12 SASNIEGUMI BIOLOĢIJĀ PĒDĒJOS 30 GADOS - BIOLOĢIJA - 2025

Bioloģija pēdējos 30 gados ir guvusi lielus panākumus. Šie sasniegumi zinātnes pasaulē pārsniedz visas jomas, kas ieskauj cilvēku, tieši ietekmējot sabiedrības labklājību un attīstību kopumā.

Bioloģija kā dabaszinātņu nozare koncentrējas uz visu dzīvo organismu izpēti. Katru dienu tehnoloģiskās inovācijas ļauj veikt īpašas to struktūru izpēti, kas veido piecu dabisko karaļvalstu sugas: dzīvnieku, augu, mononu, protistu un sēnīšu.

Cilvēka genoms. Avots: Pieklājība: Nacionālais cilvēka genoma pētījumu institūts, izmantojot Wikimedia Commons

Tādā veidā bioloģija uzlabo savus pētījumus un piedāvā jaunas alternatīvas dažādām situācijām, kas skar dzīvās būtnes. Tādā pašā veidā tas atklāj jaunas sugas un jau izmirušas sugas, kas palīdz noskaidrot dažus jautājumus, kas saistīti ar evolūciju.

Viens no galvenajiem sasniegumiem ir tas, ka šīs zināšanas ir izplatījušās ārpus pētnieka robežām, sasniedzot ikdienas vidi.

Pašlaik tādi termini kā bioloģiskā daudzveidība, ekoloģija, antivielas un biotehnoloģija nav paredzēti tikai speciālistam; Tās izmantošana un zināšanas par šo tēmu ir daļa no daudzu cilvēku ikdienas dzīves, kas nav veltīta zinātniskajai pasaulei.

Visnozīmīgākie sasniegumi bioloģijā pēdējos 30 gados

RNS traucējumi

1998. gadā tika publicēta virkne pētījumu, kas saistīti ar RNS. Tie norāda, ka gēnu ekspresiju kontrolē bioloģisks mehānisms, ko sauc par RNS traucējumiem.

Izmantojot šo RNSi, ir iespējams apklusināt specifiskus genoma gēnus pēc transkripcijas. To panāk ar mazām divpavedienu RNS molekulām.

Šīs molekulas darbojas, bloķējot olbaltumvielu translāciju un sintēzi, kas notiek mRNS gēnos. Tādā veidā tiks kontrolēta dažu patogēnu darbība, kas izraisa nopietnas slimības.

RNSi ir rīks, kam ir bijis liels ieguldījums terapeitiskajā jomā. Pašlaik šī tehnoloģija tiek izmantota, lai identificētu molekulas, kurām ir terapeitisks potenciāls pret dažādām slimībām.

Pirmais pieaugušais zīdītājs tika klonēts

Pirmais darbs, kurā tika klonēts zīdītājs, tika veikts 1996. gadā, un zinātnieki to veica ar pieradinātām aitām.

Eksperimenta veikšanai tika izmantotas somatiskās šūnas no piena dziedzeriem, kas atradās pieaugušā stāvoklī. Izmantotais process bija kodolenerģijas nodošana. Rezultātā iegūtā aita, vārdā Dolly, auga un attīstījās, spējot pavairot dabiski, neradot neērtības.

Cilvēka genoma kartēšana

Šī lielā bioloģiskā progresa ieviešana prasīja vairāk nekā 10 gadus, un tas tika panākts, pateicoties daudzu zinātnieku ieguldījumiem visā pasaulē. 2000. gadā pētnieku grupa iesniedza gandrīz galīgu cilvēka genoma karti. Darba galīgā versija tika pabeigta 2003. gadā.

Šajā cilvēka genoma kartē parādīta katras hromosomas atrašanās vieta, kurā ir visa indivīda ģenētiskā informācija. Izmantojot šos datus, speciālisti var zināt visu informāciju par ģenētiskajām slimībām un jebkuru citu aspektu, ko viņi vēlas izpētīt.

Cilmes šūnas no ādas šūnām

Pirms 2007. gada tika apstrādāta informācija, ka pluripotentās cilmes šūnas tika atrastas tikai embrionālās cilmes šūnās.

Tajā pašā gadā divas amerikāņu un japāņu pētnieku grupas veica pētījumu, kurā viņiem izdevās mainīt pieaugušo ādas šūnas, lai tās varētu darboties kā pluripotentās cilmes šūnas. Tie var atšķirties, spējot kļūt par jebkura cita veida šūnām.

Jaunā procesa atklāšana, kurā tiek mainīta epitēlija šūnu "programmēšana", paver ceļu uz medicīnisko pētījumu jomu.

Robotiskas ķermeņa ekstremitātes, kuras kontrolē smadzenes

2000. gada laikā Djūka Universitātes Medicīnas centra zinātnieki pērtiķa smadzenēs implantēja vairākus elektrodus. Mērķis bija tāds, ka šis dzīvnieks varēja kontrolēt robotu ekstremitāti, tādējādi ļaujot tam savākt barību.

2004. gadā tika izstrādāta neinvazīva metode ar mērķi notvert no smadzenēm nākošos viļņus un izmantot tos biomedicīnas ierīču vadīšanai. Tas bija 2009. gadā, kad Pierpaolo Petruzziello kļuva par pirmo cilvēku, kurš ar robotu roku varēja veikt sarežģītas kustības.

To viņš varēja sasniegt, izmantojot smadzeņu neiroloģiskos signālus, kurus uztvēra viņa rokas nervi.

Genoma bāzes rediģēšana

Zinātnieki ir izstrādājuši precīzāku paņēmienu nekā gēnu rediģēšana, labojot daudz mazākus genoma segmentus: pamatus. Pateicoties tam, DNS un RNS bāzes var aizstāt, atrisinot dažas specifiskas mutācijas, kas varētu būt saistītas ar slimībām.

CRISPR 2.0 var aizstāt vienu no bāzēm, nemainot DNS vai RNS struktūru. Speciālistiem izdevās nomainīt adenīnu (A) uz guanīnu (G), “pievilinot” savas šūnas DNS labošanai.

Tādā veidā AT bāzes kļuva par GC pāri. Šis paņēmiens pārraksta ģenētiskā koda kļūdas, bez nepieciešamības izgriezt un aizstāt veselus DNS apgabalus.

Jauna imūnterapija pret vēzi

Šīs jaunās terapijas pamatā ir uzbrukt tā organisma DNS, kurā ir vēža šūnas. Jaunās zāles stimulē imūnsistēmu un tiek izmantotas melanomas gadījumos.

To varētu izmantot arī audzējos, kuru vēža šūnām ir tā sauktais "neatbilstības labošanas deficīts". Šajā gadījumā imūnsistēma atpazīst šīs šūnas kā svešas un tās novērš.

Zāles ir apstiprinājusi Amerikas Savienoto Valstu Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA).

Gēnu terapija

Viens no biežākajiem zīdaiņu nāves ģenētiskajiem cēloņiem ir 1. tipa muguras muskuļu atrofija.Šiem jaundzimušajiem trūkst olbaltumvielu muguras smadzeņu motoros neironos. Tas izraisa muskuļu vājināšanos un apstāšanos elpošanā.

Zīdaiņiem ar šo slimību ir jauna iespēja glābt viņu dzīvības. Tas ir paņēmiens, kurā mugurkaula neironos iestrādā trūkstošo gēnu. Messenger ir nekaitīgs vīruss, ko sauc par adeno-asociēto vīrusu (AAV).

AAV9 gēnu terapija, kurā olbaltumvielu gēna trūkst muguras smadzeņu neironos, tiek piegādāta intravenozi. Lielā skaitā gadījumu, kad tika piemērota šī terapija, mazuļi varēja ēst, sēdēt, sarunāties un daži pat palaist.

Cilvēka insulīns, izmantojot rekombinantās DNS tehnoloģiju

Cilvēka insulīna ražošana ar rekombinantās DNS tehnoloģijas palīdzību ir nozīmīgs sasniegums diabēta pacientu ārstēšanā. Pirmie klīniskie pētījumi ar rekombinēto cilvēka insulīnu cilvēkiem sākās 1980. gadā.

Tas tika izdarīts, atsevišķi ražojot insulīna molekulas A un B ķēdes, un pēc tam tās apvienojot, izmantojot ķīmiskās metodes. Tagad rekombinantais process ir atšķirīgs kopš 1986. gada. Cilvēka ģenētiskais kods, kas kodē proinsulīnu, tiek ievietots Escherichia coli šūnās.

Pēc tam tos kultivē, audzējot proinsulīnu. Saistošais peptīds fermentatīvi tiek sadalīts no proinsulīna, lai iegūtu cilvēka insulīnu.

Šāda veida insulīna priekšrocība ir tā, ka tam ir ātrāka darbība un zemāka imunogenitāte nekā cūkgaļai vai liellopu gaļai.

Transgēnie augi

1983. gadā tika audzēti pirmie transgēnie augi.

Pēc 10 gadiem pirmais ģenētiski modificētais augs tika realizēts Amerikas Savienotajās Valstīs, un divus gadus vēlāk tomātu pasta, kas ražota no ĢM (ģenētiski modificēta) auga, ienāca Eiropas tirgū.

Kopš tā brīža katru gadu ģenētiskās modifikācijas tiek reģistrētas augos visā pasaulē. Šo augu pārveidošanu veic, izmantojot ģenētisko transformāciju, kurā tiek ievietots eksogēns ģenētiskais materiāls

Šo procesu pamatā ir DNS universālais raksturs, kas satur vairuma dzīvo organismu ģenētisko informāciju.

Šiem augiem raksturīga viena vai vairākas no šīm īpašībām: tolerance pret herbicīdiem, izturība pret kaitēkļiem, modificētas aminoskābes vai tauku sastāvs, vīriešu sterilitāte, krāsas maiņa, novēlota nobriešana, selekcijas marķiera ievietošana vai izturība pret vīrusu infekcijām.

Cilvēka ķermeņa 79. orgāna atklāšana

Lai gan Leonardo Da Vinci to aprakstīja jau vairāk nekā pirms 500 gadiem, bioloģija un anatomija uzskatīja mezenteru par vienkāršu audu kroku bez jebkādas medicīniskas nozīmes.

Tomēr 2017. gadā zinātne uzskatīja, ka mezenterijs tiek uzskatīts par 79. orgānu, tāpēc tas tika pievienots Greja anatomijai, anatomistu rokasgrāmatai.

Iemesls ir tāds, ka zinātnieki tagad uzskata, ka mesentery ir orgāns, kas veido divkāršu vēderplēves kroku, kas ir saikne starp zarnu un vēdera sienu.

Kad tas tika klasificēts kā orgāns, tagad ir jāveic vairāk pētījumu par tā patieso nozīmi cilvēka anatomijā un to, kā tas var palīdzēt diagnosticēt noteiktas slimības vai veikt mazāk invazīvas operācijas.

Orgānu ziedošana aizkavēs 3D drukāšanu

3D drukāšana ir viens no vissvarīgākajiem zinātniskajiem sasniegumiem pēdējās desmitgadēs, it īpaši praktiskā līmenī, jo tas ir rīks, kas maina daudzas ekonomikas nozares un lielu daļu zinātnisko pētījumu.

Viens no lietojumiem, kas jau tiek apsvērts, ir masīva orgānu attīstība, jo jauninājumi varētu ļaut reproducēt sarežģītus cilvēka audus, lai tos ķirurģiski implantētu.

Atsauces

1. SINC (2019) Desmit 2017. gada zinātnes sasniegumi, kas ir mainījuši pasauli lv
2. Bruno Martins (2019). Balva biologam, kurš atklāja cilvēka simbiozi ar baktērijām. Valsts. Atgūts no elpais.com.
3. Mariano Artigas (1991). Jauni sasniegumi molekulārajā bioloģijā: viedie gēni. Zinātne, saprāts un ticības grupa. Navarras universitāte. Atgūts no.unav.edu.
4. Kaitlina Goodriha (2017). 5 svarīgi sasniegumi bioloģijā no pēdējiem 25 gadiem. Smadzeņu kaprīze. Atgūts no vietnes brainscape.com
5. Nacionālā zinātņu akadēmija Inženiermedicīna (2019). Jaunākie sasniegumi attīstības bioloģijā. Atgūts no nap.edu.
6. Emīlija Mullina (2017). CRISPR 2.0, kas spēj rediģēt vienu DNS bāzi, varētu izārstēt desmitiem tūkstošu mutāciju. MIT Technology apskats. Atjaunots no technologyreview.es.