"Aschenputtel" wird zu einer Prinzessin oder einem Ort der Biologie in der Hierarchie der Wissenschaften

„Aschenputtel“ wird zu einer Prinzessin oder einem Ort der Biologie in der Hierarchie der Wissenschaften

Alexander Alexandrowitsch Yarilin,
Doktor der medizinischen Wissenschaften, Leiter der Abteilung für Zellimmunologie des Staatlichen Wissenschaftszentrums der Russischen Föderation – Institut für Immunologie der Föderalen Medizinischen und Biologischen Agentur der Russischen Föderation
"Ökologie und Leben" №12, 2008

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Biologie, die früher als Außenseiter der Naturwissenschaften angesehen wurde, zu einem führenden Unternehmen entwickelt, das immer mehr öffentliche Aufmerksamkeit sowie materielle und menschliche Ressourcen anzieht. Am beeindruckendsten ist die Geschwindigkeit dieser Transformation. Die Frage stellt sich natürlich nach ihren Ursachen. Der Artikel gibt einige Gedanken dazu.

Biologie Merkmale

Die Biologie – die Wissenschaft vom Leben und von lebenden Objekten – gehört traditionell zum Komplex der Naturwissenschaften und wird üblicherweise zu den wichtigsten von ihnen gezählt – Physik und Chemie. Aber selbst mit dem oberflächlichsten Vergleich dieser Triade ziehen einige Merkmale der Biologie die Aufmerksamkeit auf sich und unterscheiden sie von einer Anzahl naturwissenschaftlicher Disziplinen.

Home – die unglaubliche Komplexität des Studienobjekts – lebende Natur – im Vergleich zu der Natur des inerten, von anderen Naturwissenschaften untersucht.Darüber hinaus legt ein Verständnis der Natur des Lebens als eine stillschweigende, aber offensichtliche Bedingung ein vorläufiges Verständnis der Natur der unbelebten Materie nahe. Natürlich sollte diese Aussage nicht in dem Sinne verstanden werden, dass die Gesetze der unbelebten Materie zuerst vollständig offenbart werden müssen, und dann können Sie sich dem Studium des Lebens zuwenden. Vielmehr ist die Analogie zur Medizin angebracht. In der Tat beinhaltet das Eingreifen in einen lebenden Organismus zur Heilung von Krankheiten ein Verständnis der Gesetze, die der lebenswichtigen Tätigkeit zugrunde liegen, sowie das Wissen über die Natur der Krankheit. Aber wenn dieses Prinzip wörtlich ausgeführt würde, wäre die Medizin als eine Art Aktivität bisher nicht erschienen. In der Tat, ebenso wie die Medizin in respektvoller Entfernung hinter der Entwicklung der Biologie steht, entwickelt sich die Biologie mit einem gewissen Abstand nach Physik und Chemie. Diese "sekundäre Natur" der Biologie in Bezug auf Physik und Chemie manifestiert sich nicht nur im Bereich des Wissens und des Verständnisses der Gesetze der lebenden Natur, die auf den allgemeineren Gesetzen der Materie beruhen (aber nicht automatisch ihnen folgen). Die methodologischen Grundlagen der Biologie, die Werkzeuge dieser Wissenschaft, stammen aus der Technologie, die aus Physik und Chemie hervorgegangen ist.Es genügt zu erinnern, dass die Biologie die Schaffung eines Mikroskops, die Entwicklung von Methoden der analytischen Chemie usw. ermöglicht hat.

Ein weiteres bedeutendes Merkmal der Biologie ist, dass ihre Subjekte (Biologen), die Lebewesen sind, gleichzeitig ihre Objekte sind. Dies verleiht der Biologie eine zusätzliche Anziehungskraft gegenüber anderen Naturwissenschaften und dient als Garantie für das öffentliche Interesse an ihr.

Darüber hinaus ist die Biologie die Grundlage der Medizin, die ein angewandter Zweig der Biologie ist und als wichtiger Anreiz für die Finanzierung die Struktur der biologischen Forschung wesentlich beeinflusst und die Entwicklung in erster Linie jener Bereiche begünstigt, die am meisten mit der Medizin verbunden sind.

Man kann also argumentieren, dass die Biologie in ihrem Fortschritt aufgrund der unglaublichen Komplexität des Studienobjekts der Physik und Chemie folgt, basierend auf den Methoden und Inhalten dieser Wissenschaften. Gleichzeitig hat die Biologie des Menschen für ein lebendes Objekt eine besondere Attraktivität, nicht nur als Quelle des Wissens über sich selbst, sondern auch als Grundlage der Medizin und anderer angewandter Zweige der Biologie, die Tag für Tag eine immer wichtigere Rolle in unserem täglichen Leben spielen.

Biologischer Dualismus

Die Dualität der traditionellen Biologie manifestiert sich am deutlichsten in der Koexistenz von "korpuskulär-genetischer" und "physiologischer und metabolischer" Richtung.

Es wird angenommen, dass die Entwicklung jeder Naturwissenschaft mit Beobachtungen und Anhäufungen von Fakten beginnt, gefolgt von einem theoretischen Verständnis und einer experimentellen Analyse dieser Fakten und der Wechselbeziehungen zwischen ihnen. Zum Beispiel hat die Physik das Studium spezifischer Objekte (Universum, Erde usw.) ziemlich früh vom Studium der allgemeinen Gesetze der Existenz der Materie getrennt, was unabhängige, wenn auch mehr private Wissenschaften hervorgebracht hat – Astronomie, Kosmologie, Geologie usw. In der Biologie alles Es war anders. Bis jetzt gibt es neben der allgemeinen Biologie auch Botanik, Zoologie, Mikrobiologie, einen Komplex von Humanwissenschaften (einschließlich angewandter Disziplinen, einschließlich Medizin) in seinen Tiefen. Außerdem hat sich die allgemeine Biologie vor etwa einem halben Jahrhundert als eigenständiges, gleiches Gebiet der Biologie etabliert. In diesem Zusammenhang sollte man sich daran erinnern, dass es in der Schulzeit überhaupt keine Schulbücher über Biologie gab – stattdessen gab es Lehrbücher auf seinen privaten Sektionen – Botanik, Zoologie, Anatomie und menschliche Physiologie und die berüchtigten "Grundlagen des Darwinismus" als gemeinsame biologische Lehre.All dies kann einerseits als Manifestation der besonderen Komplexität und Vielfalt der Objekte des Biologie-Studiums und andererseits als Zeichen der Unreife dieser Wissenschaft gesehen werden.

Geschichtstour

Lassen Sie uns versuchen, die Geschichte der Biologie kurz zu wiederholen, um die allgemeinsten Tendenzen darin zu enthüllen (die für weitere Argumentation notwendig sein werden).

Anscheinend war der erste systematische Appell an die wissenschaftliche Erforschung lebender Objekte die menschliche Anatomie, die offensichtlich medizinisch orientiert war. Die Erfolge der Antike, des Mittelalters und der Renaissance haben dieses Forschungsgebiet fast erschöpft. In der Renaissance in den Schriften der ersten Physiologen (die das Kreislaufsystem untersuchten), "arbeitete" der menschliche Körper. Um besser zu verstehen, wie der menschliche Körper funktioniert, war tieferes chemisches Wissen erforderlich, und im 19. Jahrhundert wurden die Biochemie und die Metabolisierungstheorie auf ihrer Grundlage geboren. Nur in der Mikroskopzelle wurde klar, dass sie als Grundlage eines lebenden Organismus betrachtet wurde. Die Betonung der makroskopischen Beobachtung von Organen verlagerte sich auf mikroskopische Analyse der Struktur von Geweben.Am Ende des 19. Jahrhunderts entstanden Ideen über die Regulation physiologischer Funktionen, Homöostase und die Lehre vom Zentralnervensystem, die zur Krone der Physiologie wurde.

Da, wie bereits erwähnt, diese Richtung in der Biologie primär auf die Medizin ausgerichtet war und die Möglichkeiten physiologischer Untersuchungen am Menschen äußerst begrenzt waren, um die Vorgänge im menschlichen Körper zu untersuchen, war es notwendig, Versuchstiere einzubeziehen. Als Ergebnis haben die gewonnenen Erkenntnisse nicht nur eine eng begrenzte medizinische, sondern auch eine allgemeine biologische (auf Vertreter verschiedener Arten ausgeweitete) Interpretation. Basierend auf ähnlichen Aufgaben und ähnlichen wissenschaftlichen Installationen entwickelten sich Physiologie und Biochemie von Pflanzen auf ähnliche Weise. Dieser Zweig der Biologie kann als physiologisch und metabolisch bezeichnet werden.

Von Anfang an war eine andere Richtung in der Biologie auf das Studium der allgemeinen biologischen Gesetze konzentriert. Der Ausgangspunkt war derselbe beschreibende Ansatz. Die ersten grundlegenden Verallgemeinerungen auf diesem Weg sind mit der vergleichenden Anatomie verbunden. Auf dieser Grundlage entstand die Idee der Einheit der lebenden Natur und der Verwandtschaft zwischen den Organismen, die die Grundlage der biologischen Taxonomie des 17. Jahrhunderts bildeten.

Der nächste Schritt war die Schaffung einer Evolutionstheorie, die durch praktische Aktivitäten in der künstlichen Zucht von Tieren und Pflanzen in der landwirtschaftlichen Praxis erheblich erleichtert wurde. Fast zeitgleich mit der Entwicklung der Theorie der natürlichen Selektion durch Charles Darwin als Grundlage des Evolutionsprozesses hat G. Mendel den Korpuskularcharakter der Vererbung festgelegt. Dank der präparierten zytologischen (zellulären) Grundlage folgte die schnelle Entwicklung der Genetik (chromosomale Theorie der Vererbung, Untersuchung der Mutationen als Quelle der biologischen Vielfalt, Bereitstellung von Material für die Selektion usw.). Die Genetik der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde formal nicht ohne Grund genannt: Um das Wesen der genetischen und evolutionären Prozesse zu verstehen, spielte die biochemische Natur der Vererbungs- und Selektionsobjekte in diesem Stadium keine Rolle. Wir bezeichnen diesen Zweig der Biologie als korpuskulär-genetisch.

Zwei Biologie?

Es ist leicht zu erkennen, dass die den beiden Zweigen zugrunde liegenden Ansätze sich deutlich unterschieden. Das lag zunächst an den unterschiedlichen Anfangsinteressen, Aufgaben und Konzepten, die sich dann aber auf methodische Ansätze ausbreiteten, so dass letztlich zwei Stile des wissenschaftlichen Denkens entstanden.Die Meinungsunterschiede der Anhänger dieser "zwei Biologien" waren so gravierend, dass sie die Kardinalfrage anders beantworteten – was die Grundlage des Lebens ist.

Die Position der Anhänger des korpuskulargenetischen Trends wurde kurz (obwohl für den Uneingeweihten nicht zu deutlich) von N.V. Timofeev-Resovskiy: "Die Grundlage des Lebens ist kontingente Verdoppelung." Durch konvanische Reduplikation verstand er die Verdoppelung biologischer Objekte (letztlich Chromosomen, Gene, DNA) mit möglichen Abweichungen vom Ausgangszustand.

Die Anhänger des physiologischen und metabolischen Trends betrachteten als Lebensgrundlage den Stoffwechsel, dessen Einstellung irreversibel ist und Tod bedeutet.

Man kann nicht anders, als zuzustimmen, dass beide Vorstellungen vom Wesen des Lebens gerecht sind, aber sozusagen auf verschiedenen Ebenen angesiedelt sind. Das korpuskulär-genetische Verständnis beschäftigt sich vor allem mit der Vererbung – dem Prozess der Selbstreproduktion und den Ursachen der Vielfalt lebender Objekte, während das physiologische und metabolische Verständnis auf der Registrierung phänotypischer Manifestationen erblicher Merkmale beruht.

Diese Biologie der Biologie blieb bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts bestehen, als Ereignisse auftraten, die zur Synthese der betrachteten Gebiete führten.Es war diese Synthese, die als Grundlage für den beispiellosen Fortschritt der Biologie diente, der sie zu den führenden Positionen in den Naturwissenschaften brachte.

Synthese von "zwei Biologie" und die Geburt der Molekularbiologie

Der Nobelpreis für Physiologie und Medizin für 1962 wurde J. Watson, F. Creek und M. Wilkins für die Entschlüsselung der DNA-Struktur (veröffentlicht 1953) verliehen. In der Tat wurde der Preis zwei verschiedene Werke verliehen. M. Wilkins und R. Franklin unterzogen Röntgenstrukturanalyse von DNA-Kristallen (ein exemplarisches Beispiel für die Synthese von Naturwissenschaften: die Methoden und Prinzipien der Physik für die Untersuchung der chemischen Strukturen – Makromoleküle, die von zentraler Bedeutung für die Biologie sind). J. Watson und F. Crick haben eine theoretische Verallgemeinerung der DNA-Struktur vorgenommen, die es ermöglichte, die grundlegenden Eigenschaften dieses Moleküls als Träger der Vererbung zu erklären. Zuvor fand der Biochemiker E. Chargaff (der später mit seiner Stilistik und Ideologie ein glühender Gegner der "neuen Biologie" wurde), dass der Gehalt der stickstoffhaltigen Base in der DNA Adenin (A) dem Thymingehalt (T) und der Guanin (G) Gehalt Cytosin ( C); Somit bilden diese Basen die A – T – und C – G – Paare (Chargaff – Regel), was ein Schlüsselfaktor für die Watson – und Crick – Konstruktion eines DNA – Modells war.Das Wesen dieses Modells war, dass die DNA eine Doppelhelix ist und die sie bildenden Fäden sich gegenseitig ergänzen (dh zueinander komplementär sind), aufgrund der Wasserstoffbrücken zwischen bestimmten Nukleotiden – genau jene, die nach der Chargaffschen Regel einander entsprechen. Das Modell machte die Rolle der DNA als Träger der Vererbung deutlich, die durch eine Sequenz von Nukleotiden kodiert wird (die Idee des Codes wurde bald von G. Gamow formuliert).

Diese Verallgemeinerung (die schnell allgemein anerkannt wurde) wurde von intensiver Forschung gefolgt, die diese Konzepte entwickelte und sie in den Kontext traditioneller biochemischer Konzepte "eingebettete". Wichtige Meilensteine ​​waren: die Untersuchung des gerichteten Transfers von biologischen Informationen von DNA zu RNA (und von diesem zu Protein); Decodieren des Codes beim Übertragen von Information von Nukleinsäuren zu Proteinen; die Entdeckung von Enzymen, die die Synthese von DNA, RNA und Proteinen katalysieren, sowie die subzellulären Strukturen, in denen diese Prozesse stattfinden. Die gesamte Kette von Ereignissen von der DNA-Replikation bis zur Proteinsynthese konnte sich außerhalb der Zelle vermehren.

Heute ist es klardass es die Entdeckung der Doppelhelixstruktur der DNA war, die eine schnell wachsende Lawine der wichtigsten Ergebnisse von allgemeiner wissenschaftlicher Bedeutung verursachte, die unweigerlich zu nichts anderem als der Synthese von zuvor getrennten und inkompatibel erscheinenden Zweigen der Biologie führte. Die Gene haben "biochemisches Fleisch" erworben, ihre Arbeit könnte nun in Form von biochemischen Prozessen dargestellt werden. Im Prinzip sind die biochemischen Grundlagen genetischer Prozesse klar und physiologische Muster auf molekularer Ebene bestätigt worden. Das molekulare Umdenken, das zunächst die Theorie der Vererbung betrifft, breitete sich schnell auf die Analyse der Grundlagen der Zellphysiologie und dann des Organismus aus. Jetzt sollte jede Forschung, die heuristische und konzeptionelle Bedeutung beansprucht, molekulare, vorzugsweise molekulargenetische, Verstärkung enthalten.

So wurde eine neue Wissenschaft, die Molekularbiologie, geboren, und unter ihrer Leitung fand eine Synthese von korpuskulargenetischen und physiologisch-metabolischen Richtungen der Biologie statt.

Früchte der biologischen Revolution

Zusätzlich zu der Revolution im Verständnis der lebenden Natur führten diese Ergebnisse zur Schaffung einer neuen Methodik, die die Möglichkeiten der experimentellen Biologie erheblich bereicherte.Einer der wirksamsten methodischen Ansätze war das Klonen biologischer Objekte auf der Ebene von Genen und Zellen (es ist zu früh, um über das Klonen von Organismen für wissenschaftliche Analysen zu sprechen). Verglichen mit den bisher existierenden Methoden der Trennung von Molekülen und Zellen hat das Klonen enorme Vorteile in Verbindung mit der Verringerung von Arbeitsaufwand, Zeit und Materialkosten sowie eine merkliche Effizienzsteigerung gebracht. Die Sequenzierungsmethoden wurden signifikant verbessert – die Reihenfolge der Monomere in der Zusammensetzung der Makromoleküle, die sich für die Untersuchung von Nukleinsäuren als besonders erfolgreich erwiesen hat. Basierend auf neuen Erkenntnissen auf dem Gebiet der Molekular- und Zellbiologie wurden Methoden der Matrixproteinbiosynthese entwickelt, die in Geschwindigkeit und Effizienz mit der traditionellen chemischen Synthese nicht vergleichbar sind. Schließlich war es möglich, Methoden zur Manipulation von Genen zu entwickeln – sie lernten, in Zellen zu schneiden und einzubetten, ihre Aktivität selektiv zu steuern usw. All diese Ansätze, die im Rahmen der Molekularbiologie überraschend schnell entwickelt wurden, dienten als Grundlage für die Gentechnik Die Jahre des 20. Jahrhunderts, nur ein Vierteljahrhundert nach der Entschlüsselung der DNA-Struktur – die Entdeckung einer Doppelhelix.Die Techniken der genetischen und weitergehenden molekularen Technik wurden in der wissenschaftlichen Forschung intensiv genutzt, was ihre Beweisstärke stark erhöhte. Sie wurden sogar in die Routine-Laborpraxis eingeführt (z. B. die Polymerase-Kettenreaktion) 1 Seit den 1980er Jahren ist es in der medizinischen Diagnostik zur Bestimmung der Gewebekompatibilität usw. weit verbreitet. Diese methodischen Ansätze haben die Biotechnologie grundlegend revolutioniert.

Genaue Wissenschaft

Im Gegensatz zu Physik und Chemie, die ursprünglich exakte Wissenschaften waren, beanspruchten die Biologie nur wenige ihrer Abschnitte (zum Beispiel Genetik) Genauigkeit. Dies lag daran, dass sich die Forscher meist (vor allem in physiologischer und metabolischer Richtung) mit Mischungen von Molekülen und Zellen begnügten, die sie mit Methoden analysierten, die unterschiedliche Interpretationen der Ergebnisse erlauben. Die Verwendung molekularer Analysemethoden machte die Biologie zu einer exakten Wissenschaft, da sie es ermöglichte, reine biologische Substanzen (Moleküle, Zellen) zu untersuchen und Methoden anzuwenden, die eindeutige Ergebnisse liefern. In dieser Hinsicht hat die Beweiskraft der biologischen Forschung, die mit der neuen Methodik durchgeführt wurde, erheblich zugenommen.Das Ergebnis dieser Veränderungen war wiederum eine starke Beschleunigung des Fortschritts der Biologie: Die Menge an Wissen, die in den vergangenen Jahrzehnten gewonnen wurde, ist vergleichbar mit der Menge, die im Laufe mehrerer Jahrhunderte seiner Existenz auf dem Gebiet der Biologie angehäuft wurde.

Weltanschauungsziele – Globale Projekte

Es ist notwendig, solche Merkmale der Entwicklung der modernen Biologie nicht als die Orientierung auf die Erlangung universeller und fundamentaler Ergebnisse im Rahmen globaler Projekte zu erwähnen. Ein Beispiel ist das Projekt "Human Genome", das auf die vollständige Entschlüsselung des menschlichen Genoms abzielt. Auf den ersten Blick erscheint dieses Wissen redundant, ähnlich wie bei der formalen Katalogisierung. Bei näherer Betrachtung ist es jedoch nicht schwer nachzuweisen, dass dies nicht der Fall ist. Wenn man zum Beispiel die Funktion von Zellen studiert, bestimmen die Forscher in der Regel die Expression aller Gene, die an ihrer Arbeit beteiligt sind. Ohne ihre Spezifikation wäre die Decodierung der erhaltenen Ergebnisse unmöglich und daher wäre es unmöglich, die Funktionen der Zelle zu beurteilen. Bis heute wurde nicht nur das menschliche Genom vollständig entschlüsselt, sondern auch die Maus, die Fruchtfliegen, der Wurm Cenorabditis elegans, das sind Lieblingsmodelle genetischer und molekularbiologischer Studien. Jetzt im Rahmen der Proteomik 2 es wird eine ähnliche Katalogisierung von menschlichen und tierischen Proteinen durchgeführt, die bereits mit der Verwirklichung der physiologischen Funktionen des Körpers in Zusammenhang steht und der vollständigste Ausdruck der Synthese von korpuskulär-genetischen und physiologisch-metabolischen Richtungen der Biologie werden kann.

Veränderte Vorstellungen über Biologie und ihre Rolle

Die breite Durchdringung aller biologischen Disziplinen mit der Molekularbiologie hat zu der Vorstellung geführt, dass traditionelle biologische Wissenschaften (Zytologie, Biochemie, Physiologie) und sogar ihre einzelnen Sektionen (in der Medizin, zB Onkologie, Hämatologie, Immunologie) ihre Individualität verlieren und zu Abschnitten eines einzigen Moleküls werden Biologie. Diese Ansicht spiegelt den Maximalismus der Adepten des molekularen Ansatzes in der Biologie wider. Ähnliche Episoden wurden jedoch nicht nur in der Geschichte der Biologie festgestellt und endeten in der Regel mit der Wiederherstellung der Souveränität der wissenschaftlichen Disziplinen, die ihre eigenen spezifischen Aufgaben, Objekte und Forschungsmethoden haben. Zum BeispielBei jedem Grad der Durchdringung molekularer Ansätze in die Zellbiologie bleibt die Zelle immer ein unabhängiges biologisches Objekt, nicht reduzierbar auf die Summe der Moleküle, die sie bilden, und erzeugt spezielle Aufgaben und methodische Ansätze. Die Grenzen der Nutzung molekularer Ansätze sind im Übergang von den molekulargenetischen und ontogenetischen Ebenen der Organisation des Lebens zur Bevölkerung und Biosphäre noch stärker spürbar. Nichtsdestoweniger ist es offensichtlich, dass die ideologische und methodologische Einheit der Biologie dank der Einführung der Prinzipien und Methoden molekularer Ansätze beträchtlich gestärkt wurde.

Wie bereits erwähnt, hat der Übergang von der Biologie zur molekularen Ebene eine neue Biotechnologie hervorgebracht. Sein Wesen liegt in der industriellen Nutzung moderner biologischer Methoden (insbesondere der Gentechnik) für die Herstellung vieler praktisch bedeutender biologischer Produkte: neue Arzneimittel und diagnostische Produkte, Nahrungsmittelprodukte, Reagenzien für die wissenschaftliche Forschung usw. Das typischste Produkt einer solchen Produktion ist rekombinant ( künstlich geschaffene und besitzen neue Eigenschaften) Proteine, deren Synthese neue in Zellen eingeführte Gene kontrolliert.Die biotechnologische Produktion hat die traditionelle Industrie in Sachen Profitabilität längst übertroffen – nur die Computertechnologie kann damit mithalten. In dieser Hinsicht hat der Einfluss der Biologie auf unser Leben erheblich zugenommen, was wiederum dazu beigetragen hat, dass die Öffentlichkeit darauf aufmerksam wurde.

Neue Funktionen – neue Herausforderungen

Die Zunahme der technischen Fähigkeiten und die dramatische Ausweitung des Einflusses der Biologie auf das Leben der Menschen haben bereits zu neuen Problemen geführt. Jeder kennt die Debatte über die Akzeptanz genetisch veränderter Lebensmittel. Die hohe Rentabilität der biotechnologischen Industrie führt zu einer Tendenz, unwissentlich und implizit ihren Produkten (einschließlich Medikamenten und Lebensmitteln) schwer vorhersehbare Konsequenzen aufzuerlegen. Der extrem schnelle und scheinbar unkontrollierbare Fortschritt der Wissenschaft selbst hat seit einiger Zeit die Angst hervorgerufen, dass die Biologie in die verbotenen Bereiche der menschlichen Existenz eindringen und Aspekte wie zum Beispiel die menschliche Individualität, die Gesetze und Grenzen der menschlichen Existenz usw. beeinflussen wird. Der Erfolg der Psychobiologie schafft neue Ängste.Moratorien, die von Zeit zu Zeit für die Forschung in bestimmten Bereichen der Biologie eingerichtet werden, sind immer nur vorübergehend und können die Entwicklung der Biologie in all ihren für menschliche Fähigkeiten verfügbaren Formen und Erscheinungsformen nicht aufhalten. Das Auftreten von Problemen und Ängsten dieser Art ist jedoch ein sicheres Zeugnis für den Erfolg der Biologie (früher hatten sie Angst vor Strahlung und chemischer Verschmutzung, jetzt sind sie Produkte der Biotechnologie).

Praktische Anwendungen

Allgemeine Argumente zu diesem Thema veranschaulichen anschaulich konkrete Beispiele.

In den 1970er Jahren wurde ein Phänomen namens Apoptose entdeckt. 3deren Bedeutung im Sinne eines multizellulären Organismus bildlich als Selbstmord von Zellen verstanden werden kann.

In Bezug auf Fundamentalität und Signifikanz ist dieses Phänomen vergleichbar mit Zellteilung und Differenzierung. Seine Entdeckung wurde mit traditionellen Methoden durchgeführt, die in den ersten zwanzig Jahren für seine Studie verwendet wurden, die sich als sehr ineffektiv erwies. Aber später (als Biologen die Bedeutung der Entdeckung erkannten) wendeten sie molekulargenetische Ansätze auf die Analyse an und wählten das Objekt des oben erwähnten Wurms C. elegans – aufgrund der hohen Stabilität der Anzahl der Zellen in diesem Organismus und der Bequemlichkeit der Arbeit mit ihm. Danach wurde eine Liste von Genen, die mit Apoptose in Zusammenhang stehen, schnell etabliert, ihre Homologe (Gene mit der gleichen Struktur) in Säugetieren wurden identifiziert, ihre Rolle in diesem Prozess wurde festgestellt, so dass die Mechanismen der Apoptose breit definiert waren.

Mit den Prinzipien und Methoden der Molekularbiologie wurde über mehrere Jahre hinweg das Problem gelöst, das seit Jahrzehnten nicht mehr mit traditionellen Methoden untersucht werden konnte.

Obwohl die Probleme der medizinischen Diagnostik (und insbesondere der Krebsprävention und -behandlung) alle betreffen, sind sie immer noch nicht grundsätzlich gelöst, so dass die Onkologie das geeignetste Sprungbrett für die Entwicklung neuer Ansätze von praktischer Bedeutung zu sein scheint. Eine davon betrifft die Suche und Produktion von Tumorantigenen, dh Substanzen, die für Tumorzellen charakteristisch sind, aber für einen gesunden Organismus (zumindest für einen Erwachsenen) fremd sind und die Bildung entsprechender Antikörper verursachen. Tumorantigene könnten die Grundlage von Antikrebsimpfstoffen sein.

Das erste Tumorantigen wurde von G. I. Abelev in den frühen 1960er Jahren entdeckt.Dann waren viele Forscher daran beteiligt, aber ihre Identifizierung und Isolierung blieb ein schwieriges Problem. Die Molekularbiologie ermöglichte die Entwicklung eines relativ einfachen und effektiven Ansatzes zur Herstellung von Onkovakzinen. Und selbst wenn es nicht möglich wäre, ausreichend wirksame Impfstoffe herzustellen, ist es eher ein Problem unvollständiger Kenntnisse über die Mechanismen der Antitumorimmunität als eine Folge der Unvollkommenheit der Technologie.

Eines der markantesten Beispiele für den Einsatz der modernen Zell- und Molekularbiologie als Grundlage der biotechnologischen Produktion kann die monoklonale Antikörperindustrie sein. 4 ohne die moderne Wissenschaft und Medizin heute undenkbar sind.

Solche Antikörper sind ein sehr sensitives Werkzeug zur Analyse biologischer Makromoleküle. Sie werden in der immunchemischen Analytik zur Identifizierung und Isolierung von Substanzen, zur Messung ihrer Konzentration und in der Medizin zur Diagnose eingesetzt. Herkömmlicherweise wurden sie durch Immunisierung von Tieren erhalten, indem man ihnen eine Substanz injizierte, gegen die sie Antikörper erhalten wollten. Dies erzeugte jedoch eine Mischung von Antikörpern, die von verschiedenen Zellklonen produziert wurden, die für die Immunantwort verantwortlich sind.Daher war es nicht möglich, Standardpräparate für die Produktion von Antikörpern mit der erforderlichen Spezifität (Selektivität) zu erhalten.

Dies gelang mit Hilfe von Hybridomen – einer neuen Technologie, die auf der Fusion von Zellen immunisierter Tiere (meist Mäuse) mit Tumorzellen beruht. Hybridzellen sind praktisch unsterblich und weisen eine hohe Fähigkeit zur Reproduktion auf.

Mit Methoden des Zellklonens sowie einer Reihe anderer Techniken, die die Selektion von Hybriden erleichtern, isolieren Wissenschaftler einen Klon genau jener Zellen, die die benötigten Antikörper produzieren. Die resultierenden Zellen (das ist Hybridom) vereinen die Fähigkeit, spezifische Antikörper mit Unsterblichkeit zu produzieren. Solche Zellen können in beliebiger Menge vermehrt und für beliebig lange Zeit gehalten werden. Die Antikörper, die sie bilden, sind homogen und für andere Qualitäten erfüllen sie die Anforderungen für die reinsten chemischen Reagenzien.

Hybridome verursachten eine Revolution nicht nur in der Immunologie, sondern auch in der Medizin und Biologie im Allgemeinen. Mit Hilfe von monoklonalen Antikörpern werden Moleküle und Zellen bereits erfolgreich identifiziert, Krankheiten diagnostiziert, sie werden zur Behandlung maligner Tumoren und anderer Pathologien eingesetzt.Maus-Antikörper sind jedoch dem menschlichen Körper fremd, was wiederum Antikörper gegen diese Antikörper erzeugt und diese neutralisiert. Aber dieses Problem wurde dank der Gentechnik gelöst: Alle Teile des Antikörpermoleküls, mit Ausnahme eines kleinen Bereichs, der seine Spezifität bestimmt, werden durch menschliche Analoga ersetzt. Infolgedessen bleiben Antikörper, während sie die Spezifität beibehalten, für den Menschen nicht mehr fremd.

Die Anzahl der produzierten Varianten von monoklonalen Antikörpern liegt seit langem in den Hunderttausenden, und ihre Produktion bleibt in Bezug auf den Ertrag einer der Rekordwerte.

***

Es scheint nun möglich zu sein, auf die Suche nach der Antwort auf die zu Beginn des Artikels gestellte Frage zurückzukommen: Warum Biologie, die seit Jahrhunderten in der Nachhut der Naturwissenschaften steht, neben Physik und Chemie gleichrangig ist und diese sogar in Entwicklungsraten und Finanzierungsumfang übertrifft. Die vorgeschlagene Antwort ist, dass in der Mitte des 20. Jahrhunderts zwei verschiedene Ansätze zur Erforschung des Lebens – die korpuskulär-genetischen und physiologisch-metabolischen Richtungen der Biologie – fusionierten. Diese Synthese, die zur Entstehung einer neuen Wissenschaft führte – Molekularbiologie,Sie hat die Fähigkeiten der Biologie in allen Bereichen stark erweitert, zur raschen Anhäufung von genauem Wissen geführt und die Grundlagen für die Entwicklung neuer Technologien geschaffen, deren Einfluss weit über die Wissenschaft hinausgeht und immer tiefer in unser Leben eindringt und ein großes öffentliches Interesse hervorruft.


1 Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine molekularbiologische Methode, mit der die geringen Konzentrationen einzelner DNA-Fragmente in biologischem Material (Probe) signifikant erhöht werden können. Neben der einfachen Reproduktion von DNA-Kopien (Amplifikation) ermöglicht die PCR viele weitere Manipulationen mit genetischem Material (Einführung von Mutationen, Spleißen von DNA-Fragmenten etc.) und ist weit verbreitet in der Biologie und Medizin (zB zur Diagnose von Erb- oder Infektionskrankheiten, Verwandtschaftsbeziehungen) Isolierung und Klonierung von Genen usw.).

2 Proteomik ist die Wissenschaft von Proteinen und ihrer Wechselwirkung (insbesondere im menschlichen Körper). Zu den von ihm untersuchten Prozessen gehören die Synthese von Proteinen, ihre Modifikation, Zersetzung und Ersetzung im Körper. Zuvor war das Studium von Proteinen der Inhalt eines der Abschnitte der Biochemie.

3 Apoptose – programmierter Zelltod,begleitet von einer Reihe charakteristischer Merkmale, die bei einzelligen und vielzelligen Organismen unterschiedlich sind: z. B. Zellkompression, Kondensation und Fragmentierung von Chromatin, das das Chromosom füllt, Verdichtung der Zellmembranen (daher tritt der Zellinhalt während der Apoptose nicht in die Umwelt ein).

4 Monoklonale Antikörper produzieren Immunzellen, die zu demselben Zellklon gehören (d. H. Aus einer einzelnen Vorläuferzelle erhalten werden). Sie können auf praktisch jeder Substanz hergestellt werden, mit der der Antikörper spezifisch bindet, wodurch sie in der Biochemie, Molekularbiologie und Medizin für den Nachweis einer bestimmten Substanz oder deren Aufreinigung verwendet werden können.


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