Частные методы биологии — что это, определение и ответ
Каждая частная биологическая наука (ботаника, зоология, анатомия и физиология, цитология, эмбриология, генетика, селекция, экология и другие) пользуется своими методами исследования.
Методы цитологии:
1. Микроскопия – изучения объектов с помощью различных микроскопов. С их помощью получают изображения с различным увеличением. Микроскопия широко используется в цитологии.
По устройству микроскопы делят на:
В световой микроскоп ведется наблюдение за живыми и неживыми объектами. Можно увидеть: клетки, вакуоли растений, ядро, хлоропласты, клеточную стенку. Изображения – цветные и ч\б. Недорогостоящий и нетрудоемкий метод.
Световая микроскопия
В электронный микроскоп ведется наблюдение за неживыми объектами с большим увеличением. Через объект проходит поток электронов и создается изображение на фотопластинке.
Можно увидеть: рибосомы, микротрубочки, мембраны ЭПС, вирусы. Изображения – ч\б. Дорогостоящий и трудоемкий метод.
Можно увидеть: рибосомы, микротрубочки, мембраны ЭПС, вирусы. Изображения – ч\б. Дорогостоящий и трудоемкий метод.Электронная микроскопия
2. Окрашивание (=цитохимический метод) – способ подготовки материала для морфологического, гистологического и цитологического исследования для повышения информативности световой микроскопии. Например, чтобы выявить изменения в шейке матки опухолевой природы, применяют йодный раствор. Опухолевые и нормальные клетки по-разному воспринимают краситель, что позволяет врачу определить наличие заболевания.
Световая микроскопия без окрашивания
Световая микроскопия с окрашиванием
3. Центрифугирование – разделение смесей на составные части под действием центробежной силы.
Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций (составляющих) органических веществ и т. д. Органоиды клетки разделяются по плотности и молекулярной массе (от тяжелого к легкому): ядро → митохондрии и хлоропласты → лизосомы → рибосомы
Центрифугирование применяется для отделения осадка от раствора, для отделения загрязненных жидкостей, производится также центрифугирование эмульсий (например, сепарирование молока).
Для исследования высокомолекулярных веществ, биологических систем применяют ультрацентрифуги.
Центрифугирование используют в химической, атомной, пищевой, нефтяной промышленностях.
4. Хроматография – разделение смесей веществ или частиц, основанное на различиях в скоростях их перемещения в специальной среде.
Давайте рассмотрим рисунок, что мы здесь видим:
1) Колонну с вязким субстратом.
2) Некая смесь, которая состоит из двух компонентов (A+B).
Чтобы смесь разделить на компоненты мы заливаем ее в эту колонну, частицы двух компонентов двигаются вниз. Так как размеры частиц компонентов различаются, чем меньше размер и разветвленность молекул, тем дальше они продвигаются, так происходит разделение. Это мы видим на рисунке и можем сделать вывод, что частицы компонента А меньше частиц компонента В.
Таким методом смогли разделить компоненты сложного растительного пигмента – хлорофилла.
На рисунке: 1) Колонна с вязким субстратом, 2) Некая смесь, которая состоит из двух компонентов (A+B).
Хроматографию применяют для определения количественного и качественного состава исследуемой смеси (аналитическая хроматография). Метод хроматографии находит широкое применение в таких областях, как химия, нефтехимия, биотехнология, медицина, пищевая промышленность, охрана окружающей среды, производство лекарственных препаратов и во многих других.
5. Электрофорез – близкий к хроматографии метод: разделение веществ происходит в специальном геле, через который пропускают электрический ток, отрицательно заряженные компоненты вещества начинают двигаться в сторону положительно заряженного электрода с разной скоростью и происходит их разделение. Используется для разделения смесей белков, ДНК и др., имеющих разные заряды.
6. Рентгеноструктурный анализ – метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей. Можно изучить строение молекул белков, нуклеиновых кислот, других веществ, входящих в состав цитоплазмы.
На рисунке рентгеноструктурный анализ структуры ДНК
7.
Метод меченых атомов (=радиоизотопный метод) применяется при изучении биохимических процессов, происходящих в живых клетках. Чтобы проследить за превращениями какого-либо вещества, в него вводят радиоактивную метку (радиоактивный изотоп), т. е. заменяют в его молекуле один из атомов соответствующим радиоактивным изотопом.
Например, для позвоночных йод является важным метаболитом, так как он составляет часть гормонов щитовидной железы. Его концентрация в щитовидной железе в 10 000 раз больше, чем в любом другом органе. Человеку ежедневно необходимо лишь очень малое количество йода (приблизительно 100 мкг). Если, однако, он содержится в пище в меньшем количестве, то у человека возникают различные заболевания щитовидной железы.
Радиоактивный Jl3l используют для того, чтобы проследить прохождение йода, начиная с момента его заглатывания, попадания в щитовидную железу, распределения в гормонах, по всему организму и до окончательного выделения. Особенно важным примером является изучение поглощения щитовидной железой йода, введенного внутривенно.
На рисунке метод меченых атомов
Методы генетики:
1. Гибридологический – один из методов генетики, способ изучения наследственных свойств организма путём скрещивания его с родственной формой и последующим анализом признаков потомства.
В основе гибридологического анализа лежит способность к рекомбинации, то есть перераспределению генов при образовании гамет, что приводит к возникновению новых сочетаний генов.
На рисунке скрещивание растений ночной красавицы
2. Генеалогический метод – применяется при составлении родословных людей, выявлении характера наследования некоторых признаков. Генеалогический метод применяется в генетике.
На рисунке родословная семьи королевы Виктории. Наследование гемофилии
3. Цитогенетический метод (=кариотипирование) – применяется в генетике.
С помощью микроскопа изучаются качественные и количественные характеристики хромосомного набора организма. Хромосомы можно предварительно окрасить, чтобы их было проще разделить на гомологичные пары.
Пример: По кариотипу на рисунке ниже мы можем увидеть количество хромосом, определить пол данного организма (мужской, так как есть Y- хромосома) и заметить мутации (геномные)
4. Близнецовый метод – метод сопоставления особенностей членов однояйцевой близнецовой пары, позволяющий определить степень влияния наследственных факторов и среды на формирование тех или иных свойств человека.
5. Биохимический – исследование химических процессов, происходящих в организме. С помощью биохимического метода можно определить концентрацию различных веществ в полученном материале.
Например, врач может определить количество глюкозы в крови у пациента, у которого он подозревает сахарный диабет.
6. Популяционно-статистический метод дает возможность рассчитать в популяции частоту встречаемости нормальных и патологических генов, определить соотношение гетерозигот – носителей аномальных генов.
С помощью данного метода определяется генетическая структура популяции.
7. Молекулярно-генетические методы – группа методов по выявлению изменений в структуре участка ДНК (гена, аллелей), определение нуклеотидных последовательностей.
Секвенирование биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) – определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности. Применяется в молекулярной генетике (также см. протеомику и геномику). В результате секвенирование можно получить последовательность мономеров молекулы белка или нуклеиновой кислоты в текстовом виде. Секвенировать можно как отдельные участки, так и полные геномы организмов.
Методы биотехнологии :
Биотехнология – это производство необходимых продуктов и материалов для человека с помощью живых организмов.
1. Методы генной инженерии — методы, направленные на получение рекомбинантных РНК и ДНК, выделение генов из организма (клеток), осуществление манипуляций с генами, введение их в другие организмы и выращивание искусственных организмов после удаления выбранных генов из ДНК.
Методом генной инженерии является создание рекомбинантных ДНК.
2. Метод рекомбинантных ДНК – метод заключается во встраивании фрагментов ДНК, среди которых находится интересующий нас участок, в так называемые векторные молекулы ДНК (или просто векторы) – плазмидные (маленькие кольцевые ДНК бактерии) или вирусные ДНК, которые могут быть перенесены в клетки про- или эукариот и там реплицироваться. На следующем этапе проводится отбор тех клеток, которые несут в себе рекомбинантные ДНК (с помощью маркерных признаков, которыми обладает сам вектор), и затем индивидуальных клонов с интересующим нас сегментом ДНК (используя признаки или пробы, специфичные для данного гена или участка ДНК).
3. Хромосомная инженерия – это совокупность методов, позволяющая осуществлять манипуляции с хромосомами. Применяется в селекции растений. Это может быть введение в генотип дополнительных хромосом либо замещение одних хромосом на другие.
4. Методы клеточной инженерии – это методы конструирования (создания) клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции. Получение и изучение гибридных клеток позволяет решать многие теоретические вопросы биологии. Также данные методы используются в селекции растений для получения новых сортов. В медицине применяется клеточная инженерия для создания моноклональных антител (для борьбы с раковыми клетками).
Благодаря методам клеточной инженерии становится возможным клонирование (создание генетических копий животных).
5. Метод культуры тканей – метод, который также применяется в нескольких науках и относится к области биотехнологии. Метод заключается в выращивании вне организма культуры полученных от него клеток. Селекционеры могут применить этот метод для бесполого размножения растения, которое не дает семян (например, арбуз без косточек). В медицине пытаются воссоздавать из клеток целые органы для их дальнейшей трансплантации.
Методы других наук :
1. Исторический – установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет).
2. Биоиндикация – метод, позволяющий оценить численность и состояние видов-биоиндикаторов, по которым можно судить о степени загрязненности воздуха, воды, почвы.
3. Родственное скрещивание (инбридинг). Применяется с целью сохранения/ закрепления необходимых признаков у сорта/породы. Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта.
4. Неродственное скрещивание (аутбридинг) – неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных в пределах одного вида.
5. Отдаленная гибридизация – получение межвидовых и межродовых гибридов.
6. Палеонтологический – метод, позволяющий выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.
7. Эмбриологический – изучение зародышей.
На рисунке развитие зародышей разных классов
8. Метод радиоуглеродного датирования. Метод основан на том, что организмы с пищей могут поглощать радиоактивные изотопы углерода. После гибели животного или растения радиоактивный изотоп постепенно распадается. По его остаточной удельной активности можно оценить время гибели организмов. Данный метод применятся для определения возраста ископаемых останков.
Обрати внимание! Многие методы хоть и являются частными, но применяются не одной, а сразу группой наук. Например, биохимический метод применяют и в медицине, и в ботанике, и в зоологии, и в фармацевтике, и т. д.
как один социал-дарвинист обманул научный мир
На русском языке выходит новая книга Карла Циммера — американского журналиста и популяризатора науки. На этот раз Циммер развенчивает мифы, связанные с генетикой, и заодно рассказывает удивительные факты, доказанные исследователями.
«Горький» публикует фрагмент, посвященный тому, как ученые с переменным успехом ставили эксперименты над близнецами.
Карл Циммер. Она смеется, как мать. Могущество и причуды наследственности. М.: Альпина нон-фикшн, 2020. Перевод с английского Марии Багоцкой и Павла Купцова
Первые исследователи умственных способностей были абсолютно убеждены, что интеллект полностью контролируется наследственностью. «Человека нельзя научить большему, чем он может, так же как нельзя научить быть выше ростом», — сказал однажды английский психолог Чарльз Спирмен. Однако аргументы, на которых подобные ему ученые строили эти утверждения, были не тверже яиц всмятку. Простое изучение биографий знаменитых англичан никогда не дало бы доказательств, на которые рассчитывал Гальтон. Такая нелепая фантастика, как «Семья Калликак», могла появиться на свет и на протяжении многих лет восприниматься всерьез исключительно из-за классовых предрассудков начала XX в.
К 1920-м гг. наука о наследственности созрела настолько, что ученые смогли разумно подойти к исследованию интеллекта.
В это время для изучения наследственности начали использовать близнецовый метод, и исследователи умственных способностей последовали примеру тех, кто изучал рост. Трое чикагских ученых — Фрэнк Фриман, Карл Хольцингер и Горацио Ньюмен — предложили тесты на интеллект однояйцовым близнецам и разнояйцовым. Они обнаружили, что у однояйцовых близнецов результаты были более схожи внутри каждой пары, чем у разнояйцовых.
Это означало, что интеллект действительно наследуется.
Чикагские исследователи поняли, что есть другой способ работать с близнецами для изучения интеллекта. Вместо того чтобы сравнивать близнецов, выросших вместе, они могли бы оценить, насколько биологическая природа повлияла на близнецов, которые были воспитаны отдельно. Ученые дали объявление о поиске взрослых близнецов, которые были разлучены в детстве; обычно такое происходило из-за попадания в разные приемные семьи. Отозвались 19 пар.
В одной такой паре были близнецы, выросшие в разных штатах; ученые называли их Эд и Фред.
Однажды кто-то подошел к Эду и сказал: «Привет, Фред, как дела?» У Эда были смутные воспоминания о давно потерянном брате, а потому он решил, что пришло время разыскать этого таинственного Фреда. Воссоединившись, близнецы были потрясены, обнаружив, что оба бросили среднюю школу и стали электриками. Когда ученые провели с ними тест на определение IQ, результат Эда оказался 91, а Фреда — 90.
Протестировав другие пары разлученных близнецов, исследователи получили схожие результаты. Тем не менее Фриман и его коллеги были осторожны с выводами, которые делали на основе своих исследований.
В 1937 г. в завершающей части книги «Близнецы: изучение наследственности и окружающей среды» они признавались: «Мы будем удовлетворены, если нам удастся проследить несколько нитей в запутанной паутине, которая составляет организм, называемый человеком». Несмотря на сходство Эда и Фреда, ученые все же придерживались следующего мнения — «что может сделать наследственность, может сделать и окружающая среда».
Примерно тогда же, но в Лондоне, британский психолог Сирил Бёрт также изучал интеллект близнецов. Бёрт заинтересовался психологией еще в детстве. Его отец, врач, иногда брал сына с собой на вызовы, и в один из таких визитов они встретили Фрэнсиса Гальтона. Поговорив с Гальтоном, Бёрт купил одну из его книг, которая и определила судьбу мальчика. Бёрт закончил Оксфорд и стал учителем, параллельно проводя психологические исследования. В 1912 г. он был назначен первым психологом Совета Лондонского графства, работая в котором использовал тесты на интеллект для выявления детей с низким уровнем, нуждающихся в особом обучении.
Бёрт хотел разобраться, в какой степени интеллект «сущность врожденная, а не приобретенная». Вдохновленный предложением Гальтона, он искал среди своих учеников однояйцовых близнецов, которых разлучили в детстве. В 1955 г. Бёрт опубликовал исследование 21 такой пары. Результаты их тестов на интеллект оказались ближе, чем у обычных братьев и сестер, которые воспитывались под одной крышей.
Через 11 лет Бёрт опубликовал более крупное исследование, рассматривающее 53 пары близнецов. Результаты остались теми же. Проанализировав баллы, набранные в тесте, Бёрт оценил, что наследуемость интеллекта составляет 80 %. Пока Фриман с коллегами пытались разобраться в роли природы и воспитания, Бёрт громогласно вынес свое психологическое решение. Он заявил, что наследственность объясняет большую часть различий в тесте на интеллект.
Среди тех, кто прочитал статью Бёрта 1966 г., был психолог из Принстонского университета Леон Камин. Впоследствии он вспоминал: «Не прошло и десяти минут от начала чтения Бёрта, как я нутром почувствовал что-то до того не внушающее доверия, что оно просто должно было оказаться подделкой».
Результаты получились слишком уж гладкими. Они не имели ничего общего с «беспорядочной природой настоящего мира», как выразился Камин. Принстонский ученый углубился в исследования Бёрта и нашел свидетельства мошенничества. В работах 1955 и 1966 гг. выявленных корреляций оказались идентичны.
В обоих исследованиях коэффициент корреляции между однояйцовыми разлученными близнецами составил 0,771. Такое совпадение до третьего знака было крайне маловероятным. Наличие 20 совпадений — абсолютно неправдоподобным. В другом фрагменте работы Бёрта Камин нашел дополнительные признаки того, что тот придумал львиную долю своих близнецовых результатов. Бёрт даже публиковал статьи под псевдонимами, чтобы создать иллюзию, будто другие ученые подтверждают его выводы.
В 2007 г. психолог Уильям Такер из Ратгерского университета предложил объяснение столь длительному мошенничеству — Бёрт был евгенистом до мозга костей. В 1909 г. Бёрт опубликовал исследование, где показал, что школьники из высших слоев общества выполняют тесты на интеллект лучше, чем школьники попроще. Бёрт заявил, что неодинаковое воспитание играет лишь небольшую роль в этой разнице. «Превосходное качество выполнения интеллектуальных тестов мальчиками высокого происхождения было врожденным», — писал он.
Скандал с Бёртом запятнал все близнецовые исследования, и многие отмахнулись от них как от псевдонауки.
Тем не менее привлекательность этой области для мошенников вовсе не делает ее всю ложной. Сотни качественно выполненных близнецовых исследований привели к тому же выводу: у однояйцовых близнецов результаты тестов на интеллект более схожи, чем у разнояйцовых. Даже если близнецы были разлучены в детстве, их результаты ближе, чем у обычных братьев и сестер, выросших вместе. На основе таких исследований ученые оценили наследуемость результатов теста на умственные способности примерно в 50 %. Это значение намного ниже, чем заявленные Бёртом 80 %, но оно все же указывает на важную роль наследственности для интеллекта, которую не следует игнорировать.
По мере того как накапливались результаты этих более корректных исследований, росла и их критика. Некоторым ученым не нравилось исходное предположение в таких исследованиях, что единственная разница между однояйцовыми и разнояйцовыми близнецами — это гены. В то же время были работы, которые показывали, что не всегда это так. Поскольку однояйцовые близнецы выглядят идентично, к ним, возможно, и относятся одинаково.
Разнояйцовые близнецы могут внешне достаточно сильно отличаться друг от друга, и жизненный опыт каждого больше напоминает тот, что приобретают обычные братья и сестры. В работе 2015 г. группа ученых исследовала близнецов, столкнувшихся с буллингом, сексуальным насилием и другими травмирующими воздействиями. Оказалось, что однояйцовые близнецы по сравнению с разнояйцовыми имели более схожий опыт. Если один из таких близнецов подвергался насилию, то с большой вероятностью и второму тоже приходилось несладко.
Однако ученые, которые особенно тщательно изучали жизненный опыт близнецов, заключили, что если такие эффекты и есть, то они несущественны. Одно из подобных исследований провел социолог Далтон Конли из Принстонского университета, скептически относящийся к близнецовому методу. Конли пришел к выводу, что сможет оценить влияние индивидуального опыта на близнецов, изучая тех, которых ранее неверно определили, — а их оказалось неожиданно много.
Некоторых однояйцовых близнецов при рождении записывают как разнояйцовых, а некоторых разнояйцовых — как однояйцовых.
Генетический анализ легко помог бы выяснить истинную природу близнецов, но врачей, по-видимому, это не особенно беспокоит. Авторы японского исследования 2004 г. обнаружили, что в больницах неправильно определяют до 30 % близнецов. Исследователи в Нидерландах проверили ДНК у 327 пар, а затем спросили родителей, какие у них близнецы. 19 % родителей дали неверный ответ.
Если бы генетические различия были не важны, то разнояйцовые близнецы, которых ошибочно считают однояйцовыми, оказались бы более схожи друг с другом. Также можно было ожидать, что однояйцовые близнецы будут лишены мощного влияния схожего опыта, если их родители, учителя и все остальные станут принимать их за разнояйцовых. Однако Конли с коллегами не обнаружил ничего подобного. Случаи ошибочной идентификации никак не влияли на то, какими получались близнецы. Однояйцовые по ряду признаков больше походили друг на друга, даже когда не знали о том, что они идентичны. Достигнутые ими успехи оказывались примерно одного уровня.
У них был почти одинаковый риск развития депрессии. Их оценки в старших классах не особо различались. Все эти сходства можно было объяснить только наследственностью.
Краткая история исследований близнецов | Наука
Американский астронавт Скотт Келли (справа) и его брат-близнец Марк присутствуют на пресс-конференции перед миссией НАСА «Год в космосе» на космодроме Байконур в Казахстане в 2015 году. Джапаридзе Михаил/Фото ИТАР-ТАСС/CorbisВо вторник астронавт НАСА Скотт Келли и российский космонавт Михаил Корниенко приземлились в Казахстане, проведя колоссальные 340 дней на борту Международной космической станции (МКС).
В рамках проекта НАСА «Год в космосе» Келли и его идентичный брат-близнец, связанный с Землей, отставной астронавт Марк Келли предоставили образцы крови, слюны и мочи и прошли ряд физических и психологических тестов, предназначенных для изучения последствий длительного космического полета на организм человека.
Исследования однояйцевых и разнояйцевых близнецов уже давно используются для выяснения влияния генов и окружающей среды на определенные черты. Однояйцевые близнецы имеют общие гены, а разнояйцевые близнецы — только 50 процентов. Если черта чаще встречается у однояйцевых близнецов, чем у разнояйцевых близнецов, это предполагает, что частично виноваты генетические факторы.
«Исследования близнецов — единственный реальный способ проведения естественных экспериментов на людях», — говорит Тим Спектор, профессор генетической эпидемиологии Королевского колледжа в Лондоне. «Изучая близнецов, вы можете многое узнать о том, что движет нами, что отличает нас, и особенно о роли природы по сравнению с природой, которую вы просто не можете получить никаким другим способом».
Спектор является директором реестра TwinsUK, который включает данные о 12 000 близнецов и используется для изучения генетических и экологических причин возрастных сложных признаков и заболеваний.По его оценкам, исследования близнецов в настоящее время проводятся более чем в 100 странах, и что большинство этих проектов опирается на информацию, содержащуюся в больших базах данных, таких как реестр TwinsUK 9.
Хотя может пройти некоторое время, прежде чем мы увидим результаты исследований близнецов-астронавтов, исследователи надеются, что эта возможность позволит получить некоторые уникальные сведения о здоровье человека. Вот несколько примеров того, что мы узнали из прошлых исследований близнецов, как известных, так и печально известных: признать ценность близнецов для изучения наследуемости признаков. В статье 1875 года под названием «История близнецов» Гальтон использовал близнецов для оценки относительного влияния природы на природу (термин, который придумал сам Гальтон). Но его твердая вера в то, что человеческий интеллект в значительной степени является делом природы, привела его на более темный путь: он стал ярым сторонником евгеники (еще один термин, который он придумал) и идеи о том, что «высокоодаренная человеческая раса» может быть создана с помощью селекционное скрещивание.
Гены и I.Q.
В 2003 году Эрик Туркхаймер, профессор психологии Университета Вирджинии, по-новому взглянул на исследование наследуемости IQ, которое в значительной степени опиралось на исследования близнецов.
Туркхаймер заметил, что большинство исследований, в которых был обнаружен I.Q. в значительной степени из-за генетики близнецов из среднего класса, и он задался вопросом, какова картина среди более бедных людей. Когда он посмотрел на близнецов из бедных семей, то обнаружил, что IQ однояйцевых близнецов различается так же сильно, как и IQ разнояйцевых близнецов. Другими словами, влияние взросления в бедности может перевесить естественные интеллектуальные способности ребенка.
Генетическая основа повседневных болезней
Работая с данными и биологическими образцами в реестре TwinsUK, Спектор и его коллеги в более чем 600 опубликованных работах показали, что многие распространенные заболевания, такие как остеоартрит, катаракта и даже боль в спине, имеют четкую генетической основе к ним. «Когда я начинал в этой области, считалось, что только «сексуальные» болезни [например, рак] являются генетическими», — говорит Спектор. «Наши результаты изменили это представление».
Наследственные расстройства пищевого поведения
Реестр близнецов Мичиганского государственного университета (MSUTR) был основан в 2001 году для изучения влияния генетики и окружающей среды на широкий спектр психических и медицинских расстройств. Один из самых неожиданных результатов исследования группы заключается в том, что многие расстройства пищевого поведения, такие как анорексия, имеют генетический компонент.
«Долгое время люди думали, что это полностью связано с культурой, средствами массовой информации и социальными факторами, — говорит содиректор MSUTR Келли Кламп. при расстройствах пищевого поведения, как при шизофрении и биполярном расстройстве. Мы бы никогда не узнали об этом, если бы не исследования близнецов».0003
Генетика ожирения
Классическое исследование близнецов, проведенное генетиком Клодом Бушаром в 1990 году, рассмотрело важность генов для накопления жира в организме. Бушар, который сейчас работает в Университете штата Луизиана, поместил дюжину стройных молодых мужчин-близнецов в общежитие и в течение трех месяцев перекармливал их на 1000 калорий в день.
Хотя к концу эксперимента каждый участник был тяжелее, количество набранного веса и жира значительно варьировалось от 9 до 29 фунтов. Прибавка в весе в парах близнецов была гораздо более похожей, чем прибавка в весе между разными парами близнецов, и близнецы в каждой паре имели тенденцию прибавлять в весе в одних и тех же местах, будь то живот, ягодицы или бедра.
Распутывая «ген геев»
Многочисленные исследования близнецов пытались выяснить важность генов в сексуальной ориентации. В 2008 году исследователи во главе с Никласом Лангстрёмом, психиатром из Каролинского института в Стокгольме, использовали сокровищницу данных о близнецах, содержащуюся в Шведском реестре близнецов, крупнейшем в мире, для изучения генетических и средовых влияний, которые определяют, будут ли человек гей. Ученые обнаружили, что на генетику приходится лишь 35 процентов различий между однояйцевыми и братскими геями и еще меньше — примерно 18 процентов — среди гомосексуальных женщин.
Исследование, одно из самых полных на сегодняшний день, показывает, что сложное взаимодействие генетики и факторов окружающей среды работает вместе, чтобы сформировать сексуальную ориентацию людей. Но, как и другие исследования близнецов по этому спорному вопросу, исследование Лангстрема подверглось критике за возможную предвзятость при наборе, поскольку в исследование были включены только 12 процентов мужчин из шведского регистра.
Близнецы, выращенные отдельно друг от друга
В 1979 году Томас Бушар провел, пожалуй, самое увлекательное исследование близнецов. В то время директор Миннесотского центра исследований близнецов и семей Бушар наблюдал за однояйцевыми и разнояйцевыми близнецами, разлученными в младенчестве и выросшими порознь. Он обнаружил, что однояйцевые близнецы, получившие разное воспитание, часто имели поразительно схожие характеры, интересы и взгляды. В одном из самых известных примеров Бушар столкнулся с близнецами, которые были разлучены с рождения и воссоединились в возрасте 39 лет.
«Близнецы, — писал позже Бушар, — были женаты на женщинах по имени Линда, развелись и женились во второй раз на женщинах по имени Бетти. Один назвал своего сына Джеймсом Алланом, другой назвал своего сына Джеймсом Аланом, и оба назвали своих домашних собак Той».
Но Кламп из MSUTR быстро указывает, что открытия Бушара не являются доказательством генетического детерминизма. «Они показывают, что мы входим в мир не как случайные существа или чистые листы, — говорит Кламп. то, в чем мы действительно хороши, и то, что нам нравится делать. Исследование Бушара говорит нам, что существует динамическое взаимодействие между тем, что нам нравится, чего мы хотим, и окружающей средой, которую мы выбираем».
Получайте последние новости
Рекомендуемые видео
Крупнейшее в США исследование близнецов выясняет, вызывают ли нас болезни природа или воспитание
Перейти к основному содержанию The VergeThe Verge logo.
Домашняя страница The Verge The VergeЛоготип Verge.- Наука/
- Здоровье
/
Метод, который использовали исследователи, может дать нам больше информации в будущем
Анджела Чен
|Поделитесь этой историей
Иллюстрация Джеймса Бэрхэма / The Verge лицо болезни. Хотя ответ не является окончательным или точным — он варьируется в зависимости от каждой из 560 изученных болезней — этот метод обещает дать больше информации в будущем.
Традиционный способ изучения природы и воспитания опирается на близнецов. Поскольку однояйцевые близнецы имеют одинаковый генетический код, сравнение здоровья близнецов может помочь определить, играют ли большую роль в их здоровье генетические факторы или факторы окружающей среды. Проблема в том, что может быть трудно найти много пар близнецов, поэтому в большинстве исследований близнецов используются небольшие наборы данных и рассматривается одно заболевание за раз.
Есть надежда, что результаты помогут в дальнейших исследованиях причин различных заболеваний. Вы заболеете, независимо от того, насколько вы богаты, где живете и что едите. Шансы заболеть другими заболеваниями, такими как астма, гораздо больше зависят от факторов окружающей среды человека, таких как климат и богатство, чем от его генетического кода. 9Исследование 0106 Nature Genetics показало, что гены влияют как минимум на 40 процентов из 560 заболеваний, при этом когнитивные расстройства больше всего зависят от генетики. Около четверти заболеваний были, по крайней мере частично, вызваны окружающей средой, при этом на глазные заболевания оказывалось наибольшее влияние окружающей среды.
Данные, о которых идет речь, поступили от частной страховой компании Aetna, которая поделилась этими данными (без идентифицирующей информации) с факультетом биомедицинской информатики Гарвардского университета.
База данных включала почтовые индексы (которые ученые использовали для экстраполяции таких факторов, как социально-экономический статус и загрязнение воздуха), записи о визитах к врачу и коды диагнозов из Международной классификации болезней, объясняет первый автор Чираг Лахани, научный сотрудник в области биомедицинских исследований. информатики в Гарварде. Объединив и проанализировав все эти данные, ученые смогли выявить относительный вклад генетических и экологических факторов в эти 560 состояний, которые включают в себя все, от болезней сердца до болезней соединительной ткани и болезней крови.
По словам Лакхани, есть надежда, что результаты помогут в дальнейших исследованиях причин различных заболеваний. «Например, если вас интересует отравление свинцом, генетика играет очень небольшую роль, и нам нужно думать об окружающей среде», — говорит он. «Но для других случаев, таких как СДВГ, которые, скорее всего, имеют жесткий генетический компонент, мы можем подумать о других способах исследования болезни», — говорит он.
Патель и Лакхани отмечают, что их исследование имеет ограничения. Во-первых, они не рассматривали крайне редкие заболевания, а поскольку они рассматривали близнецов, достаточно молодых, чтобы все еще иметь медицинскую страховку своих родителей, анализ исключает такие болезни, как болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера, которые развиваются в пожилом возрасте.
Дэн Бельски, профессор эпидемиологии в Школе общественного здравоохранения имени Мейлмана Колумбийского университета, не участвовавший в исследовании, сказал, что метод исследования помогает решить большую проблему в медицинских исследованиях: люди, которые регистрируются для участия в исследованиях, могут принципиально отличаться от людей, которые этого не делают.
Это делает результаты неполными и нерепрезентативными. «Никто не собирается выходить и собирать данные от такого количества людей, но вы можете сотрудничать с людьми, которые владеют этими данными, чтобы использовать экстраординарный сбор данных, который происходит в нашей жизни, для развития науки», — говорит он. «Это очень тщательно проведенное исследование, и я думаю, что интересно видеть, как такой масштаб данных используется для ответа на этот вопрос».
Тем не менее, сегодняшнее исследование не полностью решает и эту проблему. Как указывает Пател, люди, у которых есть частная страховка, такая как Aetna, имеют другие обстоятельства, чем те, у кого есть, например, Medicare. Следующим шагом будет попытка использовать этот метод во многих разных базах данных. «Я думаю, что есть огромная возможность использовать те же самые методы в этих группах населения, чтобы лучше понять другие важные факторы, которые не проявлялись так сильно», — говорит он.
Исправление от 16 января 2019 г.
