معلومة

1.9: التجارب العلمية - علم الأحياء

1.9: التجارب العلمية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

رؤية البقع

تعتبر البقع الموجودة على لسان هذا الطفل علامة مبكرة على نقص فيتامين سي ، والذي يسمى أيضًا الإسقربوط. هذا الاضطراب ، الذي قد يكون قاتلاً ، غير شائع اليوم لأن الأطعمة الغنية بفيتامين سي متوفرة نسبيًا. وتشمل الطماطم والفلفل والحمضيات مثل البرتقال والليمون والليمون الحامض. ومع ذلك ، كان الإسقربوط مشكلة معروفة على السفن البحرية في القرن الثامن عشر. قيل أن داء الاسقربوط تسبب في وفيات في الأسطول البريطاني أكثر مما تسبب فيه السلاحان الفرنسي والإسباني. في ذلك الوقت ، كان سبب داء الاسقربوط غير معروف ولم يتم اكتشاف الفيتامينات بعد. تشير الأدلة القصصية إلى أن تناول ثمار الحمضيات قد يعالج الاسقربوط. ومع ذلك ، لم يعرف أحد على وجه اليقين حتى عام 1747 ، عندما أجرى طبيب البحرية الاسكتلندية جون ليند تجربة لاختبار الفكرة. كانت تجربة ليند واحدة من أولى التجارب السريرية في تاريخ الطب.

ما هي التجربة؟

ان تجربة هو نوع خاص من البحث العلمي يتم إجراؤه في ظل ظروف خاضعة للرقابة. ولكن على عكس بعض أنواع التحقيقات الأخرى ، تتضمن التجربة معالجة بعض العوامل في نظام ما لمعرفة كيفية تأثيره على النتيجة. من الناحية المثالية ، تتضمن التجارب أيضًا التحكم في أكبر عدد ممكن من العوامل الأخرى من أجل عزل سبب النتائج التجريبية.

تختبر التجربة بشكل عام كيف يتأثر متغير معين ببعض المتغيرات المحددة الأخرى. المتغير المتأثر يسمى المتغير التابع، أو متغير النتيجة. المتغير الذي يؤثر على المتغير التابع يسمى مستقل عامل. ويسمى أيضًا المتغير الذي تم التلاعب به لأنه المتغير الذي يتلاعب به الباحث. أي متغيرات أخرى (متغير السيطرة) التي قد تؤثر أيضًا على المتغير التابع ، يتم الاحتفاظ بها ثابتة ، لذلك يتم قياس تأثيرات المتغير المستقل وحده.

تجربة ليند الاسقربوط

بدأ ليند تجربته مع الاسقربوط على متن سفينة بريطانية بعد أن كانت في البحر لمدة شهرين وبدأ البحارة تظهر عليهم علامات الاسقربوط. اختار مجموعة من 12 بحارا مصابين بالاسقربوط وقسم المجموعة إلى 6 أزواج. تلقى جميع البحارة الـ 12 نفس النظام الغذائي ، لكن تلقى كل زوج أيضًا مكملاً يوميًا مختلفًا للنظام الغذائي (Table ( PageIndex {1} )).

الجدول ( PageIndex {1} ): تجربة Lind's Scurvy
زوج من الموضوعاتاليومي ملحق للنظام الغذائي الذي حصل عليه هذا الزوج
11 لتر من عصير التفاح
25 قطرات من حامض الكبريتيك
36 ملاعق خل
41 كوب ماء بحر
52 برتقال و 1 ليمون
6معجون حار ومشروب من ماء الشعير

انتهت تجربة ليند بعد خمسة أيام فقط عندما نفدت ثمار الحمضيات الطازجة للزوج 5. ومع ذلك ، فقد تعافى البحارة في هذا الزوج تمامًا أو تحسنوا بشكل كبير. أظهر البحارة في الزوج الأول (الذين تلقوا ربع جالون عصير التفاح) أيضًا بعض التحسن ، لكن البحارة في الأزواج الأخرى لم يظهروا أي تحسن.

هل يمكنك تحديد المتغيرات المستقلة والتابعة في تجربة ليند؟ المتغير المستقل هو الملحق اليومي الذي تتلقاه الأزواج. المتغير التابع هو التحسن / عدم التحسن في أعراض الاسقربوط. دعمت نتائج ليند علاج الحمضيات للأسقربوط ، وسرعان ما تبنته البحرية البريطانية مع نتائج جيدة. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن الإسقربوط ناتج عن نقص فيتامين سي لم يتم اكتشافها إلا بعد مرور 200 عام تقريبًا.

أخذ العينات

اشتملت تجربة ليند على مرض الاسقربوط على 12 شخصًا فقط. هذه عينة صغيرة جدًا وفقًا للمعايير العلمية الحديثة. ال عينة في تجربة أو تحقيق آخر يتكون من الأفراد أو الأحداث التي تمت دراستها بالفعل. نادرًا ما يشمل جميع السكان لأن القيام بذلك سيكون على الأرجح غير عملي أو حتى مستحيل.

هناك نوعان من الأخطاء التي قد تحدث من خلال دراسة عينة بدلاً من مجموعة السكان بأكملها: خطأ الصدفة والتحيز.

  • يحدث خطأ محتمل إذا كانت العينة صغيرة جدًا. كلما كانت العينة أصغر ، زادت فرصة أنها لا تمثل عموم السكان بشكل عادل. يتم التخفيف من خطأ فرصة باستخدام عينة أكبر.
  • يحدث التحيز إذا لم يتم اختيار العينة بشكل عشوائي فيما يتعلق بمتغير في الدراسة. يتم تخفيف هذه المشكلة عن طريق الحرص على اختيار عينة عشوائية.

يجب تصميم تجربة موثوقة لتقليل كلا هذين المصدرين المحتملين للخطأ. يمكنك أن ترى كيف تمت معالجة مصادر الخطأ في تجربة بارزة أخرى: تجربة جوناس سالك الشهيرة عام 1953 للقاح شلل الأطفال المطور حديثًا. أُطلق على تجربة سالك الضخمة "أعظم تجربة صحية عامة في التاريخ".

تجربة لقاح شلل الأطفال في Salk

تخيل انتشار وباء على الصعيد الوطني من مرض شبيه بالإنفلونزا معدي يهاجم الأطفال بشكل رئيسي ويسبب الشلل في كثير من الأحيان. هذا بالضبط ما حدث في الولايات المتحدة خلال النصف الأول من القرن العشرين. ابتداءً من أوائل القرن العشرين ، كانت هناك دورات متكررة من أوبئة شلل الأطفال ، وبدا أن كل منها أقوى من سابقتها. انتهى الأمر بالعديد من الأطفال إلى أجهزة دعم الحياة فيما يسمى بـ "الرئتين الحديدية" (انظر الصورة أدناه) لأن عضلات تنفسهم أصيبت بالشلل بسبب المرض.

يتسبب فيروس شلل الأطفال في حدوث فيروس ، ولا يوجد حتى الآن علاج لهذا المرض المدمر المحتمل. لحسن الحظ ، يمكن الآن الوقاية منه باللقاحات. اكتشف جوناس سالك أول لقاح ضد شلل الأطفال في عام 1952. بعد اختبار اللقاح على نفسه وأفراد أسرته لتقييم سلامته ، أجرى سالك تجربة على مستوى البلاد لاختبار فعالية اللقاح باستخدام أكثر من مليون تلميذ كمواضيع. من الصعب تخيل تجربة وطنية للقاح تجريبي يستخدم الأطفال كـ "خنازير غينيا". لن يحدث هذا ابدا اليوم ومع ذلك ، في عام 1953 ، أثار شلل الأطفال الخوف في قلوب الآباء لدرجة أنهم قبلوا كلمة سالك بأن اللقاح آمن وسعدوا لأطفالهم بالمشاركة في الدراسة.

تم تصميم تجربة Salk بشكل جيد للغاية. أولاً ، تضمنت عينتين عشوائيتين كبيرتين جدًا من الأطفال - 600000 في مجموعة العلاج ، تسمى المجموعة التجريبية، و 600000 في المجموعة غير المعالجة ، تسمى مجموعة التحكم. أدى استخدام عينات كبيرة جدًا وعشوائية إلى تقليل احتمالية حدوث خطأ في الصدفة والتحيز في التجربة. تم حقن الأطفال في المجموعة التجريبية بلقاح شلل الأطفال التجريبي. تم حقن الأطفال في المجموعة الضابطة بمحلول ملحي غير ضار (ماء مالح). كان حقنة المحلول الملحي دواءً وهمياً. أ الوهمي هو علاج "مزيف" ليس له في الواقع أي تأثير على الصحة. يتم تضمينه في تجارب اللقاحات والعلاجات الطبية الأخرى ، لذلك لن يعرف الأشخاص في أي مجموعة (ضابطة أو تجريبية) تم وضعهم. يساعد استخدام الدواء الوهمي الباحثين على التحكم في تأثير الدواء الوهمي. هذا رد فعل نفسي على علاج يحدث لمجرد معالجة الموضوع ، حتى لو لم يكن للعلاج تأثير حقيقي.

التجارب التي يتم فيها استخدام الدواء الوهمي بشكل عام تجارب عمياء لأن الأشخاص "أعمى" عن مجموعتهم التجريبية. هذا يساعد على منع التحيز في التجربة. في كثير من الأحيان ، حتى الباحثين لا يعرفون أي الموضوعات في كل مجموعة. هذا النوع من التجارب يسمى تجربة مزدوجة التعمية لأن كلاً من المشاركين والباحثين "أعمى" عن الموضوعات الموجودة في كل مجموعة. كانت تجربة اللقاح التي أجراها سالك تجربة مزدوجة التعمية ، وتعتبر التجارب مزدوجة التعمية الآن المعيار الذهبي للتجارب السريرية للقاحات والأدوية العلاجية وغيرها من العلاجات الطبية.

أثبت لقاح شلل الأطفال الذي ابتكره سالك نجاحه الكبير. كشف تحليل البيانات من دراسته أن اللقاح كان فعالاً بنسبة 80 إلى 90 في المائة في الوقاية من شلل الأطفال. بين عشية وضحاها تقريبًا ، تم الترحيب بسالك كبطل قومي. ظهر على غلاف زمن مجلة ودعي إلى البيت الأبيض. في غضون سنوات قليلة ، تلقى ملايين الأطفال لقاح شلل الأطفال. بحلول عام 1961 ، انخفض معدل الإصابة بشلل الأطفال في الولايات المتحدة بنسبة 96 بالمائة.

حدود التجريب

تعد التجارب التي تم إجراؤها جيدًا بشكل عام أكثر التحقيقات العلمية صرامة وموثوقية. ومع ذلك ، فإن السمة المميزة للتلاعب بالمتغيرات لاختبار النتائج غير ممكنة أو عملية أو أخلاقية في جميع التحقيقات. نتيجة لذلك ، لا يمكن اختبار العديد من الأفكار من خلال التجريب. على سبيل المثال ، لا يمكن استخدام التجارب لاختبار الأفكار حول ما أكله أسلافنا منذ ملايين السنين أو كيف يساهم تدخين السجائر على المدى الطويل في الإصابة بسرطان الرئة. في حالة أسلافنا ، من المستحيل دراستهم مباشرة. يجب أن يعتمد الباحثون بدلاً من ذلك على أدلة غير مباشرة ، مثل الملاحظات التفصيلية لأسنانهم المتحجرة. في حالة التدخين ، من غير الأخلاقي تعريض الإنسان لدخان السجائر الضار. بدلاً من ذلك ، قد يستخدم الباحثون دراسات قائمة على الملاحظة لأشخاص مدخنين بالفعل ، مع غير المدخنين كعناصر تحكم ، للبحث عن الارتباطات بين عادات التدخين وسرطان الرئة.

تقرير اخبارى: علم الأحياء البشري في الأخبار

أجرى ليند تجربته لاختبار تأثير ثمار الحمضيات على الاسقربوط في وقت كان البحارة يموتون فيه بالآلاف بسبب هذا المرض الغذائي أثناء استكشافه للعالم. المستكشفون اليوم هم رواد فضاء في الفضاء ، وتغذيتهم ضرورية أيضًا لنجاح مهماتهم. ومع ذلك ، قد يكون الحفاظ على تغذية جيدة لرواد الفضاء في الفضاء أمرًا صعبًا. تتمثل إحدى المشكلات في أن رواد الفضاء يميلون إلى تناول كميات أقل من الطعام أثناء تواجدهم في الفضاء. إنهم ليسوا مشغولين جدًا في مهامهم فحسب ، بل قد يتعبون أيضًا من حصص الطعام في الفضاء. بيئة الفضاء مشكلة أخرى. يمكن أن يكون لعوامل مثل الجاذبية الصغرى وزيادة التعرض للإشعاع آثار كبيرة على صحة الإنسان وتتطلب تعديلات غذائية للمساعدة في التصدي لها. يتم توفير طريقة جديدة لدراسة تغذية رواد الفضاء وصحتهم من قبل رائدي الفضاء التوأمين المتطابقين سكوت ومارك كيلي (الشكل ( PageIndex {3} )).

يعد Kellys أول رواد فضاء متطابقين ، لكن دراسات التوائم ليست شيئًا جديدًا. استخدم العلماء توائم متماثلة (متماثلة اللواقح) كمواضيع بحثية لعقود عديدة. التوائم المتطابقة لها نفس الجينات ، لذا فإن أي اختلافات بينهما يمكن أن تُعزى عمومًا إلى التأثيرات البيئية بدلاً من الأسباب الجينية. أمضى مارك كيلي ما يقرب من عام كامل في محطة الفضاء الدولية (ISS) بين عامي 2015 و 2016 ، بينما بقي توأمه ، سكوت كيلي ، على الأرض ، حيث عمل كعنصر تحكم في التجربة. ربما لاحظت الكثير من التغطية الإعلامية لعودة مارك كيلي إلى الأرض في مارس 2016 ، لأن إقامته المستمرة في الفضاء كانت الأطول بين أي رائد فضاء أمريكي في ذلك الوقت. تتعلم ناسا الكثير عن آثار السفر إلى الفضاء على المدى الطويل على جسم الإنسان من خلال قياس ومقارنة المؤشرات الغذائية والبيانات الصحية الأخرى في التوائم.

إعادة النظر

  1. كيف تختلف التجارب عن الأنواع الأخرى من التحقيقات العلمية؟
  2. حدد المتغيرات المستقلة والمعتمدة في تجربة لقاح شلل الأطفال في Salk على مستوى البلاد.
  3. قارن وقارن خطأ الصدفة والتحيز في أخذ العينات. كيف يمكن التقليل من كل نوع من أنواع الخطأ؟
  4. ما هو تأثير الدواء الوهمي؟ اشرح كيف تم التحكم في تصميم Salk التجريبي لذلك.
  5. إملأ الفراغات. يتم التلاعب بالمتغير _____________ لمعرفة التأثيرات على المتغير ___________.
  6. صحيحة أو خاطئة. في دراسات التوائم المتطابقة ، المتغير المستقل هو جيناتهم.
  7. صحيحة أو خاطئة. لا يمكن إجراء التجارب على البشر.
  8. صحيحة أو خاطئة. تكون أحجام العينات الأكبر عمومًا أفضل من الأحجام الأصغر في التجارب العلمية.
  9. أجب عن الأسئلة التالية حول تجربة ليند للإصابة بالإسقربوط.
    1. لماذا تعتقد أنه من المهم أن يتم الحفاظ على وجبات البحارة جميعًا كما هي ، بخلاف المكملات اليومية؟
    2. هل يمكنك التفكير في بعض العوامل الأخرى غير النظام الغذائي التي من المحتمل أن تكون مختلفة بين البحارة والتي ربما تكون قد أثرت على نتيجة التجربة؟
    3. لماذا تعتقد أن البحارة الذين شربوا عصير التفاح لديهم بعض التحسن في أعراض الاسقربوط؟
  10. اشرح لماذا تعتبر التجارب مزدوجة التعمية أكثر صرامة من التجارب العادية.
  11. لماذا الدراسات التي تستخدم التوائم المتطابقة مفيدة للغاية؟
  12. هل تعتقد أنه من الضروري تضمين دواء وهمي (مثل الحقن بمحلول ملحي في تجربة اختبار المخدرات) في التجارب التي تستخدم الحيوانات؟ لما و لما لا؟

استكشاف المزيد

شاهد حديث TED الترفيهي هذا ، والذي يتحدث فيه عالم الكيمياء الحيوية كاري موليس عن التجربة كأساس للعلم الحديث.

شاهد هذا الفيديو لمعرفة المزيد حول إجراء التجارب العلمية:


شاهد الفيديو: 8 تجارب علمية بسيطة وممتعة في المدارس والمنازل (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Drummand

    لن يمر هباء.

  2. Curt

    أشارك رأيك تمامًا. الفكرة جيدة ، أنا أؤيدها.

  3. Poston

    يجب أن تقول هذا - الخطأ.

  4. Tewodros

    يمكنني البحث عن الرابط إلى موقع الويب مع معلومات حول موضوع الاهتمام لك.

  5. Zulkizilkree

    يخرج الدعائم ، من نوع ما

  6. Tygorr

    أعتذر ، لكن في رأيي أنك مخطئ. يمكنني الدفاع عن موقفي. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنتحدث.



اكتب رسالة