Ժամանակակից գիտական միտումները մեծ և լայն նախաձեռնություն են, որի ընթացքում հազարավոր լաբորատորիաներ ամբողջ աշխարհում ուսումնասիրում են իրենց բարձր մասնագիտացված ոլորտը շատ ավելի մեծ ամբողջությունից: Դա գիտական ժառանգության և դարավոր տեխնոլոգիական առաջընթացի տրամաբանական խաչմերուկ է՝ մեզ շրջապատող աշխարհի ըմբռնումը զարգացնելու համար:
Հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել ավելի ու ավելի կոնկրետ առարկաների՝ ցանցաթաղանթի նյարդային հաշվարկից մինչև տիեզերական պլազմայի ֆիզիկա: Ի՞նչ գիտական ոլորտներ կան և որո՞նք են առավել արդիական:
Կենսաբժշկական ճարտարագիտություն և կենսաֆիզիկա
Կարող է տարօրինակ թվալ, սակայն բժշկության մեջ որոշ խնդիրներ կարող են լուծվել միայն տեխնոլոգիայի օգնությամբ։ Կենսաբժշկական ճարտարագիտությունը զարգացող դիսցիպլին է, որն ընդգրկում է այնպիսի ոլորտներ, ինչպիսիք են սպիտակուցային ճարտարագիտությունը, չափման համակարգերը և ատոմների և ամբողջ օրգանիզմների բարձր լուծաչափով օպտիկական պատկերները: Այս ցանկությունըՖիզիկական գիտելիքների ինտեգրումը կենսագիտությունների հետ. առաջընթաց մարդու առողջության մեջ:
Ընթացիկ հետազոտական ոլորտներ
Ներառում է հետազոտության այնպիսի ոլորտներ, ինչպիսիք են՝
- Բիոֆոտոնիկա - բջիջների և հյուսվածքների ֆլյուորեսցենտով վիզուալիզացիայի մեթոդների մշակում: Կենսաբանական մոլեկուլները ուսումնասիրելու համար օգտագործվում են օպտիկական մեթոդներ։
- Սրտանոթային պատկերացում. մշակում են սիրտ-անոթային հիվանդությունների հայտնաբերման և քանակականացման մեթոդներ:
- Բարդ կենսաբանական համակարգեր - նոր գործիքների և մաթեմատիկական մոդելների մշակում բարդ կենսաբանական համակարգերը հասկանալու համար:
- Մակրոմոլեկուլային հավաքում. Մակրոմոլեկուլների ուսումնասիրություն, ներառյալ բազմաբաղադրիչ համալիրների և մոլեկուլային մեքենաների հավաքումը:
- Իմունոքիմիական ախտորոշում - հիվանդությունների նույնականացման նոր տեխնոլոգիաների ստեղծում, ինչպիսիք են «լաբորատոր հետազոտությունները»:
- Ոչ ինվազիվ օպտիկական պատկերացում. իրական ժամանակի ախտորոշման մեթոդների մշակում հյուսվածքների և օրգանների գնահատման և մոնիտորինգի համար:
Վերջին ձեռքբերումները ներառում են մի քանի բարձր լուծաչափի օպտիկական պատկերման գործիքների մշակում, որոնք նախատեսված են բջիջների և օրգանիզմների մանրադիտակային և մակրոսկոպիկ աշխարհները ուսումնասիրելու համար:
Բջջային կենսաբանություն
Մյուս կարևոր և անընդհատ զարգացող գիտական ոլորտը բջջային կենսաբանությունն է: Բոլոր կենդանի էակները կազմված են կառուցվածքային և գործառական միավորներից։ Այսպիսով, բջջայինԱնբավարարությունը կարևոր դեր է խաղում բազմաթիվ հիվանդությունների դեպքում՝ սկսած բջիջների աննորմալ աճի հետևանքով առաջացած քաղցկեղից մինչև նյարդային հյուսվածքի մահվան հետևանքով առաջացած նեյրոդեգեներատիվ խանգարումներ: Կան վեց հիմնական ոլորտներ, որոնք ընդգրկում են բազմաթիվ կենսաբանական համակարգեր՝
- Ապոպտոզ. Յուրաքանչյուր առողջ օրգանիզմում բջիջները մահանում են ծրագրավորված բջիջների մահվան մանրակրկիտ կարգավորվող գործընթացի միջոցով, որը հայտնի է որպես ապոպտոզ: Այն ընդհանուր է բազմաթիվ կենսաբանական համակարգերի համար, որոնք հիմնարար նշանակություն ունեն նյարդաբանության, իմունոլոգիայի, ծերացման և զարգացման և այնպիսի պաթոլոգիաների համար, ինչպիսիք են քաղցկեղը, աուտոիմուն և այլասերված հիվանդությունները:
- Բջջային ցիկլ. Գործող մինի կառուցվածքները շարունակում են աճել և բաժանվել մանրակրկիտ վերահսկվող ձևով մեր ողջ կյանքում: Մոլեկուլային և բջջային իրադարձությունները, որոնք կարգավորում են այս ցիկլը, կարևոր նշանակություն ունեն բազմաթիվ հիվանդությունների համար, որոնց դեպքում խախտվում է աճի նորմալ կարգավորումը:
- Գլիկոկենսաբանություն. Գլիկանները կենսաբանորեն կարևոր ածխաջրերի դաս են: Գլիկան կապող սպիտակուցները (լեկտինները) կապվում են հատուկ կառուցվածքային գլիկանների հետ և կարևոր դեր են խաղում բջիջների ճանաչման, շարժունակության և կոնկրետ հյուսվածքներ վերադարձի, ազդանշանային, տարբերակման, բջիջների կպչման, մանրէաբանական պաթոգենեզի և իմունոլոգիական ճանաչման գործում:
- Միտոքոնդրիա. Հայտնի է որպես «ուժային տան» շինանյութ՝ միտոքոնդրիումներն ապահովում են էներգիայի բջիջները, որոնք պետք է օգտագործեն գոյատևելու համար՝ խուսափելով հիվանդությունից՝ շաքարախտից մինչև Պարկինսոնի հիվանդություն:
- Շարժունակություն. միկրոսկոպիկ նյարդային բջիջը, որը սկիզբ է առնում ուղեղից և տարածում է իր պրոցեսները մինչև ողնուղեղի հիմքը, պետք է մոլեկուլները տեղափոխի հսկայական տարածություններ՝ համեմատած իր չափի հետ: Գիտնականներն օգտագործում են տարբեր մեթոդներ և մոտեցումներ՝ ուսումնասիրելու, թե ինչպես են շարժվում բջիջները և նրանց ներքին մոլեկուլներն ու օրգանելները։
- Սպիտակուցների տեղափոխում. Սպիտակուցները արտադրվում են միջուկում, այնուհետև դրանք պետք է պատշաճ կերպով տեղավորվեն՝ իրենց բջջային դերը կատարելու համար: Այսպիսով, սպիտակուցի տեղափոխումը կենտրոնական է բոլոր բջջային համակարգերի համար, և դրա դիսֆունկցիան կապված է հիվանդությունների հետ՝ սկսած կիստոզային ֆիբրոզից մինչև Ալցհեյմերի հիվանդություն:
Կյանքի բջջային հիմքը
Կյանքի բջջային հիմքը կարող է ակնհայտ թվալ կենսաբանության ժամանակակից դարաշրջանում, բայց մինչև տասնիններորդ դարի սկզբի առաջին մանրադիտակների ստեղծումը, դա կարող էր լինել միայն ենթադրությունների առարկա: Տիպիկ մարդկային բջիջի չափը մոտ հինգ անգամ փոքր է այն ամենից, ինչ մենք կարող ենք տեսնել անզեն աչքով: Հետևաբար, կառուցվածքային ստորաբաժանումների, ներառյալ բջջային պաթոֆիզիոլոգիայի, ներքին աշխատանքի մեր ըմբռնման առաջընթացը զուգահեռաբար ընթանում է այս գիտական ոլորտի տեխնոլոգիաների առաջընթացի հետ, որը հասանելի է դրանք պատկերելու և ուսումնասիրելու համար:
քրոմոսոմների կենսաբանություն
Գենոմիկայի ոլորտում առկա հուզմունքով հեշտ է մոռանալ, որ գեները ԴՆԹ-ի ընդամենը կարճ հատվածներ են և շատ ավելի մեծ կառուցվածքների մի մասը, որը կոչվում է քրոմոսոմ: Վերջիններս կազմված են ԴՆԹ-ի քրոմատինային բարդ շղթաներից, որոնք փաթաթված են հիստոններ կոչվող սպիտակուցների շուրջ, ևԱյժմ հայտնի է, որ նույնքան կարևոր դեր են խաղում օրգանիզմների զարգացման, գործելու և առողջ մնալու հարցում:
Էպիգենետիկան, բառացիորեն «գենետիկայից վեր», գիտություն է, որն ուսումնասիրում է գենոմի շրջակա միջավայրի փոփոխությունները, որոնք կարող են տեղի ունենալ մեր ԴՆԹ-ի մակարդակում: Գենի ակտիվության այս տատանումները ներառում են դրանց շրջապատող տարրերի փոփոխությունները, ինչպիսիք են հիստոնային սպիտակուցները, կամ տրանսկրիպցիոն տարրերի փոփոխությունները, որոնք վերահսկում են գենի արտահայտությունը: Ի տարբերություն ԴՆԹ-ի փոփոխությունների, էպիգենետիկ տատանումները սովորաբար հատուկ են սերնդին:
Այլ կերպ ասած, էպիգենետիկ փոփոխությունները սովորաբար չեն փոխանցվում ծնողից երեխային: Հետազոտության այս համեմատաբար նոր գիծը փոխել է մեր պատկերացումները ինչպես նորմալ զարգացման, այնպես էլ հիվանդության մասին, և այժմ ազդում է բուժման հաջորդ սերնդի առաջընթացի վրա: Ուսումնասիրվում են մի շարք ոլորտներ, այդ թվում՝
- գիրություն. Մեր գենոմի էպիգենետիկ փոփոխությունները վաղուց կասկածվում էին մարդու բարդ հիվանդությունների, ինչպիսիք են ճարպերի կուտակումը, դեր խաղալու մեջ: Նոր գիտական ուղղությունը ուսումնասիրում է, թե ինչպես շրջակա միջավայրի գործոնները կարող են ազդել հիվանդության զարգացման վրա:
- Կլինիկական փորձարկումներ և դեղերի մշակում. Քաղցկեղի էպիգենետիկ թերապիայի դերը տարբեր ուռուցքներում ուսումնասիրվում է, այն հույսով, որ դրանք կարող են թիրախավորել և «վերծրագրավորել» աննորմալ բջիջները, այլ ոչ թե սպանել ինչպես քաղցկեղային, այնպես էլ նորմալ շինանյութերը, ինչպես ստանդարտ քիմիաթերապիայում::
- Առողջապահություն. Դիետան և քիմիական նյութերի ազդեցությունը զարգացման բոլոր փուլերում կարող են առաջացնել էպիգենետիկ փոփոխություններ, որոնք կարող են միացնել կամ անջատել որոշ գեներ: Գիտնականները ուսումնասիրում են, թե ինչպես են այս տարրերը բացասաբար ազդում ընդհանուր բնակչության վրա:
- Վարքագիտություն. Էպիգենետիկ փոփոխությունները կապված են բազմաթիվ հիվանդությունների, այդ թվում՝ թմրամոլության և ալկոհոլային կախվածության հետ: Հասկանալը, թե ինչպես են շրջակա միջավայրի գործոնները փոխում գենոմը, կարող է լույս սփռել հոգեբանական խանգարումների բուժման նոր ուղիների վրա:
Քվանտային կենսաբանություն
Ֆիզիկոսները գիտեն նման քվանտային էֆեկտների մասին ավելի քան հարյուր տարի, երբ մասնիկները հակասում են մեր զգայարաններին՝ անհետանալով մի տեղից և նորից հայտնվելով մեկ այլ վայրում, կամ գտնվելով միաժամանակ երկու տեղում: Բայց այս ազդեցությունները չեն վերագրվում գաղտնի լաբորատոր փորձերին: Քանի որ գիտնականները գնալով ավելի ու ավելի են կասկածում, որ քվանտային մեխանիկա կարող է կիրառվել նաև կենսաբանական գործընթացների վրա:
Հավանաբար լավագույն օրինակը ֆոտոսինթեզն է, հրաշալի արդյունավետ համակարգ, որտեղ բույսերը (և որոշ բակտերիաներ) կառուցում են իրենց անհրաժեշտ մոլեկուլները՝ օգտագործելով արևի լույսից ստացվող էներգիան: Պարզվում է, որ այս գործընթացն իրականում կարող է հիմնվել «գերպայմանավորվածության» երևույթի վրա, որտեղ էներգիայի փոքր փաթեթները հետազոտում են բոլոր հնարավոր ուղիները, իսկ հետո հաստատվում ամենաարդյունավետ ճանապարհի վրա: Հնարավոր է նաև, որ թռչնի նավարկությունը, ԴՆԹ-ի մուտացիաները (քվանտային թունելավորման միջոցով) և նույնիսկ մեր հոտառությունը հիմնված են քվանտային էֆեկտների վրա:
Չնայած սա խիստ սպեկուլյատիվ և վիճելի տարածք է, նրանք, ովքերպրակտիկանտները սպասում են այն օրվան, երբ հետազոտությունից ստացված տեղեկատվությունը կարող է հանգեցնել նոր դեղամիջոցների և բիոմիմետիկ համակարգերի (կենսաչափությունը գիտության ևս մեկ զարգացող ոլորտ է, որտեղ կենսաբանական համակարգերն ու կառուցվածքները օգտագործվում են նոր նյութեր և մեքենաներ ստեղծելու համար):
Սոցիալական և վարքագծային գիտություններ
Մոլեկուլային և բջջային մակարդակից այն կողմ, հիվանդությունը հասկանալու, բուժելու և կանխարգելելու համար կենսական նշանակություն ունի այն, թե ինչպես են վարքագծային և սոցիալական գործոնները ազդում հիվանդության և առողջության վրա: Նման գիտությունների հետազոտությունը մեծ բազմակողմ ոլորտ է, որն ընդգրկում է առարկաների և մոտեցումների լայն շրջանակ:
Ներմասնագիտական վերլուծության ծրագրի հայեցակարգը միավորում է կենսաբժշկական, վարքագծային և սոցիալական գիտությունները՝ միասին աշխատելու՝ լուծելու բարդ և հրատապ առողջական խնդիրները: Հիմնական ուշադրությունը կենտրոնացված է գիտական ոլորտների զարգացման վրա, որոնք ուսումնասիրում են վարքագծային գործընթացները, կենսահոգեբանական և կիրառական ոլորտները հետևյալ մեթոդների միջոցով՝
- Հիվանդության կամ ֆիզիկական վիճակի ազդեցության վերաբերյալ հետազոտություն վարքի և սոցիալական գործունեության վրա:
- Հիվանդության սկզբի և ընթացքի հետ կապված վարքային գործոնների բացահայտում և ըմբռնում:
- Բուժման արդյունքների ուսումնասիրություն.
- Առողջության խթանում և հիվանդությունների կանխարգելման հետազոտություն։
- Առողջության վրա ինստիտուցիոնալ և կազմակերպչական ազդեցության վերլուծություն:
Էկզօդերեւութաբանություն
Էկզօդերեւութաբանները սիրում ենԷկզօվկիանոսագետներն ու էկզերկրաբանները հետաքրքրված են Երկրից բացի այլ մոլորակների վրա տեղի ունեցող բնական գործընթացների ուսումնասիրությամբ: Այժմ, երբ աստղագետները կարող են ավելի ուշադիր նայել մոտակա օբյեկտների ներքին աշխատանքին, նրանք ավելի ու ավելի են կարողանում հետևել մթնոլորտային և եղանակային օրինաչափություններին: Յուպիտերն ու Սատուրնը՝ իրենց անհավանական մեծ պոտենցիալ համակարգերով, ուսումնասիրության հիմնական թեկնածուներն են։
Օրինակ, Մարսի վրա պարբերաբար փոշու փոթորիկներ են տեղի ունենում: Այս գիտատեխնիկական ուղղությամբ էկզօդերեւութաբաններն ուսումնասիրում են նույնիսկ մեր արեգակնային համակարգից դուրս գտնվող մոլորակները։ Եվ, հետաքրքիր է, որ նրանք կարող են ի վերջո գտնել այլմոլորակային կյանքի նշաններ էկզոմոլորակներում՝ հայտնաբերելով օրգանական նշաններ մթնոլորտում կամ ածխածնի երկօքսիդի բարձր մակարդակ՝ արդյունաբերական դարաշրջանի քաղաքակրթության հնարավոր նշաններ::
Nutrigenomics
Սննդառության գենոմիկա, որը նաև հայտնի է որպես սննդի գենոմիկա, գիտության առաջնահերթ ոլորտ է: Սա սննդի և ԴՆԹ արձագանքի բարդ փոխազդեցության ուսումնասիրություն է: Իրոք, սնունդը մեծ ազդեցություն ունի մարդու առողջության վրա, և այն սկսվում է բառացիորեն մոլեկուլային մակարդակից: Այս ոլորտում աշխատող գիտնականները ձգտում են հասկանալ գենետիկական փոփոխության դերը, սննդակարգի արձագանքը և սննդանյութերի ազդեցությունը մեր կառուցվածքների վրա:
Nutrigenomics-ն աշխատում է երկու ձևով՝ մեր գեները ազդում են մեր սննդակարգի նախասիրությունների վրա և հակառակը: Գիտական գործունեության այս ոլորտի հիմնական նպատակը անհատականացված սնուցման ստեղծումն է՝ ինչի համեմատությունըայն, ինչ մենք ուտում ենք՝ մեր յուրահատուկ գենետիկական կառուցվածքով:
Ճանաչողական տնտեսագիտություն
Տնտեսագիտությունը սովորաբար չի վերաբերում խորը գիտելիքներին, բայց դա կարող է փոխվել, քանի որ ոլորտը ինտեգրվում է ավանդական հետազոտական առարկաներին: Պետք չէ շփոթել վարքագծային տնտեսագիտության հետ (մեր անելիքների ուսումնասիրությունը՝ ինչ ենք մենք անում, տնտեսական որոշումների կայացման համատեքստում), ճանաչողական տնտեսագիտությունը վերաբերում է այն բանին, թե ինչպես ենք մենք մտածում: Լի Քալդվելը, ով բլոգ է գրում տարածքի մասին, այն սահմանում է հետևյալ կերպ.
«Ճանաչողական տնտեսագիտություն (կամ ֆինանսներ)… նայում է, թե իրականում ինչ է տեղի ունենում մարդու մտքում, երբ նրանք կատարում են այդ ընտրությունը: Ո՞րն է որոշումների կայացման ներքին կառուցվածքը, ինչպես է տեղեկատվությունը մտնում գիտակցություն և ինչպես է այն մշակվում, և հետո, ի վերջո, ինչպե՞ս են այս բոլոր գործընթացներն արտահայտվում մեր վարքագծում։"
Այլ կերպ, ճանաչողական տնտեսագիտությունը ֆիզիկան է, որի վարքագծային տնտեսագիտությունը ճարտարագիտություն է: Այդ նպատակով այս ոլորտում աշխատող գիտնականներն իրենց վերլուծությունները սկսում են ավելի ցածր մակարդակից և ձևավորում են մարդկային որոշումների կայացման հիմքում ընկած միկրոօրենքները՝ մշակելու լայնածավալ տնտեսական վարքագծի մոդել: Որպեսզի օգնեն նրանց դա անել, ճանաչողական տնտեսագետները դիտարկում են կարգապահության և հաշվողական տնտեսագիտության հարակից ոլորտները, ինչպես նաև ռացիոնալության և որոշումների տեսության գիտական և տեխնոլոգիական հետազոտության հիմնական ուղղությունները::
