Наиболее важными событиями в области биологии, повлиявшими на весь ход ее дальнейшего развития, являются: установление молекулярной структуры ДНК и ее роли в передаче информации в живой материи (Ф. Крик, Дж. Уотсон, М. Уилкинс); расшифровка генетического кода (Р. Холли, Х.-Г. Корана, М. Ниренберг); открытие структуры гена и генетической регуляции синтеза белков (А. М. Львов, Ф. Жакоб, Ж.-Л. Моно и др.); формулировка клеточной теории (М. Шлейден, Т. Шванн, Р. Вирхов, К. Бэр); исследование закономерностей наследственности и изменчивости (Г. Мендель, Г. де Фриз, Т. Морган и др.); формулировка принципов современной систематики (К. Линней), эволюционной теории (Ч. Дарвин) и учение о биосфере (В.И. Вернадский).
В анализ были включены только преподаватели, в которых участвовало в общей сложности пять или более студентов в любом из этих трех типов взаимодействий между учащимися и преподавателями в трех наблюдаемых классах. Мы выбрали пять в качестве более низкого отсечения, чтобы быть консервативным, поскольку анализ, который мы планировали использовать, включал отношения. При соотношениях, чем меньше наблюдений, тем легче увидеть экстремальные значения, которые будут классифицированы как значительные отклонения от ожидаемых.
Исходя из этого критерия, только 20 из 26 инструкторов квалифицировались для анализа участия учащегося в взаимодействиях всего класса. Если бы наблюдатели не смогли определить пол оратора или не согласились с полом, студент был отмечен как «не может определить». В целом, наблюдатели не могли назначить пол 9% студентов, которые говорили перед всем классом, Если более 20% от общего числа студентов, выступающих на трех сеансах, не могут быть назначены воспринимаемым полом, тогда преподаватель, преподающий этот класс, не был включен в наш анализ.
Значимость открытий последних десятилетий еще предстоит оценить, однако наиболее крупными достижениями биологии были признаны: расшифровка генома человека и других организмов, определение механизмов контроля потока генетической информации в клетке и формирующемся организме, механизмов регуляции деления и гибели клеток, клонирование млекопитающих, а также открытие возбудителей «коровьего бешенства» (прионов).
Это произошло только для двух инструкторов, в которых либо камера была слишком далеко, чтобы увидеть, что кто-то из студентов, которые говорили, или студенты так коротко говорили, что их невозможно было идентифицировать. Таким образом, из 20 преподавателей, в которых участвовало более пяти учеников, выступивших за весь класс за три класса, мы смогли проанализировать данные об участии 18 инструкторов.
Мы решили работать с историческими видеоданными, чтобы мы не влияли на поведение инструктора, сидя и записывая взаимодействия в реальном времени. Однако методы, используемые в этом исследовании, имеют несколько ограничений. Первым недостатком работы с историческими видеоданными является то, что мы не можем идентифицировать отдельных студентов по имени, чтобы определить их самооценку гендерной идентичности. Воспринимаемый пол был лучшим прокси-сервером, который мы могли бы собрать, но воспринимаемый пол не всегда совпадает с самоопределенным полом.
Работы по программе «Геном человека», которые проводились одновременно в нескольких странах и были завершены в начале нынешнего века, привели нас к пониманию того, что у человека есть всего около 25-30 тыс. генов, но информация с большей части нашей ДНК не считывается никогда, так как в ней содержится огромное количество участков и генов, кодирующих признаки, утратившие значение для человека (хвост, оволосение тела и др.). Кроме того, был расшифрован ряд генов, отвечающих за развитие наследственных заболеваний, а также генов- мишеней лекарственных препаратов. Однако практическое применение результатов, полученных в ходе реализации данной программы, откладывается до тех пор, пока не будут расшифрованы геномы значительного количества людей, и тогда станет понятно, в чем же все-таки их различие. Эти цели поставлены перед целым рядом ведущих лабораторий всего мира, работающих над реализацией программы «ENCODE».
Во-вторых, в большинстве наших наблюдаемых классов индивидуальный инструктор использовал несколько методов взаимодействия с учащимися, а также работу с небольшими группами. Таким образом, нам не удалось связать эффективность экзамена в этих классах с используемыми методами взаимодействия, поскольку использовались несколько методов, и невозможно было установить независимое влияние одного из этих методов на эффективность экзамена.
Анализы проводились отдельно для каждого типа взаимодействия между студентом и преподавателем, чтобы определить, существуют ли гендерные модели участия в рамках каждой стратегии. У некоторых преподавателей было достаточно участников из двух категорий, которые должны были быть включены в оба набора анализов, а некоторые из них превышали минимальное количество студентов для всех трех методов. Поэтому индивидуальный инструктор может быть включен в анализ более чем одного типа взаимодействия. В целом, 11 преподавателей были включены в анализ для спонтанных студенческих вопросов, 13 в анализе дискуссий на добровольных началах и 4 в анализе дискуссий по случайным вызовам.
Биологические исследования являются фундаментом медицины, фармации, широко используются в сельском и лесном хозяйстве, пищевой промышленности и других отраслях человеческой деятельности.
Хорошо известно, что только «зеленая революция» 1950-х годов позволила хотя бы частично решить проблему обеспечения быстро растущего населения Земли продуктами питания, а животноводство - кормами за счет внедрения новых сортов растений и прогрессивных технологий их выращивания. В связи с тем, что генетически запрограммированные свойства сельскохозяйственных культур уже почти исчерпаны, дальнейшее решение продовольственной проблемы связывают с широким введением в производство генетически модифицированных организмов.
Поскольку количество взаимодействий между учащимися и преподавателями значительно варьировалось между этими 18 инструкторами, результаты будут выражаться в процентах от взаимодействий женщин. Поскольку в каждом анализе инструкторов участвовало лишь небольшое количество учеников, для сравнения ожидаемого значения женских ораторов с наблюдаемым процентом женских голосов, слышимых в каждом типе взаимодействия, использовался точный биномиальный тест на предмет хорошей пригодности. Кроме того, был проведен непараметрический дисперсионный анализ Крускала-Уоллиса, чтобы определить, влияет ли гендерный фактор на женщин.
Производство многих продуктов питания, таких как сыры, йогурты, колбасы, хлебобулочные изделия и др., также невозможно без использования бактерий и грибов, что является предметом биотехнологии.
Познание природы возбудителей, процессов течения многих заболеваний, механизмов иммунитета, закономерностей наследственности и изменчивости позволили существенно снизить смертность и даже полностью искоренить ряд болезней, таких, например, как черная оспа. С помощью новейших достижений биологической науки решается и проблема репродукции человека. Значительная часть современных лекарственных препаратов производится на основе природного сырья, а также благодаря успехам генной инженерии, как, например, инсулин, столь необходимый больным сахарным диабетом, что в основном синтезируется бактериями, которым перенесен соответствующий ген.
Результаты для исследования 2: Существуют ли гендерные пробелы в участии во всех обсуждениях на целых классах. В 11 классах, где были спонтанные студенческие вопросы, не было существенной разницы между долей женщин, обучающихся в классе, и долей вопросов, заданных женщинами. В классных комнатах женщины не задавали больше вопросов, чем мужчины.
Изменение по классам в процентах вопросов, заданных женщинами. Сравнение процента женщин в классе с процентом бесспорных вопросов в классе, заданных женщинами. Звездочки показывают, что точное биномиальное испытание было значительным на уровне р = 05.
Не менее значимы биологические исследования для сохранения окружающей среды и разнообразия живых организмов, угроза исчезновения которых ставит под сомнение существование человечества.
Наибольшее значение среди достижений биологии является тот факт, что они лежат даже в основе построения нейронных сетей и генетического кода в компьютерных технологиях, а также широко используются в архитектуре и других отраслях. Вне всякого сомнения, наступивший XXI век является веком биологии.
С другой стороны, в 13 классах, в которых были ответы добровольцев, количество ответов, приписываемых женщинам, было значительно ниже, чем ожидалось, исходя из количества женщин, обучающихся в каждом классе. В каких-либо классных комнатах женщины слышали больше, чем мужчины, когда инструктор запрашивал ответы добровольцев.
Женщины слышали во взаимодействии добровольцев-студентов-инструкторов значительно меньше ожиданий, основанных на учебе. Сравнение процента женщин в классе с процентным соотношением волонтерских студентов-инструкторов, в которых участвуют учащиеся-женщины.
Современная биология основывается на тех достижениях, которые были сделаны в этой науке во второй половине
XIX века: создание Ч. Дарвином эволюционного учения,
основополагающие работы К. Бернара в области физиоло
гии, важнейшие исследования Л. Пастера, Р. Коха и
И.И. Мечникова в области микробиологии и иммунологии,
работы И.М. Сеченова и И.И. Павлова в области выс
шей нервной деятельности и, наконец, блестящие работы
Г. Менделя, хотя и не получившие известности до начала
В отличие от спонтанных студенческих вопросов или ответов добровольцев не было существенных гендерных различий в участии, когда участие основывалось на случайном вызове. Этот шаблон был согласован в четырех классах, в которых использовался случайный вызов.
Случайный призыв аннулирует гендерный разрыв в участии всего класса. Сравнение процента женщин в классе с процентом женщин, которых вызывают во время обсуждения на основе случайных разговоров. Мы не обнаружили никаких доказательств того, что гендерный инструктор модерировал любую из этих форм участия.
XX века, но уже выполненные их выдающимся автором.
XX век явился продолжением не менее интенсивного
прогресса в биологии. В 1900 году голландским ученым-биологом X. де Фризом (1848-1935), немецким ученым-ботаником К.Э. Корренсом (1864-1933) и австрийским ученым Э. Чермак-Зейзенеггом (1871-1962) независимо друг от друга и почти одновременно вторично были открыты и стали всеобщим достоянием законы наследственности, установленные Менделем.
Студенты-женщины отставали на экзаменах по сравнению с мужчинами-сверстниками с аналогичным историческим успехом колледжа. Кроме того, голоса женщин были услышаны гораздо реже, чем можно было бы ожидать на основе гендерного состава классов. Причины и последствия этих тонких диспропорций трудно различить, но они могут иметь долгосрочные последствия для развития научной идентичности, чувства принадлежности и уверенности женщин-специалистов в области науки, которые могут иметь негативные последствия для долгосрочного удержания женщин в области биологии.
Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят принцип дискретности в явлениях наслед-
ственности, открытый еще Менделем; опыты по изучению закономерностей наследования потомками свойств и признаков родителей были значительно расширены. Было принято понятие «ген», введенное известным датским биологом Вильгельмом Иогансоном (1857-1927) в 1909 году и означающее единицу наследственного материала, ответственного за передачу по наследству определенного признака.
Небольшой, но потенциально важный разрыв между мужчинами и женщинами
У нас нет данных о статусе первого поколения для нашего образца, но у нас есть расовая и этническая идентичность. Это было меньше половины разрыва в достижении успеха среди белых и чернокожих студентов и белых домашних студентов и иностранных студентов. Разрыв в достижении гендерного равенства был вдвое выше, чем разрыв в достижении Азии и белых достижений. Эти результаты показывают, что разрыв в гендерном достижении имеет сходные масштабы с некоторыми пробелами, которые уже вызывают озабоченность в биологии, хотя и меньше других.
Утвердилось понятие хромосомы как структурного ядра клетки, содержащего дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) - высокомолекулярное соединение, носитель наследственных признаков.
Дальнейшие исследования показали, что ген является определенной частью ДНК и действительно носителем только определенных наследуемых свойств, в то время как ДНК - носитель всей наследственной информации организма.
В отличие от нашего исследования, три исследования во вводных классах биологии не обнаружили значительных промежутков между мужчинами и женщинами. В целом, наше исследование является крупнейшим исследованием вводной биологии и единственным исследованием вводной биологии, чтобы продемонстрировать разрыв в достижении успеха. К ним относятся исследования в областях, которые, как считается, менее дружелюбны к женщинам, чем биология, такие как физика и биохимия. Однако пробелы в достижении эффективности являются лишь одной мерой, и перед тем, как можно сделать какие-либо окончательные выводы, необходимо изучить больше мер.
Развитию генетики способствовали в большой мере исследования известного американского биолога, одного из основоположников этой науки, Томаса Ханта Моргана (1866-1945). Он сформулировал хромосомную теорию наследственности. Большинство растительных и животных организмов являются диплоидными, т.е. их клетки (за исключением половых) имеют наборы парных хромосом, однотипных хромосом от женского и мужского организмов. Хромосомная теория наследственности сделала более понятными явления расщепления в наследовании признаков.
Во-первых, учащиеся-женщины могут вводить вступительные классы биологии с более слабым фоном биологии, чем мужчины. Второе возможное объяснение этого разрыва в достижении происходит из литературы социальной психологии: феномена угрозы стереотипов. Было показано, что меры по уменьшению угрозы стереотипов повышают эффективность женщин в областях, связанных с математикой. Таким образом, остается вероятность того, что женщины в биологии находятся под стереотипной угрозой и что это явление может объяснить наши результаты.
Гендер инструктора может повлиять на достижение успеха
Необходима дальнейшая работа для тщательного изучения этой возможности. Будущая перспективная работа могла бы проводить обследования, которые учитывали бы различия в подготовке и опыте стереотипной угрозы, чтобы различать эти и другие возможности. Доказательства для гендерного воздействия преподавателя на гендерные разрывы в достижении на уровне колледжа неоднозначны. Некоторые исследования показывают, что гендерный пол инструктора влияет на достижение женщин, но другие исследования не подтверждают этого вывода.
Важным событием в развитии генетики стало открытие мутаций - возникающих внезапно изменений в наследственной системе организмов и потому могущих привести к устойчивому изменению свойств гибридов, передаваемых и далее по наследству. Своим возникновением мутации обязаны либо случайным в развитии организма событиям (их обычно называют естественными или спонтанными мутациями), либо искусственно вызываемым воздействиям (такие мутации часто именуют индуцированными). Все виды живых организмов (как растительных, так и животных) способны мутировать, т. е. давать мутации. Это явление - внезапное возникновение новых, передающихся по наследству свойств - известно в биологии давно. Однако систематическое изучение мутаций было начато голландским ученым Хуго де Фризом, установившим и
Наше исследование нашло некоторые доказательства небольшого, но значительного влияния пола преподавателя, хотя была некоторая неопределенность в отношении важности этих условий. Одним из ограничений нашего исследования является то, что мы не документировали, могут ли методы обучения или формат экзамена варьироваться в зависимости от пола инструктора. Без этой информации невозможно определить, учат ли преподаватели-преподаватели по-другому, чем инструкторы-мужчины, и является ли эффект преподавателя главным образом гендерным принципом инструктора.
сам термин «мутации». Было обнаружено, что индуцированные мутации могут возникать в результате радиоактивного облучения организмов, а также могут быть вызваны воздействием некоторых химических веществ.
Следует отметить первооткрывателей всего того, что связано с мутациями. Советский ученый-микробиолог Георгий Адамович Надсон (1867-1940) вместе со своими коллегами и учениками установил в 1925 году воздействие радиоизлучения на наследственную изменчивость у грибов. Известный американский генетик Герман Джозеф Меллер (1890-1967), работавший в течение 1933-1937 годов в СССР, обнаружил в 1927 году в опытах с дрозофилами сильное мутагенное действие рентгеновских лучей. В дальнейшем было установлено, что не только рентгеновское, но и любое ионизированное облучение вызывает мутации.
Гендерные пробелы существуют в участии всего класса
Мы знаем анекдотически, что большинство экзаменов по всем 23 курсам были форматом короткого ответа и что некоторые из инструкторов с наиболее ориентированными на учеников классами были мужчинами. В целом мы обнаружили, что учащиеся женщин и мужчин одинаково склонны задавать спонтанные вопросы в ~ 50% классов. Когда учеников попросили предложить ответы добровольцев, 69% классных комнат продемонстрировали характер участия мужчин в предвзятости; В этих классах мужчины в среднем говорили в 63% случаев, хотя они составляли 40% от общего класса.
Достижения генетики (и биологии в целом) за прошедшее после выхода в свет книги Дарвина «Происхождение видов» время так значительны, что было бы удивительно, если бы все это никак не повлияло на дарвиновскую теорию эволюции. Два фактора: изменчивость и наследственность, которым Дарвин придавал большое значение, получили более глубокое толкование.
Во-первых, отдельные ученики решили, будет ли добровольно отвечать на вопрос преподавателя, а затем инструктор решил, какие добровольцы должны выступить, чтобы поговорить. Инструкторы входят в класс с набором представлений о классе, которые могут включать, помимо прочего, какие темы будут интересовать большинство студентов, что студенты уже знают о предмете, и кто будет участвовать больше всего. Более того, если мы ожидаем, что самцы будут участвовать больше, особенно когда вы предлагаете ответы, то мы могли бы бессознательно облегчить эту модель, обратившись к мужчинам больше.
Итак, дальнейшее развитие биологии и входящей в нее составной частью генетики, во-первых, еще более укрепило дарвиновскую теорию эволюции живого мира и, во-вторых, дало более глубокое толкование (соответствующее достигнутым успехам в биологии) понятиям изменчивости и наследственности, а следовательно, всему процессу эволюции живого мира. Более того, можно сказать, что успехи биологии выдвинули эту науку в ряды лидеров естествознания, причем наиболее поразительные ее достижения связаны с изучением процессов, происходящих на молекулярном уровне.
Молекулярная биология
Прогресс в области изучения макромолекул до второй половины нашего века был сравнительно медленным, но благодаря технике физических методов анализа, скорость его резко возросла.
У. Астбери ввел в науку термин «молекулярная биология» и провел основополагающие исследования белков и ДНК. Хотя в 40-е годы почти повсеместно господствова-
ло мнение, что гены представляют собой особый тип белковых молекул, в 1944 году О. Звери, К. Маклеод и М. Мак-карти показали, что генетические функции в клетке выполняет не белок, а ДНК. Установление генетической роли нуклеиновых кислот имело решающее значение для дальнейшего развития молекулярной биологии, причем было показано, что эта роль принадлежит не только ДНК, но и РНК (рибонуклеиновой кислоте).
Расшифровку молекулы ДНК произвели в 1953 году Ф.Крик (Англия) и Д.Уотсон (США). Уотсону и Крику удалось построить модель молекулы ДНК, напоминающую двойную спираль.
Наряду с изучением нуклеиновых кислот и процессом синтеза белка в молекулярной биологии большое значение с самого начала имели исследования структуры и свойств самих белков. Параллельно с расшифровкой аминокислотного состава белков проводились исследования их пространственной структуры. Среди важнейших достижений этого направления следует назвать теорию спирали, разработанную в 1951 году Э. Полингом и Р. Кори. Согласно этой теории, полипептидная цепь белка не является плоской, а свернута в спираль, характеристики которой были также определены.
Несмотря на молодость молекулярной биологии, успехи, достигнутые ею в этой области, ошеломляющи. За сравнительно короткий срок были установлены природа гена и основные принципы его организации, воспроизведения и функционирования. Полностью расшифрован генетический код, выявлены и исследованы механизмы и главные пути образования белка в клетке. Полностью определена первичная структура многих транспортных РНК. Установлены основные принципы организации разных субклеточных частиц, многих вирусов, и разгаданы пути их биогенеза в клетке.
Другое направление молекулярной генетики - исследование мутации генов. Современный уровень знаний позволяет не только понять эти тонкие процессы, но и использовать их в своих целях. Разрабатываются методы генной инженерии, позволяющие внедрить в клетку желаемую генетическую информацию. В 70-е годы появились методы выделения в чистом виде фрагментов ДНК с помощью электрофореза.
В 1981 году процесс выделения генов и получения из них различных цепей был автоматизирован. Генная инженерия в сочетании с микроэлектроникой предвещают возможности управлять живой материей почти так же, как неживой.
В последнее время в средствах массовой информации активно обсуждаются опыты по клонированию и связанные с этим нравственные, правовые и религиозные проблемы. Еще в 1943 году журнал «Сайенс» сообщил об успешном оплодотворении яйцеклетки в «пробирке». Далее события развивались следующим образом.
1973 год - профессор Л. Шетлз из Колумбийского университета в Нью-Йорке заявил, что он готов произвести на свет первого «бэби из пробирки», после чего последовали категорические запреты Ватикана и пресвитерианской церкви США.
1978 год - рождение в Англии Луизы Браун, первого ребенка «из пробирки».
1997 год - 27 февраля «Нейчур» поместил на своей обложке - на фоне микрофотографии яйцеклетки - знаменитую овечку Долли, родившуюся в институте Рослин в Эдинбурге.
1997 год - в самом конце декабря журнал «Сайенс»
сообщил о рождении шести овец, полученных по рослин-
скому методу. Три из них, в том числе и овечка Долли,
несли человеческий ген «фактора IX», или кровоостанав
ливающего белка, который необходим людям, страдающим
гемофилией, то есть несвертываемостью крови.
1998 год - чикагский физик Сиди объявляет о созда
нии лаборатории по клонированию людей: он утверждает,
что отбоя от клиентов у него не будет.
1998 год, начало марта - французские ученые объявили о рождении клонированной телочки.
Все это открывает уникальные перспективы для человечества.
Клонирование органов и тканей - это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и в других областях медицины и биологии. При пересадке клонированного органа не надо думать о подавлении реакции отторжения и возможных последствиях в виде рака, развившегося на фоне иммунодефицита. Клонированные органы станут спасением для людей, попавших в автомобильные
аварии или какие-нибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужна радикальная помощь из-за заболеваний пожилого возраста (изношенное сердце, больная печень и т. д.).
Самый наглядный эффект клонирования - дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей. Миллионы семейных пар во всем мире страдают, будучи обреченными оставаться без потомков.
