Ang mga modernong pang-agham na uso ay isang malaki at malawak na pagsisikap, kung saan libu-libong mga laboratoryo sa buong mundo ang nag-aaral ng kanilang sariling napaka-espesyal na larangan mula sa isang mas malaking kabuuan. Ito ay isang lohikal na intersection ng siyentipikong pamana at mga siglo ng pag-unlad ng teknolohiya upang isulong ang pag-unawa sa mundo sa paligid natin.
Dapat na bigyan ng espesyal na pansin ang mga lalong partikular na disiplina, mula sa retinal neural computing hanggang sa space plasma physics. Anong mga pang-agham na lugar ang umiiral at alin ang mga pinaka-nauugnay?
Biomedical Engineering at Biophysics
Maaaring mukhang kakaiba, ngunit ang ilang mga problema sa medisina ay malulutas lamang sa tulong ng teknolohiya. Ang biomedical engineering ay isang umuusbong na disiplina na sumasaklaw sa mga lugar na kasing sari-sari gaya ng protein engineering, mga sistema ng pagsukat, at high-resolution na optical imaging ng mga atomo at buong organismo. Ang pagnanais na ito para sapagsasama ng pisikal na kaalaman sa mga agham ng buhay - pag-unlad sa kalusugan ng tao.
Mga kasalukuyang lugar ng pananaliksik
Kabilang ang mga lugar ng pananaliksik gaya ng:
- Biophotonics - pagbuo ng mga pamamaraan para sa visualization ng mga cell at tissue na may fluorescence. Ginagamit ang mga optical na pamamaraan upang pag-aralan ang mga biyolohikal na molekula.
- Cardiovascular imaging - pagbuo ng mga pamamaraan para sa pagtukoy at pagbibilang ng cardiovascular disease.
- Mga kumplikadong biological system - pagbuo ng mga bagong tool at mathematical na modelo para sa pag-unawa sa mga kumplikadong biological system.
- Macromolecular assembly. Ang pag-aaral ng mga macromolecule, kabilang ang pagpupulong ng mga multicomponent complex at molecular machine.
- Immunochemical diagnostics - ang paglikha ng mga bagong teknolohiya para sa pagtukoy ng mga sakit, gaya ng "laboratory studies".
- Non-Invasive Optical Imaging - Pagbuo ng mga real-time na pamamaraan ng diagnostic para sa pagtatasa at pagsubaybay sa mga tissue at organ.
Kabilang sa mga kamakailang pag-unlad ang pagbuo ng ilang high-resolution na optical imaging tool na idinisenyo upang tuklasin ang microscopic at macroscopic na mundo ng mga cell at organismo.
Cell Biology
Ang isa pang mahalaga at patuloy na umuunlad na siyentipikong larangan ay ang cell biology. Ang lahat ng nabubuhay na nilalang ay gawa sa istruktura at functional na mga yunit. Kaya, cellularAng kakulangan ay gumaganap ng isang kritikal na papel sa maraming mga sakit, mula sa kanser na dulot ng abnormal na paglaki ng cell hanggang sa mga sakit na neurodegenerative na resulta ng pagkamatay ng nerve tissue. Mayroong anim na pangunahing lugar na sumasaklaw sa maraming biological system:
- Apoptosis. Sa bawat malusog na organismo, ang mga cell ay namamatay sa pamamagitan ng isang maingat na kinokontrol na proseso ng programmed cell death na kilala bilang apoptosis. Ito ay karaniwan sa maraming biological system na mahalaga sa neuroscience, immunology, pagtanda at pag-unlad, at mga pathology gaya ng cancer, autoimmune at degenerative na sakit.
- The Cell Cycle - Ang mga gumaganang mini structure ay patuloy na lumalaki at nahahati sa maingat na kinokontrol na paraan sa buong buhay natin. Ang mga molecular at cellular na kaganapan na kumokontrol sa cycle na ito ay kritikal sa maraming sakit kung saan naaabala ang normal na regulasyon sa paglaki.
- Glycobiology. Ang mga Glycan ay isang biologically mahalagang klase ng carbohydrates. Ang mga glycan-binding proteins (lectins) ay nagbubuklod sa mga partikular na structural glycans at gumaganap ng isang kritikal na papel sa pagkilala ng cell, motility at pagbabalik sa mga partikular na tissue, signaling, differentiation, cell adhesion, microbial pathogenesis, at immunological recognition.
- Mitochondria. Kilala bilang "power house" building blocks, ang mitochondria ay nagbibigay ng enerhiya na dapat gamitin ng mga cell upang mabuhay, na umiiwas sa sakit mula sa diabetes hanggang sa Parkinson.
- Mobility - Ang isang microscopic nerve cell na nagmumula sa utak at nagpapalawak ng mga proseso nito hanggang sa base ng spinal cord ay dapat maglipat ng mga molekula sa malalayong distansya kumpara sa laki nito. Gumagamit ang mga siyentipiko ng iba't ibang pamamaraan at diskarte para pag-aralan kung paano gumagalaw ang mga cell at ang kanilang mga internal na molekula at organelles.
- Transportasyon ng mga protina. Ang mga protina ay ginawa sa nucleus at pagkatapos ay dapat itong maayos na mailagay upang matupad ang kanilang mga tungkulin sa cellular. Kaya, ang transportasyon ng protina ay sentro sa lahat ng cellular system, at ang dysfunction nito ay nauugnay sa mga sakit mula sa cystic fibrosis hanggang sa Alzheimer's disease.
Ang cellular na batayan ng buhay
Ang cellular na batayan ng buhay ay maaaring mukhang halata sa modernong panahon ng biology, ngunit hanggang sa pagbuo ng mga unang mikroskopyo sa unang bahagi ng ikalabinsiyam na siglo, ito ay maaari lamang maging isang haka-haka. Ang laki ng karaniwang selula ng tao ay humigit-kumulang limang beses na mas maliit kaysa sa anumang nakikita natin sa mata. Samakatuwid, ang pag-unlad sa aming pag-unawa sa mga panloob na gawain ng mga istrukturang yunit, kabilang ang cellular pathophysiology, ay kasabay ng mga pag-unlad sa mga teknolohiya ng siyentipikong larangang ito, na magagamit para sa imaging at pag-aaral sa mga ito.
Biology of chromosomes
Sa kasalukuyang excitement sa larangan ng genomics, madaling kalimutan na ang mga gene ay maiikling bahagi lamang ng DNA at bahagi ng mas malalaking istruktura na tinatawag na chromosome. Ang huli ay binubuo ng chromatin-intricate strands ng DNA na nakabalot sa mga protina na tinatawag na histones, atay kilala na ngayon na may parehong mahalagang papel sa pagtukoy kung paano bubuo, gumagana at nananatiling malusog ang mga organismo.
Ang Epigenetics, literal na "above genetics," ay ang agham na nag-aaral ng mga pagbabago sa kapaligiran sa genome na higit pa sa mga maaaring mangyari sa antas ng ating DNA. Kasama sa mga pagbabagong ito sa aktibidad ng gene ang mga pagbabago sa mga elementong nakapalibot sa kanila, tulad ng mga histone protein, o mga pagbabago sa mga elemento ng transkripsyon na kumokontrol sa expression ng gene. Hindi tulad ng mga pagbabago sa DNA, ang mga epigenetic fluctuation ay karaniwang generation specific.
Sa madaling salita, ang mga epigenetic na pagbabago ay hindi karaniwang ipinapasa mula sa magulang patungo sa anak. Ang medyo bagong linya ng pananaliksik na ito ay nagbago sa aming pag-unawa sa parehong normal na pag-unlad at sakit, at ngayon ay nakakaimpluwensya sa pag-unlad ng susunod na henerasyon ng mga paggamot. Iba't ibang lugar ang pinag-aaralan, kabilang ang:
- Obesity. Ang mga epigenetic na pagbabago sa ating genome ay matagal nang pinaghihinalaang may papel sa mga kumplikadong sakit ng tao tulad ng pag-deposito ng taba. Isang bagong siyentipikong direksyon ang nag-iimbestiga kung paano makakaimpluwensya ang mga salik sa kapaligiran sa pag-unlad ng sakit.
- Mga klinikal na pagsubok at pagbuo ng gamot. Ang papel na ginagampanan ng mga epigenetic cancer therapies sa iba't ibang mga tumor ay ginagalugad, sa pag-asang maaari nilang i-target at "i-reprogram" ang mga abnormal na selula sa halip na patayin ang parehong cancerous at normal na mga bloke ng gusali tulad ng sa karaniwang chemotherapy.
- Pangangalaga sa kalusugan. Ang diyeta at pagkakalantad sa mga kemikal sa lahat ng yugto ng pag-unlad ay maaaring magdulot ng mga pagbabago sa epigenetic na maaaring mag-on o mag-off ng ilang partikular na gene. Sinisiyasat ng mga siyentipiko kung paano negatibong nakakaapekto ang mga elementong ito sa pangkalahatang populasyon.
- Agham sa pag-uugali. Ang mga pagbabago sa epigenetic ay nauugnay sa maraming sakit, kabilang ang pagkagumon sa droga at alkohol. Ang pag-unawa kung paano binabago ng mga salik sa kapaligiran ang genome ay maaaring magbigay ng liwanag sa mga bagong paraan para sa paggamot sa mga sikolohikal na karamdaman.
Quantum Biology
Nalaman ng mga physicist ang tungkol sa mga quantum effect sa loob ng mahigit isang daang taon, kapag ang mga particle ay lumalaban sa ating mga pandama, nawawala mula sa isang lugar at muling lumitaw sa isa pa, o nasa dalawang lugar sa parehong oras. Ngunit ang mga epektong ito ay hindi nauugnay sa mga lihim na eksperimento sa laboratoryo. Habang ang mga siyentipiko ay lalong naghinala na ang quantum mechanics ay maaari ding gamitin sa mga biological na proseso.
Marahil ang pinakamagandang halimbawa ay photosynthesis, isang napakahusay na sistema kung saan ang mga halaman (at ilang bacteria) ay nagtatayo ng mga molecule na kailangan nila gamit ang enerhiya mula sa sikat ng araw. Lumalabas na ang prosesong ito ay maaaring aktwal na umasa sa hindi pangkaraniwang bagay ng "superposition", kung saan ang maliliit na packet ng enerhiya ay galugarin ang lahat ng posibleng mga landas at pagkatapos ay tumira sa pinaka mahusay. Posible rin na ang avian navigation, DNA mutations (sa pamamagitan ng quantum tunneling), at maging ang ating pang-amoy ay umaasa sa quantum effect.
Bagaman ito ay isang lubos na haka-haka at kontrobersyal na lugar, ang mga taongnaghihintay ang mga practitioner sa araw kung kailan ang impormasyong nakuha mula sa pananaliksik ay maaaring humantong sa mga bagong gamot at biomimetic system (biometrics ay isa pang umuusbong na larangan ng agham kung saan ang mga biological system at istruktura ay ginagamit upang lumikha ng mga bagong materyales at makina).
Social and Behavioral Science
Higit pa sa antas ng molekular at cellular, ang pag-unawa kung paano naiimpluwensyahan ng mga salik sa pag-uugali at panlipunan ang sakit at kalusugan ay mahalaga sa pag-unawa, paggamot at pag-iwas sa sakit. Ang pananaliksik sa naturang mga agham ay isang malaking multifaceted field, na sumasaklaw sa malawak na hanay ng mga disiplina at diskarte.
Ang konsepto ng isang intraprofessional analysis program ay pinagsasama-sama ang biomedical, behavioral at social sciences upang magtulungan upang malutas ang kumplikado at agarang mga problema sa kalusugan. Ang pokus ay sa pag-unlad ng mga pang-agham na lugar na nag-e-explore ng mga proseso ng pag-uugali, biopsychological at mga inilapat na larangan sa pamamagitan ng mga sumusunod na pamamaraan:
- Pananaliksik tungkol sa epekto ng sakit o pisikal na kondisyon sa pag-uugali at panlipunang paggana.
- Pagkilala at pag-unawa sa mga salik sa pag-uugali na nauugnay sa simula at kurso ng sakit.
- Pag-aaral ng mga resulta ng paggamot.
- Pag-promote ng kalusugan at pananaliksik sa pag-iwas sa sakit.
- Pagsusuri ng mga epekto ng institusyonal at organisasyon sa kalusugan.
Exometeorology
Gusto ng mga ExometeorologistAng mga exo-oceanographer at exogeologist ay interesado sa pag-aaral ng mga natural na proseso na nangyayari sa mga planeta maliban sa Earth. Ngayong mas masusing tingnan ng mga astronomo ang panloob na paggana ng mga kalapit na bagay, mas nasusubaybayan na nila ang mga pattern ng atmospera at panahon. Ang Jupiter at Saturn, kasama ang kanilang napakalaking potensyal na sistema, ay mga pangunahing kandidato para sa pag-aaral.
Halimbawa, ang mga dust storm ay regular na nangyayari sa Mars. Sa direksyong pang-agham at teknikal na ito, pinag-aaralan ng mga exometeorologist kahit ang mga planeta sa labas ng ating solar system. At, kawili-wili, maaari silang makakita ng mga palatandaan ng extraterrestrial na buhay sa isang exoplanet sa pamamagitan ng pag-detect ng mga organic na signature sa mga atmospheres o mataas na antas ng carbon dioxide - posibleng mga palatandaan ng isang sibilisasyon sa panahon ng industriya.
Nutrigenomics
Ang Nutrigenomics, na kilala rin bilang food genomics, ay isang prayoridad na larangan ng agham. Ito ay isang pag-aaral ng kumplikadong interplay sa pagitan ng pagkain at tugon ng DNA. Sa katunayan, ang pagkain ay may malalim na epekto sa kalusugan ng tao - at literal itong nagsisimula sa antas ng molekular. Ang mga siyentipiko na nagtatrabaho sa larangang ito ay nagsusumikap na maunawaan ang papel ng genetic variation, dietary response, at ang mga paraan kung paano nakakaapekto ang nutrients sa ating mga istruktura.
Gumagana ang Nutrigenomics sa magkabilang paraan - naiimpluwensyahan ng ating mga gene ang ating mga kagustuhan sa pandiyeta at vice versa. Ang pangunahing layunin ng lugar na ito ng aktibidad na pang-agham ay ang paglikha ng personalized na nutrisyon - isang paghahambing ng kung anokung ano ang ating kinakain, na may sarili nating natatanging genetic constitutions.
Cognitive Economics
Ang ekonomiya ay karaniwang hindi tungkol sa malalim na kaalaman, ngunit ito ay maaaring magbago habang ang larangan ay sumasama sa tradisyonal na mga disiplina sa pananaliksik. Hindi dapat malito sa behavioral economics (ang pag-aaral ng ating paraan ng paggawa ng mga bagay - kung ano ang ginagawa natin - sa konteksto ng economic decision making), ang cognitive economics ay tungkol sa kung paano natin iniisip. Si Lee Caldwell, na nag-blog tungkol sa lugar, ay tinukoy ito bilang sumusunod:
"Ang cognitive economics (o pananalapi) … tinitingnan kung ano talaga ang tumatakbo sa isip ng isang tao kapag ginawa nila ang pagpipiliang iyon. Ano ang panloob na istruktura ng paggawa ng desisyon, kung paano pumapasok ang impormasyon sa kamalayan at kung paano ito pinoproseso, at pagkatapos, sa huli, paano ipinahahayag ang lahat ng prosesong ito sa ating pag-uugali?"
Sa ibang paraan, ang cognitive economics ay physics na ang behavioral economics ay engineering. Sa layuning ito, sinisimulan ng mga siyentipikong nagtatrabaho sa larangang ito ang kanilang pagsusuri sa mas mababang antas at bumubuo ng mga pinagbabatayan na micropattern ng paggawa ng desisyon ng tao upang bumuo ng isang modelo ng malakihang pag-uugaling pang-ekonomiya. Para matulungan silang gawin ito, tinitingnan ng mga cognitive economist ang mga kaugnay na larangan ng disiplina at computational economics, gayundin ang mga pangunahing linya ng siyentipiko at teknolohikal na pananaliksik sa rasyonalidad at teorya ng desisyon.
