữa chúng. Ví dụ, vật lý khá sớm tách nghiên cứu về các đối tượng cụ thể (Vũ trụ, Trái đất, vv) từ nghiên cứu các định luật chung về sự tồn tại của vật chất, phát triển độc lập, mặc dù khoa học tư nhân – thiên văn học, vũ trụ học, địa chất, vv. Nó khác. Cho đến nay, cùng với sinh học nói chung, có thực vật học, động vật học, vi sinh vật, một phức tạp của khoa học con người (bao gồm các ngành ứng dụng, bao gồm cả y học) ở độ sâu của nó. Hơn nữa, sinh học nói chung chỉ khoảng nửa thế kỷ trước đã tự thiết lập thành một lĩnh vực độc lập, bình đẳng về sinh học. Về vấn đề này, đáng lưu ý là các sách giáo khoa học về sinh học không tồn tại chút nào – thay vào đó là sách giáo khoa về các phần riêng của nó – thực vật học, động vật học, giải phẫu học và sinh lý con người và "Khái niệm cơ bản của Darwin" nổi tiếng như một phương pháp giảng dạy sinh học phổ biến.Tất cả điều này có thể được xem, một mặt, như là một biểu hiện của sự phức tạp đặc biệt và sự đa dạng của các đối tượng nghiên cứu về sinh học, và mặt khác, như một dấu hiệu của sự non nớt của khoa học này.

Tham quan lịch sử

Hãy để chúng tôi cố gắng xem xét ngắn gọn lịch sử của sinh học để tiết lộ những xu hướng chung nhất trong đó (điều này sẽ cần thiết cho việc lập luận thêm).

Rõ ràng, sự hấp dẫn có hệ thống đầu tiên đối với nghiên cứu khoa học về các vật thể sống là giải phẫu người, có định hướng y tế được áp dụng rõ ràng. Những thành công đạt được trong thời cổ đại, thời Trung cổ và thời kỳ Phục hưng gần như cạn kiệt lĩnh vực nghiên cứu này. Trong thời kỳ Phục hưng trong các tác phẩm của các nhà sinh lý học đầu tiên (người nghiên cứu hệ thống tuần hoàn), cơ thể con người “làm việc”. Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của cơ thể con người, kiến ​​thức hóa học sâu sắc hơn, và trong thế kỷ 19, hóa sinh và lý thuyết trao đổi chất được sinh ra trên cơ sở của chúng. Chỉ riêng biệt trong tế bào kính hiển vi bắt đầu được coi là cơ sở của một sinh vật sống. Sự nhấn mạnh từ quan sát vĩ mô của các cơ quan đã được chuyển sang phân tích bằng kính hiển vi cấu trúc của các mô.Vào cuối thế kỷ 19, những ý tưởng về quy định chức năng sinh lý, sự cân bằng nội môi phát sinh, và giáo lý của hệ thống thần kinh trung ương được hình thành, trở thành vương miện của sinh lý học.

Vì, như đã lưu ý, hướng này trong sinh học được định hướng và dựa chủ yếu vào y học, và khả năng nghiên cứu sinh lý trên con người là rất hạn chế, để nghiên cứu các quá trình xảy ra trong cơ thể con người, cần thiết liên quan đến động vật thí nghiệm. Kết quả là, kiến ​​thức thu được không chỉ thu được không chỉ về y tế, mà còn là cách giải thích sinh học chung (mở rộng cho đại diện của các loài khác nhau). Dựa trên các nhiệm vụ tương tự và các thiết lập khoa học tương tự, sinh lý và sinh hóa của thực vật được phát triển theo cách tương tự. Chi nhánh sinh học này có thể được chỉ định là sinh lý và trao đổi chất.

Ngay từ đầu, một hướng khác trong sinh học tập trung vào việc nghiên cứu các quy luật sinh học chung. Điểm khởi đầu ở đây là cách tiếp cận mô tả tương tự. Các khái quát cơ bản đầu tiên trên con đường này được kết hợp với giải phẫu so sánh. Trên cơ sở của nó, ý tưởng về sự thống nhất của bản chất sống và mối quan hệ giữa các sinh vật được hình thành, tạo thành cơ sở phân loại sinh học được đặt trong thế kỷ 17.

Bước tiếp theo là tạo ra một lý thuyết tiến hóa, được tạo điều kiện thuận lợi bởi các hoạt động thực tế trong nhân tạo động vật và thực vật nhân tạo trong thực hành nông nghiệp. Gần như đồng thời với sự phát triển của Charles Darwin về lý thuyết chọn lọc tự nhiên làm cơ sở cho tiến trình tiến hóa, G. Mendel đã thiết lập bản chất tự nhiên của cơ thể. Nhờ cơ sở tế bào (tế bào) được chuẩn bị, tiếp theo là sự phát triển nhanh chóng của di truyền học (lý thuyết nhiễm sắc thể di truyền, nghiên cứu đột biến như một nguồn đa dạng sinh học, cung cấp nguyên liệu để lựa chọn, vv). Di truyền học nửa đầu thế kỷ 20 được gọi là chính thức không có lý do: để hiểu bản chất của quá trình di truyền và tiến hóa, bản chất sinh hóa của các đơn vị di truyền và các đối tượng được chọn không quan trọng ở giai đoạn đó. Chúng tôi biểu thị nhánh sinh học này là di truyền cơ.

Hai sinh học?

Nó rất dễ dàng để thấy rằng các phương pháp tiếp cận cơ bản của hai chi nhánh khác nhau rõ rệt. Lúc đầu, điều này là do sự khác biệt về sở thích ban đầu, nhiệm vụ và khái niệm, nhưng sau đó lan truyền đến phương pháp tiếp cận phương pháp luận, để cuối cùng hình thành hai kiểu tư duy khoa học.Sự khác biệt trong quan điểm của những người ủng hộ "hai sinh vật" này rất nghiêm trọng đến nỗi họ trả lời câu hỏi hồng y khác nhau – cơ sở của cuộc sống là gì.

Vị trí của các tín đồ của xu hướng di truyền cơ thể là một thời gian ngắn (mặc dù không quá rõ ràng đối với người không được khởi xướng) do N.V. Timofeev-Resovskiy: "Cơ sở của cuộc sống là sự sao chép ngược lại". Bằng cách sao chép ngược lại, ông hiểu sự nhân đôi của các đối tượng sinh học (cuối cùng là nhiễm sắc thể, gen, DNA) với độ lệch có thể xảy ra từ trạng thái ban đầu.

Những người theo xu hướng sinh lý và trao đổi chất được coi là cơ sở của sự sống của sự trao đổi chất, sự chấm dứt trong đó là không thể đảo ngược và có nghĩa là cái chết.

Người ta không thể nhưng đồng ý rằng cả hai sự hiểu biết về bản chất của cuộc sống đều công bằng, nhưng được đặt, như ở các cấp độ khác nhau. Hiểu biết về di truyền học cơ bản chủ yếu liên quan đến di truyền – quá trình tự sinh sản và nguyên nhân của sự đa dạng của các đối tượng sống, trong khi hiểu biết sinh lý và trao đổi chất dựa trên việc đăng ký các biểu hiện kiểu hình của các đặc điểm di truyền.

Điều này sinh học của sinh học tồn tại cho đến giữa thế kỷ 20, khi các sự kiện xảy ra dẫn đến sự tổng hợp của các khu vực được xem xét.Đó là sự tổng hợp này làm cơ sở cho tiến bộ sinh học chưa từng có, mang lại cho nó những vị trí hàng đầu trong khoa học tự nhiên.

Tổng hợp "hai sinh học" và sự ra đời của sinh học phân tử

Giải Nobel về Sinh lý học và Y học năm 1962 được trao cho J. Watson, F. Creek và M. Wilkins để giải mã cấu trúc của DNA (xuất bản năm 1953). Trong thực tế, giải thưởng đã được trao hai tác phẩm khác nhau. M. Wilkins và R. Franklin chịu sự phân tích cấu trúc tia X của tinh thể DNA (một ví dụ điển hình về tổng hợp khoa học: các phương pháp và nguyên tắc vật lý được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc hóa học – đại phân tử có vai trò quan trọng đối với sinh học). J. Watson và F. Crick đã đưa ra một khái quát hóa lý thuyết về cấu trúc của DNA, cho phép giải thích các tính chất cơ bản của phân tử này như một vật mang di truyền. Trước đó, nhà hóa sinh E. Chargaff (người sau này trở thành một đối thủ hăng hái của “sinh học mới” với phong cách và ý thức hệ) nhận thấy rằng hàm lượng nitơ trong DNA adenine (A) bằng với hàm lượng thymine (T), và hàm lượng guanine (G) là cytosine ( C); do đó, những căn cứ này tạo thành các cặp A – T và C – G (quy tắc Chargaff), một sự kiện quan trọng cho việc xây dựng Watson và Crick của một mô hình DNA.Bản chất của mô hình này là DNA là một xoắn kép, và các chuỗi tạo thành nó bổ sung lẫn nhau (nói cách khác, bổ sung cho nhau) do liên kết hydro giữa các nucleotide nhất định – chính xác là các nguyên tắc, theo quy tắc của Chargaff, tương ứng với nhau. Mô hình đã làm rõ vai trò của DNA như là một tàu sân bay của di truyền, được mã hóa bởi một chuỗi các nucleotide (ý tưởng của mã đã sớm được công thức bởi G. Gamow).

Sự khái quát hóa này (được nhanh chóng trở thành công nhận chung) được theo sau bởi các nghiên cứu chuyên sâu đã phát triển các khái niệm này và “nhúng” chúng trong bối cảnh các khái niệm sinh hóa truyền thống. Các cột mốc quan trọng là: nghiên cứu chuyển hướng thông tin sinh học từ DNA sang RNA (và từ nó sang protein); giải mã mã khi truyền thông tin từ axit nucleic đến protein; khám phá ra các enzym xúc tác cho quá trình tổng hợp DNA, RNA và protein, cũng như các cấu trúc tế bào trong đó các quá trình này diễn ra. Toàn bộ chuỗi các sự kiện từ sao chép DNA đến tổng hợp protein có thể sinh sản bên ngoài tế bào.

Hôm nay rõ ràngrằng đó là sự khám phá cấu trúc xoắn kép của ADN gây ra sự lở tuyết nhanh chóng của các kết quả quan trọng nhất về tầm quan trọng khoa học chung, điều này chắc chắn dẫn đến không có gì khác hơn là tổng hợp các nhánh sinh học không tách rời và không tương thích. Các gen đã có được "thịt sinh hóa", công việc của họ bây giờ có thể được biểu diễn dưới dạng các quá trình sinh hóa. Về nguyên tắc, cơ sở sinh hóa của các quá trình di truyền đã trở nên rõ ràng và các mô hình sinh lý đã được chứng minh ở cấp độ phân tử. Phân tích lại về mặt phân tử, bước đầu ảnh hưởng đến lý thuyết di truyền, nhanh chóng lan truyền đến phân tích các nền tảng của sinh lý tế bào, và sau đó của sinh vật. Bây giờ bất kỳ nghiên cứu nào tuyên bố ý nghĩa heuristic và khái niệm nên bao gồm phân tử, tốt nhất là di truyền phân tử, tăng cường.

Do đó, một khoa học mới, sinh học phân tử, được sinh ra, và dưới sự bảo trợ của nó, một sự tổng hợp các hướng chuyển hóa sinh lý và di truyền của sinh vật đã diễn ra.

Trái cây của cuộc cách mạng sinh học

Ngoài cuộc cách mạng trong sự hiểu biết về bản chất sống, những kết quả này đã dẫn đến việc tạo ra một phương pháp mới làm phong phú thêm khả năng của sinh học thực nghiệm.Một trong những phương pháp tiếp cận phương pháp hiệu quả là nhân bản các đối tượng sinh học ở cấp độ gen và tế bào (còn quá sớm để nói về nhân bản sinh vật để phân tích khoa học). So với các phương pháp phân tách các phân tử và tế bào đã tồn tại trước đó, nhân bản đã tạo ra những lợi thế to lớn liên quan đến việc giảm sự mất thời gian, chi phí vật liệu và thời gian, cũng như sự gia tăng đáng kể về hiệu quả. Các phương pháp giải trình tự đã được cải thiện đáng kể – xác định trình tự của các đơn phân tử trong thành phần của đại phân tử, hóa ra đặc biệt thành công khi nghiên cứu các axit nucleic. Dựa trên kiến ​​thức mới trong lĩnh vực sinh học phân tử và tế bào, các phương pháp sinh tổng hợp protein matrix đã được phát triển không thể so sánh được về tốc độ và hiệu quả với tổng hợp hóa học truyền thống. Cuối cùng, có thể phát triển các phương pháp để thao tác gen – chúng được học để cắt và nhúng vào các tế bào, kiểm soát chọn lọc hoạt động của chúng, vv Tất cả các phương pháp này, nhanh chóng phát triển nhanh chóng trong khuôn khổ sinh học phân tử. Những năm của thế kỷ 20, chỉ một phần tư thế kỷ sau khi giải mã cấu trúc của DNA – khám phá ra một xoắn kép.Các kỹ thuật di truyền và kỹ thuật phân tử rộng hơn đã trở nên được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học, điều này làm tăng đáng kể sức mạnh của họ. Chúng thậm chí đã được đưa vào thực hành phòng thí nghiệm thông thường (ví dụ, phản ứng chuỗi polymerase 1 Kể từ những năm 1980, nó đã được sử dụng rộng rãi trong chẩn đoán y khoa để xác định khả năng tương thích mô, vv). Những phương pháp tiếp cận phương pháp này về cơ bản cách mạng hóa công nghệ sinh học.

Khoa học chính xác

Không giống như vật lý và hóa học, ban đầu là khoa học chính xác, sinh học chỉ có một vài phần của nó (ví dụ, di truyền học) tuyên bố chính xác. Điều này là do thực tế, thông thường (đặc biệt là theo hướng sinh lý và trao đổi chất), các nhà nghiên cứu hài lòng với các hỗn hợp của phân tử và tế bào, chúng phân tích bằng các phương pháp cho phép giải thích khác nhau về kết quả. Việc sử dụng các phương pháp phân tích làm cho sinh học trở thành khoa học chính xác, vì nó cho phép nó được sử dụng trong nghiên cứu các chất sinh học thuần túy (phân tử, tế bào) và áp dụng các phương pháp cho kết quả rõ ràng. Về vấn đề này, sức mạnh hiển nhiên của nghiên cứu sinh học được tiến hành bằng phương pháp mới đã tăng lên đáng kể.Kết quả của những thay đổi này, lần lượt, là một sự gia tốc mạnh mẽ của tiến trình sinh học: số lượng kiến ​​thức thu được trong những thập kỷ qua là tương đương với số lượng tích lũy trong lĩnh vực sinh học qua nhiều thế kỷ tồn tại của nó.

Mục tiêu Worldview – Dự án toàn cầu

Nó là cần thiết không phải đề cập đến các tính năng như vậy của sự phát triển của sinh học hiện đại như một định hướng hướng tới việc đạt được kết quả phổ quát và cơ bản trong khuôn khổ của các dự án toàn cầu. Một ví dụ là dự án "Human Genome", nhằm giải mã hoàn toàn bộ gen của con người. Thoạt nhìn, kiến ​​thức như vậy có vẻ dư thừa, tương tự như danh mục chính thức. Tuy nhiên, khi kiểm tra kỹ hơn thì không khó xác minh rằng đây không phải là trường hợp. Ví dụ, nghiên cứu chức năng của các tế bào, các nhà nghiên cứu hiện nay, như một quy luật, xác định sự biểu hiện của tất cả các gen liên quan đến công việc của họ. Không có đặc điểm kỹ thuật của họ, việc giải mã các kết quả thu được sẽ là không thể và do đó, sẽ không thể đánh giá các chức năng của tế bào. Cho đến nay, không chỉ hệ gen của con người đã được giải mã hoàn toàn, mà còn cả chuột, ruồi giấm, giun Cenorabditis elegans, là những mô hình yêu thích về nghiên cứu sinh học phân tử và di truyền. Bây giờ trong khuôn khổ của proteomics 2 các danh mục tương tự về protein của con người và động vật được thực hiện, có liên quan đến việc thực hiện các chức năng sinh lý của cơ thể và có thể trở thành biểu hiện hoàn chỉnh nhất về sự tổng hợp các chỉ thị sinh lý và chuyển hóa sinh lý của động vật.

Thay đổi ý tưởng về sinh học và vai trò của nó

Sự thâm nhập rộng rãi của sinh học phân tử vào tất cả các ngành sinh học đã dẫn đến khái niệm khoa học sinh học truyền thống (cytology, biochemistry, physiology) và thậm chí cả các phần riêng lẻ của họ (trong y học, ví dụ, ung thư, huyết học, miễn dịch học) mất tính cá nhân và biến thành các phần của một phân tử đơn sinh học. Quan điểm này phản ánh sự tối đa của các adepts của phương pháp phân tử trong sinh học. Tuy nhiên, các tập tương tự được ghi nhận không chỉ trong lịch sử sinh học và thường kết thúc với sự phục hồi chủ quyền của các ngành khoa học, có nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp nghiên cứu cụ thể của riêng họ. Ví dụở bất kỳ mức độ xâm nhập của các phương pháp phân tử vào sinh học tế bào, tế bào sẽ luôn luôn là một đối tượng sinh học độc lập, không thể giảm tổng của các phân tử hình thành nó và tạo ra các nhiệm vụ đặc biệt và phương pháp tiếp cận phương pháp luận. Ở một mức độ lớn hơn, ranh giới của việc sử dụng các phương pháp phân tử là đáng chú ý trong quá trình chuyển đổi từ các cấp độ phân tử và di truyền học của tổ chức cuộc sống sang dân số và sinh quyển. Tuy nhiên, rõ ràng là sự thống nhất tư tưởng và phương pháp luận về sinh học đã được tăng cường đáng kể nhờ vào sự ra đời của các nguyên tắc và phương pháp tiếp cận phân tử.

Như đã lưu ý, việc chuyển đổi sinh học sang mức độ phân tử đã tạo ra một công nghệ sinh học mới. Bản chất của nó nằm trong việc sử dụng công nghiệp các phương pháp sinh học hiện đại (đặc biệt là kỹ thuật di truyền) để sản xuất nhiều sản phẩm sinh học quan trọng: thuốc mới và các sản phẩm chẩn đoán, sản phẩm thực phẩm, thuốc thử cho nghiên cứu khoa học,… Sản phẩm tiêu biểu nhất là tái tổ hợp ( nhân tạo mới và sở hữu các protein mới), sự tổng hợp trong đó kiểm soát các gen mới được đưa vào tế bào.Sản xuất công nghệ sinh học đã vượt xa ngành công nghiệp truyền thống về lợi nhuận – chỉ có công nghệ máy tính mới có thể cạnh tranh được với nó. Về vấn đề này, ảnh hưởng của sinh học lên cuộc sống của chúng ta đã tăng lên đáng kể, từ đó, góp phần vào sự phát triển của sự chú ý của công chúng đối với nó.

Tính năng mới – thách thức mới

Sự gia tăng về khả năng kỹ thuật và sự mở rộng đáng kể ảnh hưởng của sinh học đối với cuộc sống của người dân đã làm nảy sinh các vấn đề mới. Mọi người đều biết cuộc tranh luận về sự chấp nhận của thực phẩm biến đổi gen. Lợi nhuận cao của ngành công nghiệp công nghệ sinh học tạo ra xu hướng vô tình và ngầm áp đặt các sản phẩm của họ (bao gồm cả thuốc và thực phẩm) với những hậu quả khó dự đoán. Sự tiến bộ cực kỳ nhanh chóng và dường như không kiểm soát được của khoa học đã khiến người ta cảm thấy lo sợ rằng sinh học sẽ thâm nhập vào các khu vực cấm tồn tại của con người và ảnh hưởng đến các khía cạnh như, cá tính con người, luật và giới hạn của sự tồn tại của con người, v.v. sự thành công của tâm lý sinh học tạo ra những nỗi sợ mới.Các bộ phận cấm được thành lập theo thời gian để nghiên cứu ở một số lĩnh vực sinh học luôn là tạm thời và không thể ngăn chặn sự phát triển của sinh học trong tất cả các hình thức và biểu hiện có sẵn cho khả năng của con người. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các vấn đề và lo ngại của loại này là một bằng chứng chắc chắn cho sự thành công của sinh học (họ từng sợ ô nhiễm bức xạ và hóa chất, bây giờ chúng là những sản phẩm của công nghệ sinh học).

Ứng dụng thực tế

Các đối số chung về chủ đề này minh họa sinh động các ví dụ cụ thể.

Trong những năm 1970, một hiện tượng gọi là apoptosis đã được phát hiện. 3ý nghĩa của nó có thể được truyền đạt một cách có nghĩa là tự tử của các tế bào vì lợi ích của một sinh vật đa bào.

Xét về mặt cơ bản và ý nghĩa, hiện tượng này có thể so sánh với sự phân chia tế bào và sự khác biệt. Khám phá của ông được thực hiện bằng các phương pháp truyền thống, trong đó hai mươi năm đầu tiên được sử dụng cho nghiên cứu của ông, hóa ra là rất không hiệu quả. Nhưng sau đó (khi các nhà sinh học nhận ra tầm quan trọng của phát hiện này) họ đã áp dụng các phương pháp di truyền phân tử để phân tích, chọn làm đối tượng của con sâu nói trên C. elegans – do sự ổn định cao về số lượng tế bào trong sinh vật này và sự tiện lợi khi làm việc với nó. Sau đó, một danh sách các gen liên quan đến apoptosis đã nhanh chóng được thiết lập, homologs của chúng (các gen có cùng cấu trúc) ở động vật có vú đã được xác định, vai trò của chúng trong quá trình này được thiết lập để các cơ chế apoptosis được xác định rộng rãi.

Trong nhiều năm làm việc, sử dụng các nguyên tắc và phương pháp sinh học phân tử, vấn đề đã được giải quyết, trong nhiều thập kỷ qua đã không thể được nghiên cứu bằng các phương pháp truyền thống.

Mặc dù các vấn đề về chẩn đoán y tế (và đặc biệt là phòng ngừa và điều trị ung thư) liên quan đến mọi người, chúng vẫn chưa được giải quyết về cơ bản, vì vậy ung thư dường như là bàn đạp phù hợp nhất để phát triển các phương pháp tiếp cận mới có tầm quan trọng thực tế. Một trong số họ liên quan đến việc tìm kiếm và sản xuất kháng nguyên khối u, đó là, các chất đặc trưng của tế bào khối u, nhưng ngoại lai với một sinh vật khỏe mạnh (ít nhất là một người trưởng thành) và gây ra sự hình thành các kháng thể tương ứng. Kháng nguyên khối u có thể là cơ sở của vắc-xin chống ung thư.

Kháng nguyên khối u đầu tiên được phát hiện bởi G. I. Abelev vào đầu những năm 1960.Sau đó, nhiều nhà nghiên cứu đã tham gia vào họ, nhưng việc xác định và cách ly của họ vẫn là vấn đề khó khăn. Sinh học phân tử cho phép phát triển một cách tiếp cận tương đối đơn giản và hiệu quả để tạo ra oncovaccines. Và ngay cả khi nó không thể tạo ra vắc-xin đủ hiệu quả, nó có thể là một vấn đề của kiến ​​thức không đầy đủ về các cơ chế miễn dịch chống ung thư hơn là hậu quả của sự không hoàn hảo của công nghệ.

Một trong những ví dụ nổi bật nhất của việc sử dụng tế bào hiện đại và sinh học phân tử làm cơ sở sản xuất công nghệ sinh học có thể là ngành công nghiệp kháng thể đơn dòng. 4 mà không có ngày nay khoa học và y học hiện đại là không thể tưởng tượng.

Kháng thể như vậy là một công cụ rất nhạy cảm để phân tích các đại phân tử sinh học. Chúng được sử dụng trong phân tích miễn dịch để xác định và cô lập các chất, đo nồng độ của chúng, và trong y học – để chẩn đoán. Theo truyền thống, chúng thu được bằng cách tiêm chủng cho động vật, tức là, bằng cách tiêm chúng với một chất mà chúng muốn lấy kháng thể. Tuy nhiên, điều này tạo ra một hỗn hợp các kháng thể được tạo ra bởi các dòng vô tính của các tế bào chịu trách nhiệm cho phản ứng miễn dịch.Do đó, không thể có được các chế phẩm chuẩn để sản xuất các kháng thể có độ đặc hiệu cần thiết (độ chọn lọc).

Nó có thể làm điều này với sự giúp đỡ của hybridomas – một công nghệ mới dựa trên sự hợp nhất của các tế bào của động vật được tiêm chủng (thường là chuột) với các tế bào khối u. Các tế bào lai hầu như bất tử và có khả năng sinh sản cao.

Sử dụng kỹ thuật nhân bản tế bào, cũng như một số kỹ thuật khác tạo thuận lợi cho việc lựa chọn giống lai, các nhà khoa học cô lập một bản sao chính xác những tế bào tạo ra các kháng thể cần thiết. Các tế bào kết quả (đây là hybridoma) đoàn kết khả năng tạo ra các kháng thể đặc hiệu với sự bất tử. Các tế bào này có thể được nhân giống với số lượng bất kỳ và duy trì trong một thời gian dài tùy ý. Các kháng thể mà chúng hình thành đều đồng nhất, và đối với những phẩm chất khác, chúng đáp ứng các yêu cầu đối với các thuốc thử hóa học tinh khiết nhất.

Hybridomas gây ra một cuộc cách mạng không chỉ trong miễn dịch học, mà còn trong y học và sinh học nói chung. Với sự giúp đỡ của các kháng thể đơn dòng, phân tử và tế bào đã được xác định thành công, bệnh được chẩn đoán, chúng được sử dụng để điều trị các khối u ác tính và các bệnh lý khác.Tuy nhiên, kháng thể chuột là ngoại lai đối với cơ thể con người, do đó, tạo ra kháng thể cho các kháng thể này, trung hòa chúng. Nhưng vấn đề này đã được giải quyết nhờ kỹ thuật di truyền: tất cả các phần của phân tử kháng thể, ngoại trừ một khu vực nhỏ xác định tính đặc hiệu của nó, được thay thế bằng các chất tương tự của con người. Kết quả là, các kháng thể, trong khi duy trì tính đặc hiệu, không còn là ngoại lai đối với con người.

Số lượng các biến thể của các kháng thể đơn dòng được sản xuất từ ​​lâu trong hàng trăm ngàn, và sản lượng của chúng vẫn là một trong những kỷ lục về năng suất.

***

Có vẻ như bây giờ có thể quay trở lại tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi được đặt ra ở đầu bài báo: tại sao sinh học, vốn đã ở phía sau của khoa học tự nhiên trong nhiều thế kỷ, chiếm các vị trí bình đẳng bên cạnh vật lý và hóa học, và thậm chí vượt qua chúng về tỷ lệ phát triển và quy mô tài chính. Câu trả lời được đề xuất là vào giữa thế kỷ 20, hai phương pháp tiếp cận khác nhau để nghiên cứu cuộc sống – các hướng chuyển hóa sinh lý và di truyền về sinh lý – sáp nhập. Sự tổng hợp này, kết quả là sự ra đời của một sinh học phân tử khoa học mới,cung cấp một sự gia tăng mạnh mẽ về khả năng sinh học ở mọi khía cạnh, dẫn đến sự tích lũy nhanh chóng của kiến ​​thức chính xác và tạo cơ sở cho sự phát triển của công nghệ mới, ảnh hưởng của nó vượt xa khoa học và thâm nhập sâu hơn vào cuộc sống của chúng ta.


1 Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) là một phương pháp sinh học phân tử cho phép làm tăng đáng kể nồng độ thấp của các đoạn DNA riêng biệt trong vật liệu sinh học (mẫu). Ngoài việc sao chép đơn giản các bản sao DNA (khuếch đại), PCR cho phép nhiều thao tác khác với vật liệu di truyền (giới thiệu đột biến, ghép đoạn DNA, vv) và được sử dụng rộng rãi trong sinh học và y học (ví dụ, để chẩn đoán bệnh truyền nhiễm hoặc truyền nhiễm) , cô lập và nhân bản các gen, vv).

2 Proteomics là khoa học về protein và sự tương tác của chúng (đặc biệt là trong cơ thể con người). Trong số các quá trình được nghiên cứu bởi nó là sự tổng hợp protein, sự biến đổi, phân hủy và thay thế của chúng trong cơ thể. Trước đây, nghiên cứu về protein là nội dung của một trong những phần sinh hóa.

3 Apoptosis – chết tế bào được lập trình,đi kèm với một tập hợp các đặc điểm đặc trưng khác nhau ở sinh vật đơn bào và đa bào: ví dụ, nén tế bào, ngưng tụ và phân đoạn nhiễm sắc thể làm đầy nhiễm sắc thể, sự nén chặt của màng tế bào (do đó, trong quá trình apoptosis, nội dung tế bào không đi vào môi trường).

4 Kháng thể đơn dòng tạo ra các tế bào miễn dịch thuộc cùng một dòng tế bào (tức là, thu được từ một tế bào tiền thân đơn). Chúng có thể được tạo ra trên hầu như bất kỳ chất nào mà kháng thể sẽ liên kết cụ thể, cho phép chúng được sử dụng rộng rãi trong sinh hóa, sinh học phân tử và y học để phát hiện một chất cụ thể hoặc tinh chế của nó.


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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