Müasir elmi cərəyanlar böyük və geniş bir səydir və bu işdə dünyada minlərlə laboratoriya öz yüksək ixtisaslaşmış sahələrini daha geniş bir bütövlükdə öyrənir. Bu, ətrafımızdakı dünyanı daha yaxşı başa düşmək üçün elmi irsin və əsrlər boyu texnoloji inkişafın məntiqi kəsişməsidir.
Retinal sinir hesablamalarından tutmuş kosmik plazma fizikasına qədər getdikcə daha çox spesifik olan fənlərə xüsusi diqqət yetirilməlidir. Hansı elmi sahələr mövcuddur və hansılar daha aktualdır?
Biotibbi Mühəndislik və Biofizika
Qəribə görünə bilər, lakin tibbdə bəzi problemlər ancaq texnologiyanın köməyi ilə həll edilə bilər. Biotibbi mühəndislik zülal mühəndisliyi, ölçmə sistemləri və atomların və bütün orqanizmlərin yüksək keyfiyyətli optik təsviri kimi müxtəlif sahələri əhatə edən inkişaf etməkdə olan bir intizamdır. Bu arzu üçünfiziki biliklərin həyat elmləri ilə inteqrasiyası - insan sağlamlığında irəliləyiş.
Mövcud tədqiqat sahələri
Tədqiqat sahələri daxildir, məsələn:
- Biofotonika - hüceyrə və toxumaların flüoresanla vizuallaşdırılması üsullarının işlənib hazırlanması. Bioloji molekulları öyrənmək üçün optik üsullardan istifadə olunur.
- Ürək-damar görüntüləmə - ürək-damar xəstəliklərinin aşkarlanması və kəmiyyətinin müəyyən edilməsi üçün metodların hazırlanması.
- Kompleks bioloji sistemlər - mürəkkəb bioloji sistemləri başa düşmək üçün yeni alətlərin və riyazi modellərin inkişafı.
- Makromolekulyar birləşmə. Çoxkomponentli komplekslərin və molekulyar maşınların yığılması daxil olmaqla, makromolekulların öyrənilməsi.
- İmmunokimyəvi diaqnostika - "laborator tədqiqatlar" kimi xəstəliklərin müəyyən edilməsi üçün yeni texnologiyaların yaradılması.
- Qeyri-invaziv optik görüntüləmə - Toxuma və orqanların qiymətləndirilməsi və monitorinqi üçün real vaxt diaqnostik üsullarının inkişafı.
Son nailiyyətlər hüceyrələrin və orqanizmlərin mikroskopik və makroskopik dünyalarını araşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş bir neçə yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik optik təsvir vasitələrinin hazırlanmasını əhatə edir.
Hüceyrə Biologiyası
Digər mühüm və daim inkişaf edən elmi sahə hüceyrə biologiyasıdır. Bütün canlılar struktur və funksional vahidlərdən ibarətdir. Beləliklə, mobilÇatışmazlıq, anormal hüceyrə böyüməsi nəticəsində yaranan xərçəngdən sinir toxumasının ölümü ilə nəticələnən neyrodegenerativ pozğunluqlara qədər bir çox xəstəlikdə mühüm rol oynayır. Çoxlu bioloji sistemləri əhatə edən altı əsas sahə var:
- Apoptoz. Hər bir sağlam orqanizmdə hüceyrələr apoptoz kimi tanınan proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümünün diqqətlə tənzimlənən prosesi ilə ölürlər. Bu, nevrologiya, immunologiya, qocalma və inkişaf üçün əsas olan bir çox bioloji sistemlər və xərçəng, otoimmün və degenerativ xəstəliklər kimi patologiyalar üçün ümumidir.
- Hüceyrə Dövrü - Fəaliyyət göstərən mini strukturlar həyatımız boyu diqqətlə idarə olunan şəkildə böyüməyə və bölünməyə davam edir. Bu dövrü tənzimləyən molekulyar və hüceyrəvi hadisələr normal böyümə tənzimləməsinin pozulduğu bir çox xəstəliklər üçün kritik əhəmiyyətə malikdir.
- Qlikobiologiya. Qlikanlar bioloji əhəmiyyətli karbohidratlar sinfidir. Qlikan bağlayan zülallar (lektinlər) spesifik struktur qlikanlara bağlanır və hüceyrənin tanınması, hərəkətliliyi və spesifik toxumalara qayıtması, siqnalizasiya, diferensiallaşma, hüceyrə yapışması, mikrob patogenezi və immunoloji tanınmasında mühüm rol oynayır.
- Mitoxondriya. "Güc evinin" tikinti blokları kimi tanınan mitoxondriya, diabetdən Parkinson xəstəliyinə qədər xəstəliklərin qarşısını almaq üçün sağ qalmaq üçün istifadə etməli olduqları enerji hüceyrələrini təmin edir.
- Hərəkətlilik - Beyində yaranan və proseslərini onurğa beyninin əsasına qədər genişləndirən mikroskopik sinir hüceyrəsi molekulları ölçüsünə nisbətən çox böyük məsafələrə hərəkət etdirməlidir. Alimlər hüceyrələrin və onların daxili molekullarının və orqanoidlərinin necə hərəkət etdiyini öyrənmək üçün müxtəlif üsul və yanaşmalardan istifadə edirlər.
- Zülalların daşınması. Zülallar nüvədə hazırlanır və sonra hüceyrə rollarını yerinə yetirmək üçün düzgün yerləşdirilməlidir. Beləliklə, zülal nəqli bütün hüceyrə sistemləri üçün mərkəzi yer tutur və onun disfunksiyası kistik fibrozdan Alzheimer xəstəliyinə qədər müxtəlif xəstəliklərlə əlaqələndirilir.
Həyatın hüceyrə əsası
Həyatın hüceyrə əsası biologiyanın müasir dövründə aydın görünə bilər, lakin on doqquzuncu əsrin əvvəllərində ilk mikroskopların inkişafına qədər bu, yalnız fərziyyə məsələsi ola bilərdi. Tipik bir insan hüceyrəsinin ölçüsü çılpaq gözlə gördüyümüz hər şeydən təxminən beş dəfə kiçikdir. Buna görə də, hüceyrə patofiziologiyası da daxil olmaqla, struktur bölmələrin daxili işlərinə dair anlayışımızdakı irəliləyiş bu elmi sahənin texnologiyalarının təsviri və öyrənilməsi üçün əlçatan olan irəliləyişlərlə paralel gedir.
Xromosomların biologiyası
Genomika sahəsindəki mövcud həyəcanla, genlərin DNT-nin qısa bir hissəsi və xromosomlar adlanan daha böyük strukturların bir hissəsi olduğunu unutmaq asandır. Sonuncular histon adlanan zülalların ətrafına bükülmüş xromatinlə mürəkkəb DNT zəncirlərindən ibarətdir vəindi məlumdur ki, orqanizmlərin necə inkişaf etməsi, fəaliyyət göstərməsi və sağlam qalmasının müəyyən edilməsində eyni dərəcədə mühüm rol oynayır.
Epigenetika, sözün əsl mənasında "genetikanın üstündədir", bizim DNT səviyyəsində baş verə biləcək dəyişikliklərdən kənarda genomdakı ekoloji dəyişiklikləri öyrənən elmdir. Gen aktivliyindəki bu dalğalanmalara histon zülalları kimi onları əhatə edən elementlərin modifikasiyası və ya gen ifadəsini idarə edən transkripsiya elementlərinin modifikasiyası daxildir. DNT dəyişikliklərindən fərqli olaraq, epigenetik dalğalanmalar adətən nəsillərə xasdır.
Başqa sözlə epigenetik dəyişikliklər adətən valideyndən uşağa keçmir. Bu nisbətən yeni tədqiqat xətti həm normal inkişaf, həm də xəstəlik haqqında anlayışımızı dəyişdi və indi növbəti nəsil müalicələrin tərəqqisinə təsir göstərir. Müxtəlif sahələr öyrənilir, o cümlədən:
- Piylənmə. Genomumuzdakı epigenetik dəyişikliklərin piylərin yığılması kimi mürəkkəb insan xəstəliklərində rol oynadığından çoxdan şübhələnirdilər. Yeni elmi istiqamət ətraf mühit faktorlarının xəstəliyin inkişafına necə təsir edə biləcəyini araşdırır.
- Klinik sınaqlar və dərman inkişafı. Müxtəlif şişlərdə epigenetik xərçəng müalicələrinin rolu tədqiq edilir, çünki onlar standart kimyaterapiyada olduğu kimi həm xərçəng, həm də normal tikinti bloklarını öldürməkdənsə, anormal hüceyrələri hədəfləyib "yenidən proqramlaşdıra" bilər.
- Sağlamlıq. Pəhriz və inkişafın bütün mərhələlərində kimyəvi maddələrə məruz qalma müəyyən genləri işə sala və ya söndürə bilən epigenetik dəyişikliklərə səbəb ola bilər. Alimlər bu elementlərin ümumi əhaliyə necə mənfi təsir etdiyini araşdırırlar.
- Davranış elmi. Epigenetik dəyişikliklər bir çox xəstəliklərlə, o cümlədən narkotik və alkoqol asılılığı ilə əlaqələndirilir. Ətraf mühit faktorlarının genomu necə dəyişdirdiyini başa düşmək psixoloji pozğunluqların müalicəsi üçün yeni yollara işıq sala bilər.
Kvant Biologiyası
Fiziklər yüz ildən artıqdır ki, hissəciklər hisslərimizə meydan oxuyan, bir yerdən yox olub başqa yerdə görünən və ya eyni anda iki yerdə olan bu cür kvant effektləri haqqında bilirlər. Lakin bu təsirlər gizli laboratoriya təcrübələrinə aid edilmir. Alimlər getdikcə kvant mexanikasının bioloji proseslərə də tətbiq oluna biləcəyindən şübhələnirlər.
Bəlkə də ən yaxşı nümunə fotosintezdir, bitkilərin (və bəzi bakteriyaların) günəş işığından gələn enerjidən istifadə edərək ehtiyac duyduqları molekulları qurduğu gözəl səmərəli sistem. Məlum olub ki, bu proses əslində "superpozisiya" fenomeninə arxalana bilər, burada kiçik enerji paketləri bütün mümkün yolları araşdırır və sonra ən səmərəli birinə dayanır. Həmçinin quşların naviqasiyası, DNT mutasiyaları (kvant tunel vasitəsilə) və hətta qoxu duyğumuz kvant effektlərinə əsaslanır.
Bu, olduqca spekulyativ və mübahisəli bir sahə olsa da, edənlərTəcrübəçilər tədqiqat nəticəsində əldə edilən məlumatların yeni dərman vasitələrinə və biomimetik sistemlərə səbəb ola biləcəyi günü gözləyirlər (biometriya bioloji sistemlər və strukturların yeni materiallar və maşınlar yaratmaq üçün istifadə edildiyi başqa bir inkişaf edən elm sahəsidir).
Sosial və Davranış Elmləri
Molekulyar və hüceyrə səviyyəsindən əlavə, davranış və sosial amillərin xəstəliyə və sağlamlığa necə təsir etdiyini başa düşmək xəstəliyi anlamaq, müalicə etmək və qarşısını almaq üçün çox vacibdir. Bu cür elmlər üzrə tədqiqatlar geniş fənlər və yanaşmaları əhatə edən böyük çoxşaxəli sahədir.
Peşədaxili analiz proqramının konsepsiyası mürəkkəb və təcili sağlamlıq problemlərini həll etmək üçün birlikdə işləmək üçün biotibbi, davranış və sosial elmləri bir araya gətirir. Diqqət aşağıdakı üsullarla davranış proseslərini, biopsixoloji və tətbiq sahələrini araşdıran elmi sahələrin inkişafına yönəlib:
- Xəstəliyin və ya fiziki vəziyyətin davranış və sosial fəaliyyətə təsiri ilə bağlı araşdırma.
- Xəstəliyin başlanğıcı və gedişi ilə əlaqəli davranış amillərinin müəyyən edilməsi və anlaşılması.
- Müalicə nəticələrinin öyrənilməsi.
- Sağlamlığın təşviqi və xəstəliklərin qarşısının alınması tədqiqatı.
- Sağlamlığa institusional və təşkilati təsirlərin təhlili.
Ekzometeorologiya
Ekzometeoroloqlar bəyənirekzookeanoqraflar və ekzogeoloqlar Yerdən başqa planetlərdə baş verən təbii prosesləri öyrənməkdə maraqlıdırlar. İndi astronomlar yaxınlıqdakı obyektlərin daxili işlərinə daha yaxından nəzər sala bildiklərinə görə, onlar getdikcə daha çox atmosfer və hava nümunələrini izləyə bilirlər. İnanılmaz dərəcədə böyük potensial sistemləri ilə Yupiter və Saturn tədqiqat üçün əsas namizədlərdir.
Məsələn, Marsda müntəzəm olaraq toz fırtınaları baş verir. Bu elmi-texniki istiqamətdə ekzometeoroloqlar hətta günəş sistemimizdən kənarda olan planetləri də öyrənirlər. Və maraqlısı odur ki, onlar atmosferlərdə üzvi izləri və ya yüksək karbon dioksid səviyyələrini aşkar edərək ekzoplanetdə yerdənkənar həyatın əlamətlərini tapa bilərlər - sənaye dövrü sivilizasiyasının mümkün əlamətləri.
Nutrigenomika
Qida genomikası kimi də tanınan Nutrigenomika elmin prioritet sahəsidir. Bu, qida və DNT reaksiyası arasındakı mürəkkəb qarşılıqlı əlaqənin tədqiqidir. Həqiqətən, qida insan sağlamlığına böyük təsir göstərir - və o, hərfi mənada molekulyar səviyyədə başlayır. Bu sahədə çalışan elm adamları genetik dəyişkənliyin rolunu, pəhriz reaksiyasını və qida maddələrinin strukturlarımıza necə təsir etdiyini anlamağa çalışırlar.
Nutrigenomika hər iki şəkildə işləyir - genlərimiz pəhriz seçimlərimizə təsir edir və əksinə. Bu elmi fəaliyyət sahəsinin əsas məqsədi fərdiləşdirilmiş qidalanmanın yaradılmasıdır - nəyin müqayisəsiyediklərimiz, öz unikal genetik konstitusiyalarımızla.
Koqnitiv İqtisadiyyat
İqtisadiyyat adətən dərin biliklərə aid deyil, lakin bu sahə ənənəvi tədqiqat fənləri ilə inteqrasiya etdikcə bu dəyişə bilər. Davranış iqtisadiyyatı ilə səhv salmamaq üçün (bizim işlərimizin öyrənilməsi - iqtisadi qərarların qəbulu kontekstində nə edirik), koqnitiv iqtisadiyyat necə düşündüyümüzlə bağlıdır. Ərazi haqqında bloq yazan Li Kaldvell bunu belə müəyyənləşdirir:
"Koqnitiv iqtisadiyyat (və ya maliyyə) … insanın bu seçimi edərkən əslində ağlında nələrin baş verdiyinə baxır. Qərar vermənin daxili strukturu nədir, məlumat şüura necə daxil olur və necə emal olunur, sonra, nəticədə bütün bu proseslər davranışımızda necə ifadə olunur?"
Başqa bir şəkildə, koqnitiv iqtisadiyyat davranış iqtisadiyyatı mühəndislik olan fizikadır. Bu məqsədlə bu sahədə çalışan alimlər daha aşağı səviyyədə təhlillərə başlayırlar və geniş miqyaslı iqtisadi davranış modelini hazırlamaq üçün insan qərarlarının qəbulunun əsas mikropaternlərini formalaşdırırlar. Onlara bunu etməyə kömək etmək üçün koqnitiv iqtisadçılar intizamın və hesablama iqtisadiyyatının əlaqəli sahələrinə, həmçinin rasionallıq və qərarlar nəzəriyyəsində elmi və texnoloji tədqiqatların əsas istiqamətlərinə baxırlar.
