دکترای علوم فیزیکی و ریاضی الکساندر پچن به Lenta.ru بیشتر توضیح داد جهت های امیدوار کنندهفیزیک و علوم وابسته به عنوان نتیجه بزرگترین جایزه برای دانشمندان جوان، جایزه ملی Blavatnik. اکنون لیور یک محقق برجسته و دبیر علمی است موسسه ریاضیبه نام V.A. استکلوا آکادمی روسیهعلوم، او در دانشکده فیزیک دانشگاه دولتی مسکو تحصیل کرد، در دانشگاه پرینستون کار کرد و یکی از اولین روس هایی بود که در سال 2009 جایزه بلاواتنیک را دریافت کرد.

موضوع اصلی

عکس: Jens Kalaene / ZB / Global Look

فوتونیک امکانات استفاده از نور را برای انتقال، ذخیره، پردازش اطلاعات، کنترل اجسام ریز (سلول‌ها، ماکرومولکول‌ها) و سیستم‌های کوانتومی (اتم‌های منفرد) بررسی می‌کند. فن‌آوری‌های مبتنی بر فوتونیک می‌توانند انتقال، ذخیره‌سازی و پردازش اطلاعات را از نظر انرژی کارآمد کنند. این مهم است، به عنوان مثال، برای مراکز داده، که در حال حاضر بزرگترین مصرف کنندگان انرژی در ایالات متحده است. نور مدوله شده و مواد مصنوعی ایجاد شده با خواص نوری خاصی که در طبیعت یافت نمی شوند، اساس لیزر و فتوشیمی و همچنین چیزهای جالبی مانند "شنل های نامرئی" و موچین های نوری هستند.

کاربردهای عملی فوتونیک

عکس: آزمایشگاه تاچی، دانشگاه توکیو

فرامواد دسته جدیدی از مواد مصنوعی با خواص نوری خاص هستند که پنهان کردن اجسام و نامرئی کردن آنها را ممکن می‌سازد. از نظر تئوری، چنین موادی برای اولین بار توسط فیزیکدان شوروی ویکتور وسلاگو مورد مطالعه قرار گرفت.

در حال حاضر، توسعه فعال چنین موادی در حال انجام است. به عنوان مثال، در سال 2009، فیزیکدانان فرش های نامرئی را برای نور مادون قرمز کشف کردند.

موچین های نوری ابزاری هستند که به شما امکان می دهد اشیاء میکروسکوپی را با استفاده از نور لیزر دستکاری کنید، به عنوان مثال، دسته بندی و جابجایی سلول ها، مولکول های پروتئین.

این جایزه که توسط لئونید بلاواتنیک، میلیاردر روسی-آمریکایی تأسیس شده است، به محققان زیر 42 سال در ایالات متحده اعطا می شود. این مبلغ - 250 هزار دلار - به ما امکان می دهد آن را نوعی شبیه به جایزه نوبل برای دانشمندان جوان بدانیم. برندگان جایزه امسال در ایالات متحده تجلیل شدند و سمپوزیومی به امیدبخش ترین گرایش های علمی زمان ما برگزار شد.

نامزدها

این جایزه در سه بخش "علوم زندگی" (زیست شناسی، پزشکی، نوروبیولوژی و غیره)، "علوم فیزیکی و مهندسی"، "شیمی" اهدا می شود. در سال 2015، نزدیک به 300 نامزد از 147 موسسه و دانشگاه آمریکایی نامزد شدند. تقریباً ده فینالیست برای هر رشته انتخاب شدند. سپس از هر گروه فینالیست یک برنده انتخاب شد. هر سه برگزیده امسال از دانشگاه کالیفرنیا هستند: ادوارد چانگ (دانشگاه سانفرانسیسکو، علوم زیستی)، سید جعفر (دانشگاه ایروین، علوم فیزیکی)، و کریستوفر چانگ (دانشگاه برکلی، شیمی).

در حال حاضر در فوتونیک شکل می گیرد رویکرد جدیدبرای کنترل سیستم های کوانتومی، یعنی اتم ها یا مولکول های منفرد. (این موضوع اصلی است آثار علمیالکساندرا پچنیا - تقریبا "Tapes.ru"). به طور سنتی، ذرات با استفاده از لیزر با شدت تابش متغیر کنترل می شوند. روش های جدید از محیط برای این کار استفاده می کنند. در سیستم های سنتی، تقریباً هرگز نمی توان تأثیر آن را از بین برد و تأثیر مخربی بر سیستم های کوانتومی اتمی و مولکولی دارد. با این حال، در حال حاضر نفوذ محیط خارجی در نظر گرفته شده و برای کنترل این سیستم ها استفاده می شود.

کنترل سیستم های کوانتومی در کنترل سرعت واکنش های شیمیایی با استفاده از لیزر برای افزایش بازده محصول واکنش مورد نظر و گسیختگی انتخابی استفاده می شود. پیوند شیمیاییدر مولکول های پیچیده، جداسازی ایزوتوپ با استفاده از لیزر یا تابش نوری نامنسجم. کنترل کوانتومی هم در محاسبات کوانتومی که هنوز در حال تحقیق است و هم در عمل - برای افزایش سرعت اسکنرهای تصویربرداری تشدید مغناطیسی استفاده می شود.

شبیه سازهای کوانتومی و مواد جدید

مواد کوانتومیمی توان در دستگاه های حافظه کوانتومی، برای ایجاد ابررسانایی در دمای بالا، تشخیص زیستی بر اساس نقاط کوانتومی، ابرخازن های مبتنی بر گرافن القا شده با لیزر استفاده کرد.

برای شبیه سازی مولکول های بیولوژیکی، کریستال ها، هسته های اتمی و سایر سیستم های پیچیده، لازم است دینامیک کوانتومی محاسبه شود. تعداد زیادیذرات، که برای دستگاه های محاسباتی مدرن کاملاً غیرقابل دسترسی است. شبیه‌سازهای کوانتومی، سیستم‌های کوانتومی مدلی هستند که پارامترهای آن‌ها می‌تواند برای شبیه‌سازی سایر سیستم‌های پیچیده مورد علاقه عملی تنظیم شود. در واقع شبیه سازهای کوانتومی کامپیوترهای کوانتومی آنالوگ هستند.

پزشکی و بیوتکنولوژی

عکس: Robson Fernandjes / Estadao Conteudo / نگاه جهانی

در زمینه علوم زیستی، دانشمندان توجه بیشتری به توسعه پزشکی از راه دور دارند - استفاده از فناوری های مخابراتی مانند تلفن های هوشمند، همراه با سنسورهای مختلف پزشکی برای تشخیص از راه دور بیماری ها بدون مراجعه شخصی به پزشک. این جهت بود که در بین نمونه های تجاری سازی بیشتر مورد توجه قرار گرفت تحولات علمی.

با این حال، یکی از زمینه های امیدوارکننده علوم اعصاب، اپتوژنتیک است که کنترل نورون ها را با استفاده از پالس های نور مطالعه می کند. استفاده از راهنماهای نوری فیبر نوری و پروتئین های حساس به نور امکان دستیابی به دقت بالای ضربه را فراهم می کند. سلول های عصبی. با تشکر از فعال سازی و غیرفعال سازی هدفمند مناطق مختلفاپتوژنتیک مغز سال های اخیریک انقلاب واقعی در تحقیقات سیستم عصبی ایجاد کرد.

فیزیک ریاضی

مدل های نظری مدرن به دستگاه پیچیده ریاضی نیاز دارند. اگرچه جایزه نوبل در این رشته اعطا نمی شود، اما موارد کمتر شناخته شده و همچنین نامزدی در زمینه های مرتبط وجود دارد. به عنوان مثال، کلمنت هونگلر برنده جایزه منطقه ای بلاواتنیک در سال 2014 شد. قابل ذکر است که وی مدرک دکتری خود را به راهنمایی ریاضیدان روسیاستانیسلاو اسمیرنوف برنده مدال فیلدز. هونگلر نتایج دقیق جدیدی را در مدل Ising، یک مدل ریاضی که برای توصیف فرآیند مغناطیسی مواد استفاده می‌شود، گزارش کرد. مدل Ising همچنین به عنوان پایه ای برای D-Wave، بزرگترین دستگاه محاسباتی کوانتومی تا به امروز، که توسط D-Wave Systems ساخته شده است، عمل می کند. من قید می‌کنم که بحث‌ها در مورد اینکه تا چه حد این رایانه‌ها باید کوانتومی در نظر گرفته شوند ادامه یابد.

کار هونگلر در تقاطع مکانیک آماری، نظریه احتمالات، تحلیل پیچیده و نظریه کوانتومیزمینه ها او و همکارانش نتایج دقیقی از مطالعه مدل آیزینگ به دست آوردند، از جمله در زمینه مهمی مانند برقراری ارتباط بین مدل انتقادی ایزینگ و نظریه میدان منسجم بلاوین، پولیاکوف و زامولودچیکوف - یک نظریه جهانی که در خدمت است. توصیف پدیده های مختلف بحرانی در فیزیک، یعنی شرایطی که تغییر جزئی در برخی پارامترها، مانند دما، منجر به اساسی ترین تغییرات در رفتار یک سیستم فیزیکی می شود.

همچنین مسیرهای مرتبط با سیارات سرگردان که با هیچ ستاره ای مرتبط نیستند و ایجاد ابزارهای رصدی جدید که به زودی برای جستجو و مطالعه سیارات در خارج از آن به بهره برداری خواهند رسید، جالب توجه است. منظومه شمسی. آنها به طور قابل توجهی به گسترش دانش ما در مورد چنین سیاراتی، کاوش کمک خواهند کرد ترکیب شیمیاییجو آنها وجود مواد آلی را تعیین کرده و در آنجا به دنبال حیات بگردند.

تجاری سازی تحقیقات

روند فعلی- تجاری سازی اکتشافات علمی در رویدادی که به جایزه فوق الذکر اختصاص داشت، تقریباً دوجین شرکت در زمینه تشخیص پزشکی، ذخیره انرژی و تجزیه و تحلیل داده ها توسط برندگان جوایز تأسیس شدند. شتاب دهنده زیست پزشکی هاروارد بلاواتنیک نیز در حال توسعه است.

سطح علم مدرنبه شما اجازه می دهد تا نسبتاً سریع از تحقیق پایهاعمال شود و سپس اعمال شود اکتشافات علمیدر محصولات تجاری

فیزیکدانان بیش از صد سال است که در مورد اثرات کوانتومی می دانند، به عنوان مثال، توانایی کوانتوم ها برای ناپدید شدن در یک مکان و ظاهر شدن در مکان دیگر، یا قرار گرفتن همزمان در دو مکان. با این حال، خواص شگفت انگیز مکانیک کوانتومینه تنها در فیزیک، بلکه در زیست شناسی نیز قابل استفاده است.

بهترین مثال زیست شناسی کوانتومی فتوسنتز است: گیاهان و برخی باکتری ها از انرژی نور خورشید برای ساختن مولکول های مورد نیاز خود استفاده می کنند. به نظر می رسد که فتوسنتز در واقع به آن متکی است پدیده شگفت انگیز- توده های کوچک انرژی همه راه های ممکن برای استفاده شخصی را "مطالعه" می کنند و سپس موثرترین آنها را "انتخاب می کنند". شاید ناوبری پرندگان، جهش‌های DNA و حتی حس بویایی ما به هر طریقی به اثرات کوانتومی متکی باشد. اگرچه این حوزه از علم هنوز هم بسیار حدس و گمان و بحث برانگیز است، دانشمندان بر این باورند که زمانی که ایده‌هایی از زیست‌شناسی کوانتومی به دست می‌آیند، می‌تواند منجر به ایجاد داروها و سیستم‌های بیومیمتیک جدید شود (بیومیمتری یک چیز جدید دیگر است. زمینه علمی، که در آن از سیستم ها و ساختارهای بیولوژیکی برای ایجاد مواد و وسایل جدید استفاده می شود).

3. برون شناسی

مشتری

در کنار اگزواسیان شناسان و برون زمین شناسان، برون هواشناسان نیز به مطالعه علاقه مند هستند فرآیندهای طبیعی، در سیارات دیگر رخ می دهد. اکنون که تلسکوپ‌های قدرتمند امکان مطالعه فرآیندهای درونی سیارات و قمرهای مجاور را فراهم کرده‌اند، هواشناسان می‌توانند شرایط جوی و آب‌وهوایی آنها را زیر نظر بگیرند. و زحل با مقیاس باورنکردنی‌اش، مانند مریخ با طوفان‌های گرد و غبار معمولی‌اش، کاندیدهای اصلی برای تحقیق هستند.

هواشناسان حتی سیارات خارج از منظومه شمسی را مطالعه می کنند. و آنچه جالب است این است که آنها ممکن است در نهایت با شناسایی آثار ارگانیک یا سطوح بالا در جو، نشانه هایی از حیات فرازمینی را در سیارات فرازمینی پیدا کنند. دی اکسید کربن- نشانه تمدن صنعتی.

4. تغذیه ژنومیک

Nutrigenomics مطالعه است روابط پیچیدهبین غذا و بیان ژنوم دانشمندانی که در این زمینه کار می کنند به دنبال درک نقش تغییرات ژنتیکی و پاسخ های غذایی در چگونگی تأثیر مواد مغذی بر ژنوم هستند.

غذا واقعاً تأثیر زیادی بر سلامت شما دارد - و به معنای واقعی کلمه از سطح مولکولی شروع می شود. Nutrigenomics در هر دو جهت کار می کند: مطالعه می کند که دقیقاً چگونه ژنوم ما بر ترجیحات گوارشی تأثیر می گذارد و بالعکس. هدف اصلی این رشته ایجاد تغذیه شخصی سازی شده است - این اطمینان حاصل می شود که غذای ما به طور ایده آل با مجموعه ژن های منحصر به فرد ما سازگار است.

5. کلیودینامیک

کلیودینامیک رشته‌ای است که جامعه‌شناسی کلان تاریخی، تاریخ اقتصادی (کلیومتریک)، مدل‌سازی ریاضی فرآیندهای اجتماعی بلندمدت و همچنین سیستم‌بندی و تحلیل داده‌های تاریخی را ترکیب می‌کند.

این نام از نام کلیو، موزه تاریخ و شعر یونانی گرفته شده است. به بیان ساده، کلیودینامیک تلاشی است برای پیش بینی و توصیف ارتباطات اجتماعی گسترده تاریخ - هم برای مطالعه گذشته و هم به عنوان راهی بالقوه برای پیش بینی آینده، به عنوان مثال، برای پیش بینی ناآرامی های اجتماعی.

6. زیست شناسی مصنوعی

زیست شناسی مصنوعی طراحی و ساخت قطعات، دستگاه ها و سیستم های بیولوژیکی جدید است. همچنین شامل ارتقاء سیستم های بیولوژیکی موجود برای تعداد بی پایانی از کاربردهای مفید است.

کریگ ونتر، یکی از متخصصان برجسته در این زمینه، در سال 2008 اعلام کرد که کل ژنوم یک باکتری را با چسباندن اجزای شیمیایی آن به یکدیگر بازسازی کرده است. دو سال بعد، تیم او "زندگی مصنوعی" را ایجاد کرد - مولکول‌های DNA که با استفاده از آنها ایجاد شد کد دیجیتالو سپس پرینت سه بعدی و جاسازی شده در یک باکتری زنده.

در آینده، زیست شناسان قصد دارند انواع مختلفی از ژنوم ها را تجزیه و تحلیل کنند تا ارگانیسم های مفیدی را برای ورود به بدن و ربات های زیستی ایجاد کنند که می توانند تولید کنند. مواد شیمیایی- سوخت زیستی - از ابتدا. همچنین ایده هایی برای ایجاد باکتری های مصنوعی یا واکسن های ضد آلودگی برای درمان بیماری های جدی وجود دارد. پتانسیل این رشته علمی به سادگی بسیار زیاد است.

7. ممتیک های نوترکیب

این حوزه از علم در مراحل ابتدایی خود است، اما از قبل روشن است که فقط یک موضوع زمان است - دیر یا زود دانشمندان درک بهتری از کل نووسفر انسان (کل همه چیز) به دست خواهند آورد. برای مردم شناخته شده استاطلاعات) و اینکه چگونه انتشار اطلاعات تقریباً بر هر جنبه ای از زندگی انسان تأثیر می گذارد.

مانند DNA نوترکیب، جایی که توالی‌های ژنتیکی مختلف برای ایجاد چیزی جدید گرد هم می‌آیند، ممتیک نوترکیب به مطالعه این می‌پردازد که چگونه ایده‌هایی که از فردی به فرد دیگر منتقل می‌شوند را می‌توان تنظیم کرد و با دیگر مم‌ها و ممپلکس‌ها ترکیب کرد - مجموعه‌های ایجاد شده از میم‌های به هم پیوسته. این ممکن است برای اهداف «درمان اجتماعی» مفید باشد، به عنوان مثال، مبارزه با گسترش ایدئولوژی های رادیکال و افراطی.

8. جامعه شناسی محاسباتی

مانند کلیودینامیک، مطالعات جامعه شناسی محاسباتی پدیده های اجتماعیو روندها محور اصلی این رشته، استفاده از رایانه و فناوری‌های پردازش اطلاعات مرتبط است. البته این رشته تنها با ظهور رایانه و استفاده گسترده از اینترنت توسعه یافت.

توجه ویژه ای در این رشته به جریان عظیم اطلاعات از ما می شود زندگی روزمرهبه عنوان مثال، حروف توسط ایمیل، تماس های تلفنی، پست ها در شبکه های اجتماعی، خرید کارت اعتباری، سوالات موتور جستجو و غیره. نمونه کار شامل مطالعه ساختار است شبکه های اجتماعیو چگونه اطلاعات از طریق آنها پخش می شود، یا چگونه روابط صمیمی در اینترنت ایجاد می شود.

9. اقتصاد شناختی

به طور کلی، اقتصاد با رشته های علمی سنتی مرتبط نیست، اما ممکن است به دلیل تعامل نزدیک همه حوزه های علمی تغییر کند. این رشته اغلب با اقتصاد رفتاری (مطالعه رفتار ما در چارچوب تصمیمات اقتصادی) اشتباه گرفته می شود. اقتصاد شناختی علم نحوه تفکر ماست. لی کالدول، نویسنده وبلاگی در مورد این رشته، در مورد آن می نویسد:

«اقتصاد شناختی (یا مالی)... به آنچه که در ذهن یک فرد در هنگام انتخاب می گذرد نگاه می کند. چیست ساختار داخلیتصمیم گیری، چه چیزی بر این امر تأثیر می گذارد، چه اطلاعاتی در این لحظه ذهن درک می کند و چگونه پردازش می شود، یک فرد دارای چه اشکال درونی ترجیحی است و در نهایت، چگونه همه این فرآیندها در رفتار منعکس می شوند؟

به عبارت دیگر، دانشمندان تحقیقات خود را در سطحی پایین‌تر و ساده‌شده آغاز می‌کنند و مدل‌های خرد از اصول تصمیم‌گیری را برای توسعه مدلی از مقیاس بزرگ تشکیل می‌دهند. رفتار اقتصادی. اغلب این رشته علمی با زمینه های مرتبط مانند اقتصاد محاسباتی یا علوم شناختی تعامل دارد.

10. لوازم الکترونیکی پلاستیکی

الکترونیک معمولاً شامل رساناها و نیمه هادی های بی اثر و غیر آلی مانند مس و سیلیکون است. اما شاخه جدیدی از الکترونیک از پلیمرهای رسانا و مولکول های کوچکی که بر پایه کربن هستند استفاده می کند. الکترونیک ارگانیک شامل طراحی، سنتز و پردازش مواد آلی و معدنی کاربردی همراه با توسعه فناوری‌های میکرو و نانو پیشرفته است.

در حقیقت، این یک شاخه جدید از علم نیست. با این حال، به‌ویژه به دلیل انقلاب نانوتکنولوژی، اخیراً امکان گردآوری تمام داده‌های انباشته شده وجود داشت. به لطف الکترونیک آلی، ممکن است به زودی سلول های خورشیدی آلی، تک لایه های خودسازمانده در دستگاه های الکترونیکی و پروتزهای ارگانیک داشته باشیم که در آینده می توانند جایگزین اندام های آسیب دیده برای انسان شوند: در آینده، به اصطلاح سایبورگ ها ممکن است شامل ارگانیک بیشتر از قطعات مصنوعی.

11. زیست شناسی محاسباتی

اگر به یک اندازه ریاضیات و زیست شناسی را دوست دارید، پس این رشته فقط برای شما مناسب است. زیست شناسی محاسباتی به دنبال درک فرآیندهای بیولوژیکی از طریق زبان ریاضیات است. این به همان اندازه برای سایر سیستم های کمی مانند فیزیک و علوم کامپیوتر استفاده می شود. دانشمندان دانشگاه اتاوا توضیح می دهند که چگونه این امر ممکن شد:

با توسعه ابزارهای بیولوژیکی و دسترسی آسان به قدرت محاسباتی، زیست‌شناسی به‌عنوان چنین باید با داده‌های بیشتر و بیشتری کار کند و سرعت دانش به دست آمده در حال رشد است. بنابراین، درک داده ها اکنون نیازمند یک رویکرد محاسباتی است. در عین حال، از دیدگاه فیزیکدانان و ریاضیدانان، زیست شناسی به سطحی رسیده است که می توان مدل های نظری مکانیسم های بیولوژیکی را به صورت تجربی آزمایش کرد. این منجر به توسعه زیست شناسی محاسباتی شد.

دانشمندانی که در این زمینه کار می کنند همه چیز را از مولکول ها گرفته تا اکوسیستم ها را تجزیه و تحلیل و اندازه گیری می کنند.

پست مغزی چگونه کار می کند - انتقال پیام از مغز به مغز از طریق اینترنت

10 رمز و راز جهان که علم سرانجام آنها را آشکار کرده است

10 سوال اصلی در مورد کیهان که دانشمندان در حال حاضر به دنبال پاسخ برای آنها هستند

8 چیزی که علم نمی تواند توضیح دهد

معمای علمی 2500 ساله: چرا خمیازه می کشیم؟

3 تا از احمقانه ترین استدلال هایی که مخالفان نظریه تکامل برای توجیه نادانی خود استفاده می کنند

آیا می توان با کمک تکنولوژی مدرن به توانایی های ابرقهرمانان پی برد؟

11 جولای 2008

علوم زیستی(علوم زندگی) شاخه های مختلف زیست شناسی، بیوتکنولوژی و پزشکی را با هم ترکیب می کند. در سال های اخیر این موضوع یکی از اولویت های علم و اقتصاد جهان بوده است. انتخاب علوم زیستی به عنوان یک حوزه اولویت توسعه با دلایل متعددی توضیح داده شده است. این علوم مبنای تأمین نیازهای اولیه بشریت هستند.

اول از همه، این مراقبت های بهداشتی است. برای مراقبت از سلامتی، باید بدانید که چه اتفاقی برای یک فرد سالم می افتد و در آسیب شناسی چه اتفاقی می افتد. با افزایش امید به زندگی، علوم زیستی اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کنند: نیاز به تأمین سالمندی سالم و فعال برای اعضای سالمند جامعه، چالش‌های جدیدی را برای زیست‌شناسی و پزشکی ایجاد می‌کند. ثانیاً، رشد جمعیت جهان و رفاه فزاینده مستلزم توسعه راه های جدید برای افزایش بهره وری کشاورزی، انواع جدید گیاهان - نه تنها مولدتر، بلکه با بهبود خواص مصرف کننده است. ثالثاً، فشار فزاینده ای که بشر بر طبیعت وارد می کند، مستلزم مطالعه عمیق روزافزون اکولوژی و اتخاذ تدابیری برای کاهش این بار است - به عنوان مثال، از طریق روش هایی برای تولید سوخت های زیستی، پلاستیک های زیست تخریب پذیر، شیوه های کشاورزی پیشرفته، کاهش آلودگی محیط زیست و پاکسازی زیستی. - احیای بیوسنوزهای آلوده یا تخریب شده.

حلقه مرکزی که علوم زیستی را متحد می کند، بیوتکنولوژی به معنای وسیع کلمه است.

اولویت سیستم های زنده

شناسایی شخصی و تشخیص قابل اعتماد بیماری ها، رشد اندام های انسان و ایجاد محصولات زراعی با محتوای بالای ویتامین ها، چربی ها و پروتئین ها، واکسن ها و داروهای جدید - این و بسیاری از فناوری های دیگر به درستی متعلق به گسترده ترین فضا به نام "سیستم های زنده" هستند.

ایجاد اقتصاد توسعه یافته در جامعه فراصنعتی بدون به روز رسانی ساختار و اشکال فناورانه غیرممکن است. فعالیت علمی، مربوط به سیستم اقتصادی خروجی است. بنابراین، یکی از وظایف کلیدی دولت ما، تشکیل بخش موثر و رقابتی علم و نوآوری است. ابزار اصلی دولت در زمینه توسعه علم و فناوری برنامه هدف فدرال "تحقیق و توسعه در زمینه های اولویت دار برای توسعه مجموعه علمی و فنی روسیه برای 2007-2012" است. به عنوان بخشی از این برنامه، دولت کارهایی را تامین می کند که مطابق با اولویت های منتخب علمی و علمی-فنی دولتی است که یکی از آنها "سیستم های زنده" است.

راهنما STRF.ru:
کار در حوزه اولویت "سیستم های زندگی" نیز در چارچوب برنامه هدف فدرال "تحقیق و توسعه در مناطق اولویت دار توسعه مجتمع علمی و فناوری روسیه برای 2007-2012" انجام می شود. در چارچوب این جهت در سال 2008، به ویژه، فناوری های حیاتی زیر توسعه یافتند:
- فن آوری های زیست پزشکی و دامپزشکی برای حمایت از زندگی و حفاظت از انسان و حیوانات؛
- فناوری های بیوکاتالیستی، بیوسنتزی و حسگرهای زیستی؛
- فن آوری های ژنومی و پس از ژنومی برای ایجاد دارو؛
- فن آوری های سلولی؛
- فن آوری های مهندسی زیستی

مفهوم "علوم زندگی"جایگزین مفهوم معمول "علوم بیولوژیکی" شد و نام مشترکی برای همه علوم در مورد موجودات زنده گذاشت: جانورشناسی و ژنتیک، گیاه شناسی و زیست شناسی مولکولی، فیزیولوژی و بیوشیمی، بوم شناسی و پزشکی. همه کسانی که در این زمینه ها کار می کنند با سیستم های زنده، یعنی با موجودات زنده سر و کار دارند، خواه یک فرد یا گل، یک ویروس یا یک باکتری. می توان گفت که سیستم های زنده هر چیزی هستند که تولید مثل می کنند، تنفس می کنند، تغذیه می کنند و حرکت می کنند.

با این حال، این فقط موضوع تغییر نام نیست. اصطلاح "سیستم های زنده" فعال تر و ساختارمندتر است. منعکس می کند رویکرد سیستماتیکبه این حوزه بین رشته ای علم و دانش که در آن زیست شناسان، شیمیدانان، فیزیکدانان و ریاضیدانان کار می کنند. علاوه بر این، اصطلاح "سیستم های زندگی" بسیار تکنولوژیکی است. این نه تنها شامل دانش و کشف اصول سازماندهی موجودات زنده، بلکه استفاده از این دانش در قالب فناوری های جدید است. این رویکرد متخصصان مختلف را دعوت می کند تا به طور مشترک از یک ایده علمی به اجرای عملی و استفاده از آن در جهت منافع مردم حرکت کنند.

شناسایی شخصی و تشخیص قابل اعتماد بیماری ها، رشد اندام های انسان و ایجاد محصولات زراعی با محتوای بالای ویتامین ها، چربی ها و پروتئین ها، واکسن ها و داروهای جدید - این و بسیاری از فناوری های دیگر به درستی متعلق به گسترده ترین فضا به نام "سیستم های زنده" هستند. تحقیق و توسعه انجام شده در این زمینه صنعت ما را غنی خواهد کرد تکنولوژی بالا، باعث بهبود سلامت و افزایش ایمنی شهروندان روسیه خواهد شد. به همین دلیل است که سیستم های زنده یکی از اصلی ترین ها هستند اولویت های دولتیدر زمینه علم و فناوری، به طور فعال توسط برنامه های هدف فدرال پشتیبانی می شود.

این مجموعه به طور خلاصه خواننده را با مفهوم پلتفرم های فناورانه و بیوتکنولوژی و همچنین برخی از پیشرفت های تیم های علمی پیشرو روسیه که در جهت اولویت "سیستم های زنده" کار می کنند آشنا می کند.

راهنما STRF.ru:
توزیع بودجه در جهت "سیستم های زندگی" در چارچوب برنامه هدف فدرال در سال 2008 بر اساس منطقه (میلیون روبل):
FEFD – 9 قرارداد، بودجه 116.5
منطقه فدرال ولگا - 17 قرارداد، بودجه 140.1
ناحیه فدرال شمال غربی - 32 قرارداد، بودجه 156.0
منطقه فدرال سیبری - 34 قرارداد، بودجه 237.4
منطقه فدرال اورال - 1 قرارداد، بودجه 50
منطقه فدرال مرکزی - 202 قرارداد، بودجه 2507.8
ناحیه فدرال جنوبی - 4 قرارداد، بودجه 34.85

دانش به عنوان فناوری

در گفت‌وگوهای پیرامون توسعه تحولات بنیادی و کاربردی در حوزه سیستم‌های زنده، مفهوم «تکنولوژی» به طور فزاینده‌ای با آن مواجه می‌شود. در یک اقتصاد مدرن و فراصنعتی، فناوری به عنوان مجموعه ای از دانش مستند در نظر گرفته می شود فعالیت های هدفمندبا استفاده از ابزارهای فنی (به عنوان مثال، فناوری های سازمانی، فناوری های مصرف کننده، فناوری های اجتماعی، فناوری های سیاسی). لازم به ذکر است که در اقتصاد بازارفناوری به عنوان یک نوع دانش، یک کالاست. مجموعه دانشی که با این مفهوم مشخص می‌شود نه تنها در مورد آنچه انجام می‌دهیم، بلکه همچنین چگونگی و مهم‌تر از همه، چرایی انجام آن را مطرح می‌کند.

هنگام تعیین استراتژی برای توسعه مجموعه علمی و فنی در مقیاس ملی، از مفهوم "پلت فرم فناوری" استفاده می شود. هنوز تعریف روشنی از این اصطلاح وجود ندارد. با این وجود، از قبل بدیهی است که این مفهوم شامل مجموعه ای از دانش، تکنیک ها، پایه مادی و فنی و پرسنل واجد شرایط است که بسته به سفارشات خارجی برای کارهای علمی و فناوری متفاوت است. جهت اولویت«سیستم های زنده» را می توان مجموعه ای از چندین پلتفرم فناوری دانست.

اسرار فاش شد

ما از سیستم‌های زنده فناوری‌هایی را استخراج می‌کنیم که هنجار زندگی برای طبیعت هستند. او از آنها در هنگام تولد، رشد و مرگ هر موجود زنده استفاده می کند. علاوه بر این، در هر سطح از سلسله مراتب یک سیستم زنده - ژنتیکی، سلولی، ارگانیسمی - مجموعه ای متفاوت از راه حل های تکنولوژیکی وجود دارد.

هر سیستم زنده ای با این شروع می شود مولکول اصلیحیات، DNA، که اطلاعات ارثی را از نسلی به نسل دیگر ذخیره و منتقل می کند. DNA را می توان تقریباً به بخش های معنایی - ژن ها تقسیم کرد. آنها دستوراتی برای سنتز پروتئین های خاصی می فرستند که ویژگی های ارگانیسم را تشکیل می دهند و حیات آن را تضمین می کنند. دانشمندان تعداد ژن ها را در انسان بین 20 تا 25 هزار تخمین می زنند. اگر نقص هایی در ژن ها رخ دهد که جهش نامیده می شود، فرد دچار بیماری های جدی می شود. حجم متن "ضبط شده" در ژنوم با پرونده روزنامه ایزوستیا به مدت 30 سال یکسان است.

DNA در سلول زندگی و کار می کند. سلول زنده- خود کمال او می داند که چگونه مواد بی فایده را به مواد مفید تبدیل کند، داروهای داخلی بدن، مصالح ساختمانی و خیلی چیزهای دیگر را سنتز کند. در هر دقیقه، میلیون ها واکنش شیمیایی در یک سلول زنده در معمولی ترین شرایط - در داخل، انجام می شود محیط آبی، بدون فشار و دمای بالا.

یک سلول به تنهایی فقط در موجودات تک سلولی زندگی می کند - باکتری ها، اما اکثر سیستم های زنده چند سلولی هستند. بدن انسان بالغ به طور متوسط ​​شامل 1014 سلول است. آنها متولد می شوند، متحول می شوند، کار خود را انجام می دهند و می میرند. اما در عین حال آنها در هماهنگی و همکاری زندگی می کنند و سیستم های دفاعی جمعی (سیستم ایمنی)، سازگاری (سیستم نظارتی) و غیره را می سازند.

گام به گام اسرار سیستم های زنده را فاش می کنیم و بر اساس این دانش، خلق می کنیم بیوتکنولوژی.

بیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی را می توان به عنوان فرآیندهایی تعریف کرد که در آن سیستم های زنده یا اجزای آنها برای تولید مواد یا سایر سیستم های زنده استفاده می شود. موجودات زنده نوعی "کارخانه" هستند که این فرآیند را انجام می دهند مواد اولیه(مواد مغذی) به طیف گسترده ای از مواد غذایی لازم برای حمایت از زندگی آنها. و علاوه بر این، این کارخانه ها قادر به بازتولید، یعنی تولید «کارخانه های» بسیار مشابه دیگر هستند.

امروزه ما چیزهای زیادی در مورد چگونگی ساختار و عملکرد "کارگران" کارخانه های زنده می دانیم - ژنوم، ساختارهای سلولی، پروتئین ها، خود سلول ها و بدن به عنوان یک کل.

به لطف این دانش، هرچند هنوز ناقص، محققان یاد گرفته‌اند که عناصر منفرد سیستم‌های زنده - ژن‌ها (فناوری‌های ژنومی)، سلول‌ها (فناوری‌های سلولی) - را دستکاری کنند و موجودات زنده اصلاح‌شده ژنتیکی با ویژگی‌های مفید برای ما ایجاد کنند (مهندسی ژنتیک). ما می دانیم که چگونه "کارخانه های" طبیعی را برای تولید محصول مورد نیاز خود (بیوتکنولوژی صنعتی) تطبیق دهیم. و علاوه بر این، این کارخانه ها را اصلاح ژنتیکی کنید تا آنچه ما نیاز داریم را سنتز کنند.

این روشی است که ما بیوتکنولوژی ها را ایجاد می کنیم که در ادامه بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت. ما صحبت خواهیم کرد. اما قبل از اینکه نمونه‌هایی از فناوری‌هایی را که قبلاً در خدمت انسان قرار گرفته‌اند، به شما معرفی کنیم، لازم است چند کلمه در مورد راه‌حلی زیبا بیان کنیم که امروزه به دانشمندان کمک می‌کند تا به اسرار زندگی نفوذ کنند و مکانیسم‌های سیستم‌های زنده را درک کنند. از این گذشته، فرآیندهایی که در یک سلول اتفاق می‌افتند، نامرئی هستند و تحقیقات علمی به فناوری‌هایی نیاز دارد که بتوان آنها را دید و درک کرد. به هر حال، این راه حل به خودی خود بیوتکنولوژی است.

سنجاب های درخشان

برای اینکه بفهمید ژن ها چگونه کار می کنند، باید نتیجه کار آنها را ببینید، یعنی پروتئین هایی که به دستور آنها سنتز می شوند. چگونه می‌توانیم دقیقاً آنهایی را که به دنبال آنها هستیم، شناسایی کنیم؟ دانشمندان روشی را یافته اند که باعث می شود پروتئین ها در نور فرابنفش قابل مشاهده باشند.

چنین پروتئین های درخشانی در طبیعت یافت می شوند، به عنوان مثال، در سخت پوستان دریایی و چتر دریایی. در طول جنگ جهانی دوم، ژاپنی ها از پودر "کرم شب تاب دریایی"، سخت پوستی با پوسته دوکفه ای، به عنوان منبع نور محلی استفاده کردند. وقتی در آب خیس می شد، به خوبی می درخشید. از این کرم شب تاب دریایی و چتر دریایی بود که O. Shimomura (ژاپن) برای اولین بار پروتئین های درخشان را در اواخر دهه 50 قرن بیستم جدا کرد. این آغاز تاریخ GFP معروف - پروتئین فلورسنت سبز - بود. و در سال 2008، O. Shimomura، M. Chelfi و R. Tsien (ایالات متحده آمریکا) دریافت کردند. جایزه نوبلدر شیمی با کمک این پروتئین ها، می توان طیف گسترده ای از اشیاء زنده را از ساختارهای سلولی گرفته تا یک حیوان کامل، درخشش ساخت. یک چراغ قوه فلورسنت که می‌توان با استفاده از دستکاری ژنتیکی به پروتئین‌های مورد نظر متصل شد، این امکان را فراهم کرد که ببینیم این پروتئین کجا و چه زمانی سنتز می‌شود و به کدام قسمت‌های سلول فرستاده می‌شود. این یک انقلاب در زیست شناسی و پزشکی بود.

اما پروتئین های فلورسنت قرمز برای اولین بار توسط دو محقق روسی - میخائیل ماتس و سرگئی لوکیانوف - در مرجان ها و دیگر موجودات دریایی کشف شد. ما اکنون پروتئین‌های فلورسنت در تمام رنگ‌های رنگین کمان داریم و کاربردهای آن‌ها بسیار گسترده است: از لبه‌های پیشرفته زیست‌شناسی و پزشکی، از جمله سرطان‌شناسی، و تشخیص مواد سمی و انفجاری، تا ماهی‌های درخشان آکواریومی.

تحت رهبری عضو مسئول RAS S. Lukyanov (موسسه شیمی بیورگانیک RAS)، شرکت بیوتکنولوژی روسی Evrogen ایجاد شد که دانشمندان سراسر جهان را با برچسب های فلورسنت چند رنگی عرضه می کند. امروزه Evrogen یکی از رهبران بازار جهانی پروتئین های فلورسنت برای تحقیقات بیولوژیکی است.

شناسایی ژنتیکی

همه ما بسیار متفاوت هستیم. ظاهر، شخصیت، توانایی ها، حساسیت به داروها، بیزاری از این یا آن غذا - همه اینها به طور ژنتیکی تعیین می شود. منحصر به فرد بودن ژنوم هر یک از ما آن را به ابزاری قابل اعتماد برای ایجاد هویت تبدیل می کند. اساساً، ژن‌های ما همان اثر انگشت هستند، فقط ماهیت متفاوتی دارند. روش شناسایی DNA توسط محقق بریتانیایی آلیک جفریس در دهه 80 قرن گذشته وارد عمل پزشکی قانونی شد. امروزه این یک روش رایج و آشنا در سراسر جهان است.

در روسیه نیز استفاده می شود. با این حال، ما معرف هایی را برای تجزیه و تحلیل در خارج از کشور خریداری می کنیم. در موسسه ژنتیک عمومی آکادمی علوم روسیه، تحت رهبری عضو مسئول آکادمی علوم روسیه نیکولای یانکوفسکی، مجموعه ای از معرف ها برای شناسایی DNA انسان در حال ایجاد است. ظهور چنین ابزار داخلی بسیار به موقع است، زیرا در 1 ژانویه 2009، قانون "در مورد ثبت ژنوم" که توسط دومای دولتی فدراسیون روسیه در 19 نوامبر 2008 تصویب شد، لازم الاجرا می شود. توسعه دانشمندان ما نه تنها به ما اجازه می دهد که از واردات امتناع کنیم، بلکه ابزار پیشرفته تری را نیز به جرم شناسان می دهد که بر خلاف آنالوگ های غربی، با DNA به شدت آسیب دیده کار می کند. و این یک مورد رایج در معاینه پزشکی قانونی است.

با کمک این ابزار یک مسئله مهم دیگر حل خواهد شد. وظیفه اجتماعی- ایجاد بانک اطلاعات ژنتیکی قانون شکنان که باعث افزایش کشف جرایم و کاهش زمان رسیدگی می شود. در بریتانیا، پایگاه داده ژنتیکی افرادی که به نوعی با دنیای جنایتکار در ارتباط هستند، در حال حاضر به چندین میلیون نفر می رسد.

روش شناسایی DNA به ویژه برای شناسایی افرادی که در جنگ ها، بلایا و سایر شرایط جان خود را از دست داده اند خوب است. امروزه در روسیه نیز استفاده می شود. معروف ترین مورد شناسایی بقایای آخرین است خانواده سلطنتی. مرحله نهایی این کار بزرگ - شناسایی بقایای پسر و دختر امپراتور - توسط پروفسور اوگنی روگایف، رئیس بخش ژنومیک موسسه ژنتیک عمومی آکادمی علوم روسیه انجام شد.

در نهایت، یکی دیگر از زمینه های کاربردی روش شناسایی DNA، ایجاد پدری است. تحقیقات نشان می دهد که چند درصد از پدران قانونی بیولوژیک نیستند. برای مدت طولانی، پدری با تجزیه و تحلیل خون کودک و والدین مشخص شد - گروه خون و فاکتور Rh تعیین و داده ها با هم مقایسه شدند. با این حال، این روش، همانطور که محققان اکنون می‌دانند، ذاتاً غیرقابل اعتماد بود و خطاهای بسیاری را ایجاد کرد که منجر به تراژدی‌های شخصی شد. استفاده از شناسایی DNA دقت آنالیز را تقریباً به 100% افزایش داده است. امروزه این تکنیک برای ایجاد پدری در روسیه موجود است.

تشخیص ژنتیک

برای انجام یک تجزیه و تحلیل کامل از ژنوم یک فرد در حال حاضر مقدار زیادی پول - دو میلیون دلار هزینه می شود. درست است، طی ده سال، با پیشرفت تکنولوژی، پیش‌بینی می‌شود که قیمت به هزار دلار کاهش یابد. اما نمی توان همه ژن ها را توصیف کرد. اغلب کافی است کار گروه های خاصی از ژن ها را که برای بروز بیماری های مختلف حیاتی هستند، ارزیابی کنیم.

تشخیص ژنتیکی نیازمند دستگاه های خاص، مینیاتوری، سریع و دقیق است. به این دستگاه ها بیوچیپ می گویند. اولین پتنت جهان برای بیوتراشه ها برای تعیین ساختار DNA متعلق به روسیه است - تیم آکادمیک آندری میرزابکوف از موسسه زیست شناسی مولکولی به نام. V.A. Engelhardt RAS. سپس، در اواخر دهه 80 قرن گذشته، تیم میرزابکوف فناوری میکروماتریس را توسعه داد. بعداً آنها را بیوچیپ نامیدند.

ریزتراشه های بیولوژیکی صفحه کوچکی از شیشه یا پلاستیک هستند که روی سطح آن سلول های زیادی وجود دارد. هر یک از این چاه ها حاوی نشانگری برای یک یا قسمت دیگری از ژنوم است که باید در نمونه شناسایی شود. اگر نمونه خون بیمار روی بیوچیپ ریخته شود، می‌توانیم بفهمیم که آیا آن چیزی است که ما به دنبال آن هستیم یا خیر - چاه مربوطه به دلیل برچسب فلورسنت می‌درخشد.

با بررسی یک بیوچیپ استفاده شده، محققان می توانند تشخیص مستعد ابتلا به برخی بیماری ها و همچنین شناسایی ویروس های خطرناک در خون بیمار، به عنوان مثال، سل یا هپاتیت C را داشته باشند. بالاخره یک ویروس چیزی بیش از یک قطعه DNA خارجی نیست. در یک پوسته پروتئینی با تشکر از تکنیک جدیدمدت زمان آنالیزهای پیچیده آزمایشگاهی مواد بیولوژیکی از چند هفته به یک روز کاهش یافته است.

امروزه میکروبیوچیپ‌های بیولوژیکی توسط ده‌ها شرکت در اروپا و ایالات متحده در حال توسعه هستند. با این حال، بیوچیپ های روسی با موفقیت در برابر رقابت مقاومت می کنند. یک آنالیز با استفاده از سیستم تست Biochip-IMB تنها 500 روبل هزینه دارد، در حالی که استفاده از آنالوگ خارجی 200-500 دلار هزینه دارد.

و موسسه زیست شناسی مولکولی آکادمی علوم روسیه تاییدیه بیوچیپ هایی را آغاز کرده است که انواع ویروس هپاتیت C را در یک بیمار تشخیص می دهد. پتانسیل بازار تکنولوژی جدیدبزرگ از این گذشته ، با کمک آزمایش های سنتی ، در هر سومین مورد نمی توان فهمید که ویروس یافت شده متعلق به چه تنوعی است. اکنون این مشکل حل شده است.

با استفاده از تشخیص DNA، نه تنها می توانید بیماری ها و استعداد ابتلا به آنها را شناسایی کنید، بلکه رژیم غذایی روزانه خود را نیز تنظیم کنید. مثلاً شیر کامل را شامل شود یا نه. واقعیت این است که برای بسیاری از افراد، شیر کامل باعث حالت تهوع، اسهال و ضعف عمومی می شود. این به دلیل کمبود آنزیمی است که قند شیر - لاکتوز را تجزیه می کند. به همین دلیل مشکلاتی در بدن ایجاد می شود. و وجود آنزیم به صورت ژنتیکی تعیین می شود. طبق مطالعات ژنتیکی، از یک سوم تا نیمی از بزرگسالان کشور ما (بسته به منطقه) قادر به هضم شیر کامل نیستند. با این حال، رژیم غذایی مدرسه همچنان به یک لیوان شیر در روز برای هر کودک نیاز دارد. با استفاده از یک آزمایش تشخیصی DNA که در مؤسسه ژنتیک عمومی آکادمی علوم روسیه ایجاد شده است، به راحتی می توان تعیین کرد که چه کسانی می توانند شیر کامل را توصیه کنند و چه کسانی را نمی توان. این هدف پروژه "حفظ سلامت افراد سالم" است که توسط آکادمی علوم روسیه به همراه اداره منطقه تامبوف اجرا شده است.

ژن درمانی

تشخیص ژنتیکی پایه و اساس پزشکی آینده را می سازد. اما دارو تنها یک تشخیص نیست، بلکه یک درمان نیز هست. آیا می‌توانیم ژن‌های معیوب موجود زنده را اصلاح کنیم یا در موارد شدید که درمان سنتی ناتوان است، ژن‌های کامل را جایگزین کنیم؟ این دقیقاً وظیفه ای است که ژن درمانی برای خود تعیین می کند.

ماهیت ژن درمانی در کلمات ساده است: یا باید یک ژن شکسته را در سلول های آن بافت ها و اندام هایی که کار نمی کند "ترمیم" کرد یا یک ژن کامل را به بدن بیمار تحویل داد. می تواند در شرایط آزمایشگاهی سنتز کند. امروزه روش‌های مختلفی برای معرفی ژن‌های جدید به سلول‌ها ایجاد شده است. این شامل تحویل ژن ها با استفاده از ویروس های خنثی شده، تزریق ریز مواد ژنتیکی به هسته سلول، شلیک به سلول ها از یک تفنگ مخصوص با ذرات ریز طلا که ژن های سالم را روی سطح خود حمل می کنند و غیره است. تاکنون موفقیت بسیار کمی در این زمینه حاصل شده است. زمینه ژن درمانی عملی با این حال، اکتشافات روشن و شوخ، از جمله در آزمایشگاه های روسیه وجود دارد.

یکی از این ایده ها که برای درمان سرطان در نظر گرفته شده است را می توان نام برد. اسب تروا" یکی از ژن های ویروس تبخال وارد سلول های سرطانی می شود. تا زمان معینی، این "اسب تروا" خود را آشکار نمی کند. اما به محض اینکه دارویی که به طور گسترده برای درمان تبخال استفاده می شود (گانسیکلوویر) به بدن بیمار وارد می شود، ژن شروع به کار می کند. در نتیجه، یک ماده بسیار سمی در سلول ها تشکیل می شود که تومور را از داخل تخریب می کند. یکی دیگر از گزینه‌های ژن درمانی سرطان، تحویل ژن‌هایی به سلول‌های سرطانی است که باعث سنتز پروتئین‌های به اصطلاح «خودکشی» می‌شود و منجر به «خودکشی» سلول‌های سرطانی می‌شود.

فناوری انتقال ژن به سلول‌های سرطانی توسط تیم بزرگی از دانشمندان مؤسسه شیمی بیو ارگانیک به نام آن در حال توسعه است. M.M. Shemyakin و Yu.A. Ovchinnikov RAS، مرکز تحقیقات انکولوژی روسیه RAMS، موسسه ژنتیک مولکولی RAS. این کار توسط آکادمیک Evgeny Sverdlov رهبری می شود. تمرکز اصلی این پروژه بر روی ایجاد داروهای ضد سرطان ریه (مقام اول در مرگ و میر) و سرطان مری (مقام هفتم) است. با این حال، روش ها و طرح های ایجاد شده در مبارزه با هر نوع سرطان که بیش از صد مورد وجود دارد، مفید خواهد بود. پس از انجام آزمایشات بالینی لازم، در صورت موفقیت، داروها در سال 2012 وارد عمل خواهند شد.

تشخیص سرطان

تعداد زیادی از تیم های علمی در روسیه و سراسر جهان روی مشکل سرطان کار می کنند. این قابل درک است: هر سال، سرطان محصول کشنده کمی کمتر از بیماری های قلبی عروقی درو می کند. وظیفه دانشمندان ایجاد فناوری هایی است که تشخیص سرطان را در مراحل اولیه ممکن می سازد و سلول های سرطانی را به صورت هدفمند و بدون عوارض جانبی برای بدن از بین می برد. تشخیص زودهنگام و سریع، زمانی که تجزیه و تحلیل تنها چند ساعت طول می کشد، برای درمان سنتی سرطان بسیار مهم است. پزشکان می دانند که از بین بردن بیماری در جوانه آسان تر است. بنابراین، کلینیک ها در سراسر جهان به فناوری های تشخیصی نیاز دارند که این الزامات را برآورده کنند. و اینجاست که بیوتکنولوژی به کمک محققان می آید.

یک رویکرد جدید برای تشخیص زودهنگام و سریع سرطان برای اولین بار در جهان توسط الکساندر چتورین از موسسه پروتئین آکادمی علوم روسیه ارائه شد. ماهیت روش شناسایی مولکول‌های mRNA در خون است که اطلاعات را از قسمت‌های مربوطه ژنوم حذف می‌کنند و فرمان سنتز پروتئین‌های سرطانی را حمل می‌کنند. اگر چنین مولکول هایی در نمونه خون بیمار وجود داشته باشد، می توان سرطان را تشخیص داد. با این حال، مشکل این است که تعداد بسیار کمی از این مولکول ها در نمونه خون وجود دارد، در حالی که بسیاری دیگر وجود دارد. چگونه آن نمونه های منفرد را که نیاز داریم پیدا و تشخیص دهیم؟ این مشکل توسط تیمی از دانشمندان به رهبری A. Chetverin حل شد.

محققان یاد گرفته‌اند که با استفاده از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) مولکول‌های نشانگر سلول‌های سرطانی مورد نیاز اما نامرئی را تکثیر کنند.

در نتیجه کلنی‌های مولکولی از یک مولکول نامرئی رشد می‌کنند که از قبل زیر میکروسکوپ قابل مشاهده است. اگر نمونه خون یک بیمار (مثلاً یک میلی لیتر) حاوی حداقل یک سلول سرطانی و یک مولکول نشانگر باشد، آنگاه می توان بیماری اولیه را تشخیص داد.

تجزیه و تحلیل را می توان تنها در چند ساعت انجام داد و چندین هزار روبل هزینه دارد. اما اگر به طور انبوه از آن استفاده کنید، به عنوان مثال، در طول معاینه پزشکی پیشگیرانه سالانه، قیمت می تواند به 300-500 روبل کاهش یابد.

درمان سرطان

در زمینه درمان سرطان نیز چندین رویکرد جدید وجود دارد که بر بیوتکنولوژی تکیه دارند. یکی از آنها استفاده از آنتی بادی های خاص به عنوان عوامل ضد سرطان است.

آنتی بادی ها مولکول های پروتئینی هستند که توسط سلول های سیستم ایمنی تولید می شوند. در اصل این است سلاح های شیمیایی، که بدن ما از آن در مبارزه با انواع ویروس ها و همچنین سلول های دژنره شده بدن خود - سرطان استفاده می کند. اگر خود سیستم ایمنی نتواند با سرطان مقابله کند، می توان به آن کمک کرد.

دانشمندان آزمایشگاه ایمونولوژی مولکولی (مؤسسه شیمی بیورگانیک آکادمی علوم روسیه)، به رهبری عضو مسئول آکادمی علوم روسیه سرگئی دیو، در حال ساخت نسل جدیدی از آنتی بادی ها هستند که هدف را شناسایی و آن را نابود می کند. این رویکرد مبتنی بر اصل به اصطلاح "گلوله جادویی" است که همیشه و با دقت قربانی خود را پیدا می کند. آنتی بادی ها برای این نقش کاملا مناسب هستند. یک بخش از مولکول آنها به عنوان "آنتن" عمل می کند که به سمت هدف - سطح سلول سرطانی - اشاره می کند. و عوامل مخرب مختلفی را می توان به دم آنتی بادی متصل کرد - سموم، مولکول های آلی, ایزوتوپ های رادیواکتیو. آنها اثرات متفاوتی دارند، اما همه آنها در نهایت تومور را از بین می برند.

سلول های سرطانی نیز تقریباً به طور طبیعی می توانند از بین بروند. کافی است مکانیسم مرگ سلولی برنامه ریزی شده را راه اندازی کنیم، نوعی خودکشی که توسط طبیعت ارائه شده است. دانشمندان به آن می گویند آپوپتوز. مکانیسم خودکشی توسط آنزیم های درون سلولی ایجاد می شود که پروتئین های داخل سلول و خود DNA را از بین می برند. متأسفانه، سلول‌های سرطانی به طرز شگفت‌انگیزی انعطاف‌پذیر هستند، زیرا می‌توانند «خلق» خودکشی خود را سرکوب کنند. مشکل این است که این آنزیم ها هستند سلول های سرطانیبسیار کم است، بنابراین ایجاد آپوپتوز دشوار است.

با این حال، این مشکل نیز قابل حل است. برای ایجاد مکانیسم خودکشی، دانشمندان سیبری پیشنهاد باز کردن غشای ساختارهای سلولی، به عنوان مثال، میتوکندری را دارند. سپس سلول به ناچار خواهد مرد. موسسه شیمی بیورگانیک در این پروژه بزرگ مشارکت دارد شاخه سیبری RAS، مرکز تحقیقات دولتی "وکتور" (روستای کولتسوو)، بیمارستان جراحی ریه شهری (نووسیبیرسک)، بنیاد علمی و تولیدی "تکنولوژی های پزشکی" (کورگان)، موسسه تحقیقات ایمونولوژی بالینی و تجربی آکادمی علوم پزشکی روسیه (نووسیبیرسک) . محققان با هم موادی را انتخاب کردند که می توانند غشای ساختارهای سلولی را باز کنند و روشی را برای رساندن این مواد به سلول سرطانی توسعه دادند.

واکسن ها

دانش ما در مورد سیستم ایمنی حیوانات می تواند نه تنها برای درمان سرطان، بلکه همچنین برای هر بیماری عفونی مورد استفاده قرار گیرد. ما در برابر بیشتر بیماری‌ها «به‌واسطه ارث» مصونیت می‌گیریم. اما ایمنی را نیز می توان آموزش داد - به عنوان مثال، از طریق واکسیناسیون.

اثربخشی واکسیناسیون برای اولین بار بیش از 200 سال پیش توسط دکتر ادوارد جنر نشان داده شد که ثابت کرد فردی که مبتلا به آبله گاوی است در برابر آبله مصون است. از آن زمان تاکنون، بسیاری از بیماری ها تحت کنترل پزشکان قرار گرفته است. از زمان پاستور، ویروس های ضعیف شده یا کشته شده برای واکسن استفاده شده است. اما این محدودیت‌هایی را ایجاد می‌کند: هیچ تضمینی وجود ندارد که واکسن کاملاً عاری از ذرات فعال ویروسی باشد، ماندگاری واکسن به شرایط نگهداری بستگی دارد.

با استفاده از روش های مهندسی ژنتیک می توان بر این مشکلات غلبه کرد. با کمک آنها می توانید اجزای جداگانه باکتری ها و ویروس ها را تولید کنید و سپس آنها را به بیماران تزریق کنید - اثر محافظتی بدتر از استفاده از واکسن های معمولی نخواهد بود. اولین واکسن‌هایی که با استفاده از مهندسی ژنتیک به دست آمد، واکسن‌هایی برای حیوانات بود - علیه بیماری‌های تب برفکی، هاری، اسهال خونی و سایر بیماری‌های حیوانی. اولین واکسن دستکاری شده ژنتیکی برای انسان، واکسن هپاتیت B بود.

امروزه، برای اکثر عفونت‌ها می‌توانیم واکسن‌هایی – کلاسیک یا مهندسی ژنتیکی – بسازیم. مشکل اصلی مربوط به طاعون قرن بیستم - ایدز است. واکسیناسیون برای او خوب است. به هر حال، سیستم ایمنی بدن را تقویت می کند و بدن را مجبور می کند تا سلول های ایمنی بیشتری تولید کند. ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) که عامل بیماری ایدز است، در این سلول ها زندگی و تکثیر می شود. به عبارت دیگر، ما به آن فرصت های بیشتری می دهیم - سلول های جدید و سالم سیستم ایمنی برای آلوده کردن.

تحقیقات در مورد یافتن واکسن‌های ضد ایدز دارای سابقه طولانی است و بر اساس کشفی است که در دهه 70 توسط دانشگاهیان آینده R.V. Kabanov و R.M. ماهیت آن این است پلی الکترولیت ها (مولکول های پلیمری باردار که در آب محلول هستند)با سلول های سیستم ایمنی تعامل می کند و سیستم ایمنی را وادار به تولید شدید آنتی بادی می کند. و اگر به عنوان مثال یکی از پروتئین های تشکیل دهنده پوسته ویروس به یک مولکول پلی الکترولیت متصل شود، یک پاسخ ایمنی در برابر این ویروس فعال می شود. این واکسن از نظر مکانیسم عمل با تمام واکسن هایی که قبلاً در جهان ساخته شده اند تفاوت اساسی دارد.

اولین پلی الکترولیت در جهان و تاکنون تنها پلی الکترولیت مجاز وارد بدن انسان بود. پلی اکسیدونیوم. سپس پروتئین های ویروس آنفولانزا روی پلیمر "دوخته شد". نتیجه واکسن "گریپول" بود که تقریباً 10 سال است که میلیون ها نفر در روسیه را از عفونت ویروسی محافظت می کند.

امروزه واکسن ایدز با همین روش ساخته می شود. یک پروتئین مشخصه ویروس ایدز به یک پلی الکترولیت متصل شد. واکسن به دست آمده با موفقیت روی موش و خرگوش آزمایش شد. بر اساس نتایج آزمایشات پیش بالینی، موسسه ایمونولوژی آکادمی علوم روسیه مجوز انجام آزمایشات بالینی با مشارکت داوطلبان را دریافت کرد. اگر تمام مراحل آزمایش دارو موفقیت آمیز باشد، می توان از آن نه تنها برای پیشگیری از عفونت HIV، بلکه برای درمان ایدز نیز استفاده کرد.

داروهای اهدایی بیوتکنولوژی

داروها همچنان ابزار اصلی عمل پزشکی هستند. با این حال، توانایی‌های صنایع شیمیایی که سهم عمده‌ای از داروها را تولید می‌کنند، محدود است. سنتز شیمیایی بسیاری از مواد پیچیده و اغلب غیرممکن است، مانند سنتز اکثریت قریب به اتفاق پروتئین ها. و اینجاست که بیوتکنولوژی به کمک می آید.

تولید دارو با استفاده از میکروارگانیسم ها سابقه طولانی دارد. اولین آنتی بیوتیک، پنی سیلین، در سال 1928 از کپک جدا شد و تولید صنعتی آن در سال 1940 آغاز شد. به دنبال پنی سیلین، آنتی بیوتیک های دیگری کشف و تولید انبوه آنها آغاز شد.

برای مدت طولانی، بسیاری از داروهای مبتنی بر پروتئین های انسانی را می توان در مقادیر کم به دست آورد، تولید آنها بسیار گران بود. مهندسی ژنتیک این امید را به وجود آورده است که دامنه داروهای پروتئینی و تعداد آنها به شدت افزایش خواهد یافت. و این انتظارات به حق بود. چندین ده دارو به دست آمده با وسایل بیوتکنولوژیکی قبلاً وارد عمل پزشکی شده اند. به گفته کارشناسان، حجم سالانه بازار جهانی داروهای مبتنی بر پروتئین های ایجاد شده توسط مهندسی ژنتیک 15 درصد در حال افزایش است و تا سال 2010 به 18 میلیارد دلار خواهد رسید.

بارزترین نمونه کار بیوتکنولوژیست های ما در این زمینه، انسولین انسانی دستکاری شده ژنتیکی است که در مؤسسه شیمی بیورگانیک به نام آن تولید می شود. M.M.Shemyakin و Yu.A.Ovchinnikov RAS. انسولین، یعنی هورمونی با ساختار پروتئینی، تجزیه قند را در بدن ما تنظیم می کند. می توان آن را از حیوانات استخراج کرد. این همان کاری است که قبلاً انجام می دادند. اما حتی انسولین لوزالمعده خوک ها - حیواناتی که از نظر بیوشیمیایی نزدیک به ما هستند - هنوز کمی با انسولین انسانی متفاوت است.

فعالیت آن در بدن انسان کمتر از فعالیت انسولین انسانی است. علاوه بر این، سیستم ایمنی بدن ما پروتئین های خارجی را تحمل نمی کند و تمام تلاش خود را برای دفع آنها انجام می دهد. بنابراین، انسولین خوک تزریقی ممکن است قبل از اینکه زمان اثر درمانی داشته باشد ناپدید شود. این مشکل با فناوری مهندسی ژنتیک حل شد که امروزه برای تولید انسولین انسانی از جمله در روسیه استفاده می شود.

علاوه بر انسولین انسانی دستکاری شده ژنتیکی در مؤسسه شیمی بیورگانیک. M.M. Shemyakina و Yu.A. Ovchinnikova از آکادمی علوم روسیه، موسسه شیمی بیورگانیک، آکادمی علوم روسیه، به همراه مرکز تحقیقات هماتولوژیک آکادمی علوم پزشکی روسیه، فناوری تولید پروتئین ها را برای مبارزه با مواد عظیم ایجاد کردند. از دست دادن خون آلبومین سرم انسانی و فاکتور انعقاد خون ابزار کمک های اولیه و احیای عالی هستند که در پزشکی بلایا مورد تقاضا هستند.

گیاهان اصلاح شده ژنتیکی

دانش ما از ژنتیک، که هر روز در حال افزایش است، به ما این امکان را می دهد که نه تنها آزمایش های ژنتیکی برای تشخیص بیماری ها و پروتئین ها، واکسن ها و داروها، بلکه موجودات جدید را نیز ایجاد کنیم. امروزه کمتر کسی وجود دارد که در مورد ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی یا تراریخته (GMOs) چیزی نشنیده باشد. اینها گیاهان یا حیواناتی هستند که ژنهای DNA آنها از خارج معرفی شده است و به این موجودات خواص جدیدی می دهد که از دیدگاه انسان مفید است.

ارتش GMO بزرگ است. در میان ردیف‌های آن می‌توان به میکروب‌های مفیدی اشاره کرد که در کارخانه‌های بیوتکنولوژی کار می‌کنند و مواد مفید زیادی برای ما تولید می‌کنند، محصولاتی با خواص بهبود یافته، و پستاندارانی که گوشت و شیر بیشتری تولید می‌کنند.

یکی از گسترده‌ترین زیرشاخه‌های GMOs، البته گیاهان هستند. پس از همه، از زمان های بسیار قدیم آنها به عنوان غذا برای انسان و خوراک حیوانات خدمت کرده اند. از گیاهان الیاف ساختمانی، مواد دارویی و عطریات، مواد خام برای صنایع شیمیایی و انرژی، آتش و گرما به دست می آوریم.

ما به بهبود کیفیت گیاهان و توسعه انواع جدید از طریق اصلاح انتخابی ادامه می دهیم. اما این فرآیند پر زحمت و پر زحمت زمان زیادی می برد. مهندسی ژنتیک که به ما این امکان را می دهد که ژن های مفید را در ژنوم گیاهان وارد کنیم، اصلاح نژاد را به یک سطح اساسی جدید ارتقا داده است.

اولین گیاه تراریخته که ربع قرن پیش ایجاد شد، تنباکو بود و اکنون در دنیا وجود دارد مقیاس صنعتی 160 محصول تراریخته استفاده می شود. از جمله ذرت و سویا، برنج و کلزا، پنبه و کتان، گوجه فرنگی و کدو تنبل، تنباکو و چغندر، سیب زمینی و میخک و غیره.

در مرکز مهندسی زیستی آکادمی علوم روسیه، به سرپرستی آکادمیک K.G. آنها به همراه همکاران بلاروسی اولین محصول اصلاح شده ژنتیکی داخلی را ایجاد کردند - گونه سیب زمینی Elizaveta، مقاوم در برابر سوسک سیب زمینی کلرادو.

اولین محصولات اصلاح شده ژنتیکی که در اوایل دهه 1980 تولید شدند، در برابر علف کش ها و حشرات مقاوم بودند. امروزه با کمک مهندسی ژنتیک، گونه هایی به دست می آوریم که حاوی مواد مغذی بیشتری هستند، در برابر باکتری ها و ویروس ها و در برابر خشکسالی و سرما مقاوم هستند. در سال 1994 برای اولین بار انواع گوجه فرنگی هایی که در معرض پوسیدگی نبودند ایجاد شد. این رقم در عرض دو سال در بازارهای غذایی اصلاح شده ژنتیکی ظاهر شد. یکی دیگر از محصولات تراریخته، برنج طلایی، به طور گسترده ای شناخته شده است. در آن، بر خلاف برنج معمولی، بتاکاروتن تشکیل می شود - پیش ساز ویتامین A، که برای رشد بدن کاملا ضروری است. برنج طلایی تا حدودی مشکل تغذیه کافی را برای ساکنان کشورهایی حل می کند که برنج هنوز غذای اصلی در رژیم غذایی است. و این حداقل دو میلیارد نفر است.

تغذیه و بهره وری تنها اهدافی نیستند که مهندسان ژنتیک دنبال می کنند. می توان گونه هایی از گیاهان ایجاد کرد که حاوی واکسن ها و داروها در برگ ها و میوه های آنها باشد. این بسیار ارزشمند و راحت است: واکسن‌های گیاهان تراریخته را نمی‌توان با ویروس‌های حیوانی خطرناک آلوده کرد و خود گیاهان به راحتی در آن رشد می‌کنند. مقادیر زیاد. و در نهایت، واکسن های "خوراکی" را می توان بر اساس گیاهان ایجاد کرد، زمانی که برای واکسیناسیون کافی است مقدار مشخصی از هر میوه یا سبزی تراریخته، به عنوان مثال، سیب زمینی یا موز مصرف شود. به عنوان مثال، هویج حاوی موادی است که در تشکیل پاسخ ایمنی بدن نقش دارند. چنین گیاهانی به طور مشترک توسط دانشمندان دو مؤسسه بیولوژیکی پیشرو سیبری ایجاد می شوند: مؤسسه سیتولوژی و ژنتیک شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه و مؤسسه. زیست شناسی شیمیاییو پزشکی بنیادی SB RAS.

نمی توان گفت که جامعه نسبت به گیاهان اصلاح شده ژنتیکی (GMP) محتاط است. و در خود جامعه علمی، بحث در مورد خطر احتمالی احتمالی GMR وجود دارد. بنابراین، تحقیقات در سراسر جهان برای ارزیابی خطرات مرتبط با استفاده از GMR - غذایی، کشاورزی، زیست محیطی در حال انجام است. در حالی که سازمان بهداشت جهانی موارد زیر را بیان می کند: "تجربه به دست آمده در بیش از 10 سال استفاده تجاری از محصولات تراریخته، تجزیه و تحلیل نتایج مطالعات ویژه نشان می دهد: تا به امروز، هیچ مورد ثابت شده ای از سمیت یا اثرات نامطلوب تراریخته ثبت شده وجود ندارد. محصولات زراعی به عنوان منابع غذایی یا خوراک در جهان ".

از سال 1996 که کشت تجاری هیدروکربن ها آغاز شد تا سال 2007 مساحت کلکاشته شده با گیاهان تراریخته از 1.7 میلیون به 114 میلیون هکتار افزایش یافت که حدود 9 درصد از کل سطح زراعی جهان را تشکیل می دهد. همچنین 99 درصد این منطقه را پنج محصول سویا، پنبه، برنج، ذرت و کلزا تشکیل می دهند. در کل حجم تولید آنها، ارقام اصلاح شده ژنتیکی بیش از 25 درصد را شامل می شود. پیشرو مطلق در استفاده از GMR ایالات متحده است، جایی که در سال 2002، 75 درصد پنبه و دانه های سویا تراریخته بودند. در آرژانتین، سهم سویای تراریخته 99 درصد بود، در کانادا 65 درصد کلزا از این طریق و در چین 51 درصد پنبه تولید شد. در سال 2007، 12 میلیون کشاورز به کشت هیدروکربن مشغول بودند که 90 درصد آنها در کشورهای در حال توسعه زندگی می کنند. در روسیه، کشت صنعتی هیدروکربن ها طبق قانون ممنوع است.

حیوانات اصلاح شده ژنتیکی

مهندسان ژنتیک از استراتژی مشابهی برای توسعه نژادهای جدید حیوانات استفاده می کنند. در این حالت، ژن مسئول تظاهر هر صفت ارزشمندی به تخم بارور شده وارد می شود و از آنجا بیشتر رشد می کند. ارگانیسم جدید. به عنوان مثال، اگر مجموعه ای از ژن های حیوانی با ژن یک هورمون محرک رشد تکمیل شود، این گونه حیوانات با مصرف غذای کمتر سریعتر رشد می کنند. نتیجه گوشت ارزان تر است.

یک حیوان می تواند منبع نه تنها گوشت و شیر، بلکه مواد داروییموجود در این شیر به عنوان مثال، با ارزش ترین پروتئین های انسانی. قبلاً در مورد برخی از آنها صحبت کرده ایم. اکنون این لیست را می توان با لاکتوفرین تکمیل کرد، پروتئینی که از کودکان تازه متولد شده در برابر میکروارگانیسم های خطرناک محافظت می کند تا زمانی که ایمنی آنها ایجاد شود.

بدن زن این ماده را با اولین وعده های شیر مادر تولید می کند. متأسفانه، همه مادران شیر ندارند، بنابراین برای حفظ سلامت نوزادان، لاکتوفرین انسانی باید به شیر خشک اضافه شود. اگر پروتئین محافظ کافی در رژیم غذایی وجود داشته باشد، مرگ و میر نوزادان مصنوعی ناشی از عفونت های مختلف گوارشی را می توان ده برابر کاهش داد. این پروتئین نه تنها در صنعت غذای کودک، بلکه به عنوان مثال در صنایع آرایشی و بهداشتی مورد تقاضا است.

فناوری تولید شیر بز با لاکتوفرین انسانی در موسسه زیست شناسی ژن آکادمی علوم روسیه و مرکز علمی و عملی در حال توسعه است. آکادمی ملیعلوم بلاروس در مورد دامپروری. امسال اولین دو بز تراریخته متولد شدند. طی چندین سال تحقیق، 25 میلیون روبل برای ایجاد هر یک از آنها هزینه شد. فقط باید صبر کنیم تا بزرگ شوند، تکثیر شوند و شروع به تولید شیر با پروتئین ارزشمند انسانی کنند.

مهندسی سلول

حوزه هیجان انگیز دیگری از بیوتکنولوژی وجود دارد: فناوری سلولی. در بدن انسان، سلول های بنیادی، فوق العاده در توانایی های خود، زندگی و کار می کنند. آنها جایگزین سلول های مرده می شوند (مثلاً یک گلبول قرمز، یک گلبول قرمز، فقط 100 روز عمر می کند)، شکستگی ها و زخم های ما را التیام می بخشند و بافت آسیب دیده را ترمیم می کنند.

وجود سلول های بنیادی توسط یک هماتولوژیست روسی از سن پترزبورگ، الکساندر ماکسیموف، در سال 1909 پیش بینی شده بود. چندین دهه بعد، فرض نظری او به طور تجربی تأیید شد: سلول های بنیادی کشف و جدا شدند. اما رونق واقعی در پایان قرن بیستم آغاز شد، زمانی که پیشرفت در زمینه فناوری های تجربی امکان تشخیص پتانسیل این سلول ها را فراهم کرد.

تاکنون پیشرفت‌های پزشکی مرتبط با استفاده از سلول‌های بنیادی بسیار کم بوده است. ما می دانیم که چگونه این سلول ها را جداسازی کنیم، آنها را ذخیره کنیم، آنها را تکثیر کنیم و با آنها آزمایش کنیم. اما ما هنوز به طور کامل مکانیسم دگرگونی های جادویی آنها را درک نکرده ایم، زمانی که یک سلول بنیادی بدون چهره به سلول خونی یا بافت ماهیچه ای تبدیل می شود. ما هنوز به طور کامل زبان شیمیایی را که در آن سلول بنیادی دستور تبدیل را دریافت می کند، درک نکرده ایم. این ناآگاهی خطرات ناشی از استفاده از سلول های بنیادی را ایجاد می کند و مانع اجرای فعال آنها در عمل پزشکی می شود. با این حال، پیشرفت هایی در درمان شکستگی های غیر ترمیم کننده در افراد مسن و همچنین در درمان ترمیمی پس از حملات قلبی و جراحی قلب وجود دارد.

در روسیه روشی برای درمان سوختگی شبکیه با استفاده از سلول های بنیادی مغز انسان توسعه یافته است. اگر این سلول ها به چشم وارد شوند، به طور فعال به ناحیه سوختگی حرکت می کنند، در لایه های خارجی و داخلی شبکیه آسیب دیده مستقر می شوند و باعث بهبود سوختگی می شوند. روش توسعه داده شد گروه تحقیقاتیدانشمندان موسسه تحقیقاتی بیماری های چشم مسکو به نام. G. Helmholtz وزارت بهداشت فدراسیون روسیه، موسسه زیست شناسی رشد به نام. N.K.Koltsov RAS، موسسه بیولوژی ژنی RAS و مرکز علمی زنان و زایمان، زنان و پریناتولوژی آکادمی علوم پزشکی روسیه.

ما در حال حاضر در مرحله جمع آوری دانش در مورد سلول های بنیادی هستیم. تلاش های دانشمندان بر روی تحقیقات، ایجاد زیرساخت ها، به ویژه بانک های سلول های بنیادی متمرکز شده است که اولین آنها در روسیه Gemabank بود. رشد اندام، درمان اسکلروز چندگانهو بیماری های عصبی آینده هستند، هرچند نه چندان دور.

بیوانفورماتیک

میزان دانش و اطلاعات مانند گلوله برفی در حال افزایش است. با درک اصول عملکرد سیستم های زنده، به پیچیدگی باورنکردنی ساختار ماده زنده پی می بریم که در آن انواع واکنش های بیوشیمیایی به طور پیچیده با یکدیگر در هم تنیده شده و شبکه های پیچیده ای را تشکیل می دهند. تنها با استفاده از روش‌های ریاضی مدرن برای مدل‌سازی فرآیندها در سیستم‌های زنده، می‌توان این «وب» زندگی را باز کرد.

به همین دلیل است که در تقاطع زیست شناسی و ریاضیات، جهت جدیدی متولد شد - بیوانفورماتیک، که بدون آن کار بیوتکنولوژیست ها در حال حاضر غیر قابل تصور است. البته بیشتر روش‌های بیوانفورماتیک برای پزشکی کار می‌کنند، یعنی برای جستجوی ترکیبات دارویی جدید. آنها را می توان بر اساس دانش ساختار مولکولی که مسئول ایجاد یک بیماری خاص است جستجو کرد. اگر چنین مولکولی با هر ماده ای که با دقت بالا انتخاب شده مسدود شود، می توان سیر بیماری را متوقف کرد. بیوانفورماتیک امکان کشف یک مولکول مسدود کننده مناسب برای استفاده بالینی را فراهم می کند. اگر هدف را بدانیم، مثلاً، ساختار یک پروتئین "بیماری زا" را بشناسیم، از آن استفاده می کنیم برنامه های کامپیوتریمی توانیم شبیه سازی کنیم ساختار شیمیاییداروها. این رویکرد به شما امکان می دهد تا به میزان قابل توجهی در زمان و منابعی که برای مرتب سازی و آزمایش ده ها هزار مورد صرف می شود، صرفه جویی کنید ترکیبات شیمیایی.

از جمله پیشروان در ایجاد داروهای با استفاده از بیوانفورماتیک در روسیه، شرکت Himrar است. او در جستجوی داروهای ضد سرطان بالقوه، به ویژه در غربالگری هزاران ترکیب شیمیایی نقش دارد. در میان قدرتمندترین روسیه مراکز علمی، فعال در بیوانفورماتیک، همچنین شامل موسسه سیتولوژی و ژنتیک شاخه سیبری آکادمی علوم روسیه است. با شروع دهه 60 قرن بیستم، یک مدرسه علمی منحصر به فرد در شهر دانشگاهی نووسیبیرسک تشکیل شد که زیست شناسان و ریاضیدانان را متحد می کرد. حوزه اصلی کار بیوانفورماتیکان نووسیبیرسک، تجزیه و تحلیل تعاملات پروتئین در داخل سلول ها و جستجوی اهداف مولکولی بالقوه برای داروهای جدید است.

برای درک مکانیسم ایجاد یک بیماری خاص، مهم است که بدانیم کدام یک از هزاران ژنی که در یک سلول بیمار کار می کنند، واقعاً مسئول بیماری هستند. این کار اصلاً آسان با این واقعیت پیچیده است که ژن ها، به عنوان یک قاعده، به تنهایی کار نمی کنند، بلکه فقط در ترکیب با ژن های دیگر کار می کنند. اما چگونه می توانیم سهم ژن های دیگر را در یک بیماری خاص در نظر بگیریم؟ و در اینجا بیوانفورماتیک به کمک پزشکان می آید. با استفاده از الگوریتم های ریاضی می توان نقشه ای ساخت که بر روی آن تقاطع مسیرها برهمکنش ژن ها را نشان می دهد. چنین نقشه‌هایی خوشه‌هایی از ژن‌هایی را نشان می‌دهند که در یک سلول بیمار در مراحل مختلف بیماری فعالیت می‌کنند. این اطلاعات بسیار مهم است، به عنوان مثال، برای انتخاب استراتژی درمان سرطان بسته به مرحله بیماری.

بیوتکنولوژی صنعتی

بشر از زمان های بسیار قدیم از بیوتکنولوژی استفاده کرده است. مردم از شیر پنیر درست می کردند، کلم را برای زمستان تخمیر می کردند و از هر چیزی که تخمیر می شد نوشیدنی های شادی را تهیه می کردند. همه اینها فرآیندهای میکروبیولوژیکی کلاسیک هستند که در آنها نیروی محرکه اصلی یک میکروارگانیسم، کوچکترین سیستم زنده است.

امروزه گستره مشکلات حل شده توسط بیوتکنولوژی به طور باورنکردنی گسترش یافته است. قبلاً در مورد تشخیص ژنتیکی بیماری ها، واکسن ها و داروهای جدید به دست آمده با استفاده از بیوتکنولوژی و موجودات اصلاح شده ژنتیکی صحبت کرده ایم. با این حال، زندگی چالش های دیگری را نیز به همراه دارد. تاسیسات غول پیکر تولید مواد شیمیایی که در آن مواد لازم برای ایجاد یک محیط زندگی راحت (الیاف، پلاستیک، مصالح ساختمانیو خیلی بیشتر) امروز دیگر مانند 60 سال پیش جذاب به نظر نمی رسد. آنها انرژی و منابع زیادی را مصرف می کنند (فشارهای بالا، دما، کاتالیزورهای ساخته شده از فلزات گرانبها)، محیط زیست را آلوده می کنند و زمین های گرانبها را اشغال می کنند. آیا بیوتکنولوژیست ها می توانند جایگزینی در اینجا ارائه دهند؟

بله، آنها می توانند. به عنوان مثال، میکروارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی که به عنوان کاتالیزور موثر برای فرآیندهای شیمیایی صنعتی عمل می کنند. برای مثال، برای مرحله خطرناک و کثیف تولید ماده سمی آکریالامید، چنین بیوکاتالیست‌هایی در مؤسسه تحقیقات ژنتیک و انتخاب میکروارگانیسم‌ها ایجاد شدند. برای ساختن پلیمر استفاده می شود پلی آکریل آمید،در تصفیه آب، در تولید پوشک، و برای تولید کاغذ پوشش داده شده، و برای بسیاری از اهداف دیگر استفاده می شود. بیوکاتالیست اجازه تولید را می دهد واکنش شیمیاییبه دست آوردن مونومر در دمای اتاق، بدون استفاده از معرف های تهاجمی و فشار بالا.

این بیوکاتالیست با تلاش تیم علمی ZAO Bioamid (ساراتوف) به رهبری سرگئی ورونین به استفاده صنعتی در روسیه آورده شد. همین تیم بیوتکنولوژی تولید اسید آسپارتیک را توسعه داد و داروی قلبی جایگزین وارداتی Asparkam L را ایجاد کرد. این دارو قبلاً وارد بازار روسیه و بلاروس شده است. داروی روسی نه تنها ارزان تر از آنالوگ های وارداتی است، بلکه به گفته پزشکان، موثرتر نیز هست. واقعیت این است که Asparkam L تنها حاوی یک ایزومر نوری اسید است که دارای اثرات درمانی است. و آنالوگ غربی، پانانگین، مبتنی بر مخلوطی از دو ایزومر نوری L و D است که دومی به سادگی به عنوان بالاست عمل می کند. کشف تیم Bioamide این است که آنها توانستند این دو ایزومر را که جداسازی آنها دشوار بود از هم جدا کرده و فرآیند را بر مبنای صنعتی قرار دهند.

ممکن است در آینده کارخانه های شیمیایی غول پیکر به کلی ناپدید شوند و به جای آنها کارگاه های کوچک و ایمن وجود داشته باشد که آسیبی به آنها وارد نشود. محیط زیست، جایی که میکروارگانیسم ها کار خواهند کرد و تمام محصولات واسطه ای لازم برای صنایع مختلف را تولید می کنند. علاوه بر این، کارخانه‌های کوچک سبز، چه میکروارگانیسم‌ها و چه گیاهان، به ما اجازه می‌دهند تا مواد مفیدی را بدست آوریم که نمی‌توانند در یک راکتور شیمیایی تولید شوند. به عنوان مثال، پروتئین ابریشم عنکبوت. تارهای قاب تورهای تله ای که عنکبوت برای قربانیانش می بافد چندین برابر فولاد کشش دارد. به نظر می رسد که شما عنکبوت ها را در کارگاه ها می کارید و از آنها رشته های پروتئینی می کشید. اما عنکبوت ها در یک کوزه زندگی نمی کنند - آنها یکدیگر را خواهند خورد.

یک راه حل زیبا توسط تیمی از دانشمندان به سرپرستی دکتر علوم زیستی ولادیمیر بوگوش (انستیتو تحقیقات دولتی ژنتیک و انتخاب میکروارگانیسم ها) و دکترای علوم زیستی الئونورا پیروزیان (موسسه ژنتیک عمومی آکادمی علوم روسیه) پیدا شد. ابتدا ژن های مسئول سنتز پروتئین ابریشم عنکبوت از ژنوم عنکبوت جدا شدند. سپس این ژن ها به سلول های مخمر و تنباکو وارد شدند. هر دوی آنها شروع به تولید پروتئین مورد نیاز ما کردند. در نتیجه، پایه ای برای فناوری تولید یک ماده ساختاری منحصر به فرد و تقریبا طبیعی، سبک وزن و بسیار بادوام ایجاد شده است که از آن می توان طناب، زره بدن و بسیاری موارد دیگر را ساخت.

مشکلات دیگری نیز وجود دارد. به عنوان مثال، مقدار زیادی زباله. بیوتکنولوژی به ما امکان می دهد زباله ها را به درآمد تبدیل کنیم. محصولات جانبی حاصل از کشاورزی، جنگلداری و فرآوری مواد غذایی را می توان به متان، بیوگاز مناسب برای گرمایش و انرژی تبدیل کرد. یا می توانید از متانول و اتانول، اجزای اصلی سوخت های زیستی استفاده کنید.

کاربردهای صنعتی بیوتکنولوژی به طور فعال در دانشکده شیمی دانشگاه دولتی مسکو درگیر هستند. M.V. Lomonosov. این شامل چندین آزمایشگاه است که بیشتر در آن مشغول هستند پروژه های مختلف– از ایجاد حسگرهای زیستی صنعتی تا تولید آنزیم‌های ریز سنتز آلی، از فناوری های بازیافت زباله های صنعتی گرفته تا توسعه روش های تولید سوخت های زیستی.

علم، تجارت، دولت

موفقیت های به دست آمده حاصل تلاش های مشترک زیست شناسان، شیمیدانان، پزشکان و سایر متخصصانی است که در فضای سیستم های زنده کار می کنند. رابطه بین رشته های مختلف مثمر ثمر بود. البته بیوتکنولوژی نوشدارویی برای حل نیست مشکلات جهانی، اما ابزاری است که در صورت استفاده صحیح نویدهای بسیار خوبی را می دهد.

امروزه حجم کل بازار بیوتکنولوژی در جهان 8 تریلیون است. دلار بیوتکنولوژی ها همچنین از نظر بودجه برای تحقیق و توسعه پیشرو هستند: تنها در ایالات متحده، سازمان های دولتی و شرکت های خصوصی سالانه بیش از 30 میلیارد دلار برای این اهداف هزینه می کنند.

سرمایه گذاری در علم و فناوری در نهایت منافع اقتصادی به همراه خواهد داشت. اما بیوتکنولوژی به تنهایی مشکلات پیچیده بهداشتی یا غذایی را حل نخواهد کرد. یک زیرساخت بهداشتی مطلوب و ساختار صنعتی باید ایجاد شود تا دسترسی به تکنیک‌های تشخیصی جدید، واکسن‌ها و داروها و گیاهانی با خواص بهبودیافته تضمین شود. در اینجا نیز بسیار مهم است سیستم کارآمدارتباطات بین علم و تجارت در نهایت، شرط کاملاً ضروری برای ایجاد یک بخش نوآورانه مؤثر اقتصاد، تعامل ساختارهای علمی و تجاری با دولت است.

به STRF.ru ​​کمک کنید
در سال 2008، 939 درخواست برای توسعه موضوعات در جهت "سیستم های زندگی" ارسال شد (برای مقایسه: کل برنامه 3180 است)،
– 396 درخواست برای مسابقه ارسال شد (مجموع 1597)،
– 179 مسابقه (در مجموع 731) برگزار شد.
- سازمان از 23 بخش (در مجموع 36 بخش) در مسابقات شرکت کردند که 17 مورد از آنها برنده شدند.
- 179 قرارداد منعقد شد (مجموع 731)
- 120 قرارداد تا امروز (در مجموع 630) ادامه دارد
– 346 سازمان (در مجموع 842) برنامه های کاربردی برای توسعه موضوعات مربوط به سیستم های زنده ارسال کردند
– 254 سازمان (مجموع 806) درخواست های خود را برای مسابقه به عنوان درخواست های اصلی ارسال کردند
– 190 سازمان به عنوان مجری مشترک (در مجموع 636) درخواست خود را برای مسابقه ارسال کردند.
- میانگین رقابت برای لات ها در جهت 2212 است (میانگین برای برنامه - 2185)
- بودجه قرارداد برای سال 2008 بالغ بر 1041.2 میلیون روبل بود. (21.74 درصد از کل بودجه برنامه)

پویایی رشد و توزیع بودجه در حوزه سیستم های زنده در چارچوب برنامه علمی و فنی هدف فدرال 2002-2006 و برنامه هدف فدرال 2007-2012:
2005 - 303 قرارداد، 1168.7 میلیون روبل. (100%)
2006 - 289 قرارداد، 1227.0 میلیون روبل. (105%)
2007 - 284 قرارداد، 2657.9 میلیون روبل. (227%)
2008 - 299 قرارداد، 3242.6 میلیون روبل. (277%)

علوم به خودی خود به وجود نمی آیند، نه به این دلیل که کسی آنها را صرفاً «از روی علاقه» اختراع کرده است. هر علمی در نتیجه نیاز بشر به حل مشکلات خاصی که در روند توسعه آن به وجود آمده است ظاهر می شود. زیست شناسی نیز از این قاعده مستثنی نیست. یکی از آنها همیشه درک عمیق تر از فرآیندهای موجود در طبیعت زنده مرتبط با تولید محصولات غذایی بوده است، یعنی آگاهی از ویژگی های زندگی گیاهان و حیوانات، تغییرات آنها تحت تأثیر انسان، راه های دستیابی به یک محصول قابل اعتماد و برداشت فزاینده غنی حل این مشکل یکی از دلایل اساسی توسعه زیست شناسی است.

یکی دیگر از "بهار" نه کمتر مهم، مطالعه خصوصیات بیولوژیکی انسان است. انسان محصول رشد طبیعت زنده است. تمام فرآیندهای زندگی ما شبیه به آنهایی است که در طبیعت رخ می دهد. و فقط به همین دلیل است درک عمیقفرآیندهای بیولوژیکی به عنوان پایه علمی پزشکی عمل می کند. ظهور آگاهی، که به معنای گامی عظیم به جلو در خودشناسی ماده است، نیز بدون تحقیق عمیق در طبیعت زنده در حداقل دو جهت قابل درک نیست - ظهور و رشد مغز به عنوان اندام تفکر (معما). تفکر هنوز حل نشده باقی مانده است) و ظهور جامعه گرایی، زندگی تصویر عمومی.

افزایش تولید مواد غذایی و توسعه پزشکی مهم است، اما تنها مشکلاتی نیست که توسعه زیست شناسی به عنوان یک علم را برای هزاران سال تعیین کرده است. حیات وحش منبع بسیاری از مواد و محصولات ضروری برای بشریت است. شما باید خواص آنها را بشناسید تا بتوانید به درستی از آنها استفاده کنید، بدانید کجا آنها را در طبیعت جستجو کنید و چگونه آنها را بدست آورید. از بسیاری جهات، منبع اولیه چنین دانشی زیست شناسی است. اما این اهمیت علوم زیستی را تمام نمی کند.

در قرن بیستم جمعیت زمین به حدی افزایش یافته است که توسعه جامعه بشری به عاملی تعیین کننده در توسعه زیست کره زمین تبدیل شده است. اکنون مشخص شده است که حیات وحشنه تنها منبع غذا و بسیاری از محصولات و مواد ضروری، بلکه شرط لازم برای وجود خود بشریت است. روابط ما با او بسیار نزدیک‌تر و حیاتی‌تر از آن چیزی بود که در آغاز قرن بیستم تصور می‌شد.

به عنوان مثال، به نظر می رسید که هوا همان منبع پایان ناپذیر و ثابت طبیعت است که مثلاً، نور خورشید. در واقع این درست نیست. ترکیب کیفی جوی که ما به آن عادت داریم، با 20.95٪ اکسیژن و 0.03٪ دی اکسید کربن، مشتقاتی از فعالیت موجودات زنده است: تنفس و فتوسنتز گیاهان، اکسیداسیون مردگان. مواد آلی. اکسیژن موجود در هوا فقط در نتیجه زندگی گیاهان بوجود می آید. کارخانه های اصلی اکسیژن روی زمین جنگل های استوایی و جلبک های اقیانوسی هستند. اما امروزه، همانطور که مشاهدات نشان می دهد، میزان دی اکسید کربن در جو زمین به طور مداوم در حال افزایش است که در نتیجه انتشار مقادیر زیادی کربن در طی احتراق نفت، گاز، زغال سنگ، چوب و همچنین سایر فرآیندهای انسانی در حال افزایش است. از سال 1958 تا 1980، میزان دی اکسید کربن در جو زمین 4 درصد افزایش یافت. تا پایان قرن، محتوای آن ممکن است بیش از 10٪ افزایش یابد. در دهه 70 قرن XX مقدار اکسیژن وارد شده به جو در نتیجه فعالیت گیاهان بر حسب t/year و میزان مصرف سالانه بشریت در t/year برآورد شد. این بدان معنی است که ما از ذخایر اکسیژن انباشته شده در گذشته، طی میلیون ها سال تکامل موجودات زنده روی این سیاره زندگی می کنیم.

آبی که ما می نوشیم، یا به طور دقیق تر، خلوص این آب، کیفیت آن نیز در درجه اول توسط طبیعت زنده تعیین می شود. تصفیه خانه های ما فقط فرآیند عظیمی را که در طبیعت اتفاق می افتد تکمیل می کند که برای ما نامرئی است: آب موجود در خاک یا مخزن به طور مکرر از بدن هزاران بی مهرگان عبور می کند، توسط آنها فیلتر می شود و از ناخالصی های آلی و معدنی رها می شود، به همان شکل تبدیل می شود. همانطور که در رودخانه ها، دریاچه ها و چشمه ها می شناسیم.

بنابراین، ترکیب کیفی هوا و آب روی زمین به فعالیت حیاتی موجودات زنده بستگی دارد. باید اضافه کرد که حاصلخیزی خاک - اساس برداشت - نتیجه فعالیت حیاتی موجودات زنده ساکن در خاک است: تعداد زیادی باکتری، بی مهرگان، جلبک.

بشریت بدون طبیعت زنده نمی تواند وجود داشته باشد. از این رو نیاز حیاتی ما به حفظ آن در "شرایط کاری" است.

متأسفانه انجام این کار چندان آسان نیست. در نتیجه اکتشاف انسان در تمام سطح کره زمین، توسعه کشاورزی، صنعت، جنگل زدایی، آلودگی قاره ها و اقیانوس ها، تعداد فزاینده ای از گونه های گیاهی، قارچ ها و حیوانات از روی زمین ناپدید می شوند. یک گونه ناپدید شده قابل ترمیم نیست. این محصول میلیون ها سال تکامل است و دارای یک مخزن ژنی منحصر به فرد است - یک کد منحصر به فرد از اطلاعات ارثی که ویژگی های منحصر به فرد هر گونه را تعیین می کند. بر اساس برخی برآوردها، در اوایل دهه 80. در جهان به طور متوسط ​​هر روز یک گونه جانوری از بین می رفت تا سال 2000 این میزان ممکن است به یک گونه در ساعت افزایش یابد. در کشور ما به طور متوسط ​​هر 3.5 سال یک گونه از مهره داران ناپدید می شود. چگونه می‌توانیم این روند را تغییر دهیم و به مسیر موجه تکاملی برگردیم که دائماً به جای کاهش کل «مجموع زندگی» افزایش می‌یابد؟ این مشکل مربوط به تمام بشریت است، اما حل آن بدون کار زیست شناسان غیرممکن است.

به بیان تصویری، زیست شناسی مدرن یک ساختمان عظیم و چند طبقه است که شامل هزاران "اتاق" - جهت ها، رشته ها، کل علوم مستقل است. فقط فهرست کردن آنها می تواند ده ها صفحه طول بکشد.

در ساختمان زیست شناسی، همانطور که بود، چهار "طبقه" اصلی وجود دارد که مربوط به سطوح اساسی سازماندهی ماده زنده است. اولین "طبقه" ژنتیکی مولکولی است. هدف مطالعه موجودات زنده در اینجا واحدهای اطلاعات ارثی (ژن ها)، تغییرات آنها - جهش ها و فرآیند انتقال اطلاعات ارثی است. "طبقه" دوم انتوژنتیک یا سطح رشد فردی است. رویدادهای این "طبقه" هنوز در زیست شناسی کمترین مطالعه را دارند. یک فرآیند مرموز در اینجا رخ می دهد که ظاهر را در مکان مناسب، در آن تعیین می کند زمان مناسبآنچه باید در طول رشد طبیعی هر فرد ظاهر شود - یک پا یا چشم در یک حیوان، یک برگ یا پوست یک گیاه. "طبقه" بعدی سطح جمعیت-گونه است. واحدهای ابتدایی در این سطح، جمعیت‌ها هستند، یعنی گروه‌های نسبتاً کوچک و طولانی مدت از افراد یک گونه، که در آن تبادل صورت می‌گیرد. اطلاعات ارثی. پدیده های ابتدایی در اینجا تغییرات غیرقابل برگشت در ترکیب ژنوتیپی جمعیت ها و در نهایت ظهور سازگاری های مختلف و گونه های جدید است. در آخرین و چهارمین "طبقه" فرآیندها در آن انجام می شود سیستم های اکولوژیکیدر مقیاس های مختلف - جوامع پیچیده از بسیاری از گونه ها، تا فرآیندهای بیوسفر به عنوان یک کل. ساختارهای ابتدایی این جوامع بیوژئوسنوز است و پدیده های ابتدایی انتقال بیوژئوسنوز از یک حالت است. تعادل دینامیکیبه دیگری، که در نهایت منجر به تغییر در کل بیوسفر به عنوان یک کل می شود. هر سطح الگوهای خاص خود را دارد، اما رویدادهایی که در هر یک از آنها رخ می دهد، ارتباط نزدیکی با رویدادهای سطوح دیگر دارد.

در دهه های اخیر، زیست شناسی مولکولی تا حدودی پیشرفت کرده است (از نظر تعداد دانشمندان شاغل در این زمینه و بودجه اختصاص داده شده در کشورهای مختلف برای توسعه این حوزه خاص از تحقیقات). نتایج قابل توجهی از نتایج نظری صرف (رمزگشایی) به دست آمد کد ژنتیکیو سنتز اولین ژن های مصنوعی) به ژن های عملی (مثلاً توسعه مهندسی ژنتیک). زیست شناسی جمعیت اکنون به سرعت در حال توسعه است، که حل موفقیت آمیز بسیاری را ممکن می سازد مشکلات مدرن، همراه با افزایش تولید مواد غذایی لازم برای جمعیت رو به رشد انسانی، حفظ گونه های موجودات زنده که به سرعت در حال ناپدید شدن هستند، تعدادی از مشکلات مرتبط با وظیفه بزرگ انتقال به مدیریت توسعه تکاملیبیشتر و بیشتر بیشترگونه ها توسعه فشرده "طبقه" تحقیقات زیست کره دور از دسترس نیست.

نباید فکر کرد که زیست شناسان در زمینه های کلاسیک - جانورشناسی، گیاه شناسی، مورفولوژی، فیزیولوژی، سیستماتیک و دیگران - قبلاً همه چیز را انجام داده اند. اینجا هنوز جای کار زیادی وجود دارد. آیا می دانید چه چیزی به صورت علمی توصیف شده است (توضیحات دقیق داده شده و نام علمی) کمتر از نیمی از موجودات ساکن سیاره ما - فقط حدود 4.5 میلیون گونه، و طبق برخی تخمین ها، بیش از یک سوم یا حتی یک چهارم آنها نیست؟ حتی در کشور ما که عمدتاً در یک منطقه آب و هوایی معتدل قرار دارد که با تنوع اشکال ارگانیک متمایز نیست، دانشمندان هر ساله ده ها گونه جدید (عمدتاً بی مهرگان) را کشف می کنند.

آیا تحقیقات دیرینه شناسانی که با استفاده از بقایای پراکنده موجودات فسیلی، ظاهر جانوران منقرض شده را بازسازی می کنند، ماهیت دوران های گذشته را بازسازی می کنند و راه های توسعه جهان ارگانیک را کشف می کنند، جذاب نیست؟

و در اینجا جالب ترین یافته ها در انتظار محققان است. برای مثال، کشف قدیمی‌ترین فسیل‌های پیش از هسته‌ای در سنگ‌هایی با قدمت بیش از ۳ میلیارد سال چقدر هیجان‌انگیز بود! این بدان معناست که حتی در آن زمان نیز حیات روی زمین وجود داشته است. کار ژنتیک دانان، جانورشناسان، گیاه شناسان، بیوشیمی دانان، فیزیولوژیست ها و غیره کمتر جذاب و پر از اکتشافات نیست.

بیشتر و بیشتر از ما مردم روی زمین وجود داریم و می خواهیم بهتر و بهتر زندگی کنیم. بنابراین، توسعه جامعه مستلزم مواد اولیه و محصولات متنوع هر چه بیشتر است. این امر باعث ایجاد وظیفه عظیم تشدید همه چیز می شود اقتصاد ملیاز جمله شاخه هایی که با زیست شناسی، عمدتاً کشاورزی، جنگلداری، شکار و ماهیگیری مرتبط هستند. اما نه تنها این صنایع. به عنوان مثال، در کشور ما، صنعت میکروبیولوژیکی ایجاد شده و با موفقیت در حال توسعه است - شاخه عظیمی از اقتصاد ملی که محصولات غذایی و خوراک (برای دام و طیور، ماهی های پرورشی و غیره)، آخرین داروها و آماده سازی های پزشکی را فراهم می کند. و حتی به استخراج مواد معدنی مختلف در اعماق روده های زمین کمک می کند. یکی دیگر از شاخه های بیولوژیکی اقتصاد ملی آغاز شده است و در حال حاضر اولین ثمرات خود را به بار آورده است - بیوتکنولوژی، بر اساس استفاده از فرآیندها و ساختارهای کشف شده توسط زیست شناسی فیزیکی-شیمیایی (مولکولی) برای ایجاد مواد و محصولات ضروری برای بشریت. در مورد توسعه مهم ترین حوزه های علوم زیستی، گسترش ارتباط عملی آنها با پزشکی و کشاورزیدر "جهت های اصلی توسعه اقتصادی و اجتماعی اتحاد جماهیر شوروی برای 1986-1990 و برای دوره تا سال 2000" که توسط کنگره XXVII CPSU تصویب شد، بیان شده است.

تشدید نیز به معنای ریاضت است منابع طبیعیحفظ آنها در راستای منافع یک جامعه در حال توسعه. دارایی قابل توجهمنابع طبیعی زنده تجدید پذیری آنها، توانایی آنها برای بازسازی در نتیجه تولید مثل موجودات زنده است. بنابراین، با تشدید استفاده از منابع طبیعی زنده، می توان اطمینان حاصل کرد که آنها برای مدت نامحدودی به ما خدمت می کنند. این امر می تواند با سازماندهی واقعی اقتصادی، استفاده اقتصادی و نگهداری از نیروهای زنده طبیعت انجام شود. بسیاری از دانشمندان در حال کار بر روی حل این مشکلات هستند. حزب و دولت به همه این مسائل توجه زیادی دارند. در برنامه CPSU (ویرایش جدید) آمده است: «حزب تقویت کنترل بر مدیریت زیست محیطی و گسترش آموزش محیط زیستی به جمعیت را ضروری می‌داند».

زمانی که ایده خلق این کتاب مطرح شد، یکی از وظایف اصلی گروه نویسندگان این بود که در مورد ویژگی های مهم و جالب زیست شناسی مدرن صحبت کنند، درباره آنچه تاکنون در زمینه های مختلف آن به دست آمده و زیست شناسان چه مشکلات حل نشده ای داشته اند. صورت ما می خواستیم، بدون تکرار کتاب درسی، اما با تکیه بر دانشی که می دهد برنامه درسی مدرسهدر زیست شناسی، نشان دهید که زیست شناسان در آزمایشگاه ها و اکسپدیشن ها روی چه چیزی کار می کنند. فرهنگ لغت همچنین حاوی مقالات بسیاری در مورد زیست شناسان برجسته کشور ما و سایر کشورها است. به لطف کار پیشینیان ما در علم است که ما دانش امروزی را داریم.

چند کلمه در مورد نحوه خواندن این کتاب. در متن اغلب کلماتی با حروف کج پیدا می کنید. به این معنی که مقاله خاصی در مورد این مفهوم در فرهنگ لغت وجود دارد. فهرست الفبایی موجود در انتهای کتاب به شما کمک می کند تا در مطالب فرهنگ لغت پیمایش کنید. حتما به لیست کتاب های توصیه شده برای مطالعه نگاه کنید.

امیدواریم که " فرهنگ لغت دایره المعارفیزیست شناس جوان" به شما کمک می کند تا چیزهای جدید و هیجان انگیز زیادی در مورد طبیعت زنده بیاموزید، پاسخ سؤالات خود را بیابید، بیدار کنید و علاقه خود را به علم شگفت انگیز موجودات زنده - زیست شناسی افزایش دهید.