Новейшие направления современной биологии и научные достижения в области биологии и медицины в XXI веке

Автор: Кричок Наталья Станиславовна

Организация: ГОУ ЛНР ССШ № 17 им. И.А. Земнухова

Населенный пункт: ЛНР, г. Суходольск

Новейшие направления современной биологической науки

Современная биология является комплексной наукой, включающей в себя множество направлений. Некоторые из них известны нам с глубокой древности, некоторые возникли не так давно, на основе научно-технического прогресса, а некоторые только зарождаются, определяя свой объект, методы исследования и устанавливая первые закономерности.

Остановлюсь на более значимых направлениях современной биологической науки:

1. Синтетическая биология. Синтетическая биология – одно из новых направлений генной инженерии. Ключевая идея этой науки – построить, сконструировать новые геномы и создать соответствующие им живые организмы, которые никогда не существовали в природе, или погибли по вине человека, а возможно вымершие в процессе эволюционных изменений на Земле.

2. Бионика. Бионика черпает вдохновение в мире живой природы – в биологических процессах, физиологии организмов, их поведении. Очень интересное направление бионики – биопринтинг. Ученые работают над тем, чтобы печатать органы на особом принтере.

3. «Нанонаука» Важное направление современной биологии – нанобиотехнологии, под которыми понимают область науки, которая занимается изучением и применением нанотехнологических устройств и наноматериалов в биотехнологии; использованием биологических молекул для нанотехнологических целей.

4 Нутригеномика и нутригенетика. Нутригеномика – наука о том, как продукты питания взаимодействуют с организмом человека. Нутригенетика изучает гены, которые влияют на усвояемость пищи.

5 Меметика. Каждый человек получает от своих родителей уникальное наследство – набор генов и мемов. Гены – носители наследственной информации обо всех признаках и свойствах организма. Мемы – это особое хранилище культурных кодов, как в компьютерных чипах.

6. Квантовая биология. Это направление появилось совсем недавно и изучает оно поведение небольших масс, сгустков энергии в живых клетках, тканях, структурах организмов.

7.Нейропаразитология Мир паразитических организмов поражает своими способностями к адаптации внутри организма хозяина. Среди этого разнообразия особое место занимают паразиты, способные своей жизнедеятельностью изменять поведение организма хозяина, в зависимости от собственных потребностей и стадий жизненного цикла. Такая группа организмов получила название нейропаразитов, а наука, изучающая их биологические особенности, жизненные циклы, способы распространения, поведение паразита и хозяина, способы профилактики, названа нейропаразитологией.

Научные достижения в области биологии и медицины в
XXI веке.

В первые два десятилетия XXI века биологическая наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Остановлюсь на некоторых из них.

Создание биопротезов, управляемых силой мысли. Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик. Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло Разработка биопротезов ведется и в России – в рамках проекта «Моторика» недавно была создана бионическая рука «Страдивари» , которая силой мысли может производить 6 видов хватов. В запястье разработчики встроили электронные часы.

Создание первой синтетической бактериальной клетки. В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в проекте по созданию новой жизни. Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле.

Получение стволовых клеток из зрелых тканей. В 2012 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы.

Запись и перезапись воспоминаний в мозг. В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных.

Нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Разработка технологии CRISPR/Cas9С («генетических ножниц» для редактирования ДНК). В 2019 году Французский микробиолог Эмманюэль Шарпантье и американский биохимик Дженнифер Дудна удостоены Нобелевской премии. Они являются авторами открытия «генетических ножниц» – технологии, способной «разрезать» ДНК в заранее определенном месте и таким образом «переписывать код жизни» человека, животного или растения. С 2012 года технология CRISPR/Cas9 уже помогла в выведении культур, устойчивых к плесени, вредителям и засухе. В настоящий момент «генетические ножницы» применяются в клинических испытаниях новых методов лечения онкологических заболеваний, ВИЧ (для удаления вируса из зараженных Т-лимфоцитов), диабета и шизофрении.

Первые лекарства на основе технологии CRISPR/Cas9С («генетических ножниц» для редактирования ДНК) появились в 2019 году, а в 2020-м учёные закрепили свои достижения.

Управление иммунной системой для борьбы с раком. В 2018 году за достижения в области физиологии и медицины Нобелевскую награду отдали Джеймсу П. Эллисону и Тасуку Хонхо. Мировое признание получила их новаторская работа по управлению иммунной системой для борьбы с раком.

Создание вакцин от COVID-19. В 2020 году основные усилия мирового научного сообщества были направлены на борьбу с коронавирусной инфекцией. Главным успехом глобального научного сообщества в 2020 году эксперты называют создание вакцин от COVID-19.

Искусственный иммунитет. В нашем организме есть иммунные телохранители – Т-клетки, которые обеспечивают защиту от возбудителей инфекционных заболеваний, но при извлечении из организма они выживают всего несколько дней, поэтому их невероятно трудно синтезировать в лаборатории. Команда биоинженеров из University of California Los Angeles (UCLA) в результате упорного труда смогла создать синтетические Т-клетки, которые имитируют форму, размер, гибкость и базовую функциональность природных Т-клеток.

Таким образом, представленные новейшие направления биологической науки и ее достижения – это только часть большого спектра зарождающихся наук.

 

Литература

1. Биоинжиниринг. Обзор научных достижений за последние пять лет [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://zen.yandex.ru/media/id/ 5d91016bd7859b00b1181c48/bioinjiniring-obzor-nauchnyh-dostijenii-za-poslednie-piat-let-5e9cebcc92055a0c646ed620

2. Главные научные исследования 2020 года [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https: // news.rambler.ru/science/45511324-glavnye-nauchnye-issledovaniya-2020-goda.

3. Достижения биотехнологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.chemistry-expo.ru/ru/ui/17169.

4. Материалы портала «Научная Россия». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scientificrussia.ru/ articles/new-extraordinary-science.

5. Новые направления в науке 21 века. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pressa.tv/interesnoe/13652- novye-napravleniya-nauki-21-veka-11- foto.html.

6. Площук Н.Г. Новейшие направления современной биологической науки / Н.Г. Площук // Биологические науки. – 2019. – №16. – С. 89–93.

7. Суматохин С.В. Нанобиотехнологии в обновленном содержании биологического образования / С.В. Суматохин // Биология в школе. – 2014. – № 9. – С. 9–17

Опубликовано: 30.12.2022