Mitindo ya kisasa ya kisayansi ni jitihada kubwa na pana, ambapo maelfu ya maabara duniani kote wanachunguza nyanja zao zilizobobea sana kutoka kwa jumla kubwa zaidi. Ni makutano ya kimantiki ya urithi wa kisayansi na karne za maendeleo ya kiteknolojia ili kuendeleza uelewaji wa ulimwengu unaotuzunguka.
Uangalifu hasa lazima ulipwe kwa taaluma mahususi zinazozidi kuongezeka, kutoka kwa kompyuta ya neva ya retina hadi fizikia ya plasma. Ni maeneo gani ya kisayansi yaliyopo na yapi yanafaa zaidi?
Uhandisi wa Baiolojia na Fizikia
Inaweza kuonekana kuwa ya ajabu, lakini baadhi ya matatizo katika dawa yanaweza tu kutatuliwa kwa msaada wa teknolojia. Uhandisi wa matibabu ni taaluma inayoibuka inayozunguka maeneo tofauti kama uhandisi wa protini, mifumo ya kipimo, na upigaji picha wa macho wenye azimio la juu wa atomi na viumbe vyote. Tamaa hii kwaushirikiano wa maarifa ya kimwili na sayansi ya maisha - maendeleo katika afya ya binadamu.
Maeneo ya sasa ya utafiti
Inajumuisha maeneo ya utafiti kama vile:
- Biophotonics - uundaji wa mbinu za kuibua seli na tishu zilizo na fluorescence. Mbinu za macho hutumika kuchunguza molekuli za kibiolojia.
- Upigaji picha wa moyo na mishipa - kutengeneza mbinu za kugundua na kukadiria ugonjwa wa moyo na mishipa.
- Mifumo changamano ya kibaolojia - uundaji wa zana mpya na miundo ya hisabati kwa ajili ya kuelewa mifumo changamano ya kibiolojia.
- Mkusanyiko wa molekuli nyingi. Utafiti wa macromolecules, ikiwa ni pamoja na mkusanyiko wa vipengele vingi na mashine za molekuli.
- Uchunguzi wa Kingamwili - uundaji wa teknolojia mpya za utambuzi wa magonjwa, kama vile "tafiti za maabara".
- Upigaji picha wa Macho usiovamizi - Uundaji wa mbinu za uchunguzi wa wakati halisi za kutathmini na kufuatilia tishu na viungo.
Maendeleo ya hivi majuzi yanajumuisha uundaji wa zana kadhaa za ubora wa juu za upigaji picha za macho zilizoundwa kuchunguza ulimwengu wa hadubini na wa jumla wa seli na viumbe.
Biolojia ya Kiini
Eneo lingine muhimu na linaloendelezwa kila mara kisayansi ni baolojia ya seli. Viumbe vyote vilivyo hai vimeundwa na vitengo vya kimuundo na vya kazi. Kwa hivyo, seliUpungufu una jukumu muhimu katika magonjwa mengi, kutoka kwa saratani inayosababishwa na ukuaji usio wa kawaida wa seli hadi shida ya neurodegenerative inayotokana na kifo cha tishu za neva. Kuna maeneo sita muhimu yanayojumuisha mifumo mingi ya kibaolojia:
- Apoptosis. Katika kila kiumbe chenye afya, seli hufa kupitia mchakato uliodhibitiwa kwa uangalifu wa kifo cha seli kilichopangwa kinachojulikana kama apoptosis. Ni kawaida kwa mifumo mingi ya kibayolojia ambayo ni ya msingi kwa sayansi ya neva, kinga ya mwili, kuzeeka na ukuaji, na magonjwa kama vile saratani, magonjwa ya autoimmune na kuzorota.
- Mzunguko wa Seli - Miundo midogo inayofanya kazi inaendelea kukua na kugawanyika kwa njia inayodhibitiwa kwa uangalifu katika maisha yetu yote. Matukio ya molekuli na seli ambayo hudhibiti mzunguko huu ni muhimu kwa magonjwa mengi ambapo udhibiti wa kawaida wa ukuaji unatatizwa.
- Glycobiology. Glycans ni darasa muhimu la kibayolojia la wanga. Protini zinazofunga Glycan (lectini) hufungamana na glycani mahususi za kimuundo na huchukua jukumu muhimu katika utambuzi wa seli, uhamaji na kurudi kwa tishu mahususi, kuashiria, utofautishaji, mshikamano wa seli, ugonjwa wa vijidudu, na utambuzi wa kinga.
- Mitochondria. Mitochondria inayojulikana kama "power house" hutoa nishati ambayo seli lazima zitumie ili kuishi, kuzuia ugonjwa wa kisukari hadi Parkinson.
- Kusonga - Seli ya neva ndogo ndogo inayotoka kwenye ubongo na kupanua michakato yake hadi chini ya uti wa mgongo lazima isogeze molekuli kwa umbali mkubwa ikilinganishwa na saizi yake. Wanasayansi hutumia mbinu na mbinu mbalimbali kusoma jinsi seli na molekuli zao za ndani na oganelles husonga.
- Usafirishaji wa protini. Protini hutengenezwa kwenye kiini na kisha lazima ziwekwe vizuri ili kutimiza majukumu yao ya seli. Kwa hivyo, usafiri wa protini ni kitovu cha mifumo yote ya seli, na kutofanya kazi kwake kunahusishwa na magonjwa kuanzia cystic fibrosis hadi ugonjwa wa Alzeima.
Msingi wa seli za maisha
Msingi wa seli wa maisha unaweza kuonekana dhahiri katika enzi ya kisasa ya biolojia, lakini hadi maendeleo ya darubini za kwanza mwanzoni mwa karne ya kumi na tisa, hili linaweza kuwa suala la kubahatisha tu. Ukubwa wa chembe ya kawaida ya mwanadamu ni ndogo mara tano kuliko kitu chochote tunachoweza kuona kwa macho. Kwa hivyo, maendeleo katika uelewa wetu wa utendakazi wa ndani wa vitengo vya miundo, ikiwa ni pamoja na pathofiziolojia ya seli, inaambatana na maendeleo ya teknolojia ya nyanja hii ya kisayansi, inayopatikana kwa ajili ya kupiga picha na kuzisoma.
Biolojia ya kromosomu
Kwa msisimko wa sasa katika nyanja ya jeni, ni rahisi kusahau kwamba jeni ni sehemu fupi tu za DNA na sehemu ya miundo mikubwa zaidi inayoitwa kromosomu. Mwisho huundwa na nyuzi za chromatin-changamano za DNA zilizofunikwa kwenye protini zinazoitwa histones, na.sasa zinajulikana kuwa na jukumu muhimu sawa katika kubainisha jinsi viumbe hukua, kufanya kazi na kuwa na afya njema.
Epijenetiki, kihalisi "juu ya jeni," ni sayansi inayochunguza mabadiliko ya kimazingira katika jenomu zaidi ya yale yanayoweza kutokea katika kiwango cha DNA yetu. Mabadiliko haya katika shughuli za jeni ni pamoja na marekebisho ya vipengele vinavyozizunguka, kama vile protini za histone, au marekebisho ya vipengele vya unukuzi vinavyodhibiti usemi wa jeni. Tofauti na mabadiliko ya DNA, mabadiliko ya epijenetiki kwa kawaida ni mahususi ya kizazi.
Kwa maneno mengine, mabadiliko ya epijenetiki kwa kawaida hayapitishwa kutoka kwa mzazi hadi kwa mtoto. Mstari huu mpya wa utafiti umebadilisha uelewa wetu wa maendeleo ya kawaida na ugonjwa, na sasa unaathiri maendeleo ya kizazi kijacho cha matibabu. Maeneo mbalimbali yanasomwa, ikijumuisha:
- Unene kupita kiasi. Mabadiliko ya kiepijenetiki katika jenomu yetu yameshukiwa kwa muda mrefu kuwa na jukumu katika magonjwa changamano ya binadamu kama vile uwekaji mafuta. Mwelekeo mpya wa kisayansi unachunguza jinsi mambo ya mazingira yanaweza kuathiri ukuaji wa ugonjwa.
- Majaribio ya kliniki na ukuzaji wa dawa. Jukumu la matibabu ya saratani ya epijenetiki katika vivimbe mbalimbali linachunguzwa, kwa matumaini kwamba zinaweza kulenga na "kupanga upya" seli zisizo za kawaida badala ya kuua viini vya kansa na vya kawaida kama vile tiba ya kawaida ya kidini.
- Huduma za afya. Mlo na mfiduo wa kemikali katika hatua zote za ukuaji zinaweza kusababisha mabadiliko ya epijenetiki ambayo yanaweza kuwasha au kuzima jeni fulani. Wanasayansi wanachunguza jinsi vipengele hivi vinaathiri vibaya idadi ya watu kwa ujumla.
- Sayansi ya tabia. Mabadiliko ya epigenetic yanahusishwa na magonjwa mengi, ikiwa ni pamoja na madawa ya kulevya na pombe. Kuelewa jinsi mambo ya mazingira yanavyobadilisha jenomu kunaweza kutoa mwanga juu ya njia mpya za kutibu matatizo ya kisaikolojia.
Quantum Biology
Wanafizikia wamejua kuhusu athari za quantum kwa zaidi ya miaka mia moja, wakati chembechembe zinapingana na hisia zetu, kutoweka kutoka sehemu moja na kuonekana tena katika nyingine, au kuwa katika sehemu mbili kwa wakati mmoja. Lakini athari hizi hazihusishwa na majaribio ya siri ya maabara. Wanasayansi wanavyozidi kushuku kuwa mechanics ya quantum pia inaweza kutumika kwa michakato ya kibaolojia.
Labda mfano bora zaidi ni usanisinuru, mfumo mzuri ajabu ambapo mimea (na baadhi ya bakteria) huunda molekuli wanazohitaji kwa kutumia nishati kutoka kwa mwanga wa jua. Inabadilika kuwa mchakato huu unaweza kutegemea uzushi wa "superposition", ambapo pakiti ndogo za nishati huchunguza njia zote zinazowezekana na kisha kukaa kwenye ufanisi zaidi. Inawezekana pia kwamba urambazaji wa ndege, mabadiliko ya DNA (kupitia quantum tunneling), na hata hisia zetu za kunusa zinategemea athari za wingi.
Ingawa hili ni eneo la kubahatisha sana na lenye utata, wale ambaowatendaji wanasubiri siku ambapo taarifa zinazopatikana kutokana na utafiti zinaweza kusababisha dawa mpya na mifumo ya kibayometriki (bayometriki ni uwanja mwingine unaoibukia wa sayansi ambapo mifumo na miundo ya kibiolojia hutumika kuunda nyenzo na mashine mpya).
Sayansi ya Jamii na Tabia
Zaidi ya kiwango cha molekuli na seli, kuelewa jinsi mambo ya kitabia na kijamii huathiri magonjwa na afya ni muhimu ili kuelewa, kutibu na kuzuia magonjwa. Utafiti katika sayansi kama hizi ni uwanja mkubwa wenye sura nyingi, unaojumuisha taaluma na mbinu mbalimbali.
Dhana ya mpango wa uchanganuzi wa kitaalamu huleta pamoja sayansi ya matibabu, kitabia na kijamii kufanya kazi pamoja kutatua matatizo changamano na ya dharura ya kiafya. Msisitizo ni katika ukuzaji wa maeneo ya kisayansi ambayo yanachunguza michakato ya kitabia, biosaikolojia na nyanja zinazotumika kupitia mbinu zifuatazo:
- Utafiti kuhusu athari za ugonjwa au hali ya kimwili kwenye tabia na utendakazi wa kijamii.
- Kutambua na kuelewa vipengele vya kitabia vinavyohusishwa na mwanzo na mwendo wa ugonjwa.
- Utafiti wa matokeo ya matibabu.
- Ukuzaji afya na utafiti wa kuzuia magonjwa.
- Uchambuzi wa athari za kitaasisi na shirika kwa afya.
Exometeorology
Wataalamu wa mambo ya anga wamependawataalam wa exo-oceanographers na exogeologists wana nia ya kusoma michakato ya asili inayotokea kwenye sayari zingine isipokuwa Dunia. Kwa vile sasa wanaastronomia wanaweza kutazama kwa makini utendaji wa ndani wa vitu vilivyo karibu, wanazidi kuwa na uwezo wa kufuatilia hali ya anga na hali ya hewa. Jupiter na Zohali, pamoja na mifumo yao mikubwa yenye uwezo mkubwa, ndio watahiniwa wakuu wa masomo.
Kwa mfano, dhoruba za vumbi hutokea mara kwa mara kwenye Mihiri. Katika mwelekeo huu wa kisayansi na kiufundi, wataalamu wa exometeorolojia husoma hata sayari zilizo nje ya mfumo wetu wa jua. Na, cha kufurahisha, wanaweza hatimaye kupata dalili za maisha ya nje ya nchi kwenye sayari ya nje kwa kugundua saini za kikaboni katika angahewa au viwango vya juu vya kaboni dioksidi - dalili zinazowezekana za ustaarabu wa enzi ya viwanda.
Nutrigenomics
Nutrigenomics, pia inajulikana kama genomics ya chakula, ni uwanja wa kipaumbele wa sayansi. Huu ni utafiti wa mwingiliano changamano kati ya chakula na majibu ya DNA. Hakika, chakula kina athari kubwa kwa afya ya binadamu - na huanza halisi katika ngazi ya Masi. Wanasayansi wanaofanya kazi katika nyanja hii wanajitahidi kuelewa dhima ya mabadiliko ya kijeni, mwitikio wa lishe, na njia ambazo virutubisho huathiri miundo yetu.
Nutrigenomics hufanya kazi kwa njia zote mbili - jeni zetu huathiri mapendeleo yetu ya lishe na kinyume chake. Kusudi kuu la eneo hili la shughuli za kisayansi ni uundaji wa lishe ya kibinafsi - kulinganisha kwa ninitunachokula, na katiba zetu za kipekee za maumbile.
Uchumi Utambuzi
Uchumi kwa kawaida hailengi maarifa ya kina, lakini hii inaweza kubadilika kadiri nyanja inavyounganishwa na taaluma za kitamaduni za utafiti. Isichanganywe na uchumi wa kitabia (utafiti wa njia yetu ya kufanya mambo - kile tunachofanya - katika muktadha wa maamuzi ya kiuchumi), uchumi wa utambuzi ni juu ya jinsi tunavyofikiria. Lee Caldwell, ambaye anablogu kuhusu eneo hilo, analifafanua kama ifuatavyo:
"Uchumi wa utambuzi (au fedha) … hutazama kile kinachoendelea akilini mwa mtu anapofanya chaguo hilo. Ni muundo gani wa ndani wa kufanya maamuzi, jinsi habari inavyoingia kwenye fahamu na jinsi inavyochakatwa, na kisha, hatimaye, michakato hii yote inaonyeshwaje katika tabia zetu?"
Kwa njia nyingine, uchumi wa utambuzi ni fizikia ambayo uchumi wake wa kitabia ni uhandisi. Kufikia hii, wanasayansi wanaofanya kazi katika uwanja huu huanza uchanganuzi wao kwa kiwango cha chini na kuunda muundo wa msingi wa maamuzi ya mwanadamu ili kukuza kielelezo cha tabia kubwa ya kiuchumi. Ili kuwasaidia kufanya hivi, wanauchumi wa kiakili huangalia nyanja zinazohusiana za taaluma na uchumi wa hesabu, na pia njia kuu za utafiti wa kisayansi na kiteknolojia katika nadharia ya busara na uamuzi.
