Методы биологических исследований

Обсудить основные методы биологических исследований:

· Исторический метод.

· Наблюдение (описательный и сравнительный методы).

· Эксперимент.

· Построения и изучения моделей явлений, процессов или систем.

 

Задание 2: Прочитайте и законспектируйте в тетрадь для практических работ основные определения и понятия.

Как известно, новые теоретические представления и продвижение познания вперед в любой науке всегда определялись и определяются созданием и использованием новых методов исследования. Биология не является исключением из этого правила. Основными методами, используемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.

Наиболее общим и важным для биологических ис­следований является исторический метод, позволяющий проанализировать весь ход развития и становления изу­чаемого объекта. Исторический метод входит в биологию во второй половине XIX в. благодаря Ч. Дарвину, который позволил поставить на научные основы исследование закономерностей появления и развития организмов, становления структуры и функций организмов во времени и в пространстве. С введением этого метода в биологии немедленно произошли значительные качественные изменения. Исторический метод превратил биологию из науки чисто описательной в науку, объясняющую, как произошли и как функционируют многообразные живые системы. Благодаря этому методу биология поднялась сразу на несколько ступеней выше. В настоящее время исторический метод вышел, по существу, за рамки метода исследования и стал всеобщим подходом к изучению явлений жизни во всех биологических науках.

Другим важным и очень распростра­ненным методом в биологии является наблюдение. Каж­дый исследователь должен обладать известным трудолю­бием в наблюдении и сборе фактов. Но простое наблюде­ние без анализа не предоставляет нам нужного количе­ства полезной информации.

В некоторых источниках наблюдательный метод принято подразделять на описательный и сравнительный. В этом есть принципиальный смысл, т.к. можно проследить историческое зарождение этих методов в биологии. Описательный метод является самым старым методом и основан на наблюдении организмов. Он заключается в сборе фактического материала и описании его. Возникнув в самом начале биологического познания, этот метод долгое время оставался единственным в изучении строения и свойств клеток, тканей и организмов. Описательный метод широко используется и в наше время, особенно в зоологии, ботанике, цитологии, экологии и других науках. Изучение клеток с помощью светового или электронного микроскопа и описание выявленных при этом микроскопических или субмикроскопических особенностей в их строении представляет собой один из теперешних примеров использования описательного метода.

Сравнительный метод также широко используют в разных биологических науках и в наше время. Сравнение приобретает особую ценность тогда, когда невозможно дать определение понятия. Например, с помощью электронного микроскопа часто получают изображения, истинное содержание которых заранее неизвестно. Только сравнение их со светомикроскопическими изображениями позволяет получить желаемые данные.

Метод эксперимента позво­ляет в контролируемых и управляемых условиях изу­чать явления природы и в этом смысле является очень удобным, а поэтому чрезвычайно распространенным.

Начиная примерно с 40-х годов XX в. экспериментальный метод в биологии подвергся значительному усовершенствованию за счет повышения разрешающей способности многих биологических методик и разработки новых экспериментальных приемов. Например, была очень повышена разрешающая способность генетического анализа, ряда иммунологических методик. В практику исследований были введены культивированные соматические клетки, выделение биохимических мутантов микроорганизмов и соматических клеток и т. д.

Экспериментальный метод стал широко обогащаться методами физики и химии, которые оказались исключительно ценными не только в качестве самостоятельных методов, но и в сочетаниях с биологическими методами. Например, структура и генетическая роль ДНК были выяснены в результате сочетанного использования химических методов выделения ДНК, химических и физических методов определения ее первичной и вторичной структуры и биологических методов (трансформации и генетического анализа бактерий).

В настоящее время экспериментальный метод характеризуется исключительными возможностями в изучении явлений жизни. Эти возможности определяются использованием:

§ микроскопии разных видов, включая электронную с техникой ультратонких срезов,

§ биохимических методов,

§ высокоразрешающего генетического анализа,

§ иммунологических методов,

§ разнообразных методов культивирования и прижизненного наблюдения в культурах клеток, тканей и органов,

§ маркировки эмбрионов,

§ техники оплодотворения в пробирке,

§ метода меченых атомов,

§ рентгеноструктурного анализа,

§ ультрацентрифугирования,

§ спектрофотометрии,

§ хроматографии,

§ электрофореза,

§ секвенирования,

§ конструкции биологически активных рекомбинантных молекул ДНК и т. д.

Новое качество, заложенное в экспериментальном методе, вызвало моделирование в биологии. Наряду с моделированием на уровне организмов в настоящее время очень развивается моделирование на молекулярном и клеточном уровнях, а также математическое моделирование различных биологических процессов. Исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения моделей их функционирования необходимо в биоло­гии. По существу, на идее моделирования базируется любой метод, однако неизбежным следствием при этом является упрощение рассматриваемого явления или объекта.

Успехи, достигнутые в результате использования экспериментального метода, сопровождались изменениями в подходах к изучению явлений жизни. Продвижение вперед биологических наук в XX-XXI вв. во многом определилось также возникновением и развитием системно-структурного подхода к изучению организации и функций живых организмов, анализом и синтезом получаемых данных о структуре и функциях исследуемых объектов. Экспериментальный метод в современном оснащении и в сочетании с системно-структурным подходом в корне преобразил биологию, углубил ее познавательные возможности, расширил представления о научной картине мира, еще больше связал ее с производством, с медициной.

 

Задание 3. Найти достоинства и недостатки каждого метода на конкретных примерах. Студент выбирает живой объект, предлагает аспект его изучения – внешнее или внутреннее строение, особенности физиологии и биохимии, поведение, экологию питания и размножения и т.д. Затем выбирает методы, которыми можно получить эти данные и обсуждает с группой в рамках дискуссии полноту и адекватность возможных результатов исследования. Особое внимание необходимо обратить на материальные затраты, возможность постоянного контроля за изменениями в системе и влияние условий (естественных или искусственных) на конечный результат.

ЗАНЯТИЕ 5.