คุณรู้อะไรจากความสำเร็จของชีววิทยา การทดสอบความสำเร็จของชีววิทยาในอนุกรมวิธานชีวิตสมัยใหม่
ความสำเร็จของชีววิทยาใน รุ่นที่ทันสมัยอนุกรมวิธานของชีวิต
จากความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดของวิทยาศาสตร์ชีวภาพสมัยใหม่ ได้ให้คำจำกัดความของชีวิตดังต่อไปนี้: “ชีวิตคือระบบควบคุมตนเองแบบเปิดและการสืบพันธุ์ด้วยตนเองของการรวมตัวของสิ่งมีชีวิต สร้างขึ้นจากโพลีเมอร์ชีวภาพที่ซับซ้อน - โปรตีนและกรดนิวคลีอิก” (I. I. Mechnikov)
ความก้าวหน้าทางชีววิทยาล่าสุดได้นำไปสู่การกำเนิดทิศทางใหม่ทางวิทยาศาสตร์โดยพื้นฐาน เปิดเผยโครงสร้างโมเลกุล หน่วยโครงสร้างพันธุกรรม (ยีน) ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างพันธุวิศวกรรม ด้วยวิธีการของมัน สิ่งมีชีวิตจะถูกสร้างขึ้นด้วยสิ่งใหม่ๆ รวมถึงสิ่งที่ไม่พบในธรรมชาติ การผสมผสานระหว่างลักษณะและคุณสมบัติทางพันธุกรรม เปิดโอกาสให้มีการเพาะพันธุ์พืชพันธุ์ใหม่และพันธุ์สัตว์ที่ให้ผลผลิตสูง ทำให้เกิดประสิทธิภาพ ยาฯลฯ
สัตว์ป่าได้จัดการตัวเองอย่างชาญฉลาดและง่ายดาย เธอมีโมเลกุล DNA ที่สร้างตัวเองได้เพียงโมเลกุลเดียวเพื่อใช้เขียนโปรแกรมชีวิต และโดยเฉพาะอย่างยิ่งคือกระบวนการสังเคราะห์ โครงสร้าง และหน้าที่ของโปรตีนทั้งหมดซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของชีวิต นอกเหนือจากการรักษาโปรแกรมชีวิตแล้ว โมเลกุล DNA ยังทำหน้าที่สำคัญอีกประการหนึ่ง นั่นคือการสืบพันธุ์และการคัดลอกตัวเองสร้างความต่อเนื่องระหว่างรุ่น ความต่อเนื่องของเส้นด้ายแห่งชีวิต เมื่อชีวิตเกิดขึ้น มันจะสืบพันธุ์ในหลากหลายรูปแบบ ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียร ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและวิวัฒนาการที่หลากหลาย
เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่
ชีววิทยาสมัยใหม่เป็นสาขาของการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วและน่าอัศจรรย์ในเทคโนโลยีชีวภาพ
เทคโนโลยีชีวภาพมีพื้นฐานมาจากการใช้สิ่งมีชีวิตและกระบวนการทางชีวภาพในการผลิตทางอุตสาหกรรม บนพื้นฐานของพวกเขา การผลิตโปรตีนเทียม สารอาหาร และสารอื่นๆ จำนวนมากได้รับการควบคุม โดยมีคุณสมบัติมากมายที่เหนือกว่าผลิตภัณฑ์จากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ การสังเคราะห์เอนไซม์ วิตามิน กรดอะมิโน ยาปฏิชีวนะ ฯลฯ ทางจุลชีววิทยากำลังประสบความสำเร็จในการพัฒนา ด้วยการใช้เทคโนโลยีทางพันธุกรรมและวัสดุชีวภาพตามธรรมชาติ สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจะถูกสังเคราะห์ - ยาฮอร์โมนและสารประกอบที่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน
เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ทำให้สามารถเปลี่ยนเศษไม้ ฟาง และวัสดุจากพืชอื่นๆ ให้เป็นโปรตีนที่มีคุณค่าทางโภชนาการได้ รวมถึงกระบวนการไฮโดรไลซิสของผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง - เซลลูโลส - และการทำให้กลูโคสที่เกิดขึ้นเป็นกลางด้วยการแนะนำเกลือ สารละลายกลูโคสที่ได้จะเป็นสารอาหารสำหรับจุลินทรีย์ - เชื้อรายีสต์ อันเป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญของจุลินทรีย์ทำให้เกิดผงสีน้ำตาลอ่อนซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์อาหารคุณภาพสูงที่มีโปรตีนดิบประมาณ 50% และวิตามินต่างๆ สารละลายที่มีน้ำตาล เช่น กากน้ำตาลนิ่งและสุราซัลไฟต์ที่ผลิตในระหว่างการผลิตเซลลูโลสยังสามารถใช้เป็นสารอาหารสำหรับเชื้อรายีสต์ได้อีกด้วย
เชื้อราบางชนิดเปลี่ยนน้ำมัน น้ำมันเตา และก๊าซธรรมชาติให้เป็นชีวมวลที่บริโภคได้ซึ่งอุดมไปด้วยโปรตีน ดังนั้น จากน้ำมันเชื้อเพลิงดิบ 100 ตัน จะได้ชีวมวลยีสต์ 10 ตัน ซึ่งประกอบไปด้วยโปรตีนบริสุทธิ์ 5 ตัน และเชื้อเพลิงดีเซล 90 ตัน ยีสต์ในปริมาณเท่ากันนั้นผลิตจากไม้แห้ง 50 ตันหรือก๊าซธรรมชาติ 30,000 ลบ.ม. ในการผลิตโปรตีนในปริมาณนี้จะต้องอาศัยฝูงวัว 10,000 ตัว และเพื่อเลี้ยงพวกมันจะต้องใช้พื้นที่เพาะปลูกจำนวนมหาศาล การผลิตโปรตีนทางอุตสาหกรรมเป็นแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ และการเพาะเลี้ยงยีสต์จะเติบโตเร็วกว่าวัวหลายพันเท่า ยีสต์โภชนาการหนึ่งตันช่วยให้คุณได้รับเนื้อหมูประมาณ 800 กิโลกรัม สัตว์ปีก 1.5-2.5 ตัน หรือไข่ 15-30,000 ฟอง และประหยัดเมล็ดพืชได้มากถึง 5 ตัน
การประยุกต์ใช้ความสำเร็จของชีววิทยาสมัยใหม่ในทางปฏิบัติทำให้สามารถรับสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในปริมาณที่มีนัยสำคัญทางอุตสาหกรรมได้
เห็นได้ชัดว่าเทคโนโลยีชีวภาพจะเป็นผู้นำในทศวรรษต่อ ๆ ไป และบางทีอาจจะกำหนดโฉมหน้าของอารยธรรมในศตวรรษที่ 21
เทคโนโลยียีน
พันธุศาสตร์เป็นสาขาที่สำคัญที่สุดของชีววิทยาสมัยใหม่
เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ถือกำเนิดขึ้นบนพื้นฐานของพันธุวิศวกรรม ขณะนี้มีบริษัทจำนวนมากในโลกที่ทำธุรกิจในพื้นที่นี้ พวกเขาสร้างทุกสิ่ง: ตั้งแต่ยา แอนติบอดี ฮอร์โมน โปรตีนในอาหาร ไปจนถึงสิ่งทางเทคนิค เช่น เซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงเป็นพิเศษ (ไบโอเซนเซอร์) ชิปคอมพิวเตอร์ ตัวกระจายไคตินสำหรับระบบเสียงที่ดี ผลิตภัณฑ์พันธุวิศวกรรมกำลังครองโลกและปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม
ในระยะเริ่มแรกของการพัฒนาเทคโนโลยียีนได้รับสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพจำนวนหนึ่ง - อินซูลิน, อินเตอร์เฟอรอน ฯลฯ เทคโนโลยียีนสมัยใหม่ผสมผสานเคมีของกรดนิวคลีอิกและโปรตีน จุลชีววิทยา พันธุศาสตร์ ชีวเคมี และเปิดวิธีการใหม่ในการแก้ปัญหามากมาย ปัญหาทางเทคโนโลยีชีวภาพ การแพทย์ และการเกษตร
เทคโนโลยียีนขึ้นอยู่กับวิธีการทางอณูชีววิทยาและพันธุศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเป้าหมายของการผสมผสานยีนใหม่ที่ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ การดำเนินการหลักของเทคโนโลยียีนคือการสกัดยีนที่เข้ารหัสผลิตภัณฑ์ที่ต้องการหรือกลุ่มของยีนออกจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แล้วรวมเข้ากับโมเลกุล DNA ที่สามารถขยายจำนวนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตอื่นได้
DNA ซึ่งถูกจัดเก็บและทำงานในนิวเคลียสของเซลล์ ไม่เพียงแต่จะสืบพันธุ์ด้วยตัวมันเองเท่านั้น ในช่วงเวลาที่เหมาะสม บางส่วนของ DNA - ยีน - ทำซ้ำสำเนาของพวกเขาในรูปแบบของโพลีเมอร์ที่คล้ายกันทางเคมี - RNA, กรดไรโบนิวคลีอิก ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการผลิตโปรตีนจำนวนมากที่จำเป็นต่อร่างกาย เป็นโปรตีนที่กำหนดลักษณะทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต สายโซ่หลักของเหตุการณ์ในระดับโมเลกุล:
ดีเอ็นเอ -> อาร์เอ็นเอ -> โปรตีน
บรรทัดนี้ประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่าความเชื่อหลักเกี่ยวกับอณูชีววิทยา
เทคโนโลยียีนนำไปสู่การพัฒนาวิธีการสมัยใหม่ในการวิเคราะห์ยีนและจีโนม และในทางกลับกัน ก็นำไปสู่การสังเคราะห์ เช่น ไปจนถึงการสร้างจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมใหม่ จนถึงปัจจุบัน ลำดับนิวคลีโอไทด์ของจุลินทรีย์ต่างๆ ได้ถูกสร้างขึ้น รวมถึงสายพันธุ์ทางอุตสาหกรรม และลำดับที่จำเป็นต่อการศึกษาหลักการของการจัดระเบียบจีโนม และเพื่อทำความเข้าใจกลไกของการวิวัฒนาการของจุลินทรีย์ ในทางกลับกัน นักจุลชีววิทยาทางอุตสาหกรรมเชื่อมั่นว่าความรู้เกี่ยวกับลำดับนิวคลีโอไทด์ของจีโนมของสายพันธุ์อุตสาหกรรมจะทำให้สามารถ "ตั้งโปรแกรม" พวกมันเพื่อสร้างรายได้มหาศาลได้
การโคลนยีนยูคาริโอต (นิวเคลียร์) ในจุลินทรีย์เป็นวิธีการพื้นฐานที่นำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็วของจุลชีววิทยา ชิ้นส่วนของจีโนมของสัตว์และพืชจะถูกโคลนในจุลินทรีย์เพื่อการวิเคราะห์ เพื่อจุดประสงค์นี้ พลาสมิดที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์จะถูกใช้เป็นพาหะของโมเลกุล ตัวพายีน ตลอดจนการก่อตัวโมเลกุลอื่น ๆ อีกมากมายสำหรับการแยกและการโคลนนิ่ง
การใช้การทดสอบระดับโมเลกุล (ชิ้นส่วน DNA ที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์จำเพาะ) ทำให้สามารถระบุได้ เช่น เลือดของผู้บริจาคติดเชื้อไวรัสเอดส์หรือไม่ และเทคโนโลยีทางพันธุกรรมในการระบุจุลินทรีย์บางชนิดทำให้สามารถติดตามการแพร่กระจายของพวกมันได้ เช่น ภายในโรงพยาบาลหรือระหว่างที่มีโรคระบาด
เทคโนโลยีทางพันธุกรรมสำหรับการผลิตวัคซีนกำลังพัฒนาในสองทิศทางหลัก ประการแรกคือการปรับปรุงวัคซีนที่มีอยู่และการสร้างวัคซีนรวม เช่น ประกอบด้วยวัคซีนหลายชนิด ทิศทางที่สองคือการได้รับวัคซีนป้องกันโรคต่างๆ เช่น เอดส์ มาลาเรีย แผลในกระเพาะอาหาร เป็นต้น
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยียีนได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของสายพันธุ์ผู้ผลิตแบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ในสายพันธุ์เชื้อราที่ผลิตยาปฏิชีวนะเซฟาโลสปอริน จำนวนยีนที่เข้ารหัสส่วนขยายซึ่งเป็นกิจกรรมที่กำหนดอัตราการสังเคราะห์เซฟาโลสปอรินเพิ่มขึ้น ส่งผลให้การผลิตยาปฏิชีวนะเพิ่มขึ้น 15-40%
งานที่มีเป้าหมายคือการดัดแปลงพันธุกรรมคุณสมบัติของจุลินทรีย์ที่ใช้ในการผลิตขนมปัง การทำชีส อุตสาหกรรมนม การต้มเบียร์ และการผลิตไวน์ เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อสายพันธุ์การผลิต เพิ่มความสามารถในการแข่งขันกับแบคทีเรียที่เป็นอันตราย และปรับปรุงคุณภาพของ ผลิตภัณฑ์สุดท้าย.
จุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมมีประโยชน์ในการต่อสู้กับไวรัส เชื้อโรค และแมลงที่เป็นอันตราย ตัวอย่างเช่น:
ความต้านทานต่อสารกำจัดวัชพืชของพืช ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการต่อสู้กับวัชพืชที่รบกวนพื้นที่เพาะปลูกและลดผลผลิตของพืชที่ปลูก ได้รับและใช้พันธุ์ฝ้าย ข้าวโพด เรพซีด ถั่วเหลือง ซูการ์บีท ข้าวสาลี และพืชอื่นๆ ที่ทนต่อสารกำจัดวัชพืช
ความต้านทานของพืชต่อแมลงศัตรูพืช การพัฒนาโปรตีนเดลต้า-เอนโดทอกซินที่ผลิตโดยแบคทีเรีย Bacillus turingensis สายพันธุ์ต่างๆ โปรตีนนี้เป็นพิษต่อแมลงหลายชนิดและปลอดภัยสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมถึงมนุษย์ด้วย
ความต้านทานของพืชต่อโรคไวรัส ในการทำเช่นนี้ ยีนจะถูกใส่เข้าไปในจีโนมของเซลล์พืชซึ่งขัดขวางการสืบพันธุ์ของอนุภาคไวรัสในพืช เช่น อินเตอร์เฟอรอน หรือนิวคลีเอส ได้รับพืชดัดแปลงพันธุกรรมของยาสูบ มะเขือเทศ และหญ้าชนิตที่มียีนเบต้า-อินเตอร์เฟอรอน
นอกจากยีนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแล้ว ยังมียีนอิสระในธรรมชาติอีกด้วย พวกมันเรียกว่าไวรัสหากสามารถทำให้เกิดการติดเชื้อได้ ปรากฎว่าไวรัสเป็นเพียงสารพันธุกรรมที่บรรจุอยู่ในเปลือกโปรตีน เปลือกหุ้มเป็นอุปกรณ์เชิงกลล้วนๆ เช่น กระบอกฉีดยา สำหรับบรรจุหีบห่อแล้วฉีดยีน และมีเพียงยีนเท่านั้น เข้าไปในเซลล์เจ้าบ้านแล้วหลุดออกไป จากนั้นยีนของไวรัสในเซลล์จะเริ่มสร้าง RNA และโปรตีนของพวกมันในตัวเอง ทั้งหมดนี้ครอบงำเซลล์ มันระเบิด ตาย และไวรัสจำนวนหลายพันชุดก็ถูกปล่อยออกมาและแพร่ระบาดไปยังเซลล์อื่น ๆ
การเจ็บป่วยและบางครั้งถึงขั้นเสียชีวิตมีสาเหตุมาจากโปรตีนจากไวรัสจากต่างประเทศ หากไวรัส “ดี” บุคคลนั้นจะไม่ตายแต่อาจป่วยไปตลอดชีวิต ตัวอย่างคลาสสิกคือเริมซึ่งมีไวรัสอยู่ในร่างกายของผู้คน 90% นี่เป็นไวรัสที่สามารถปรับตัวได้มากที่สุด ซึ่งมักจะแพร่เชื้อไปยังบุคคลในวัยเด็กและอาศัยอยู่ในตัวเขาตลอดเวลา
ดังนั้น โดยพื้นฐานแล้วไวรัสจึงเป็นอาวุธชีวภาพที่คิดค้นขึ้นโดยวิวัฒนาการ นั่นคือหลอดฉีดยาที่บรรจุสารพันธุกรรมไว้
ตอนนี้เป็นตัวอย่างจากเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ ตัวอย่างการดำเนินการกับเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ชั้นสูงเพื่อจุดประสงค์อันสูงส่ง มนุษยชาติกำลังประสบปัญหากับอินเตอร์เฟอรอน ซึ่งเป็นโปรตีนสำคัญที่มีฤทธิ์ต้านมะเร็งและต้านไวรัส อินเตอร์เฟอรอนผลิตโดยสัตว์รวมทั้งมนุษย์ด้วย มนุษย์ต่างดาว ไม่ใช่มนุษย์ อินเตอร์เฟอรอนไม่สามารถใช้รักษาผู้คนได้ แต่ร่างกายจะปฏิเสธหรือไม่ได้ผล บุคคลผลิตอินเตอร์เฟอรอนน้อยเกินไปสำหรับวัตถุประสงค์ทางเภสัชวิทยา จึงได้ดำเนินการดังต่อไปนี้ ยีนอินเตอร์เฟอรอนของมนุษย์ถูกนำมาใช้ในแบคทีเรีย ซึ่งจากนั้นจะขยายพันธุ์และผลิตอินเตอร์เฟอรอนของมนุษย์ในปริมาณมากตามยีนของมนุษย์ที่มีอยู่ในนั้น ปัจจุบันเทคนิคมาตรฐานนี้ใช้กันทั่วโลก ในทำนองเดียวกัน และมาสักระยะหนึ่งแล้วที่อินซูลินดัดแปลงพันธุกรรมได้ถูกผลิตขึ้น อย่างไรก็ตาม สำหรับแบคทีเรีย มีปัญหามากมายในการทำให้โปรตีนที่ต้องการบริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกจากแบคทีเรีย ดังนั้นพวกเขาจึงเริ่มละทิ้งพวกมันโดยพัฒนาวิธีการแนะนำยีนที่จำเป็นเข้าสู่สิ่งมีชีวิตที่สูงขึ้น ยากกว่าแต่ให้ประโยชน์มหาศาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบัน การผลิตนมจากโปรตีนที่จำเป็นโดยใช้สุกรและแพะได้แพร่หลายไปแล้ว หลักการในที่นี้สั้นและเรียบง่ายมากก็คือสิ่งนี้ ไข่จะถูกเอาออกจากสัตว์และยีนแปลกปลอมจะถูกใส่เข้าไปในเครื่องมือทางพันธุกรรมของมัน ภายใต้การควบคุมของยีนโปรตีนนมของสัตว์ ซึ่งกำหนดการผลิตโปรตีนที่จำเป็น ได้แก่ อินเตอร์เฟอรอน หรือแอนติบอดีที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ หรือโปรตีนในอาหารพิเศษ จากนั้นไข่จะได้รับการปฏิสนธิและกลับคืนสู่ร่างกาย ลูกบางส่วนเริ่มผลิตนมที่มีโปรตีนที่จำเป็น และค่อนข้างง่ายที่จะแยกโปรตีนออกจากนม มันกลับกลายเป็นว่าถูกกว่ามาก ปลอดภัยกว่า และสะอาดกว่ามาก
ในทำนองเดียวกัน วัวถูกผสมพันธุ์เพื่อผลิตนม "มนุษย์" (นมวัวที่มีโปรตีนของมนุษย์ที่จำเป็น) ซึ่งเหมาะสำหรับการเลี้ยงทารกมนุษย์โดยเทียม และตอนนี้นี่เป็นปัญหาที่ค่อนข้างร้ายแรง
โดยทั่วไป เราสามารถพูดได้ว่าในทางปฏิบัติแล้ว มนุษยชาติได้มาถึงจุดสำคัญที่ค่อนข้างอันตรายแล้ว เราได้เรียนรู้ที่จะมีอิทธิพลต่อเครื่องมือทางพันธุกรรม รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่สูงกว่าด้วย เราเรียนรู้วิธีกำหนดเป้าหมาย คัดเลือกอิทธิพลของยีน และสร้างสิ่งที่เรียกว่าสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่มียีนแปลกปลอม DNA เป็นสารที่สามารถจัดการได้ ในช่วงสองหรือสามทศวรรษที่ผ่านมา มีวิธีการต่างๆ มากมายที่สามารถตัด DNA ในตำแหน่งที่ถูกต้องและนำไปติดเข้ากับชิ้นส่วน DNA อื่นๆ ได้ ยิ่งไปกว่านั้น ไม่เพียงแต่ยีนสำเร็จรูปบางตัวเท่านั้นที่สามารถตัดและวางได้ แต่ยังรวมไปถึงรีคอมบิแนนท์ ซึ่งเป็นการผสมผสานระหว่างยีนที่แตกต่างกัน รวมถึงยีนที่สร้างขึ้นเองด้วย ทิศทางนี้เรียกว่าพันธุวิศวกรรม มนุษย์กลายเป็นวิศวกรพันธุศาสตร์ ในมือของเขา อยู่ในมือของสิ่งมีชีวิตที่ไม่ได้มีสติปัญญาสมบูรณ์แบบ ไร้ขอบเขต และความเป็นไปได้อันใหญ่โตปรากฏขึ้น - เช่นเดียวกับความเป็นไปได้ของพระเจ้า
เซลล์วิทยาสมัยใหม่
วิธีการใหม่ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีและการปั่นแยกด้วยความเร็วสูง ทำให้สามารถบรรลุความก้าวหน้าอย่างมากในการศึกษาโครงสร้างเซลล์ ในการพัฒนาแนวคิดที่เป็นเอกภาพในด้านเคมีกายภาพของชีวิต วิทยาเซลล์กำลังเข้าใกล้สาขาวิชาชีววิทยาอื่นๆ มากขึ้นเรื่อยๆ ในเวลาเดียวกัน วิธีการแบบดั้งเดิมซึ่งมีพื้นฐานจากการตรึง การย้อมสี และการศึกษาเซลล์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ยังคงมีความสำคัญในทางปฏิบัติ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งใช้วิธีการทางเซลล์วิทยาในการปรับปรุงพันธุ์พืชเพื่อกำหนดองค์ประกอบโครโมโซมของเซลล์พืช การศึกษาดังกล่าวมีส่วนช่วยอย่างมากในการวางแผนการทดลองผสมและประเมินผลลัพธ์ที่ได้รับ การวิเคราะห์ทางเซลล์วิทยาที่คล้ายกันนั้นดำเนินการในเซลล์ของมนุษย์: ช่วยให้สามารถระบุโรคทางพันธุกรรมบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนและรูปร่างของโครโมโซม การวิเคราะห์ดังกล่าวร่วมกับการทดสอบทางชีวเคมีถูกนำมาใช้เช่นในการเจาะน้ำคร่ำเพื่อวินิจฉัยข้อบกพร่องทางพันธุกรรมในทารกในครรภ์
อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้วิธีทางเซลล์วิทยาที่สำคัญที่สุดในการแพทย์คือการวินิจฉัยเนื้องอกมะเร็ง การเปลี่ยนแปลงเฉพาะเกิดขึ้นในเซลล์มะเร็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในนิวเคลียสของพวกมัน การก่อตัวของมะเร็งนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าการเบี่ยงเบนในกระบวนการพัฒนาปกติ เนื่องจากระบบที่ควบคุมการพัฒนา ซึ่งส่วนใหญ่เป็นระบบทางพันธุกรรมนั้นอยู่นอกการควบคุม Cytology เป็นวิธีที่ค่อนข้างง่ายและให้ข้อมูลสูงในการคัดกรองการวินิจฉัยอาการต่างๆ ของ papillomavirus การศึกษานี้ดำเนินการทั้งชายและหญิง
รายละเอียดของงาน
จากความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดของวิทยาศาสตร์ชีวภาพสมัยใหม่ ได้ให้คำจำกัดความของชีวิตดังต่อไปนี้: “ชีวิตคือระบบควบคุมตนเองแบบเปิดและการสืบพันธุ์ด้วยตนเองของการรวมตัวของสิ่งมีชีวิต สร้างขึ้นจากโพลีเมอร์ชีวภาพที่ซับซ้อน - โปรตีนและกรดนิวคลีอิก” (I. I. Mechnikov)
ความก้าวหน้าทางชีววิทยาล่าสุดได้นำไปสู่การกำเนิดทิศทางใหม่ทางวิทยาศาสตร์โดยพื้นฐาน การค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของหน่วยโครงสร้างทางพันธุกรรม (ยีน) ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างพันธุวิศวกรรม ด้วยวิธีการของมัน สิ่งมีชีวิตจะถูกสร้างขึ้นด้วยสิ่งใหม่ๆ รวมถึงสิ่งที่ไม่พบในธรรมชาติ การผสมผสานระหว่างลักษณะและคุณสมบัติทางพันธุกรรม เป็นการเปิดโอกาสให้มีการเพาะพันธุ์พืชที่ปลูกใหม่และพันธุ์สัตว์ที่ให้ผลผลิตสูง สร้างยาที่มีประสิทธิภาพ ฯลฯ
หากคุณกำลังเดินไปตามชายหาดและพบก้อนกรวดฟอสซิลที่น่าสนใจ คุณจะรู้ทันทีว่ามันอาจเป็นของสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปนานแล้ว ความคิดที่ว่าสิ่งมีชีวิตสูญพันธุ์เป็นสิ่งที่คุ้นเคยสำหรับเรามากจนเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงเวลาที่ผู้คนคิดว่าสิ่งมีชีวิตทุกประเภทยังมีชีวิตอยู่ไม่ว่าจะอยู่ที่ไหนก็ตาม ผู้คนเชื่อว่าพระเจ้าสร้างทุกสิ่ง - ทำไมพระองค์ถึงสร้างบางสิ่งที่ไม่สามารถดำรงอยู่ได้?
George Cuvier เป็นคนแรกที่ถามคำถามนี้ ในปี พ.ศ. 2339 เขาเขียนบทความเกี่ยวกับช้าง ซึ่งเขาบรรยายถึงพันธุ์แอฟริกันและเอเชีย เขายังกล่าวถึงช้างประเภทที่สามด้วย รู้จักกับวิทยาศาสตร์มีเพียงกระดูกของเขาเท่านั้น คูเวียร์สังเกตเห็นความแตกต่างที่สำคัญเกี่ยวกับรูปร่างกรามของช้างตัวที่สาม และแนะนำว่าสายพันธุ์นี้จะต้องแยกจากกันโดยสิ้นเชิง นักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่ามาสโตดอน แต่ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตอยู่ที่ไหนล่ะ?
ตามคำบอกเล่าของ Cuvier “ข้อเท็จจริงทั้งหมดนี้สอดคล้องกันและไม่ขัดแย้งกับข้อความอื่นใด ดังนั้นสำหรับฉัน ดูเหมือนว่าเป็นไปได้ที่จะพิสูจน์การมีอยู่ของโลกที่อยู่ข้างหน้าเราและถูกทำลายลงอันเป็นผลมาจากภัยพิบัติบางประเภท ” เขาไม่ได้หยุดเพียงแค่ความคิดปฏิวัตินี้เท่านั้น Cuvier ศึกษาฟอสซิลของสัตว์โบราณอื่นๆ ซึ่งเป็นที่มาของคำว่า "pterodactyl" ตลอดทาง และค้นพบว่าครั้งหนึ่งสัตว์เลื้อยคลานเคยเป็นสายพันธุ์ที่โดดเด่น
เซลล์แรกที่เติบโตนอกร่างกาย
หากนักชีววิทยาต้องการทำการวิจัย งานภายในเซลล์สัตว์จะง่ายกว่ามากหากเซลล์เหล่านั้นไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของสัตว์ในขณะนั้น ในปัจจุบัน นักชีววิทยาเพาะเลี้ยงเซลล์ในหลอดทดลองเป็นแถบกว้าง ซึ่งทำให้งานง่ายขึ้นมาก บุคคลแรกที่พยายามรักษาเซลล์ให้มีชีวิตอยู่นอกร่างกายของโฮสต์คือ วิลเฮล์ม รูซ์ นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน ในปี พ.ศ. 2428 เขาได้วางส่วนหนึ่งของตัวอ่อนไก่เข้าไป น้ำเกลือและทรงให้เขามีชีวิตอยู่ได้หลายวัน
การวิจัยโดยใช้วิธีการเฉพาะนี้ดำเนินไปเป็นเวลาหลายทศวรรษ แต่ในปี 1907 จู่ๆ ก็มีคนตัดสินใจสร้างเซลล์ใหม่ในสารละลาย รอสส์ แฮร์ริสันนำเนื้อเยื่อกบจากตัวอ่อนมาและสามารถสร้างเส้นใยประสาทใหม่จากพวกมันได้ ซึ่งเขาเก็บไว้ให้มีชีวิตอยู่ได้หนึ่งเดือน ในปัจจุบัน ตัวอย่างเซลล์สามารถมีชีวิตอยู่ได้เกือบไม่มีกำหนด นักวิทยาศาสตร์ยังคงทดลองเนื้อเยื่อเซลล์จากผู้หญิงคนหนึ่งที่เสียชีวิตเมื่อ 50 ปีก่อน
การค้นพบสภาวะสมดุล
คุณคงเคยได้ยินบางอย่างเกี่ยวกับสภาวะสมดุล แต่โดยทั่วไปแล้วมันง่ายมากที่จะลืมว่ามันสำคัญแค่ไหน สภาวะสมดุลเป็นหนึ่งในสี่ประการ หลักการสำคัญชีววิทยาสมัยใหม่ ควบคู่ไปกับวิวัฒนาการ พันธุศาสตร์ และทฤษฎีเซลล์ แนวคิดหลักตรงกับวลีสั้นๆ: สิ่งมีชีวิตควบคุมสภาพแวดล้อมภายใน แต่เช่นเดียวกับแนวคิดสำคัญอื่น ๆ ที่สามารถสรุปได้ในวลีสั้น ๆ และกระชับ - วัตถุที่มีมวลดึงดูดกันหมุนรอบดวงอาทิตย์ไม่มีสิ่งที่จับได้ - นี่คือความเข้าใจที่สำคัญอย่างแท้จริงเกี่ยวกับธรรมชาติของโลกของเรา
แนวคิดเรื่องสภาวะสมดุลถูกหยิบยกขึ้นมาครั้งแรกโดย Claude Bernard นักวิทยาศาสตร์ที่อุดมสมบูรณ์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ซึ่งยังคงตื่นตัวกับชื่อเสียงของ Louis Pasteur (แม้ว่าพวกเขาจะเป็นเพื่อนกันก็ตาม) เบอร์นาร์ดมีความก้าวหน้าอย่างมากในการทำความเข้าใจสรีรวิทยาแม้ว่าความรักที่เขามีต่อการผ่าตัดทำลายชีวิตจะทำลายการแต่งงานครั้งแรกของเขา - ภรรยาของเขากบฏ แต่ความสำคัญที่แท้จริงของสภาวะสมดุลซึ่งเขาเรียกว่า milleu interieur ได้รับการยอมรับหลายทศวรรษหลังจากการเสียชีวิตของเบอร์นาร์ด
ในการบรรยายในปี 1887 เบอร์นาร์ดอธิบายทฤษฎีของเขาดังนี้: “ร่างกายที่มีชีวิต แม้จะต้องการสภาพแวดล้อม แต่ก็ค่อนข้างจะเป็นอิสระจากสิ่งแวดล้อมนั้น ความเป็นอิสระจากสภาพแวดล้อมภายนอกนี้เกิดจากการที่ในสิ่งมีชีวิตเนื้อเยื่อถูกแยกออกจากเส้นตรงโดยพื้นฐานแล้ว อิทธิพลภายนอกและได้รับการคุ้มครองโดยสภาพแวดล้อมภายในที่แท้จริงซึ่งประกอบด้วยของเหลวที่ไหลเวียนอยู่ในร่างกายโดยเฉพาะ”
นักวิทยาศาสตร์ที่ล้ำหน้ามักจะไม่มีใครรู้จัก แต่งานอื่นๆ ของเบอร์นาร์ดก็เพียงพอที่จะทำให้ชื่อเสียงของเขาแข็งแกร่งขึ้น อย่างไรก็ตาม วิทยาศาสตร์ต้องใช้เวลาเกือบ 50 ปีในการทดสอบ ยืนยัน และประเมินแนวคิดที่สำคัญที่สุดของเขา ข้อความเกี่ยวกับเรื่องนี้ในสารานุกรมบริแทนนิกา เมื่อปี 1911 ไม่ได้กล่าวถึงสภาวะสมดุลเลย หกปีต่อมา บทความเดียวกันเกี่ยวกับเบอร์นาร์ดเรียกสภาวะสมดุลว่าเป็น "ความสำเร็จที่สำคัญที่สุดแห่งยุค"
การแยกเอนไซม์ครั้งแรก
โดยปกติแล้ว เอนไซม์เป็นสิ่งที่เรียนรู้กันครั้งแรกในโรงเรียน แต่ถ้าคุณโดดเรียนมาจะอธิบายว่า เอนไซม์เหล่านี้เป็นโปรตีนขนาดใหญ่ที่ช่วยให้อาหารไหลเวียนได้ ปฏิกริยาเคมี. นอกจากนี้ยังใช้ทำผงซักฟอกที่มีประสิทธิภาพ พวกมันยังให้ปฏิกิริยาเคมีนับหมื่นในสิ่งมีชีวิต เอนไซม์มีความสำคัญต่อชีวิตพอๆ กับ DNA สารพันธุกรรมของเราไม่สามารถคัดลอกตัวเองได้หากไม่มีพวกมัน
เอนไซม์ตัวแรกที่ค้นพบคืออะไมเลส หรือที่เรียกว่าไดแอสเทส และตอนนี้มันอยู่ในปากของคุณแล้ว มันย่อยแป้งเป็นน้ำตาลและค้นพบโดยนักเคมีอุตสาหกรรมชาวฝรั่งเศส Anselme Payen ในปี 1833 เขาแยกเอนไซม์ออกมาแต่ส่วนผสมไม่บริสุทธิ์มากนัก เป็นเวลานานที่นักชีววิทยาเชื่อว่าการสกัดเอนไซม์บริสุทธิ์อาจเป็นไปไม่ได้
James Butchler Sumner นักเคมีชาวอเมริกันใช้เวลาเกือบ 100 ปีในการพิสูจน์ว่าพวกเขาคิดผิด ในช่วงต้นทศวรรษ 1920 ซัมเนอร์เริ่มแยกเอนไซม์ เป้าหมายของเขากล้าหาญมากจนต้องสูญเสียมิตรภาพของผู้เชี่ยวชาญชั้นนำหลายคนในสาขาที่คิดว่าแผนของเขาจะล้มเหลว Sumner กล่าวต่อและในปี 1926 ก็แยกยูเรียซึ่งเป็นเอนไซม์ที่แยกยูเรียออกเป็นองค์ประกอบทางเคมี เพื่อนร่วมงานบางคนสงสัยผลลัพธ์มาหลายปี แต่ในที่สุดพวกเขาก็ยอมจำนนเช่นกัน ผลงานของซัมเนอร์ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2489
สันนิษฐานว่าทุกชีวิตมีบรรพบุรุษร่วมกัน
ใครเป็นคนแรกที่แนะนำว่าทุกชีวิตวิวัฒนาการมาจากสิ่งมีชีวิตเดียว? คุณพูด: . ใช่ ดาร์วินพัฒนาแนวคิดนี้ - ใน "ต้นกำเนิดของสายพันธุ์" ของเขา เขาเขียนไว้ดังนี้: "ในมุมมองของชีวิตเช่นนี้ มีความยิ่งใหญ่ พร้อมด้วยการแสดงออกที่หลากหลาย ซึ่งแต่เดิมได้รวบรวมไว้ในหลายรูปแบบหรือในรูปแบบเดียว" อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเราจะไม่มองข้ามความสำเร็จของดาร์วิน แต่แนวคิดเรื่องบรรพบุรุษร่วมกันก็ถูกเสนอมาเมื่อหลายสิบปีก่อน
ในปี ค.ศ. 1740 ปิแอร์ หลุยส์ โมโร เดอ โมแปร์ตุยส์ ชาวฝรั่งเศสผู้โด่งดังเสนอว่า "ชะตากรรมที่มองไม่เห็น" ทำให้เกิดบุคคลหลากหลายกลุ่ม ซึ่งในจำนวนนี้มีเพียงผู้ที่มีความสามารถมากที่สุดเท่านั้นที่รอดชีวิต ในคริสต์ทศวรรษ 1790 อิมมานูเอล คานท์ตั้งข้อสังเกตว่าสิ่งนี้อาจหมายถึงบรรพบุรุษดึกดำบรรพ์ของชีวิต ห้าปีต่อมา เอราสมุส ดาร์วินเขียนว่า “จะกล้าเกินไปหรือเปล่าที่จะคิดว่าสัตว์เลือดอุ่นทุกตัวสืบเชื้อสายมาจากเส้นด้ายที่มีชีวิตเส้นเดียว?” ชาร์ลส์หลานชายของเขาตัดสินใจว่าอย่า "มากเกินไป" และเสนอแนะ
การประดิษฐ์การย้อมสีเซลล์
หากคุณเคยเห็นภาพถ่ายเซลล์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ (หรือดูด้วยตัวเอง) มีโอกาสที่ดีที่พวกมันจะถูกเปื้อนก่อน การย้อมสีทำให้เรามองเห็นส่วนต่างๆ ของเซลล์ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ตามปกติ และโดยทั่วไปจะเพิ่มความชัดเจนของภาพ มีวิธีการต่างๆ มากมายในการย้อมสีเซลล์ และนี่เป็นหนึ่งในเทคนิคพื้นฐานที่สุดในวิชาจุลชีววิทยา
บุคคลแรกที่ย้อมสีตัวอย่างเพื่อตรวจดูด้วยกล้องจุลทรรศน์คือ Jan Swammerdam นักธรรมชาติวิทยาชาวดัตช์ Swammerdam เป็นที่รู้จักกันดีที่สุดจากการค้นพบเซลล์เม็ดเลือดแดง แต่เขาก็มีอาชีพด้วยการมองทุกสิ่งภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ในช่วงทศวรรษที่ 1680 เขาเขียนเกี่ยวกับ "สุราสี" ของหนอนที่ชำแหละ ซึ่ง "ช่วยให้ชิ้นส่วนภายในสามารถทำเครื่องหมายได้ดีขึ้น เนื่องจากมีสีเดียวกัน"
น่าเสียดายสำหรับ Swammerdam ข้อความนี้ไม่ได้รับการตีพิมพ์เป็นเวลาอย่างน้อย 50 ปี และเมื่อถึงเวลาตีพิมพ์ แจนก็เสียชีวิตไปแล้ว ในเวลาเดียวกัน เพื่อนร่วมชาติและนักธรรมชาติวิทยา Antonie van Leeuwenhoek ซึ่งเป็นอิสระจาก Swammerdam ก็เกิดแนวคิดเดียวกัน ในปี ค.ศ. 1719 ลีเวนฮุกใช้หญ้าฝรั่นในการย้อมเส้นใยกล้ามเนื้อเพื่อการตรวจเพิ่มเติม และถือเป็นบิดาของเทคนิคนี้ เนื่องจากทั้งสองคนเกิดแนวคิดนี้ขึ้นมาอย่างเป็นอิสระและยังคงสร้างชื่อเสียงให้กับตนเองในฐานะผู้บุกเบิกด้านกล้องจุลทรรศน์ สิ่งต่างๆ ก็น่าจะออกมาดีสำหรับพวกเขา
การพัฒนาทฤษฎีเซลล์
“สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์” วลีนี้คุ้นเคยกับเราพอๆ กับ “โลกไม่แบน” ปัจจุบัน ทฤษฎีเซลล์ถูกมองข้ามไป แต่ในความเป็นจริงแล้วทฤษฎีนี้เกินกว่าที่จะเข้าใจได้จนกระทั่งศตวรรษที่ 19 หรืออีก 150 ปีหลังจากที่โรเบิร์ต ฮุคเห็นเซลล์เป็นครั้งแรกภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ในปี ค.ศ. 1824 Henri Duroche เขียนเกี่ยวกับห้องขังนี้ว่า "เห็นได้ชัดว่าห้องนี้เป็นตัวแทนของหน่วยพื้นฐานของรัฐที่ได้รับคำสั่ง แท้จริงแล้วทุกสิ่งในท้ายที่สุดก็มาจากห้องขัง”
นอกจากข้อเท็จจริงที่ว่าเซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิตแล้ว ทฤษฎีเซลล์ยังบอกเป็นนัยว่าเซลล์ใหม่จะถูกสร้างขึ้นเมื่ออีกเซลล์หนึ่งแบ่งออกเป็นสอง Duroce พลาดส่วนนี้ (ในความคิดของเขา มีเซลล์ใหม่เกิดขึ้นภายในพ่อแม่) ความเข้าใจขั้นสุดท้ายว่าเซลล์แบ่งเพื่อสืบพันธุ์มาจากชาวฝรั่งเศสอีกคนหนึ่งชื่อบาร์เธเลมี ดูมอร์ติเยร์ แต่มีคนอื่นๆ ที่มีส่วนสำคัญในการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับเซลล์ (ดาร์วิน กาลิเลโอ นิวตัน ไอน์สไตน์) ทฤษฎีเซลล์ถูกสร้างขึ้นด้วยการสนับสนุนเล็กๆ น้อยๆ เช่นเดียวกับในปัจจุบัน วิทยาศาสตร์สมัยใหม่.
การจัดลำดับดีเอ็นเอ
จนกระทั่งเขาเสียชีวิตเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เฟรเดอริก แซงเจอร์ เป็นเพียงคนเดียวที่ยังมีชีวิตอยู่ที่ได้รับรางวัลโนเบลถึงสองรางวัล ผลงานของเขาสำหรับรางวัลที่สองทำให้เขาถูกรวมไว้ในรายชื่อของเรา ในปี 1980 เขาได้รับรางวัลวิทยาศาสตร์สูงสุดร่วมกับวอลเตอร์ กิลเบิร์ต นักชีวเคมีชาวอเมริกัน ในปีพ.ศ. 2520 พวกเขาตีพิมพ์วิธีการที่ช่วยให้สามารถระบุลำดับของส่วนประกอบในสายโซ่ DNA ได้
ความสำคัญของความก้าวหน้าครั้งนี้สะท้อนให้เห็นความรวดเร็วของคณะกรรมการโนเบลในการมอบรางวัลแก่นักวิทยาศาสตร์ ในที่สุด วิธีการของแซงเจอร์ก็มีราคาถูกลงและง่ายขึ้น และกลายเป็นมาตรฐานมาเป็นเวลาหนึ่งในสี่ของศตวรรษ แซงเจอร์ปูทางไปสู่การปฏิวัติในสาขากระบวนการยุติธรรมทางอาญา ชีววิทยาวิวัฒนาการ การแพทย์ และอื่นๆ อีกมากมาย
การค้นพบไวรัส
ในทศวรรษที่ 1860 หลุยส์ ปาสเตอร์มีชื่อเสียงจากทฤษฎีเชื้อโรคเกี่ยวกับเชื้อโรค แต่จุลินทรีย์ของปาสเตอร์เป็นเพียงครึ่งหนึ่งของเรื่องราวเท่านั้น ผู้เสนอทฤษฎีเชื้อโรคในยุคแรกๆ คิดว่าโรคติดเชื้อทั้งหมดเกิดจากแบคทีเรีย แต่ปรากฎว่าโรคหวัด ไข้หวัดใหญ่ เอชไอวี และปัญหาสุขภาพอื่นๆ ที่ไม่สิ้นสุดมีสาเหตุมาจากบางสิ่งที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง นั่นคือไวรัส
Martinus Beijerinck เป็นคนแรกที่ตระหนักว่าแบคทีเรียไม่ใช่สิ่งเดียวที่ต้องตำหนิ ในปี พ.ศ. 2441 เขาได้นำน้ำจากต้นยาสูบที่เป็นโรคที่เรียกว่าโรคโมเสก จากนั้นฉันก็กรองน้ำผ่านตะแกรงให้ละเอียดจนกรองแบคทีเรียได้หมด เมื่อ Beijerinck ใช้น้ำผลไม้กับพืชที่มีสุขภาพดี พวกเขาก็ยังคงป่วยอยู่ เขาทำการทดลองซ้ำแล้วซ้ำอีก - และพวกเขาก็ยังป่วยอยู่ Beijerinck สรุปว่ามีอย่างอื่น อาจเป็นของเหลว ที่ทำให้เกิดปัญหา เขาเรียกว่าการติดเชื้อ vivum fluumum หรือแบคทีเรียที่มีชีวิตที่ละลายน้ำได้
Beijerinck ก็หยิบเก่าขึ้นมาเช่นกัน คำภาษาอังกฤษ“ไวรัส” และกอปรด้วยสายลับลึกลับ การค้นพบว่าไวรัสไม่ใช่ของเหลวเป็นของ American Wendell Stanley เขาเกิดหกปีหลังจากการค้นพบของ Beijerinck และเห็นได้ชัดว่าเขาเข้าใจทันทีว่าต้องทำอะไร สแตนลีย์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1946 จากผลงานของเขาเกี่ยวกับไวรัส คุณจำได้ไหมว่าคุณแชร์กับใคร? ใช่ กับเจมส์ ซัมเนอร์สำหรับงานเอนไซม์
การปฏิเสธลัทธิ preformationism
แนวคิดที่แปลกประหลาดที่สุดอย่างหนึ่งในประวัติศาสตร์คือลัทธิ preformationism ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นทฤษฎีชั้นนำเกี่ยวกับการสร้างทารก ตามชื่อ ทฤษฎีแนะนำว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดถูกสร้างขึ้นล่วงหน้า นั่นคือ รูปแบบของพวกมันพร้อมแล้วก่อนที่พวกมันจะเริ่มเติบโต พูดง่ายๆ ก็คือ ผู้คนเชื่อว่าร่างกายมนุษย์ขนาดจิ๋วอยู่ในอสุจิหรือไข่ทุกใบ เพื่อมองหาสถานที่ที่จะเติบโต ชายร่างเล็กคนนี้ถูกเรียกว่าโฮมุนครุส
หนึ่งในผู้สนับสนุนหลักของลัทธิ preformationism คือ Jan Swammerdam ผู้ประดิษฐ์เทคนิคการย้อมเซลล์ ซึ่งเราได้กล่าวถึงข้างต้น แนวคิดนี้ได้รับความนิยมมานานหลายร้อยปีตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 17 จนถึงปลายศตวรรษที่ 18
อีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากลัทธิ preformationism คือ epigenesis ซึ่งเป็นแนวคิดที่ว่าชีวิตเกิดขึ้นผ่านกระบวนการต่างๆ มากมาย บุคคลแรกที่หยิบยกทฤษฎีนี้ขึ้นมาโดยคำนึงถึงภูมิหลังของความรักที่มีต่อลัทธิ preformationism คือ Caspar Friedrich Wolf ในปี ค.ศ. 1759 เขาได้เขียนบทความโดยบรรยายถึงพัฒนาการของเอ็มบริโอจากเซลล์หลายชั้นมาสู่มนุษย์ งานของเขาเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมากในเวลานั้น แต่การพัฒนากล้องจุลทรรศน์ทำให้ทุกอย่างเข้าที่ ลัทธิ preformationism ของตัวอ่อนยังห่างไกลจากความตายในวัยเด็ก แต่มันก็ตายไปแล้ว ขออภัยด้วยการเล่นสำนวน
ขึ้นอยู่กับวัสดุlistverse.com
ความก้าวหน้าทางชีววิทยาล่าสุดได้นำไปสู่การเกิดขึ้นของทิศทางใหม่ในทางวิทยาศาสตร์ ดังนั้นการจัดตั้งลักษณะโมเลกุลของยีนจึงทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับพันธุวิศวกรรมซึ่งเป็นชุดวิธีการที่ทำให้สามารถสร้างเซลล์โปรและยูคาริโอตด้วยโปรแกรมพันธุกรรมใหม่ บนพื้นฐานนี้ ได้มีการสร้างการผลิตยาปฏิชีวนะ ฮอร์โมน (อินซูลิน) อินเตอร์เฟอรอน วิตามิน เอนไซม์ และยาออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ ทางอุตสาหกรรม
ในบรรดาความสำเร็จของชีววิทยาเราสามารถสังเกตคำอธิบายได้ จำนวนมากประเภทของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่บนโลก การสร้างเซลล์ วิวัฒนาการ ทฤษฎีโครโมโซม การถอดรหัสโครงสร้างของโปรตีนและกรดนิวคลีอิก เป็นต้น ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางการเกษตร การพัฒนายา เทคโนโลยีชีวภาพ และสร้างรากฐานสำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างมีเหตุผล
พวกที่ติดตาม ความสำเร็จของอณูชีววิทยาจะต้องคุ้นเคยกับความจริงที่ว่าในวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์นี้ซึ่งเพิ่งเข้าสู่ทศวรรษที่สามของการดำรงอยู่นั้น การค้นพบครั้งสำคัญเกิดขึ้นบ่อยครั้งหรือบ่อยมากด้วยซ้ำ เมื่อ 17 ปีที่แล้ว James Watson ชาวอเมริกันและชาวอังกฤษ Francis Crick เสนอสมมติฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุล DNA ซึ่งในความเห็นของพวกเขาซึ่งนักชีววิทยาส่วนใหญ่ไม่ได้แบ่งปันในเวลานั้นคือผู้เก็บข้อมูลทางพันธุกรรม ในไม่ช้า ในช่วงเวลาอันสั้นอันน่าอัศจรรย์ ความคิดเห็นของวัตสันและคริกที่ว่าจริงๆ แล้ว DNA มีการบันทึกยีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต ได้รับการพิสูจน์จากการทดลองแล้ว เมื่ออายุหกสิบเศษต้นๆ เป็นที่ชัดเจนว่าข้อมูลทางพันธุกรรมจากโมเลกุล DNA ถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุล RNA ที่มีโครงสร้างคล้ายกัน หลังเชื่อมต่อกับโครงสร้างเซลล์พิเศษ - ไรโบโซมซึ่งเกิดการสังเคราะห์โปรตีน ก่อนหน้านี้เล็กน้อย G. Gamow (สหรัฐอเมริกา), F. Crick และคนอื่น ๆ ได้สร้างแบบจำลองที่สมบูรณ์เชิงตรรกะ รหัสพันธุกรรม. สิ่งที่สำคัญที่สุดคือมีการระบุไว้อย่างเคร่งครัดว่าทำไมเซลล์จึงต้องการข้อมูลทางพันธุกรรม (การสังเคราะห์โปรตีนเฉพาะซึ่งกำหนดคุณสมบัติของชีวิตและความสามารถในการทำหน้าที่สำคัญต่างๆ) นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบแต่ละส่วนของโมเลกุล DNA (ตาม Gamow ซึ่งทุกคนเห็นพ้องกันว่านิวคลีโอไทด์สามเท่าที่อยู่ตามสายโซ่ DNA) เข้ารหัสโครงสร้างของโปรตีนที่สังเคราะห์ในไรโบโซมได้อย่างไร
ไม่กี่คนที่คาดหวัง แม้กระทั่งในหมู่นักพันธุศาสตร์ที่ชาญฉลาดมาก ในปี 1961 คริกและผู้ช่วยทั้งสามของเขาจะ "ปราบปราม" ปัญหาเกี่ยวกับลักษณะทั่วไปของรหัสพันธุกรรม จริงอยู่ เส้นทางในการถอดรหัสองค์ประกอบของแฝดสามแต่ละตัวที่เข้ารหัสกรดอะมิโนถูกเปิดโดยงานของ M. Nirenberg และ D. Mattei รายงานในมอสโกในฤดูร้อนปี 2000 เดียวกัน และเป็นเรื่องยากอย่างยิ่งที่จะจินตนาการว่าเพียงสองปีครึ่งต่อมา ชาวอเมริกัน เอ็ม. ไนเรนเบิร์ก และ เอฟ. ลีเดอร์ จะเสนอวิธีการที่จะทำให้สามารถค้นหาโครงสร้างที่แน่นอนของคำรหัสยีนทั้ง 64 คำได้ ภายในหนึ่งปี นักพันธุศาสตร์ก็รู้อักษรแห่งธรรมชาติทางพันธุกรรม
แต่การแก้ปัญหาเหล่านี้ไม่ได้เพิ่มความรู้ของเราเกี่ยวกับโครงสร้างที่แน่นอนของยีน โครงสร้างที่แน่นอนของโมเลกุลของข้อมูลแต่ละบุคคล และการขนส่ง RNA ในปี พ.ศ. 2507-2508 Holly ในสหรัฐอเมริกาและ A. Baev ในสหพันธรัฐรัสเซียได้ถอดรหัสโมเลกุลแรกที่เล็กที่สุดที่ให้บริการความลับทางพันธุกรรม - การขนส่งโมเลกุล RNA ในปี 1967 ในห้องทดลองของ A. Kornberg ในสหรัฐอเมริกา หลังจากพยายามไม่สำเร็จเป็นเวลาหลายปี ก็เป็นไปได้ที่จะสังเคราะห์โมเลกุล DNA ที่ใช้การได้ของ phage 0X174 หนึ่งปีต่อมา G. Korana (ชาวอินเดียที่ย้ายไปสหรัฐอเมริกา) ในการทดลองอันชาญฉลาดสามารถสังเคราะห์ยีนตัวแรกสำหรับการถ่ายโอน RNA ของยีสต์ได้ และตอนนี้ เพียงหนึ่งปีต่อมา ยีนบริสุทธิ์ก็ถูกแยกออกจากสิ่งมีชีวิต โมเลกุลดีเอ็นเอ!
การทดลองนี้ยิ่งใหญ่ทั้งในด้านการออกแบบ การลงมือปฏิบัติ และผลที่ตามมาทางวิทยาศาสตร์ ไม่ใช่จุดจบในตัวมันเอง Beckwith ผู้เชี่ยวชาญที่มีชื่อเสียงในด้านพื้นฐานระดับโมเลกุลของการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ในคำนำบ่งบอกถึงเป้าหมายหลักที่เขาและเพื่อนร่วมงานติดตามเมื่อเริ่มทำงาน เป็นสิ่งสำคัญสำหรับพวกเขาในการหาเบาะแสเพื่อแก้ไขข้อโต้แย้งที่มีมายาวนานเกี่ยวกับการควบคุมกิจกรรมของยีน มีสองแนวทาง ตามแนวทางแรก ทั้งสิบนั้นเอง (นั่นคือ ส่วนหนึ่งของ DNA ที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด) อาจเป็นเวทีแห่งการควบคุมได้ ในกรณีนี้ Messenger RNA จะถูกคัดลอกจากยีนที่ถูกกระตุ้น แต่การคัดลอกดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้นจากยีนที่ถูกอดกลั้น
ดังนั้นชีววิทยาจึงเป็นวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่ แต่มีความก้าวหน้าค่อนข้างมาก และค่อนข้างมีประโยชน์สำหรับมนุษย์
การค้นพบที่สำคัญที่สุดทางชีววิทยา
1. จุลินทรีย์ (1674)
Anton van Leeuwenhoek ใช้กล้องจุลทรรศน์ค้นพบจุลินทรีย์ในหยดน้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ การสังเกตของเขาได้วางรากฐานสำหรับวิทยาศาสตร์ด้านแบคทีเรียวิทยาและจุลชีววิทยา
2. นิวเคลียสของเซลล์ (1831)
เมื่อศึกษากล้วยไม้ นักพฤกษศาสตร์ โรเบิร์ต บราวน์ บรรยายถึงโครงสร้างภายในเซลล์ ซึ่งเขาเรียกว่า "นิวเคลียส"
3. อาร์เคีย (1977)
Carl Woese ค้นพบแบคทีเรียที่ไม่มีนิวเคลียส สิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่จัดอยู่ในอาณาจักรใหม่ Archaea นั้นเป็นพวกหัวรุนแรง บางชนิดอาศัยอยู่ในอุณหภูมิสูงหรือต่ำมาก บางชนิดอาศัยอยู่ในน้ำที่มีรสเค็ม เป็นกรด หรือเป็นด่างมาก
4. การแบ่งเซลล์ (2422)
วอลเตอร์ เฟลมมิงระมัดระวังที่จะชี้ให้เห็นว่าเซลล์ของสัตว์แบ่งเป็นระยะที่ก่อให้เกิดกระบวนการแบ่งเซลล์ Eduard Strassburger ระบุกระบวนการแบ่งเซลล์ในเซลล์พืชที่คล้ายกันอย่างเป็นอิสระ
ความสัมพันธ์ทางเศรษฐกิจได้รับการศึกษาโดยศาสตร์แห่งเศรษฐมิติ ตามกฎแล้ว กระบวนการทั่วโลกทั่วไปแสดงถึงระบบความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นเชิงลึก อย่างไรก็ตาม ตามทฤษฎีตัวเลขจำนวนมาก มีความเป็นไปได้ที่จะทำนายแนวโน้มโดยอาศัยการวิเคราะห์ปัจจัยกำหนดหลักๆ
การเขียนโปรแกรมช่วยให้คุณคำนวณค่าเฉลี่ยของกระบวนการ: เครื่องคำนวณสถิติออนไลน์ช่วยให้คุณทำสิ่งนี้ได้อย่างรวดเร็ว
=========================================================================
5. เซลล์เพศ (1884)
ออกัสต์ ไวส์มันน์ กำหนดว่าเซลล์เพศจะต้องถูกแบ่งออกในลักษณะที่แตกต่างกันเพื่อที่จะได้มีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่ง นี้ ชนิดพิเศษเซลล์สืบพันธุ์เรียกว่าไมโอซิส การทดลองกับแมงกะพรุนของ Weisman ทำให้เขาสรุปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของลูกหลานเป็นผลมาจากการรวมกันของสารจากพ่อแม่ เขาเรียกสารนี้ว่า "พลาสซึมเชื้อโรค"
6. การแยกเซลล์ (ปลายศตวรรษที่ 19)
นักวิทยาศาสตร์บางคนมีส่วนร่วมในการค้นพบความแตกต่างของเซลล์ ซึ่งท้ายที่สุดก็นำไปสู่การแยกเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของมนุษย์ในที่สุด ในระหว่างการสร้างความแตกต่าง เซลล์จะกลายเป็นหนึ่งในเซลล์หลายประเภทที่ประกอบเป็นร่างกาย เช่น ปอด ผิวหนัง หรือกล้ามเนื้อ
ยีนบางตัวถูกกระตุ้นและยีนบางตัวก็ถูกปิดใช้งานเพื่อให้เซลล์พัฒนาโครงสร้างเพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง เซลล์ที่ยังไม่มีการแบ่งแยกและมีศักยภาพที่จะกลายเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้ เรียกว่า สเต็มเซลล์
7. ไมโตคอนเดรีย (ปลายศตวรรษที่ 19 ถึงปัจจุบัน)
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าไมโตคอนเดรียเป็นโรงไฟฟ้าของเซลล์ โครงสร้างเล็กๆ เหล่านี้ในเซลล์สัตว์มีหน้าที่ในการเผาผลาญและเปลี่ยนอาหารในเซลล์ให้เป็น สารเคมีซึ่งสามารถใช้ได้ เดิมทีพวกมันคิดว่าเป็นแบคทีเรียชนิดพิเศษที่มี DNA ของมันเอง
8. วงจรเครบส์ (1937)
Hans Krebs ระบุระยะของเซลล์ที่จำเป็นในการเปลี่ยนน้ำตาล ไขมัน และโปรตีนให้เป็นพลังงาน หรือที่เรียกว่าวัฏจักรกรดซิตริก เป็นชุดของปฏิกิริยาเคมีโดยใช้ออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของการหายใจของเซลล์ วงจรนี้มีส่วนช่วยในการสลายคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีนให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
9. สารสื่อประสาท (ปลายศตวรรษที่ 19-ต้นศตวรรษที่ 20)
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบสารสื่อประสาท ซึ่งเป็นร่างกายที่ส่งสัญญาณจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์ประสาทหนึ่งผ่านสารเคมีหรือสัญญาณไฟฟ้า
10. ฮอร์โมน (1903)
William Bayliss และ Ernest Starling ให้ชื่อฮอร์โมนและแสดงบทบาทของพวกเขาในฐานะผู้ส่งสารเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งอธิบายถึงสารหลั่งซึ่งเป็นสารที่ถูกปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดจากลำไส้เล็กส่วนต้น (ระหว่างกระเพาะอาหารและลำไส้เล็ก) ซึ่งจะช่วยกระตุ้นการหลั่งน้ำย่อยจากตับอ่อนเข้าสู่ลำไส้
11. การสังเคราะห์ด้วยแสง (1770)
ยาน อินเกนเฮาส์ซ์ค้นพบว่าพืชตอบสนองต่อแสงแดดแตกต่างจากการให้ร่มเงา นี่เป็นการวางรากฐานสำหรับความเข้าใจเกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่พืช สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิดเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี ในพืช ใบไม้ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ และรากดูดซับน้ำ แสงแดดกระตุ้นปฏิกิริยาที่สร้างกลูโคส (อาหารสำหรับพืช) และออกซิเจน ซึ่งเป็นของเสียที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ในที่สุดสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดบนโลกก็ขึ้นอยู่กับกระบวนการนี้
12. ระบบนิเวศ (1935)
อาเธอร์ จอร์จ แทนสลีย์
Arthur George Tansley เป็นผู้ริเริ่มคำว่าระบบนิเวศ ระบบนิเวศหมายถึงระบบนิเวศทั้งหมดที่มีพลวัตและซับซ้อนซึ่งทำหน้าที่เป็นหน่วยทางนิเวศน์
13. ความหลากหลายทางชีวภาพเขตร้อน (ศตวรรษที่ 15 ถึงปัจจุบัน)
ในการเดินทางรอบโลก นักสำรวจชาวยุโรปยุคแรกรายงานว่าเขตร้อนมีความหลากหลายของสายพันธุ์มากกว่ามาก คำตอบสำหรับคำถามที่ว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้นทำให้นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันสามารถปกป้องชีวิตบนโลกได้