1.4: Наука біології - фундаментальні та прикладні науки

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5143

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Диференціювати фундаментальну та прикладну науку

Два типи науки: фундаментальні науки та прикладні науки

Наукове співтовариство останні кілька десятиліть веде дискусії про цінність різних видів науки. Чи цінно займатися наукою заради простого отримання знань, чи наукові знання варті лише в тому випадку, якщо ми можемо застосувати їх для вирішення конкретної проблеми або покращення нашого життя? Це питання зосереджується на відмінностях двох видів науки: фундаментальної науки і прикладної науки.

Фундаментальна наука або «чиста» наука прагне розширити знання незалежно від короткострокового застосування цих знань. Він не орієнтований на розробку продукту чи послуги, що мають безпосередню публічну чи комерційну цінність. Метою фундаментальної науки є знання заради знань; хоча це не означає, що, врешті-решт, це може не призвести до практичного застосування.

Навпаки, прикладна наука або «технологія» спрямована на використання науки для вирішення реальних проблем, таких як підвищення врожайності сільськогосподарських культур, пошук ліків від конкретного захворювання або порятунок тварин, яким загрожує стихійне лихо. У прикладній науці проблема зазвичай визначається для дослідника.

зображення — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Приклад прикладної науки: Після урагану Айк вдарив узбережжя Перської затоки в 2008 році Служба риби та дикої природи США врятувала цього коричневого пелікана. Завдяки прикладній науці вчені знали, як реабілітувати птицю.

Деякі люди можуть сприймати прикладну науку як «корисну», а фундаментальну науку як «марну». Питання, яке ці люди можуть поставити вченому, який виступає за придбання знань, буде: «Навіщо?» Однак уважний погляд на історію науки показує, що базові знання призвели до багатьох чудових застосувань, що мають велику цінність. Багато вчених вважають, що перед розробкою програми необхідне базове розуміння науки; тому прикладна наука спирається на результати, отримані за допомогою фундаментальної науки. Інші вчені вважають, що настав час перейти від фундаментальної науки і замість цього знайти рішення актуальних проблем. Обидва підходи дійсні. Це правда, що є проблеми, які вимагають негайної уваги; однак, мало рішень було б знайдено без допомоги широкого фундаменту знань, створеного за допомогою фундаментальної науки.

Один із прикладів того, як фундаментальна та прикладна наука може працювати разом для вирішення практичних проблем, стався після відкриття структури ДНК, призвів до розуміння молекулярних механізмів, що регулюють реплікацію ДНК. Нитки ДНК, унікальні у кожної людини, знаходяться в наших клітині, де вони дають необхідні для життя інструкції. Під час реплікації ДНК робить нові копії себе незадовго до того, як клітина розділиться. Розуміння механізмів реплікації ДНК дозволило вченим розробити лабораторні методи, які зараз використовуються для виявлення генетичних захворювань, визначення осіб, які перебували на місці злочину, та визначення батьківства. Без фундаментальної науки навряд чи існувала б прикладна наука.

Іншим прикладом зв'язку між фундаментальними та прикладними дослідженнями є проект «Геном людини», дослідження, в якому кожна людська хромосома була проаналізована та відображена для визначення точної послідовності субодиниць ДНК та точного розташування кожного гена. (Ген є основною одиницею спадковості; повна колекція генів людини - це його геном.) Інші менш складні організми також були вивчені в рамках цього проекту, щоб краще зрозуміти хромосом людини. Проект «Геном людини» спирався на фундаментальні дослідження, проведені з простими організмами, а згодом і з геном людини. Важливою кінцевою метою врешті-решт стало використання даних для прикладних досліджень для пошуку ліків та ранніх діагнозів генетично пов'язаних захворювань.

Хоча дослідницькі зусилля як в фундаментальній науці, так і в прикладній науці, як правило, ретельно плануються, важливо зазначити, що деякі відкриття зроблені serendipity; тобто за допомогою щасливої випадковості або щасливого сюрпризу. Пеніцилін був виявлений, коли біолог Олександр Флемінг випадково залишив чашку Петрі бактерій стафілокока відкритою. На блюді виросла небажана цвіль, вбиваючи бактерії. Цвіль виявилася Penicillium і був виявлений новий антибіотик. Навіть у високоорганізованому світі науки удача в поєднанні з спостережливим, цікавим розумом може привести до несподіваних проривів.

Ключові моменти

Єдиною метою фундаментальних наукових досліджень є збільшення бази знань тієї чи іншої галузі дослідження.
Прикладна наука використовує базу знань, яку надає фундаментальна наука, для розробки рішень, часто технологічних, конкретних проблем.
Фундаментальна наука, що бере участь у картографуванні геному людини, веде до прикладних наукових методів, які будуть діагностувати та лікувати генетичні захворювання.

Ключові умови

фундаментальна наука: дослідження, проведені виключно для розширення бази знань
прикладна наука: дисципліна, що займається мистецтвом або наукою застосування наукових знань до практичних завдань.