1.1: Sayansi ya Biolojia

Ujuzi wa Kuendeleza

• Kutambua sifa ya pamoja ya sayansi ya asili
• Fupisha hatua za njia ya kisayansi
• Linganisha hoja za kuvutia na hoja za kupunguzwa
• Eleza malengo ya sayansi ya msingi na sayansi iliyowekwa

(a)

(b)

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Zamani aitwaye bluu-kijani mwani, hizi (a) cyanobacteria, inavyoonekana hapa katika ukuzaji 300x chini ya darubini mwanga, ni baadhi ya aina ya dunia kongwe maisha. Hizi (b) stromatolites kando ya mwambao wa Ziwa Thetis katika Australia Magharibi ni miundo ya kale iliyoundwa na kuwekwa kwa cyanobacteria katika maji ya kina. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na NASA; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Ruth Ellison; data ya kiwango cha bar kutoka Matt Russell)

Biolojia ni nini? Kwa maneno rahisi, biolojia ni utafiti wa viumbe hai na mwingiliano wao na kila mmoja na mazingira yao. Hii ni ufafanuzi mpana sana kwa sababu upeo wa biolojia ni kubwa. Wanabiolojia wanaweza kujifunza chochote kutoka kwa mtazamo wa microscopic au submicroscopic ya kiini kwa mazingira na sayari nzima hai (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kusikiliza habari za kila siku, utaona haraka jinsi mambo mengi ya biolojia yanajadiliwa kila siku. Kwa mfano, mada ya hivi karibuni habari ni pamoja na Escherichia coli (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)) kuzuka katika mchicha na Salmonella uchafuzi katika siagi ya karanga. Masomo mengine ni pamoja na jitihada za kutafuta tiba ya UKIMWI, ugonjwa wa Alzheimer, na saratani. Kwa kiwango cha kimataifa, watafiti wengi wamejitolea kutafuta njia za kulinda sayari, kutatua masuala ya mazingira, na kupunguza madhara ya mabadiliko ya hali ya hewa. Jitihada hizi zote tofauti zinahusiana na pande tofauti za nidhamu ya biolojia.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Escherichia coli (E. coli) bakteria, kuonekana katika micrograph hii skanning elektroni, ni wakazi wa kawaida wa njia yetu ya utumbo kwamba misaada katika ngozi ya vitamini K na virutubisho vingine. Hata hivyo, matatizo mabaya wakati mwingine huwajibika kwa kuzuka kwa magonjwa. (mikopo: Eric Erbe, digital colorization na Christopher Pooley, wote wa USDA, ARS, EMU)

Mchakato wa Sayansi

Biolojia ni sayansi, lakini ni nini hasa sayansi? Utafiti wa biolojia unashiriki nini na taaluma nyingine za kisayansi? Sayansi (kutoka Kilatini sayansi, maana yake ni “maarifa”) inaweza kuelezwa kama maarifa yanayoshughulikia ukweli wa jumla au uendeshaji wa sheria za jumla, hasa inapopatikana na kupimwa kwa njia ya kisayansi. Inabainisha kutokana na ufafanuzi huu kwamba matumizi ya njia ya kisayansi ina jukumu kubwa katika sayansi. Njia ya kisayansi ni njia ya utafiti na hatua zilizoelezwa ambazo zinajumuisha majaribio na uchunguzi makini.

Hatua za njia ya kisayansi zitachunguzwa kwa undani baadaye, lakini moja ya mambo muhimu zaidi ya njia hii ni kupima kwa nadharia kwa njia ya majaribio ya kurudia. Hypothesis ni maelezo yaliyopendekezwa ya tukio, ambalo linaweza kupimwa. Ingawa kutumia njia ya kisayansi ni asili ya sayansi, haitoshi katika kuamua ni sayansi gani. Hii ni kwa sababu ni rahisi kutumia mbinu ya kisayansi kwa taaluma kama vile fizikia na kemia, lakini linapokuja suala la taaluma kama akiolojia, saikolojia, na jiolojia, mbinu ya kisayansi inakuwa chini husika kwani inakuwa vigumu zaidi kurudia majaribio.

Maeneo haya ya utafiti bado ni sayansi, hata hivyo. Fikiria archeology-hata kama mtu hawezi kufanya majaribio repeatable, hypotheses bado inaweza kuwa mkono. Kwa mfano, mwanakiolojia anaweza kudhani kwamba utamaduni wa kale ulikuwepo kulingana na kutafuta kipande cha ufinyanzi. Nadharia zaidi zinaweza kufanywa kuhusu sifa mbalimbali za utamaduni huu, na nadharia hizi zinaweza kupatikana kuwa sahihi au za uongo kupitia usaidizi ulioendelea au utata kutoka kwa matokeo mengine. Nadharia ndogo inaweza kuwa nadharia iliyohakikishwa. Nadharia ni maelezo yaliyojaribiwa na kuthibitishwa kwa uchunguzi au matukio. Sayansi inaweza kufafanuliwa vizuri kama nyanja za utafiti ambazo zinajaribu kuelewa asili ya ulimwengu.

Sayansi ya Asili

Unatarajia kuona nini katika makumbusho ya sayansi ya asili? Vyura? Mimea? Dinosaur mifupa? Inaonyesha jinsi ubongo unavyofanya kazi? Usayaria? Gems na madini? Au, labda yote yaliyo hapo juu? Sayansi inajumuisha nyanja mbalimbali kama astronomia, biolojia, sayansi ya kompyuta, jiolojia, mantiki, fizikia, kemia, na hisabati (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Hata hivyo, maeneo hayo ya sayansi yanayohusiana na ulimwengu wa kimwili na matukio na michakato yake huchukuliwa kama sayansi ya asili. Hivyo, makumbusho ya sayansi ya asili inaweza kuwa na yoyote ya vitu waliotajwa hapo juu.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Tofauti za mashamba ya kisayansi ni pamoja na astronomia, biolojia, sayansi ya kompyuta, jiolojia, mantiki, fizikia, kemia, hisabati, na nyanja nyingine nyingi (mikopo: “Image Mhariri” /Flickr)

Hakuna makubaliano kamili linapokuja kufafanua kile sayansi asilia inajumuisha, hata hivyo. Kwa wataalamu wengine, sayansi asilia ni astronomia, biolojia, kemia, sayansi ya dunia, na fizikia. Wasomi wengine huchagua kugawanya sayansi asilia katika sayansi ya maisha, ambayo huchunguza vitu vilivyo hai na kujumuisha biolojia, na sayansi ya kimwili, ambayo hujifunza jambo lisilo hai na ni pamoja na astronomia, jiolojia, fizikia Baadhi ya taaluma kama vile biofizikia na biokemia hujenga juu ya maisha na sayansi ya kimwili na ni interdisciplinary. Wakati mwingine sayansi asilia hujulikana kama “sayansi ngumu” kwa sababu zinategemea matumizi ya data za upimaji; sayansi za kijamii zinazosoma jamii na tabia za binadamu zina uwezekano mkubwa wa kutumia tathmini za ubora kuendesha uchunguzi na matokeo.

Haishangazi, sayansi ya asili ya biolojia ina matawi mengi au subtaaluma. Wanabiolojia wa kiini hujifunza muundo wa seli na kazi, wakati wanabiolojia wanaojifunza anatomy kuchunguza muundo wa viumbe vyote. Wale wanabiolojia wanaojifunza physiolojia, hata hivyo, wanazingatia utendaji wa ndani wa kiumbe. Baadhi ya maeneo ya biolojia yanazingatia aina fulani tu za viumbe hai. Kwa mfano, botanists kuchunguza mimea, wakati zoologists wataalam katika wanyama.

Hoja za kisayansi

Jambo moja ni la kawaida kwa aina zote za sayansi: lengo kuu “kujua.” Udadisi na uchunguzi ni nguvu za kuendesha gari kwa ajili ya maendeleo ya sayansi. Wanasayansi wanatafuta kuelewa ulimwengu na jinsi inavyofanya kazi. Kwa kufanya hivyo, wanatumia mbinu mbili za kufikiri mantiki: hoja ya kuvutia na mawazo ya deductive.

Muhtasari wa kufikiri ni aina ya kufikiri mantiki ambayo inatumia uchunguzi unaohusiana ili kufikia hitimisho la jumla. Aina hii ya hoja ni ya kawaida katika sayansi inayoelezea. Mwanasayansi wa maisha kama vile mwanabiolojia hufanya uchunguzi na kurekodi. Takwimu hizi zinaweza kuwa za ubora au kiasi, na data ghafi inaweza kuongezewa na michoro, picha, picha, au video. Kutokana na uchunguzi wengi, mwanasayansi anaweza kufuta hitimisho (inductions) kulingana na ushahidi. Hoja ya kuvutia inahusisha kuunda generalizations inayotokana na uchunguzi wa makini na uchambuzi wa kiasi kikubwa cha data. Masomo ya ubongo hutoa mfano. Katika aina hii ya utafiti, akili nyingi za kuishi huzingatiwa wakati watu wanafanya shughuli maalum, kama vile kutazama picha za chakula. Sehemu ya ubongo ambayo “inaangaza” wakati wa shughuli hii inatabiriwa kuwa sehemu inayodhibiti majibu ya kichocheo kilichochaguliwa, katika kesi hii, picha za chakula. “Taa” ya maeneo mbalimbali ya ubongo husababishwa na ngozi ya ziada ya derivatives ya sukari ya mionzi na maeneo ya kazi ya ubongo. Ongezeko la matokeo katika radioactivity linazingatiwa na scanner. Kisha, watafiti wanaweza kuchochea kwamba sehemu ya ubongo kuona kama matokeo sawa majibu.

Muhtasari au punguzo ni aina ya mantiki inayotumiwa katika sayansi ya msingi ya hypothesis. Kwa sababu ya kupunguzwa, mfano wa kufikiri huenda kinyume chake ikilinganishwa na hoja za kuvutia. Hoja ya deductive ni aina ya kufikiri mantiki ambayo inatumia kanuni ya jumla au sheria ili kutabiri matokeo maalum. Kutoka kwa kanuni hizo za jumla, mwanasayansi anaweza extrapolate na kutabiri matokeo maalum ambayo yatakuwa halali kwa muda mrefu kama kanuni za jumla ni halali. Uchunguzi katika mabadiliko ya hali ya hewa unaweza kuonyesha aina hii ya hoja. Kwa mfano, wanasayansi wanaweza kutabiri kwamba ikiwa hali ya hewa inakuwa joto katika eneo fulani, basi usambazaji wa mimea na wanyama unapaswa kubadilika. Utabiri huu umefanywa na kupimwa, na mabadiliko mengi hayo yamepatikana, kama vile urekebishaji wa maeneo ya kilimo kwa kilimo, huku mabadiliko yanayotokana na wastani wa joto.

Aina zote mbili za kufikiri mantiki zinahusiana na njia kuu mbili za utafiti wa kisayansi: sayansi inayoelezea na sayansi ya msingi ya nadharia. Maelezo (au ugunduzi) sayansi, ambayo kwa kawaida ni inductive, inalenga kuchunguza, kuchunguza, na kugundua, wakati nadharia makao sayansi, ambayo kwa kawaida ni deductive, huanza na swali maalum au tatizo na jibu uwezo au ufumbuzi ambayo inaweza kupimwa. Mpaka kati ya aina hizi mbili za utafiti mara nyingi hupigwa, na jitihada nyingi za kisayansi zinachanganya njia zote mbili. Mpaka wa fuzzy unakuwa dhahiri wakati wa kufikiri juu ya jinsi uchunguzi wa urahisi unaweza kusababisha maswali maalum. Kwa mfano, muungwana katika miaka ya 1940 aliona kwamba mbegu za burr ambazo zimekwama nguo zake na manyoya ya mbwa wake zilikuwa na muundo mdogo wa ndoano. Katika ukaguzi wa karibu, aligundua kuwa kifaa cha kupiga burrs kilikuwa cha kuaminika zaidi kuliko zipper. Hatimaye alianzisha kampuni na kuzalisha kitanzi cha ndoano na kitanzi kinachojulikana leo kama Velcro. Maelezo ya sayansi na nadharia makao sayansi ni katika mazungumzo ya kuendelea.

Njia ya kisayansi

Wanabiolojia hujifunza ulimwengu ulio hai kwa kuuliza maswali kuhusu hilo na kutafuta majibu ya sayansi. Mbinu hii ni ya kawaida kwa sayansi nyingine pia na mara nyingi hujulikana kama njia ya kisayansi. Njia ya kisayansi ilitumiwa hata katika nyakati za kale, lakini ilikuwa ya kwanza kumbukumbu na Sir Francis Bacon wa Uingereza (1561-1626) (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)), ambaye alianzisha mbinu za kufata kwa uchunguzi wa kisayansi. Njia ya kisayansi haitumiwi tu na wanabiolojia lakini inaweza kutumika kwa karibu maeneo yote ya utafiti kama njia ya mantiki, ya busara ya kutatua matatizo.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Sir Francis Bacon (1561—1626) ni sifa kwa kuwa wa kwanza kufafanua njia ya kisayansi. (mikopo: Paul van Somer)

Mchakato wa kisayansi huanza kwa uchunguzi (mara nyingi tatizo kutatuliwa) linalosababisha swali. Hebu fikiria juu ya tatizo rahisi linaloanza na uchunguzi na kutumia njia ya kisayansi ili kutatua tatizo. Moja ya Jumatatu asubuhi, mwanafunzi anafika darasani na haraka kugundua kwamba darasani ni joto mno. Hiyo ni uchunguzi ambao pia unaelezea tatizo: darasani ni joto mno. Mwanafunzi anauliza swali: “Kwa nini darasani ni joto?”

Kupendekeza hypothesis

Kumbuka kwamba hypothesis ni maelezo yaliyopendekezwa ambayo yanaweza kupimwa. Ili kutatua tatizo, nadharia kadhaa zinaweza kupendekezwa. Kwa mfano, hypothesis moja inaweza kuwa, “Darasa ni joto kwa sababu hakuna mtu aliyebadilisha hali ya hewa.” Lakini kunaweza kuwa na majibu mengine kwa swali, na kwa hiyo nadharia nyingine zinaweza kupendekezwa. Nadharia ya pili inaweza kuwa, “Darasa ni joto kwa sababu kuna kushindwa kwa nguvu, na hivyo hali ya hewa haifanyi kazi.”

Mara baada ya hypothesis imechaguliwa, mwanafunzi anaweza kufanya utabiri. Utabiri ni sawa na hypothesis lakini kwa kawaida ina muundo “Kama. kisha.” Kwa mfano, utabiri wa hypothesis ya kwanza inaweza kuwa, “Ikiwa mwanafunzi anarudi kwenye hali ya hewa, basi darasani haitakuwa joto sana.”

Kupima hypothesis

Hypothesis halali lazima ihakikishwe. Inapaswa pia kuwa falsifiable, maana yake ni kwamba inaweza kuwa disproven na matokeo ya majaribio. Muhimu, sayansi haina kudai “kuthibitisha” chochote kwa sababu uelewa wa kisayansi daima ni chini ya urekebishaji na habari zaidi. Hatua hii-uwazi kwa mawazo ya kupinduka-ni nini kinachofautisha sayansi kutoka kwa yasiyo ya sayansi. Uwepo wa mambo yasiyo ya kawaida, kwa mfano, hauwezi kupimwa wala hauwezi kuharibika. Ili kupima hypothesis, mtafiti atafanya majaribio moja au zaidi iliyoundwa ili kuondoa moja au zaidi ya nadharia. Kila jaribio litakuwa na vigezo moja au zaidi na udhibiti mmoja au zaidi. Variable ni sehemu yoyote ya majaribio ambayo inaweza kutofautiana au kubadilisha wakati wa majaribio. Kundi la kudhibiti lina kila kipengele cha kundi la majaribio isipokuwa haipatikani kudanganywa ambayo inadhaniwa kuhusu. Kwa hiyo, ikiwa matokeo ya kikundi cha majaribio yanatofautiana na kikundi cha kudhibiti, tofauti lazima iwe kutokana na kudanganywa kwa nadharia, badala ya sababu fulani ya nje. Angalia kwa vigezo na udhibiti katika mifano inayofuata. Ili kupima hypothesis ya kwanza, mwanafunzi angeweza kujua kama hali ya hewa iko. Ikiwa hali ya hewa imegeuka lakini haifanyi kazi, kuna lazima iwe na sababu nyingine, na hypothesis hii inapaswa kukataliwa. Ili kupima hypothesis ya pili, mwanafunzi anaweza kuangalia kama taa katika darasani zinafanya kazi. Ikiwa ndivyo, hakuna kushindwa kwa nguvu na hypothesis hii inapaswa kukataliwa. Kila hypothesis inapaswa kupimwa kwa kufanya majaribio sahihi. Kuwa na ufahamu kwamba kukataa hypothesis moja haina kuamua kama au hypotheses nyingine inaweza kukubaliwa; tu hupunguza hypothesis moja ambayo si halali (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Kutumia njia ya kisayansi, nadharia ambazo haziendani na data za majaribio zinakataliwa.

Wakati huu “joto darasa” mfano ni msingi wa matokeo ya uchunguzi, hypotheses nyingine na majaribio inaweza kuwa na udhibiti wazi. Kwa mfano, mwanafunzi anaweza kuhudhuria darasa Jumatatu na kutambua alikuwa na shida kuzingatia hotuba. Uchunguzi mmoja wa kuelezea tukio hili linaweza kuwa, “Ninapokula kifungua kinywa kabla ya darasa, nina uwezo wa kulipa kipaumbele.” Mwanafunzi anaweza kisha kubuni majaribio na kudhibiti mtihani hypothesis hii.

Katika sayansi ya msingi ya nadharia, matokeo maalum yanatabiriwa kutoka kwa Nguzo ya jumla. Aina hii ya hoja inaitwa hoja ya deductive: punguzo hupatikana kutoka kwa ujumla hadi hasa. Lakini mabadiliko ya mchakato pia inawezekana: wakati mwingine, wanasayansi wanafikia hitimisho la jumla kutoka kwa idadi ya uchunguzi maalum. Aina hii ya hoja inaitwa hoja ya kuvutia, na inatoka kwa hasa kwa ujumla. Hoja za kuvutia na za kuvutia mara nyingi hutumiwa kwa kitovu ili kuendeleza ujuzi wa kisayansi (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)).

Sanaa Connection

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Njia ya kisayansi ina mfululizo wa hatua zilizoelezwa vizuri. Ikiwa hypothesis haijaungwa mkono na data ya majaribio, hypothesis mpya inaweza kupendekezwa.

Katika mfano hapa chini, njia ya kisayansi hutumiwa kutatua tatizo la kila siku. Amri njia ya sayansi hatua (vitu vilivyohesabiwa) na mchakato wa kutatua tatizo la kila siku (vitu vilivyoandikwa). Kulingana na matokeo ya jaribio, ni hypothesis sahihi? Ikiwa si sahihi, pendekeza nadharia mbadala.

1. Uchunguzi
2. Swali
3. Hypothesis (jibu)
4. Utabiri
5. Majaribio
6. Matokeo

1. Kuna kitu kibaya na bandari ya umeme.
2. Kama kuna kitu kibaya na plagi, coffeemaker yangu pia si kazi wakati plugged ndani yake.
3. Toaster yangu haina toast mkate wangu.
4. Mimi kuziba kahawa yangu maker ndani ya plagi.
5. coffeemaker yangu kazi.
6. Kwa nini toaster yangu haifanyi kazi?

Sanaa Connection

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Wanasayansi hutumia aina mbili za hoja, inductive na deductive hoja, kuendeleza ujuzi wa kisayansi. Kama ilivyo katika mfano huu, hitimisho kutoka kwa hoja ya kuvutia inaweza mara nyingi kuwa Nguzo ya kufikiri kwa kufikiri.

Kuamua kama kila moja ya yafuatayo ni mfano wa hoja inductive au deductive.

1. Ndege zote za kuruka na wadudu wana mabawa. Ndege na wadudu hupiga mabawa yao wanapotembea hewani. Kwa hiyo, mbawa huwezesha kukimbia.
2. Vidudu kwa ujumla huishi baridi kali zaidi kuliko wale wenye ukali. Kwa hiyo, wadudu wadudu watakuwa shida zaidi ikiwa joto la kimataifa linaongezeka.
3. Chromosomes, flygbolag ya DNA, tofauti katika seli binti wakati wa mgawanyiko wa seli. Kwa hiyo, DNA ni nyenzo za maumbile.
4. Wanyama walio tofauti kama wanadamu, wadudu, na mbwa mwitu wote huonyesha tabia ya kijamii. Kwa hiyo, tabia ya kijamii lazima iwe na faida ya mabadiliko.

Njia ya kisayansi inaweza kuonekana kuwa imara sana na imeundwa. Ni muhimu kukumbuka kwamba, ingawa wanasayansi mara nyingi hufuata mlolongo huu, kuna kubadilika. Wakati mwingine jaribio linasababisha hitimisho ambazo zinapendeza mabadiliko katika mbinu; mara nyingi, jaribio huleta maswali mapya ya kisayansi kwa puzzle. Mara nyingi, sayansi haifanyi kazi kwa mtindo wa mstari; badala yake, wanasayansi wanaendelea kuteka maelekezo na kufanya generalizations, kutafuta mwelekeo kama utafiti wao unaendelea. Hoja za kisayansi ni ngumu zaidi kuliko njia ya kisayansi pekee inayoonyesha. Angalia, pia, kwamba njia ya kisayansi inaweza kutumika kutatua matatizo ambayo si lazima kisayansi katika asili.

Aina mbili za Sayansi: Sayansi ya Msingi na Sayansi ya Applied

Jumuiya ya kisayansi imekuwa ikijadiliana kwa miongo michache iliyopita kuhusu thamani ya aina tofauti za sayansi. Je, ni muhimu kutekeleza sayansi kwa ajili ya kupata ujuzi tu, au je, ujuzi wa kisayansi una thamani tu ikiwa tunaweza kuitumia kutatua tatizo fulani au kuboresha maisha yetu? Swali hili linazingatia tofauti kati ya aina mbili za sayansi: sayansi ya msingi na sayansi iliyotumika.

Sayansi ya msingi au sayansi “safi” inataka kupanua maarifa bila kujali matumizi ya muda mfupi ya ujuzi huo. Haizingatii kuendeleza bidhaa au huduma ya thamani ya haraka ya umma au ya kibiashara. Lengo la haraka la sayansi ya msingi ni ujuzi kwa ajili ya ujuzi, ingawa hii haimaanishi kwamba, mwishowe, haiwezi kusababisha matumizi ya vitendo.

Kwa upande mwingine, kutumika sayansi au “teknolojia,” inalenga kutumia sayansi ya kutatua matatizo halisi ya dunia, na kufanya hivyo inawezekana, kwa mfano, kuboresha mavuno ya mazao, kupata tiba ya ugonjwa fulani, au kuokoa wanyama kutishiwa na maafa ya asili (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)). Katika sayansi iliyowekwa, tatizo hufafanuliwa kwa mtafiti.

Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Baada ya Hurricane Ike akampiga Gulf Coast katika 2008, Marekani Samaki na Wanyamapori Huduma waliokolewa hii kahawia mwitu Shukrani kwa sayansi iliyotumiwa, wanasayansi walijua jinsi ya kurekebisha ndege. (mikopo: FEMA)

Watu wengine wanaweza kutambua sayansi iliyotumika kama “muhimu” na sayansi ya msingi kama “haina maana.” Swali ambalo watu hawa wanaweza kumtia mwanasayansi kutetea upatikanaji wa maarifa itakuwa, “Nini?” Kuangalia kwa makini historia ya sayansi, hata hivyo, inaonyesha kwamba ujuzi wa msingi umesababisha matumizi mengi ya ajabu ya thamani kubwa. Wanasayansi wengi wanafikiri kwamba uelewa wa msingi wa sayansi ni muhimu kabla ya programu kuendelezwa; kwa hiyo, sayansi iliyotumika inategemea matokeo yanayotokana kupitia sayansi ya msingi. Wanasayansi wengine wanafikiri kuwa ni wakati wa kuendelea na sayansi ya msingi na badala yake kutafuta ufumbuzi wa matatizo halisi. Njia zote mbili ni halali. Ni kweli kwamba kuna matatizo ambayo yanahitaji tahadhari ya haraka; hata hivyo, ufumbuzi wachache ungepatikana bila msaada wa msingi wa maarifa mapana yanayotokana kupitia sayansi ya msingi.

Mfano mmoja wa jinsi sayansi ya msingi na kutumika inaweza kufanya kazi pamoja ili kutatua matatizo ya vitendo yalitokea baada ya ugunduzi wa muundo wa DNA ulisababisha uelewa wa taratibu za Masi zinazosimamia replication ya DNA. Nguvu za DNA, za kipekee katika kila mwanadamu, zinapatikana katika seli zetu, ambapo hutoa maelekezo muhimu kwa maisha. Wakati wa replication DNA, DNA hufanya nakala mpya yenyewe, muda mfupi kabla ya kiini kugawanyika. Kuelewa taratibu za replication ya DNA iliwezesha wanasayansi kuendeleza mbinu za maabara ambazo sasa zinatumika kutambua magonjwa ya maumbile, kubainisha watu ambao walikuwa katika eneo la uhalifu, na kuamua ubaba. Bila sayansi ya msingi, haiwezekani kwamba sayansi iliyowekwa ingekuwapo.

Mfano mwingine wa uhusiano kati ya utafiti wa msingi na uliotumika ni Mradi wa Jenomu ya Binadamu, utafiti ambao kila kromosomu ya binadamu ilichambuliwa na ramani ili kuamua mlolongo sahihi wa subunits za DNA na mahali halisi ya kila jeni. (Jeni ni kitengo cha msingi cha urithi; mkusanyiko kamili wa jeni ya mtu binafsi ni genome yake.) Viumbe vingine visivyo ngumu vimejifunza pia kama sehemu ya mradi huu ili kupata ufahamu bora wa kromosomu za binadamu. Mradi wa Jenomu ya Binadamu (Kielelezo\(\PageIndex{8}\)) ulitegemea utafiti wa msingi uliofanywa na viumbe rahisi na, baadaye, na jenomu ya binadamu. Lengo muhimu la mwisho hatimaye likawa kutumia data kwa ajili ya utafiti uliotumika, kutafuta tiba na uchunguzi wa mapema kwa magonjwa yanayohusiana na jeni.

Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Mradi wa Jenomu ya Binadamu ulikuwa juhudi za ushirikiano wa miaka 13 kati ya watafiti wanaofanya kazi katika nyanja mbalimbali za sayansi Mradi huo, ambao ulifuatilia genome nzima ya binadamu, ulikamilishwa mwaka 2003. (mikopo: Idara ya Marekani ya Mipango ya Nishati Genome (http://genomics.energy.gov))

Wakati jitihada za utafiti katika sayansi ya msingi na sayansi iliyowekwa kwa kawaida hupangwa kwa makini, ni muhimu kutambua kwamba baadhi ya uvumbuzi hufanywa na serendipity, yaani kwa njia ya ajali ya bahati au mshangao wa bahati. Penicillin iligunduliwa wakati mwanabiolojia Alexander Fleming aliondoka sahani ya petri ya bakteria ya Staphylococcus wazi. Mold isiyohitajika ilikua kwenye sahani, na kuua bakteria. Mboga iligeuka kuwa Penicillium, na antibiotic mpya iligunduliwa. Hata katika ulimwengu ulioandaliwa sana wa sayansi, bahati-ikiwa ni pamoja na akili inayozingatia, ya curious - inaweza kusababisha mafanikio yasiyotarajiwa.

Taarifa ya Kazi ya kisayansi

Ikiwa utafiti wa kisayansi ni sayansi ya msingi au sayansi iliyotumiwa, wanasayansi wanapaswa kushiriki matokeo yao ili watafiti wengine kupanua na kujenga juu ya uvumbuzi wao. Ushirikiano na wanasayansi wengine-wakati wa kupanga, kufanya, na kuchambua matokeo-yote ni muhimu kwa utafiti wa kisayansi. Kwa sababu hii, mambo muhimu ya kazi ya mwanasayansi ni kuwasiliana na wenzao na kusambaza matokeo kwa wenzao. Wanasayansi wanaweza kushiriki matokeo kwa kuwasilisha kwenye mkutano wa kisayansi au mkutano, lakini mbinu hii inaweza kufikia wachache tu waliochaguliwa waliopo. Badala yake, wanasayansi wengi wanawasilisha matokeo yao katika miswada iliyopitiwa na wenzao ambao huchapishwa katika majarida Miswada iliyopitiwa na wenzao ni karatasi za kisayansi zinazopitiwa na wenzake wa mwanasayansi, au wenzao. Wenzake hawa ni watu wenye sifa, mara nyingi wataalam katika eneo moja la utafiti, ambao huhukumu kama kazi ya mwanasayansi inafaa kwa kuchapishwa. Mchakato wa mapitio ya rika husaidia kuhakikisha kwamba utafiti ulioelezwa katika karatasi ya kisayansi au pendekezo la ruzuku ni ya awali, muhimu, mantiki, na ya uhakika. Mapendekezo ya ruzuku, ambayo ni maombi ya fedha za utafiti, pia yanakabiliwa na mapitio ya rika. Wanasayansi kuchapisha kazi zao ili wanasayansi wengine wanaweza kuzaliana majaribio yao chini ya hali sawa au tofauti kupanua juu ya matokeo. Matokeo ya majaribio lazima yawe sawa na matokeo ya wanasayansi wengine.

Karatasi ya kisayansi ni tofauti sana na kuandika ubunifu. Ingawa ubunifu unahitajika kubuni majaribio, kuna miongozo fasta linapokuja suala la kuwasilisha matokeo ya kisayansi. Kwanza, kuandika kisayansi lazima iwe mafupi, mafupi, na sahihi. Karatasi ya kisayansi inahitaji kuwa ya ufupi lakini ya kina ya kutosha kuruhusu wenzao kuzaliana majaribio.

Karatasi ya kisayansi ina sehemu kadhaa maalum-utangulizi, vifaa na mbinu, matokeo, na majadiliano. Muundo huu wakati mwingine huitwa muundo wa “iMrad”. Kwa kawaida kuna sehemu za kukiri na kumbukumbu pamoja na abstract (muhtasari mafupi) mwanzoni mwa karatasi. Kunaweza kuwa na sehemu za ziada kulingana na aina ya karatasi na jarida ambako litachapishwa; kwa mfano, baadhi ya karatasi za ukaguzi zinahitaji muhtasari.

Utangulizi huanza na maelezo mafupi, lakini pana, ya msingi kuhusu kile kinachojulikana kwenye shamba. Utangulizi mzuri pia unatoa mantiki ya kazi; ni haki ya kazi kufanyika na pia kwa ufupi anataja mwisho wa karatasi, ambapo hypothesis au swali utafiti kuendesha gari utafiti itawasilishwa. Utangulizi unahusu kazi iliyochapishwa ya kisayansi ya wengine na kwa hiyo inahitaji nukuu kufuatia mtindo wa jarida. Kutumia kazi au mawazo ya wengine bila citation sahihi ni kuchukuliwa plagiarism.

Sehemu ya vifaa na mbinu inajumuisha maelezo kamili na sahihi ya vitu vilivyotumiwa, na njia na mbinu zinazotumiwa na watafiti kukusanya data. Maelezo yanapaswa kuwa ya kutosha kuruhusu mtafiti mwingine kurudia jaribio na kupata matokeo sawa, lakini haipaswi kuwa verbose. Sehemu hii pia itajumuisha maelezo kuhusu jinsi vipimo vilifanywa na ni aina gani za mahesabu na uchambuzi wa takwimu zilizotumiwa kuchunguza data ghafi. Ingawa vifaa na mbinu sehemu inatoa maelezo sahihi ya majaribio, haina kujadili yao.

Baadhi ya majarida yanahitaji sehemu ya matokeo ikifuatiwa na sehemu ya majadiliano, lakini ni kawaida zaidi kuchanganya wote wawili. Ikiwa jarida haliruhusu mchanganyiko wa sehemu zote mbili, sehemu ya matokeo inasimulia tu matokeo bila tafsiri yoyote zaidi. Matokeo yanawasilishwa kwa njia ya meza au grafu, lakini hakuna taarifa ya duplicate inapaswa kuwasilishwa. Katika sehemu ya majadiliano, mtafiti atafsiri matokeo, kuelezea jinsi vigezo vinaweza kuhusiana, na kujaribu kuelezea uchunguzi. Ni muhimu kufanya utafutaji wa kina wa maandiko ili kuweka matokeo katika mazingira ya utafiti wa kisayansi uliochapishwa hapo awali. Kwa hiyo, nukuu sahihi zinajumuishwa katika sehemu hii pia.

Hatimaye, sehemu ya hitimisho inafupisha umuhimu wa matokeo ya majaribio. Wakati karatasi ya kisayansi karibu shaka ilijibu maswali moja au zaidi ya kisayansi yaliyoelezwa, utafiti wowote mzuri unapaswa kusababisha maswali zaidi. Kwa hiyo, karatasi ya kisayansi iliyofanywa vizuri huacha milango wazi kwa mtafiti na wengine kuendelea na kupanua juu ya matokeo.

Makala ya mapitio hayafuati muundo wa IMRAD kwa sababu hawasilisha matokeo ya awali ya kisayansi, au maandiko ya msingi; badala yake, wao muhtasari na kutoa maoni juu ya matokeo yaliyochapishwa kama maandiko ya msingi na kwa kawaida hujumuisha sehemu za kumbukumbu za kina.

Muhtasari

Biolojia ni sayansi inayochunguza viumbehai na mwingiliano wao na kila mmoja na mazingira yao. Sayansi inajaribu kuelezea na kuelewa asili ya ulimwengu kwa ujumla au sehemu kwa njia nzuri. Sayansi ina nyanja nyingi; mashamba hayo yanayohusiana na ulimwengu wa kimwili na matukio yake huchukuliwa kama sayansi asilia.

Sayansi inaweza kuwa ya msingi au kutumika. Lengo kuu la sayansi ya msingi ni kupanua maarifa bila matarajio yoyote ya matumizi ya muda mfupi ya vitendo ya ujuzi huo. Lengo la msingi la utafiti uliotumika, hata hivyo, ni kutatua matatizo ya vitendo.

Aina mbili za hoja za mantiki hutumiwa katika sayansi. Muhtasari wa kufata hutumia matokeo fulani ili kuzalisha kanuni za kisayansi za jumla. Hoja ya deductive ni aina ya kufikiri mantiki ambayo inatabiri matokeo kwa kutumia kanuni za jumla. Thread ya kawaida katika utafiti wa kisayansi ni matumizi ya mbinu ya kisayansi, mchakato wa hatua unaojumuisha kufanya uchunguzi, kufafanua tatizo, kuuliza nadharia, kupima nadharia hizi, na kuchora hitimisho moja au zaidi. Upimaji hutumia udhibiti sahihi. Wanasayansi wanawasilisha matokeo yao katika karatasi za kisayansi zilizochapishwa katika majarida ya kisayansi. Karatasi ya utafiti wa kisayansi ina sehemu kadhaa zilizoelezwa vizuri: kuanzishwa, vifaa na mbinu, matokeo, na hatimaye, majadiliano ya kumalizia. Karatasi za mapitio muhtasari utafiti uliofanywa katika uwanja fulani kwa kipindi cha muda.

Sanaa Connections

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Katika mfano hapa chini, njia ya kisayansi hutumiwa kutatua tatizo la kila siku. Amri njia ya sayansi hatua (vitu vilivyohesabiwa) na mchakato wa kutatua tatizo la kila siku (vitu vilivyoandikwa). Kulingana na matokeo ya jaribio, ni hypothesis sahihi? Ikiwa si sahihi, pendekeza nadharia mbadala.

1. Uchunguzi
2. Swali
3. Hypothesis (jibu)
4. Utabiri
5. Majaribio
6. Matokeo

1. Kuna kitu kibaya na bandari ya umeme.
2. Kama kuna kitu kibaya na plagi, coffeemaker yangu pia si kazi wakati plugged ndani yake.
3. Toaster yangu haina toast mkate wangu.
4. Mimi kuziba kahawa yangu maker ndani ya plagi.
5. coffeemaker yangu kazi.
6. Kwa nini toaster yangu haifanyi kazi?

Jibu

1: C; 2: F; 3: A; 4: B; 5: D; 6: E. hypothesis ya awali si sahihi, kama coffeemaker inafanya kazi wakati imeingia ndani ya bandari. Nadharia mbadala ni pamoja na kwamba kibaniko kinaweza kuvunjwa au kwamba kibaniko hakikugeuka.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Kuamua kama kila moja ya yafuatayo ni mfano wa hoja inductive au deductive.

1. Ndege zote za kuruka na wadudu wana mabawa. Ndege na wadudu hupiga mabawa yao wanapotembea hewani. Kwa hiyo, mbawa huwezesha kukimbia.
2. Vidudu kwa ujumla huishi baridi kali zaidi kuliko wale wenye ukali. Kwa hiyo, wadudu wadudu watakuwa shida zaidi ikiwa joto la kimataifa linaongezeka.
3. Chromosomes, flygbolag ya DNA, tofauti katika seli binti wakati wa mgawanyiko wa seli. Kwa hiyo, DNA ni nyenzo za maumbile.
4. Wanyama walio tofauti kama wanadamu, wadudu, na mbwa mwitu wote huonyesha tabia ya kijamii. Kwa hiyo, tabia ya kijamii lazima iwe na faida ya mabadiliko.

Jibu

1: inductive; 2: deductive; 3: deductive; 4: inductive.

faharasa

dhahania

ufunguzi wa sehemu ya karatasi ya kisayansi kwamba muhtasari wa utafiti na hitimisho

sayansi iliyotumika

aina ya sayansi ambayo ina lengo la kutatua matatizo halisi ya dunia

sayansi ya msingi

sayansi ambayo inataka kupanua maarifa na uelewa bila kujali matumizi ya muda mfupi ya maarifa hayo

biolojia

utafiti wa viumbe hai na mwingiliano wao na mtu mwingine na mazingira yao

hitimisho

sehemu ya karatasi ya kisayansi kwamba muhtasari umuhimu wa matokeo ya majaribio

kudhibiti

sehemu ya majaribio ambayo haina mabadiliko wakati wa majaribio

hoja ya punguzo

aina ya kufikiri mantiki ambayo inatumia taarifa ya jumla ya umoja ili utabiri matokeo maalum

sayansi inayoelezea

(pia, ugunduzi sayansi) aina ya sayansi ambayo inalenga kuchunguza, kuchunguza, na kuchunguza

majadiliano

sehemu ya karatasi ya kisayansi ambayo mwandishi anatafsiri matokeo ya majaribio, inaeleza jinsi vigezo inaweza kuwa kuhusiana, na majaribio ya kueleza jambo katika swali

kuweza kudanganya

uwezo wa kuwa disproven na matokeo ya majaribio

nadharia

alipendekeza maelezo kwa ajili ya uchunguzi, ambayo inaweza kupimwa

hypothesis makao sayansi

aina ya sayansi ambayo huanza na swali maalum na uwezo majibu testable

kufata hoja

aina ya kufikiri mantiki ambayo inatumia uchunguzi kuhusiana na kufika katika hitimisho la jumla

utangulizi

ufunguzi sehemu ya karatasi ya kisayansi, ambayo inatoa taarifa za msingi kuhusu kile alikuwa anajulikana katika uwanja kabla ya utafiti taarifa katika karatasi

sayansi ya maisha

uwanja wa sayansi, kama vile biolojia, kwamba masomo ya maisha

vifaa na mbinu

sehemu ya karatasi ya kisayansi ambayo ni pamoja na maelezo kamili ya vitu, mbinu, na mbinu zinazotumiwa na watafiti kukusanya data

sayansi ya asili

uwanja wa sayansi kwamba ni kuhusiana na dunia ya kimwili na matukio yake na michakato

rika upya muswada

karatasi ya kisayansi kwamba ni upya na wenzake mwanasayansi ambao ni wataalam katika uwanja wa utafiti

sayansi ya kimwili

uwanja wa sayansi, kama vile jiolojia, unajimu, fizikia, na kemia, kwamba masomo nonliving jambo

wizi wa maandishi

kutumia kazi ya watu wengine au mawazo bila citation sahihi, kujenga hisia ya uongo kwamba wale ni mawazo ya awali ya mwandishi

matokeo

sehemu ya karatasi ya kisayansi ambayo mwandishi anaelezea matokeo ya majaribio na inatoa takwimu husika, picha, michoro, grafu, na meza, bila tafsiri yoyote zaidi

mapitio ya makala

karatasi kwamba muhtasari na maoni juu ya matokeo ya utafiti kwamba walikuwa kuchapishwa kama fasihi ya msingi

sayansi

maarifa ambayo inashughulikia ukweli wa jumla au uendeshaji wa sheria za jumla, hasa wakati unapatikana na kupimwa na njia ya kisayansi

njia ya kisayansi

njia ya utafiti na hatua zilizoelezwa ambazo ni pamoja na uchunguzi, uundaji wa hypothesis, kupima, na kuthibitisha au kudanganya hypothesis

serendipity

ajali ya bahati au mshangao wa bahati

nadharia

kupimwa na kuthibitishwa maelezo kwa ajili ya uchunguzi au matukio

kutofautisha

sehemu ya majaribio ambayo experimenter inaweza kutofautiana au kubadilisha