Politechnika Wrocławska
Instytut Inżynierii Biomedycznej
i Pomiarowej
Biologia z elementami
mikrobiologii
Dr hab. Krystian Kubica
Biologia jako nauka
Rodzaje logicznego myślenia:
Dedukcja ( od ogółu do szczegółu) na podstawie przesłanek są wyciągane wnioski
Indukcja (od szczegółu do ogółu) na podstawie wielu przesłanek powstaje twierdzenie ogólne
y
ródła przesłanek:
Obserwacja (brak interwencji obserwatora)
Doświadczenie (rzetelność, powtarzalność)
Hipoteza naukowa
Naukowe przypuszczenie stające się teorią naukową po weryfikacji, teoria może
się stać prawem naukowym, gdy zostanie powszechnie akceptowana i daje
możliwość przewidywania ilościowego
Adam Mickiewicz
 Czucie i wiara silniej mówi do mnie niż mędrca szkiełko i oko
(Romantyczność)
Biologia jako nauka
Metodologia badań naukowych:
Obserwacja  brak interwencji obserwatora
Tworzenie teorii lub hipotez
Doświadczenie  rzetelność i powtarzalność
Jeśli wszystkie możliwe doświadczenia potwierdzają jakieś
nowe prawo wówczas zostaje włączone do wiedzy
Poszukiwanie
Jeśli istnieje chociaż jeden wynik
nowej hipotezy
negatywny to badana hipoteza nie jest
lepiej
prawdą
przybliżającej
prawdę
Metodologia nauk przyrodniczych musi prowadzić do prawdy
Czy można pogodzić wiedzę przyrodniczą z wiarą w
prawdziwość zjawisk paranormalnych?
Nauka i paranauka
Nauka jest oparta na metodzie naukowej
musi istnieć możliwość falsyfikacji
Czy paranauka może stać się nauką?
Przedmiotem badań naukowych mogą być tylko zjawiska
występujące obiektywnie i powtarzalne
Wielkość fizyczna i niefizyczna (pomiar)
Brak dokumentowania zjawisk paranormalnych
Zwolennicy paranauki:
Ludzie dobrej woli
Ofiary przedstawicieli paranauki
Ludzie słabo wykształceni
Ludzie pozbawieni postaw moralnych
Paradygmat - według filozofa Thomasa Kuhna - to zbiór pojęć i
teorii tworzących podstawy danej nauki (1962r.). Teorii i pojęć
tworzących paradygmat raczej się nie kwestionuje, przynajmniej do
czasu kiedy paradygmat jest twórczy poznawczo - tzn. za jego
pomocą można tworzyć teorie szczegółowe zgodne z danymi
doświadczalnymi (historycznymi), którymi zajmuje się dana nauka.
Wg koncepcji Kuhna w oparciu o inne paradygmaty można
zbudować inną fizykę, która będzie zdolna tłumaczyć to co jest
zaliczane do paranauki
Czy mogą istnieć różne teorie naukowe dotyczące
tego samego zagadnienia?
Ograniczenia metodologii nauk przyrodniczych
(niepewność pomiarowa)
Wcześniejsze teorie są przybliżeniem lub szczególnym
przypadkiem teorii ogólniejszych
Dochodzenie do prawdy poprzez metodologię nauk
przyrodniczych nie dopuszcza możliwości istnienia
przeciwstawnych paradygmatów.
1 000 000 dolarów USA do
wzięcia
Fundacja Randiego
Twierdzenie G�dla 1931r.
W każdym niesprzecznym systemie logicznym
(aksjomatycznym), który obejmuje arytmetykę
liczb naturalnych, istnieją twierdzenia prawdziwe,
których nie można udowodnić w ramach tego
systemu.
Historia rozwoju nauk przyrodniczych
Papirus, znaleziony przez George'a Ebersa w Egipcie w 1860 r.
dzieło medyczne z XV w p.n.e.
Starożytna Grecja
V/IV w p.n.e. Hipokrates Leczenie oparte na wspomaganiu naturalnych
procesów zdrowienia, opisy: ćwiczeń fizycznych jako zabiegów leczniczych,
IV w p.n.e. Arystoteles
Pierwszy system klasyfikacji roślin i zwierząt (krwiste i bezkrwiste)
Obserwacje rozwoju zarodkowego zwierząt. Opisał tkanki i narządy.
Cesarstwo Rzymskie (przyrodoznawstwo?)
Ale...
Rzymski generał i powieściopisarz, Pliniusz Starszy
37-tomowa Historia naturalna (legendy i fakty). Systematykę oparł
na różnicach środowiska życia.
II w p.n.e. Galen(131-200 p.n.e.)
(Rzym)
podstawy anatomii (do początków XVIII w)
i fizjologii człowieka i zwierząt
Średniowiecze
Ciekawość to pierwszy stopień
do piekła
Złote lata pseudonaukowych dyskusji
Ale...
Akceptowano wiele teorii i wiedzy przyrodniczej od uczonych
Arabskich głównie w zakresie medycyny
Renesans Podróże kształcą
początki ekperymentów, uniwersytety,
XVI w Andreas Versalius (1514- 1564) bardziej
szczegółowy opis anatomii człowieka
1590 Hans i Zachariasz Janssen (1580??-1638) pierwszy mikroskop (10X)
Hans?
William Harvey (1578-1657)
(angielski lekarz) układ krwionośny
człowieka wraz z sercem
Marcello Malpighi (1628-1680)
Anatomia mikroskopowa
Opisy: krwinki czerwonej, naczyń
włosowatych, struktury tkanki płucnej
Badania nerek
Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723)
1680 (holenderski handlarz suknem)
konstruktor własnych mikroskopów; organizmy w kropli wody,
krwinki czerwone, plemniki  nazwał je wymoczkami
Robert Hooke (1635-1703)
Opis komórki, 1 cal2  1 259 712 000
Mikroskop 30x
1693 John Ray (1628-1705) ( angielski botanik
i zoolog), pierwsza definicja gatunku
XVII wiek pierwsze towarzystwa naukowe, Royal Society,
pierwsze czasopisma naukowe
Karol Linneusz (1707-1778)
1779 Jan von Ingenhousz (1730-1799) (holenderski lekarz i
przyrodnik) udowodnił znaczenie światła i zielonego barwnika w
procesie asymilacji CO2, odkrył także oddychanie roślin
Robert Brown (1773-1858)
Odkrywca jądra komórkowego i
nieregularnych ruchów pyłków kwiatowych
XVIII i XIX w wiele teorii i próby syntez, pierwsze muzea, wielkie podróże
Ludwik Pasteur (1822-1895)
(francuski mikrobiolog i chemik) wyjaśnił proces
fermentacji, dopracował szczepienia ochronne
przed wąglikiem i wściekliz
nie a przede wszystkim
wykazał, ze żywe organizmy nie mogą powstać
z materii nieożywionej (idea samorództwa)
Theodor Schwann (1810-1882)
Teoria komórkowa
1858 i 1859 Karol Darwin (1730-1799) i Alfred Russel
Wallace (1823-1913)
(angielscy przyrodnicy i podróżnicy) niezależnie
przedstawili teorię ewolucji
Gołąb hodowlany czy zięba?
opartej na doborze naturalnym
Gregor Mendel (1822-1884) ( czeski zakonnik a może austriacki?) augustianin
prawa dziedziczenia cech na podstawie obserwacji krzyżowania grochu jadalnego
1865 - odkrycie
1866 -publikcja
1900r.
potwierdzenie wyników prac Mendla przez niezależnie działających:
Hugo de Vriesa, Carla Corrensa i Ericha von Tschermaka
Strasburger Edward Adolf (1844-1912)
1875r. mitoza
1888r. mejoza
1903r.
Hugo de Vries (1848-1935) odkrywa mutacje.
1902r. Walter Sutton i Theodor Boveri
za proces dziedziczenia odpowiedzialne są chromosomy
1910 - chromosomy składają się z genów
1927 Thomas Morgan  powiązanie zmian fizycznych w chromosomach z
mutacjami
1928 Frederick Griffith (1928) odkrywa transformację
1931 Crossing over jest przyczyną rekombinacji
1944 Oswald Theodore Avery, Colin McLeod i Maclyn McCarty
DNA, a nie białka jest nośnikiem dziedziczności
1950 zasada Chargaffa: ŁA = ŁT oraz ŁG = ŁC (DNA)
1952 Martha Chase i Alfred Hershey potwierdzają, że DNA jest nośnikiem
dziedziczności
1953 James Watson i Francis Crick, bazując na danych dyfrakcji promieni X
otrzymanych przez Rosalind Franklin i zasadzie Chargraffa określają strukturę
przestrzenną DNA.
XIX w rozwój cytologii, histologii
XX w. Biochemia, immunologia, ekologia
Metody izotopowe, mikroskopia elektronowa
1961 Marshall Nirenberg (oraz Holley i
Khorana)
Kod DNA
Joseph Edward Murray (amerykański chirurg), podstawy
Transplantologii, 1954r. pierwszy udany przeszczep nerki
Werner Arber i Hamilton Smith podstawy inżynierii
genetycznej, enzymy restrykcyjne, odczytanie genomu
bakterii Haemophilus influenza (Smith)
Leon Cienkowski (1822-1887) Adam Prażmowski (1853-1920)
Fermentacja masłowa, tyndalizacja
Odo Feliks Bujwid (1857-1942)
Pierwsza w Polsce pracownia mikrobiologiczna
oraz pierwsza stacja badania żywności
Bronisław Niklewski (1879-1961)
Procesy nitryfikacji w glebie
Rudolf Weigl (1883-1957)
Walka z epidemią tyfusu plamistego, 8 milionów
szczepionek
Ludwik Hirszfeld (1884-1954)
Wraz z Dungernem  zasady dziedziczenia grup krwi
Marceli Nencki (1847-1901)
Odkrywca bakterii beztlenowych, współtwórca biochemii
1961 odkrycie zasad kodu genetycznego przez Holley'a, Khoranę i Nirenberga
1977 opracowanie metody sekwencjonowania DNA przez zespoły badawcze Waltera
Gilberta i Fredericka Sangera
1995r. Hamilton Smith, odczytanie pierwszego genomu bakterii
18 maja 2000 Nature publikuje artykuł zawierający dokładne dane na temat budowy
chromosomu 21 u człowieka
2003 międzynarodowe konsorcjum naukowców ogłosiło oficjalne zakończenie
prac nad poznaniem genomu ludzkiego (HUGO Human Genome Project)
Czarne strony genetyki
radzieckiej