БИОЛОГИЯ • Большая российская энциклопедия

БИОЛО́ГИЯ (от био… и …ло­гия), со­во­куп­ность на­ук о жи­вой при­ро­де. Тер­мин «Б.» был пред­ло­жен в 1802 Ж. Б. Ла­мар­ком и нем. ис­сле­до­ва­те­лем Г. Тре­ви­ра­ну­сом. Пред­мет Б. – все про­яв­ле­ния жиз­ни: раз­но­об­ра­зие, строе­ние и функ­ции жи­вых су­ществ и их при­род­ных со­об­ществ, рас­про­стра­не­ние, про­ис­хо­ж­де­ние и раз­ви­тие, свя­зи друг с дру­гом и с не­жи­вой при­ро­дой как в на­стоя­щем, так и в про­шлом. Осн. свой­ст­ва­ми жи­во­го – спо­соб­но­стя­ми по­треб­лять пи­щу, не­об­хо­ди­мую для рос­та и жиз­не­дея­тель­но­сти, вы­де­лять про­дук­ты рас­па­да, ды­шать (ана­эроб­ное и аэроб­ное ды­ха­ние), раз­мно­жать­ся, дви­гать­ся и реа­ги­ро­вать на внеш­ние раз­дра­жи­те­ли, при­спо­саб­ли­вать­ся к из­ме­не­ни­ям ок­ру­жаю­щей сре­ды, под­дер­жи­вая го­мео­стаз или из­ме­ня­ясь в про­цес­се эво­лю­ции, – об­ла­да­ют все ор­га­низ­мы.

Объекты исследования и структура биологических наук

Со­глас­но совр. пред­став­ле­ни­ям, в Б. вы­де­ля­ют неск. уров­ней изу­че­ния жиз­ни: мо­ле­ку­ляр­ный, кле­точ­ный, ор­га­низ­мен­ный, по­пу­ля­ци­он­ный, ви­до­вой, био­це­но­ти­че­ский и био­сфер­ный. Эта клас­си­фи­ка­ция, от­ра­жаю­щая как уров­ни изу­че­ния, так и ие­рар­хию ор­га­ни­за­ции жи­вых сис­тем, мо­жет быть уп­ро­ще­на или ус­лож­не­на. Ино­гда про­вес­ти чёт­кую гра­ни­цу ме­ж­ду био­сис­те­ма­ми раз­ных уров­ней бы­ва­ет не­лег­ко. К ря­ду ви­дов ко­ло­ни­аль­ных жи­вот­ных и не­ко­то­рым ве­ге­та­тив­но раз­мно­жаю­щим­ся рас­те­ни­ям не­про­сто при­ме­нить по­ня­тие ор­га­низм, ука­зать на отд. особь. Ор­га­низ­мы-хо­зяе­ва с об­ли­гат­ны­ми па­ра­зи­та­ми или, напр., сим­био­ти­че­ские ор­га­низ­мы мо­гут рас­смат­ри­вать­ся как свое­об­раз­ные мно­го­ви­до­вые со­об­ще­ст­ва. Учё­ные од­ной био­ло­гич. дис­ци­п­ли­ны не­ред­ко ра­бо­та­ют с био­сис­те­ма­ми раз­но­го уров­ня ор­га­ни­за­ции, напр. от кле­точ­но­го до ор­га­низ­мен­но­го или от ви­до­во­го до био­це­но­ти­че­ско­го.

Вы­де­ле­ние спец. мо­ле­ку­ляр­но­го уров­ня под­ра­зу­ме­ва­ет ис­сле­до­ва­ние отд. эле­мен­тар­ных со­став­ляю­щих жи­вых сис­тем. Здесь фи­зи­ко-хи­мич. ос­но­вы жиз­ни изу­ча­ют­ся та­ки­ми нау­ка­ми, как био­хи­мия, био­фи­зи­ка и др. Раз­ви­тие био­химии обу­сло­ви­ло даль­ней­шую спе­циа­ли­за­цию, обо­соб­ле­ние, напр., мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии; в не­драх ге­не­ти­ки сфор­ми­ро­ва­лась мо­ле­ку­ляр­ная ге­не­ти­ка. За­ко­но­мер­но­сти об­ме­на ве­ществ на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не, транс­фор­ма­ция энер­гии и ин­фор­ма­ции в отд. суб­кле­точ­ных струк­ту­рах ис­сле­ду­ют­ся так­же спец. об­лас­тя­ми фи­зио­ло­гии (физиологии растений и физиологии животных), эко­ло­гии и др. на­ук.

Осн. струк­тур­но-функ­цио­наль­ной еди­ни­цей всех ор­га­низ­мов яв­ля­ет­ся клет­ка, эле­мен­тар­ная жи­вая сис­те­ма. На кле­точ­ном уров­не в чис­ле дру­гих ре­ша­ют­ся во­про­сы, свя­зан­ные с на­чаль­ны­ми эта­па­ми про­ис­хо­ж­де­ния жиз­ни, с воз­ник­но­ве­ни­ем из про­би­онт­ных со­еди­не­ний од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов и их по­сле­дую­щим пре­об­ра­зо­ва­ни­ем в мно­го­кле­точ­ные сис­те­мы. Ис­поль­зо­ва­ние в дан­ной сфе­ре ме­то­дов мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии, па­лео­нто­ло­гии и др. дис­ци­п­лин спо­соб­ст­во­ва­ло даль­ней­ше­му раз­ви­тию уче­ния об эво­лю­ции жиз­ни. Раз­но­об­ра­зие од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов дос­та­точ­но ве­ли­ко. Ли­шён­ные ог­ра­ни­чен­но­го мем­бра­ной яд­ра про­ка­рио­ты (бак­те­рии, вклю­чая циа­но­бак­те­рии, и ар­хеи) – осн. пред­мет ис­сле­до­ва­ния мик­ро­био­ло­гии. Не­кле­точ­ные фор­мы жиз­ни – ви­ру­сы, про­ни­каю­щие в жи­вую клет­ку и спо­соб­ные раз­мно­жать­ся толь­ко внут­ри клет­ки-хо­зяи­на, изу­ча­ет ви­ру­со­ло­гия. Од­но­кле­точ­ные эу­ка­рио­ты – про­стей­шие – объ­ект про­то­зоо­ло­гии. По мн. па­ра­мет­рам од­но­кле­точ­ные эу­ка­рио­ты сход­ны с клет­ка­ми мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов; их клетки изу­ча­ет ци­то­ло­гия. Объ­ек­том гис­то­ло­гии яв­ля­ют­ся об­ра­зо­ван­ные клет­ка­ми тка­ни. Отд. ор­га­ны и це­лые сис­те­мы, в т. ч. пи­ще­ва­ре­ния, вы­де­ле­ния, ды­ха­ния, кро­во­снаб­же­ния, раз­мно­же­ния, сис­те­мы по­кро­вов, ске­ле­та, мышц, ана­ли­за­то­ров и др., ис­сле­ду­ют­ся ана­то­ми­ей, мор­фо­ло­ги­ей, фи­зио­ло­ги­ей.

Зна­чит. часть био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний ве­дёт­ся на ор­га­низ­мен­ном уров­не. Ор­га­низм (в уз­ком смыс­ле – особь, ин­ди­ви­ду­ум) пред­став­ля­ет со­бой наи­бо­лее це­ло­ст­ную био­ло­гич. сис­те­му, взаи­мо­за­ви­си­мые и со­под­чи­нён­ные час­ти ко­то­рой обес­пе­чи­ва­ют воз­мож­ность от­но­си­тель­но не­за­ви­си­мо­го про­дол­жи­тель­но­го её су­ще­ст­во­ва­ния и вос­про­из­вод­ст­ва в че­ре­де по­ко­ле­ний. Гл. ре­зуль­та­ты про­цес­са био­ло­гич. эво­лю­ции фик­си­ру­ют­ся имен­но на уров­не ор­га­низ­ма. Фак­ти­че­ски в Б. изу­ча­ют­ся в основном отдель­ные ор­га­низмы или груп­пы ор­га­низ­мов, а по­лу­чен­ные дан­ные экс­т­ра­по­ли­ру­ют­ся на боль­шую или мень­шую из сис­те­ма­тических со­во­куп­но­стей (вид, род, се­мей­ст­во и т. д.). За­ко­но­мер­но­сти на­сле­до­ва­ния отд. при­зна­ков и свойств ис­сле­ду­ет ге­не­ти­ка, про­цес­сы об­ме­на ве­ществ и со­хра­не­ния го­мео­ста­за – фи­зио­ло­гия, био­хи­мия, био­энер­ге­ти­ка и др., внутр. за­щит­ные ре­ак­ции ор­га­низ­ма – им­му­но­ло­гия, осо­бен­но­сти ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия – эм­брио­ло­гия, фор­му и струк­ту­ру те­ла или от­дель­ных его час­тей – мор­фо­ло­гия, по­ве­де­ние осо­бей – это­ло­гия и т. д.

В при­ро­де ор­га­низ­мы од­но­го ви­да, как пра­ви­ло, объ­е­ди­ня­ют­ся в по­пу­ля­ции. Осо­би отд. по­пу­ля­ции оби­та­ют на оп­ре­де­лён­ной тер­ри­то­рии, об­ла­да­ют об­щим ге­но­фон­дом, ча­ще кон­так­ти­ру­ют друг с дру­гом (вклю­чая раз­мно­же­ние), чем с осо­бя­ми из др. по­пу­ля­ций. В до­пол­не­ние к изу­че­нию ин­ди­ви­ду­аль­ной из­мен­чи­во­сти (воз­рас­тной, по­ло­вой, ге­не­ти­че­ской, фе­но­ти­пи­че­ской и др.) био­ло­ги ве­дут спец. ис­сле­до­ва­ния по­пу­ля­ци­он­ной струк­ту­ры, из­мен­чи­во­сти по­пу­ля­ци­он­ных при­зна­ков. На дан­ном уров­не на­чи­на­ют впер­вые про­яв­лять­ся эво­люц. пре­об­ра­зо­ва­ния, ве­ду­щие к воз­ник­но­ве­нию но­вых и вы­ми­ра­нию ста­рых ви­дов. Дис­ци­п­ли­ны, изу­чаю­щие жи­вые объ­ек­ты на по­пу­ля­ци­он­ном уров­не (напр., по­пу­ля­ци­он­ная ге­не­ти­ка, по­пу­ля­ци­он­ная эко­ло­гия), ино­гда объ­е­ди­ня­ют тер­ми­ном «по­пу­ля­ци­он­ная био­ло­гия».

Вид – осн. струк­тур­ная еди­ни­ца в сис­те­ме жи­вых ор­га­низ­мов, ка­че­ст­вен­ный этап их эво­лю­ции. Осо­би всех по­пу­ля­ций дан­но­го ви­да, как пра­ви­ло, мо­гут сво­бод­но скре­щи­вать­ся ме­ж­ду со­бой, но не да­ют пло­до­ви­то­го по­том­ст­ва при скре­щи­ва­нии с осо­бя­ми др. ви­да (кри­те­рий ре­про­дук­тив­ной изо­ля­ции). С ви­до­во­го уров­ня обыч­но на­чи­на­ют свои ис­сле­до­ва­ния сис­те­ма­ти­ки, за­ни­маю­щие­ся опи­са­ни­ем раз­но­об­ра­зия ны­не су­ще­ст­вую­щих и вы­мер­ших ви­дов. По­строе­ние ие­рар­хич. сис­те­мы жи­вых ор­га­низ­мов – од­на из осн. за­слуг Б. Ви­ды по прин­ци­пу род­ст­ва-сход­ст­ва объ­еди­ня­ют­ся в ро­ды, ро­ды – в се­мей­ст­ва, се­мей­ст­ва – в от­ря­ды (в бо­та­нич. но­менк­ла­ту­ре – по­ряд­ки). Да­лее в на­прав­ле­нии по­вы­ше­ния ран­га сле­ду­ют клас­сы, ти­пы, цар­ст­ва. Ино­гда вы­де­ля­ют до­пол­ни­тель­ные сис­те­ма­тич. ка­те­го­рии, напр. уров­ни ни­же ро­да, но вы­ше ви­да – под­род и над­вид, вы­ше от­ря­да – на­дот­ряд, вы­ше цар­ст­ва – до­ми­ни­он, им­пе­рия. Раз­дел сис­те­ма­ти­ки, по­свя­щён­ный пра­ви­лам и ме­то­дам клас­си­фи­ка­ции, по­лу­чил назв. «так­со­но­мия». Уг­луб­ле­ние зна­ний о раз­но­об­ра­зии форм жи­вой при­ро­ды со­про­во­ж­да­лось не толь­ко со­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем прин­ци­пов сис­те­ма­ти­ки. К из­на­чаль­но вы­де­лен­ным цар­ст­вам рас­те­ний и жи­вот­ных, ко­то­ры­ми тра­ди­ци­он­но за­ни­ма­ют­ся со­от­вет­ст­вен­но бо­та­ни­ка и зоо­ло­гия, бы­ло до­бав­ле­но в 20 в. цар­ст­во бак­те­рий. На совр. эта­пе час­то при­ня­то вы­де­лять два над­цар­ст­ва: про­ка­ри­от и эу­ка­ри­от. Пер­вое вклю­ча­ет цар­ст­ва ар­хей и бак­те­рий, вто­рое – цар­ст­ва гри­бов (изучается микологией), растений и животных (иногда одноклеточных эукариот выделяют в царство протистов). Зоо­ло­гия, в свою оче­редь, под­раз­де­ля­ет­ся на зоо­ло­гию бес­по­зво­ноч­ных и зоо­ло­гию по­зво­ноч­ных. В рам­ках пер­вой обо­со­би­лись про­то­зоо­ло­гия, ма­ла­ко­ло­гия – нау­ка о мол­лю­сках, кар­ци­но­ло­гия – о ра­ко­об­раз­ных, арах­но­ло­гия – о пау­ках, ака­ро­ло­гия – о кле­щах, эн­то­мо­ло­гия – о на­се­ко­мых и др. В эн­то­мо­ло­гии так­же вы­де­ли­лись ко­ле­оп­те­ро­ло­гия – нау­ка о жу­ках, мир­ме­ко­ло­гия – о му­равь­ях, ле­пи­деп­те­ро­ло­гия – о че­шуе­кры­лых (ба­боч­ках) и др. В зоо­ло­гии по­зво­ноч­ных отд. на­уч. дис­ци­п­ли­на­ми ста­ли их­тио­ло­гия, изу­чаю­щая рыб и круг­ло­ро­тых, гер­пе­то­ло­гия – пре­смы­каю­щих­ся и зем­но­вод­ных, ор­ни­то­ло­гия – птиц, те­рио­ло­гия – мле­ко­пи­таю­щих и др. Разл. круп­ным так­со­нам цар­ст­ва рас­те­ний так­же со­от­вет­ст­ву­ют спец. раз­де­лы Б.: аль­го­ло­гия ис­сле­ду­ет во­до­рос­ли, ли­хе­но­ло­гия – ли­шай­ни­ки, брио­ло­гия – мо­хо­об­раз­ные. Ино­гда био­ло­гич. дис­ци­п­ли­ны свя­за­ны не столь­ко с отд. сис­те­ма­тич. груп­пи­ров­ка­ми, сколь­ко с изу­че­ни­ем осо­бых жиз­нен­ных форм, в т. ч. важ­ных для че­ло­ве­ка. Нау­ка о де­ревь­ях и кус­тар­ни­ках по­лу­чи­ла назв. ден­д­ро­ло­гия. Объ­ек­том па­ра­зи­то­ло­гии яв­ля­ют­ся па­ра­зи­ти­рую­щие ор­га­низ­мы и вы­зы­вае­мые ими за­бо­ле­ва­ния че­ло­ве­ка, жи­вот­ных и рас­те­ний. Спец. раз­де­лом па­ра­зи­то­ло­гии ста­ла гель­мин­то­ло­гия, изу­чаю­щая па­ра­зи­тич. пло­ских и круг­лых чер­вей. Во всех био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ни­ях – от мо­ле­ку­ляр­но­го до над­ви­до­вых уров­ней (в т. ч. в об­лас­ти био­хи­мии, ге­не­ти­ки, мор­фо­ло­гии, фи­зио­ло­гии, эко­ло­гии, это­ло­гии, па­лео­н­то­ло­гии, эво­лю­ци­он­ной тео­рии и др.) не­об­хо­ди­мо зна­ние точ­но­го сис­те­ма­тич. по­ло­же­ния объ­ек­та изу­че­ния. Та­кое зна­ние по­зво­ля­ет экс­т­ра­по­ли­ро­вать об­на­ру­жен­ные за­ко­но­мер­но­сти на бо­лее ши­ро­кий круг сис­те­ма­ти­че­ски близ­ких объ­ек­тов. Био­ло­ги разл. спе­ци­аль­но­стей мо­гут скон­цен­три­ро­вать свои ис­сле­до­ва­ния на к.-л. од­ной круп­ной сис­те­ма­тич. груп­пи­ров­ке. Так, напр., вы­де­ля­ют био­хи­мию рас­те­ний, ге­не­ти­ку рыб, мор­фо­ло­гию на­се­ко­мых, фи­зио­ло­гию че­ло­ве­ка и жи­вот­ных, эко­ло­гию птиц, па­лео­зоо­ло­гию.

Уро­вень взаи­мо­дей­ст­вия разл. ви­дов, вклю­чая пи­ще­вые от­но­ше­ния (ком­мен­са­лизм, хищ­ни­че­ст­во, па­ра­зи­тизм и др.), струк­ту­ру и за­ко­ны функ­цио­ни­ро­ва­ния мно­го­ви­до­вых со­об­ществ, изу­ча­ет си­нэ­ко­ло­гия, в от­ли­чие от аут­эко­логии, ис­сле­дую­щей взаи­мо­от­но­ше­ние ор­га­низ­мов отд. ви­дов со сре­дой. От­но­си­тель­но ус­той­чи­вая со­во­куп­ность мн. ви­дов (жи­вот­ных, рас­те­ний, гри­бов и мик­ро­ор­га­низ­мов), со­вме­ст­но оби­таю­щих на не­ко­то­ром уча­ст­ке су­ши или во­до­ёма, оп­ре­де­ляе­мая как со­об­ще­ст­во – био­це­ноз или эко­си­сте­ма, ха­рак­те­ри­зу­ют био­це­но­ти­че­ский уро­вень ис­сле­до­ва­ния. На этом уров­не био­ло­ги изу­ча­ют тес­ную связь ком­плек­сов жи­вых ор­га­низ­мов как ме­ж­ду со­бой, так и с ком­по­нен­та­ми не­жи­вой при­ро­ды. Эта об­ласть так­же весь­ма диф­фе­рен­ци­ро­вана. С эко­ло­гич. про­бле­ма­ми над­ви­до­вых груп­пиро­вок свя­за­ны био­гео­це­но­ло­гия, гео­бо­та­ни­ка, гид­ро­био­ло­гия, ле­со­ве­де­ние, поч­вен­ная зоо­ло­гия и др. Во­про­сы воз­ник­но­ве­ния, про­стран­ст­вен­но­го рас­пре­де­ле­ния и ус­той­чи­во­го су­ще­ст­во­ва­ния ис­то­ри­че­ски сло­жив­ших­ся круп­ных со­во­куп­но­стей жи­вот­ных (фа­ун) и рас­те­ний (флор) от­но­сят­ся к сфе­ре био­гео­гра­фии.

Изу­че­ни­ем жиз­ни в мас­шта­бах всей био­сфе­ры (обо­лоч­ка Зем­ли, где рас­пре­де­ле­ны жи­вые ор­га­низ­мы и ко­то­рая сфор­ми­ро­ва­лась и ны­не су­ще­ст­ву­ет во мно­гом в ре­зуль­та­те их жиз­не­дея­тель­но­сти) за­ни­ма­ет­ся це­лый ряд био­ло­гич. дис­ци­п­лин или их отд. на­прав­ле­ний. На био­сфер­ном уров­не мо­гут вес­ти ис­сле­до­ва­ния спе­циа­ли­сты в об­лас­ти гло­баль­ной эко­ло­гии, кос­ми­че­ской био­ло­гии, био­гео­хи­мии, океа­но­ло­гии, эво­лю­ци­он­но­го уче­ния, па­лео­нто­ло­гии, ан­тро­по­ло­гии и др.

Ком­плекс зна­ний о при­чи­нах, дви­жу­щих си­лах, ме­ха­низ­мах и за­ко­но­мер­но­стях воз­ник­но­ве­ния и эво­лю­ции жи­вых ор­га­низ­мов об­ра­зу­ет эво­лю­ци­он­ное уче­ние. В этой об­лас­ти мо­гут вы­де­лять­ся отд. на­прав­ле­ния, напр. фи­ло­ге­не­ти­ка, эво­лю­ци­он­ные мор­фо­ло­гия и эко­ло­гия, уче­ние о мик­ро- и мак­ро­эво­лю­ци­он­ных про­цес­сах и др. Па­лео­нто­ло­гия пред­став­ля­ет со­бой спец. раз­дел Б., по­свя­щён­ный изу­че­нию ис­ко­пае­мых (вы­мер­ших) форм жиз­ни, их эво­лю­ции.

Ряд био­ло­гич. дис­ци­п­лин свя­зан с при­клад­ной те­ма­ти­кой. Здесь сфор­ми­ро­ва­лись та­кие ком­плекс­ные на­прав­ле­ния, как ра­дио­био­ло­гия, био­ни­ка, ге­не­ти­че­ская ин­же­не­рия, пром. мик­ро­био­ло­гия, био­ки­бер­не­ти­ка, аг­ро­био­ло­гия и др. Ак­тив­но раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся био­ло­гич. ос­но­вы ме­ди­ци­ны, с. х-ва, ис­поль­зо­ва­ния био­ре­сур­сов и об­ще­го при­ро­до­поль­зо­ва­ния, отд. от­рас­лей пром-сти и био­тех­но­ло­гий. Зна­чи­те­лен вклад био­ло­гов в раз­ви­тие на­уч. и прак­тич. ас­пек­тов ох­ра­ны при­ро­ды. Б. тес­но свя­за­на с гу­ма­ни­тар­ны­ми и со­цио­ло­гич. дис­ци­п­ли­на­ми, где че­ло­век как био­ло­гич. вид – объ­ект и субъ­ект по­зна­ния (ан­тро­по­ло­гия, пси­хо­ло­гия, де­мо­гра­фия, био­се­мио­ти­ка, био­эти­ка и др.).

История биологии

Био­ло­гич. зна­ния на­ча­ли на­ка­п­ли­вать­ся че­ло­ве­че­ст­вом с древ­ней­ших вре­мён. Уже жизнь пер­во­быт­ных лю­дей (не ме­нее 1 млн. лет на­зад) бы­ла тес­но свя­за­на с боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем ок­ру­жаю­щих их жи­вых ор­га­низ­мов, по­зна­ни­ем важ­ных био­ло­гич. яв­ле­ний. На­ши да­лё­кие пред­ки нау­чи­лись из­го­тав­ли­вать и ис­поль­зо­вать ору­дия (из кам­ня, де­ре­ва, ро­гов и т. д.), охо­тить­ся и ло­вить ры­бу, от­ли­чать съе­доб­ные рас­те­ния от ядо­ви­тых, до­бы­вать огонь и пр. Ок. 40–50 тыс. лет на­зад че­ло­век ра­зум­ный бла­го­да­ря раз­ви­то­му мыш­ле­нию, ре­чи и ря­ду др. важ­ней­ших био­ло­гич. при­зна­ков за ко­рот­кое вре­мя рас­се­лил­ся поч­ти по всей пла­не­те и на­чал путь про­грес­сив­но­го ис­то­рич. раз­ви­тия. Ны­не на этом пу­ти нау­ка, в т. ч. Б., ста­ла про­из­во­дит. си­лой, а че­ло­ве­че­ская дея­тель­ность – од­ним из фак­то­ров эво­лю­ции жиз­ни на Зем­ле. Ис­то­рия не со­хра­ни­ла име­на древ­них на­ту­ра­ли­стов, за­ни­мав­ших­ся одо­маш­ни­ва­ни­ем жи­вот­ных и окуль­ту­ри­ва­ни­ем рас­те­ний. Учё­ные по­ка лишь при­бли­зи­тель­но мо­гут вос­ста­но­вить ме­сто и вре­мя (10–4 тыс. лет на­зад) этих важ­ней­ших био­ло­гич. за­вое­ва­ний (не­оли­тич. ре­во­лю­ция), имев­ших гро­мад­ные со­ци­аль­ные по­след­ст­вия. От охо­ты и со­би­ра­тель­ст­ва че­ло­век пе­ре­шёл к ко­че­во­му ско­то­вод­ст­ву и осед­ло­му зем­ле­де­лию. Иск-во лю­дей ка­мен­но­го ве­ка до­нес­ло до нас вы­ра­зи­тель­ные, час­то уди­ви­тель­но точ­ные изо­бра­же­ния мн. жи­вот­ных.

На ру­бе­же 4–3-го тыс. до н. э. воз­ник­но­ве­ние го­род­ских ци­ви­ли­за­ций Егип­та, Шу­ме­ра в до­ли­нах круп­ных рек бы­ло обу­слов­ле­но, сре­ди про­че­го, по­зна­ни­ем био­ло­гич. ос­нов воз­де­лы­ва­ния рас­те­ний, уме­лым про­ве­де­ни­ем ир­ри­гац. ра­бот, соз­да­ни­ем с.-х. ка­лен­да­ря, бла­го­да­ря че­му по­вы­си­лась эф­фек­тив­ность зем­ле­де­лия. В этих и ря­де др. го­су­дарств мед­но­го и брон­зо­во­го ве­ков био­ло­гич. зна­ния раз­ви­ва­лись в свя­зи с по­треб­но­стя­ми ме­ди­ци­ны, с. х-ва, от­дель­ных ре­мё­сел. Бы­ли от­кры­ты про­цес­сы бро­же­ния, му­ми­фи­ка­ции и пр. Пер­вые письм. ис­точ­ни­ки, пред­ме­ты куль­та, про­из­ве­де­ния иск-ва со­дер­жат мно­же­ст­во све­де­ний о жи­вой при­ро­де, о раз­но­об­ра­зии ви­дов жи­вот­ных и рас­те­ний. Мыс­ли­те­ли Древ­ней Гре­ции од­ни­ми из пер­вых по­пы­та­лись най­ти ма­те­риа­ли­стич. объ­яс­не­ния ми­ро­уст­рой­ст­ва, раз­ра­бо­тать ра­цио­на­ли­стич. (на­уч.) ме­тод по­зна­ния жи­вой при­ро­ды. Фа­лес обос­но­вы­вал воз­мож­ность пу­тём на­блю­де­ния и раз­мыш­ле­ния по­сти­гать ес­теств. за­ко­ны жиз­ни, ус­та­нав­ли­вать при­чин­но-след­ст­вен­ные свя­зи яв­ле­ний. Ге­рак­лит ввёл в нау­ку о при­ро­де по­ло­же­ние о по­сто­ян­ном из­ме­не­нии, воз­ни­каю­щем «по не­об­хо­ди­мо­сти и че­рез борь­бу». Его взгля­ды по­влия­ли на фор­ми­ро­ва­ние пред­став­ле­ний о раз­ви­тии, эво­лю­ции жиз­ни. Врач и фи­ло­соф Эм­пе­докл с на­тур­фило­соф­ских по­зи­ций обос­но­вы­вал ес­теств. про­ис­хо­ж­де­ние жи­вых су­ществ, вы­ска­зал идею о по­сте­пен­ном воз­ник­но­ве­нии наи­бо­лее жиз­не­спо­соб­ных форм и вы­ми­ра­нии ме­нее со­вер­шен­ных, от­час­ти пред­вос­хи­тив­шую дар­ви­нов­скую тео­рию ес­те­ст­вен­но­го от­бо­ра. Де­мок­рит раз­вил по­ня­тие об «ато­мах», мель­чай­ших, не­де­ли­мых час­ти­цах, из ко­то­рых со­сто­ят все жи­вые объ­ек­ты («ро­ж­де­ние есть со­еди­не­ние ато­мов, смерть – их разъ­е­ди­не­ние»). Гип­по­кра­том и его по­сле­до­вате­ля­ми сфор­му­ли­ро­ва­ны прин­ци­пы це­ло­ст­но­сти жи­во­го ор­га­низ­ма, пред­став­ле­ния о ес­теств. кор­рек­ти­рую­щих ме­ха­низ­мах, обес­пе­чи­ваю­щих нор­маль­ное функ­цио­ни­ро­ва­ние, о внеш­них про­яв­ле­ни­ях (сим­пто­мах) на­ру­ше­ний жиз­не­дея­тель­но­сти, о воз­мож­но­сти на ос­но­ва­нии это­го ста­вить ди­аг­ноз бо­лез­ни. Шко­ле Гип­по­кра­та при­над­ле­жит ряд от­кры­тий в об­лас­ти ана­то­мии, эм­брио­ло­гии, фи­зио­ло­гии (напр., ка­саю­щих­ся сис­те­мы кро­во­об­ра­ще­ния). Круп­ней­шим био­ло­гом древ­но­сти был Ари­сто­тель. Он за­ло­жил ос­но­вы ана­то­мии, с его име­нем свя­зы­ва­ют пер­вые эта­пы раз­ви­тия мн. био­ло­гич. дис­ци­п­лин: от пси­хо­ло­гии до сис­те­ма­ти­ки. Ему уда­лось по­стро­ить ие­рар­хич. сис­те­му, вклю­чаю­щую св. 450 так­со­нов жи­вот­ных, пред­вос­хи­тив­шую идею «ле­ст­ни­цы су­ществ» – сту­пен­ча­то­го пе­ре­хо­да от про­стых форм к слож­ным. Эта идея на про­тя­же­нии мн. сто­ле­тий гос­под­ство­ва­ла в Б., по­ка не бы­ла оп­ро­верг­ну­та в 19 в. тео­ри­ей эво­лю­ции. Уче­ник Ари­сто­те­ля Тео­фраст дал опи­са­ние бо­лее 500 ви­дов рас­те­ний. Со­чи­не­ния ря­да вы­даю­щих­ся рим. по­этов, напр. «О при­ро­де ве­щей» Лук­ре­ция, со­дер­жат мас­су све­де­ний о жи­вот­ном и рас­тит. ми­ре, фи­лос. воз­зре­ния на про­ис­хо­ж­де­ние и раз­ви­тие жиз­ни, на ме­сто и роль че­ло­ве­ка в при­ро­де. Био­ло­гич. по­зна­ния ан­тич­но­го ми­ра бы­ли обоб­ще­ны в 37 то­мах «Ес­те­ст­вен­ной ис­то­рии» рим. эн­цик­ло­пе­ди­ста Пли­ния Стар­ше­го, ана­то­мо-фи­зио­ло­гич. пред­став­ле­ния сис­те­ма­ти­зи­ро­вал Га­лен. Кру­ше­ние ан­тич­ных ци­ви­ли­за­ций при­ве­ло к ут­ра­те зна­чит. час­ти их на­уч. на­сле­дия. Ряд тру­дов Ари­сто­те­ля, Пли­ния и др. со­хра­ни­лись толь­ко бла­го­да­ря пе­ре­во­ду на араб. яз. Их ши­ро­ко ис­поль­зо­вал, до­пол­няя собств. на­блю­де­ния­ми, врач и на­ту­ра­лист Ибн Си­на (Ави­цен­на). На ба­зе ан­тич­ных тра­ди­ций фор­ми­ро­ва­лись зна­ния о жи­вой при­ро­де в Ви­зан­тии, Древ­ней Ар­ме­нии.

Архив В. С. Шишкина Анатомия плеча. Рисунки Леонардо да Винчи (1510).

В пе­ри­од Сред­не­ве­ко­вья в го­су­дар­ст­вах Ев­ро­пы и Азии раз­ви­тие Б. тор­мо­зи­лось во мно­гом гос­под­ствую­щи­ми ре­лиг. ус­та­нов­ле­ния­ми. На­ка­п­ли­ваю­щие­ся све­де­ния о жи­вот­ных и рас­те­ни­ях но­си­ли апок­ри­фич. или при­клад­ной ха­рак­тер. Круп­ней­шей био­ло­гич. эн­цик­ло­пе­ди­ей Сред­не­ве­ко­вья ста­ли тру­ды Аль­бер­та Ве­ли­ко­го. Эпо­ха Воз­ро­ж­де­ния (14–16 вв.) ко­рен­ным об­ра­зом из­ме­ни­ла кар­ти­ну ми­ра; ут­вер­ди­лась ге­лио­цен­трич. сис­те­ма Н. Ко­пер­ни­ка. Лео­нар­до да Вин­чи соз­дал не толь­ко уди­ви­тель­но точ­ные изо­бра­же­ния строе­ния че­ло­ве­ка и жи­вот­ных, но и пред­по­ло­жил бо́ льшую про­дол­жи­тель­ность раз­ви­тия жиз­ни на Зем­ле, об­на­ру­жив ока­ме­не­лые ос­тат­ки вы­мер­ших ор­га­низ­мов. А. Ве­за­лий на ос­но­ве эм­пи­рич. ма­те­риа­ла из­дал 7 книг «О строе­нии че­ло­ве­че­ско­го те­ла» (1543). В 1553 М. Сер­вет обос­но­вал на­ли­чие ма­ло­го кру­га кро­во­об­ра­ще­ния. У. Гар­вей экс­пе­ри­мен­таль­но до­ка­зал су­ще­ст­во­ва­ние сис­те­мы кро­во­об­ра­ще­ния у че­ло­ве­ка (1628). Раз­ви­тие ин­ст­ру­мен­таль­ных ме­то­дов, в т. ч. со­вер­шен­ст­во­ва­ние мик­ро­ско­па, по­зво­ли­ло от­крыть ка­пил­ля­ры (М. Маль­пи­ги, 1661), опи­сать рас­тит. клет­ку (Р. Гук, 1665), эрит­ро­ци­ты и спер­ма­то­зои­ды (А. ван Ле­вен­гук, со­от­вет­ст­вен­но 1683 и 1677), уви­деть не­из­ве­дан­ный мир про­стей­ших и бак­те­рий (Р. Гук, М. Маль­пи­ги, Н. Грю, А. ван Ле­вен­гук). Пред­при­ни­ма­лись по­пыт­ки обос­но­вать фи­зи­ко-хи­мич. на­ча­ла жиз­ни (Па­ра­цельс, Я. Б. ван Гель­монт, Дж. А. Бо­рел­ли). Рас­про­стра­нён­ную со вре­мён Ари­сто­те­ля кон­цеп­цию са­мо­за­ро­ж­де­ния жиз­ни по­пы­тал­ся экс­пе­ри­мен­таль­но оп­ро­верг­нуть итал. ес­те­ст­во­ис­пы­та­тель Ф. Ре­ди (1668). Эм­брио­наль­ное раз­ви­тие ор­га­низ­мов жи­вот­ных трак­то­ва­лось с по­зи­ций пре­фор­миз­ма (на­ли­чие в за­ро­ды­ше черт взрос­ло­го ор­га­низ­ма в ми­ниа­тю­ре). Но ещё Ари­сто­тель по­ла­гал, что осн. при­зна­ки взрос­ло­го ор­га­низ­ма (в т. ч. ви­до­вые от­ли­чия) фор­ми­ру­ют­ся на за­вер­шаю­щих ста­ди­ях ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия (эпи­ге­нез). Ве­ли­кие гео­гра­фич. от­кры­тия зна­чи­тель­но рас­ши­ри­ли пред­став­ле­ния о раз­но­об­ра­зии жиз­ни на Зем­ле. По­яви­лись мно­го­том­ные ком­пи­ля­тив­ные свод­ки К. Гес­не­ра (1551–1587), итал. на­ту­ра­ли­ста У. Альд­ро­ван­ди (1599–1616), К. Бау­ги­на (1596–1623) и др., мо­но­гра­фии по отд. клас­сам жи­вот­ных – ры­бам, пти­цам (франц. учёных Г. Рон­де­ле, П. Бе­ло­на). Раз­ра­бот­кой бо­та­нич. сис­те­ма­ти­ки за­ни­ма­лись А. Че­заль­пи­но, голл. ис­сле­до­ва­тель К. Клу­зи­ус, К. Бау­гин и др. По­след­ний ис­поль­зо­вал двой­ное лат. на­зва­ние, от­ра­жаю­щее род и вид (би­нар­ную но­менк­ла­ту­ру) при опи­са­нии ра­сте­ний. В кон. 17 – нач. 18 вв. Дж. Рей опи­сал уже 18 тыс. ви­дов рас­те­ний, сгруп­пи­ро­вав их в 19 клас­сов, в со­ав­тор­ст­ве с англ. био­ло­гом Ф. Уил­ло­би опуб­ли­ко­вал сис­те­ма­ти­зир. опи­са­ние жи­вот­ных (гл. обр. по­зво­ноч­ных), вы­де­лил ка­те­го­рию «вид» как эле­мен­тар­ную еди­ни­цу сис­те­ма­ти­ки.

Биология в 18–19 вв

Архив В. С. Шишкина Титульный лист 10-го издания «Системы природы» К. Линнея (1758).

Дос­ти­же­ния пре­ды­ду­щих по­ко­ле­ний сис­те­ма­ти­ков в 18 в. ак­ку­му­ли­ро­вал К. Лин­ней, раз­де­лив­ший цар­ст­ва рас­те­ний и жи­вот­ных на ие­рар­хи­че­ски со­под­чи­нён­ные так­со­ны: клас­сы, от­ря­ды (по­ряд­ки), ро­ды и ви­ды. Он дал ка­ж­до­му ви­ду лат. назв. в со­от­вет­ст­вии с пра­ви­ла­ми би­нар­ной но­менк­ла­ту­ры (ро­до­вое и ви­до­вое имя). От­счёт совр. бо­та­нич. но­менк­ла­ту­ры ве­дёт­ся с го­да пуб­ли­ка­ции кни­ги Лин­нея «Ви­ды рас­те­ний» (1753), а зоо­ло­ги­че­ской – со вре­ме­ни вы­хо­да 10-го изд. лин­не­ев­ской «Сис­те­мы при­ро­ды» (1758). Сис­те­ма Лин­нея бы­ла по­строе­на не столь­ко на вы­яв­ле­нии сте­пе­ни род­ст­ва, сколь­ко на со­пос­тав­ле­нии вы­бран­ных им отд. ди­аг­но­стич. при­зна­ков, по­это­му она счи­та­ет­ся ис­кус­ст­вен­ной. В 18 в. по­пыт­ки сфор­ми­ро­вать ес­теств. сис­те­му рас­те­ний пред­при­ня­ли франц. бо­та­ни­ки Б. и А. Л. Жюс­сьё, М. Адан­сон. Лин­ней по­мес­тил че­ло­ве­ка в один от­ряд с обезь­я­на­ми, что раз­ру­ша­ло ан­тро­по­цен­трич. кар­ти­ну ми­ра и вы­зва­ло осу­ж­де­ние ре­лиг. кру­гов. Он под­чёр­ки­вал от­но­сит. ус­той­чи­вость ви­дов, объ­яс­нял про­ис­хо­ж­де­ние их еди­ным ак­том тво­ре­ния, до­пус­кая всё же воз­ник­но­ве­ние но­вых ви­дов пу­тём гиб­ри­ди­за­ции. Но сам прин­цип лин­не­ев­ской ие­рар­хии так­со­нов (в класс вхо­дят неск. ро­дов и ещё боль­ше ви­дов) спо­соб­ст­во­вал в даль­ней­шем раз­ви­тию эво­люц. взгля­дов (пред­став­ле­ния о мо­но­фи­лии, ди­вер­ген­ции ви­дов).

В Рос­сии рас­про­стра­не­ние лин­не­ев­ской сис­те­ма­ти­ки сов­па­ло с не­об­хо­ди­мо­стью на­уч. опи­са­ния ре­сур­сов жи­вой при­ро­ды ог­ром­ной стра­ны. По­доб­ные ис­сле­до­ва­ния во­шли в чис­ло пер­во­оче­ред­ных за­дач ос­но­ван­ной в С.-Пе­тер­бур­ге Ака­де­мии на­ук (1724). Уча­ст­ни­ки ака­де­мич. от­ря­да Ве­ли­кой Се­вер­ной экс­пе­ди­ции (1733–43) И. Г. Гме­лин, Г. В. Стел­лер, С. П. Кра­ше­нин­ни­ков (пер­вый отеч. ака­де­мик-био­лог) от­кры­ли мно­же­ст­во не­из­вест­ных ра­нее ви­дов жи­вот­ных и рас­те­ний. «Опи­са­ние зем­ли Кам­чат­ки» (1755) Кра­ше­нин­ни­ко­ва ста­ло пер­вой свод­кой по фау­не и фло­ре рос. тер­ри­то­рии. На­ту­ра­ли­сты Ве­ли­ких ака­де­мич. экс­пе­ди­ций (1768–74) П. С. Пал­лас, И. И. Ле­пё­хин и др. на про­стран­ст­ве от При­чер­но­мо­рья и Бал­ти­ки до За­бай­ка­лья за­вер­ши­ли пер­вый сис­те­ма­тич. этап ин­вен­та­ри­за­ции рас­тит. и жи­вот­но­го ми­ра им­пе­рии. Осо­бо зна­чи­тель­ны дос­ти­же­ния П. С. Пал­ла­са, опуб­ли­ко­вав­ше­го неск. ил­лю­ст­ри­ро­ван­ных то­мов по фло­ре и фау­не Рос­сии и со­пре­дель­ных стран.

Лин­не­ев­ские прин­ци­пы не раз­де­лял Ж. Бюф­фон, со­ста­вив­ший 36-том­ную «Ес­те­ст­вен­ную ис­то­рию» (1749–88). Под­чёр­ки­вая на­ли­чие по­сте­пен­ных пе­ре­хо­дов ме­ж­ду ви­да­ми, он раз­вил идею «ле­ст­ни­цы су­ществ» с по­зи­ций транс­фор­миз­ма, но позд­нее под дав­ле­ни­ем церк­ви от­ка­зал­ся от сво­их взгля­дов. Изу­че­ние ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия жи­вых ор­га­низ­мов со­про­во­ж­да­лось кри­ти­кой пре­фор­миз­ма сто­рон­ни­ка­ми эпи­ге­не­за, напр. К. Воль­фом. В этот пе­ри­од на­чи­на­ет­ся ста­нов­ле­ние эм­брио­ло­гии. Л. Спал­лан­ца­ни в сво­их опы­тах оп­ро­верг воз­мож­ность са­мо­за­ро­ж­де­ния жиз­ни. В об­лас­ти фи­зио­ло­гии изу­че­ние взаи­мо­дей­ст­вия нерв­ной и мы­шеч­ной сис­тем (А. фон Гал­лер, Й. Про­хас­ка, Л. Галь­ва­ни) по­зво­ли­ло сфор­му­ли­ро­вать по­ло­же­ние о раз­дра­жи­мо­сти как об од­ном из важ­ней­ших свойств жи­вых ор­га­низ­мов. Зна­че­ние ки­сло­ро­да в жиз­ни жи­вот­ных и рас­те­ний бы­ло по­ка­за­но в опы­тах Дж. При­стли и А. Ла­ву­а­зье. Яв­ле­ние фо­то­син­те­за опи­са­ли голл. врач Я. Ин­ген­ха­уз, швейц. бо­та­ник Ж. Се­не­бье и Н. Сос­сюр (1779–1804). Мн. от­кры­тия в Б. и ме­ди­ци­не 18 в. де­ла­лись на ос­нова­нии разл. опы­тов, зна­че­ние ко­то­рых ста­ло по­нят­но мно­го позд­нее. Так, за­дол­го до воз­ник­но­ве­ния ви­ру­со­ло­гии и им­му­но­ло­гии вра­чи 18 в. осу­ще­ст­вили удач­ные при­вив­ки про­тив ос­пы (Э. Джен­нер, 1798).

В 19 в. фронт био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний не­обы­чай­но рас­ши­рил­ся. Про­изо­шла даль­ней­шая спе­циа­ли­за­ция отд. био­ло­гич. дис­ци­п­лин, воз­ник­ли но­вые от­рас­ли зна­ний. Круп­ней­шие дос­ти­же­ния в об­лас­ти Б. 19 в. – уче­ние о клет­ке и тео­рия эво­лю­ции. Обос­но­ва­ние един­ст­ва кле­точ­но­го строе­ния как рас­ти­тель­ных (М. Шлей­ден, 1838), так и жи­вот­ных ор­га­низ­мов (Т. Шванн, 1839) за­ло­жи­ло ос­но­ву кле­точ­ной тео­рии. Яд­ро клет­ки опи­сал в 1833 Р. Бро­ун, в 1839 Я. Пур­ки­не дал оп­ре­де­ле­ние про­то­плаз­мы. Нем. бо­та­ник Э. Страс­бур­гер и В. Флем­минг под­роб­но опи­са­ли де­ле­ние со­ма­ти­че­ских кле­ток – ми­тоз (1875–1882). Об­ра­зо­ва­ние по­ло­вых кле­ток пу­тём мей­о­за бы­ло от­кры­то Э. ван Бе­неде­ном, Т. Бо­ве­ри и нем. био­ло­гом О. Герт­ви­гом (1883–84). В 1888 В. Валь­дей­ер ввёл тер­мин «хро­мо­со­ма». Кле­точ­ная тео­рия сыг­ра­ла зна­чит. роль в раз­ви­тии не толь­ко ци­то­ло­гии, гис­то­логии, эм­брио­ло­гии, но и в до­ка­за­тель­ст­ве су­ще­ст­во­ва­ния од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов – про­стей­ших (К. Зи­больд, 1848). В 1892 Д. И. Ива­нов­ский от­крыл не­кле­точ­ную фор­му жиз­ни – ви­ру­сы.

Изу­че­ние эле­мен­тар­но­го со­ста­ва ор­га­нич. и не­ор­га­нич. ве­ществ, фи­зич. и хи­мич. свойств жи­вых и не­жи­вых объ­ек­тов оп­ре­де­ли­ло даль­ней­шее раз­ви­тие Б. и её отд. дис­ци­п­лин; на но­вом уров­не ста­ла об­су­ж­дать­ся про­бле­ма воз­ник­но­ве­ния жиз­ни, спе­ци­фи­ка этой фор­мы дви­же­ния ма­те­рии. Экс­пе­рим. и тео­ре­тич. ра­бо­ты Н. Сос­сю­ра, Ю. Ли­би­ха, Ж. Бус­сен­го, нем. бо­та­ни­ка Ю. Сак­са, К. А. Ти­ми­ря­зе­ва и ря­да др. учё­ных, за­ло­жив­ших в 19 в. ос­но­вы фи­зио­ло­гии рас­те­ний и аг­ро­био­ло­гии, вы­яви­ли важ­ней­шую роль рас­те­ний в соз­да­нии осн. мас­сы ор­га­нич. ве­ще­ст­ва на Зем­ле, по­ка­за­ли зна­че­ние отд. хи­мич. эле­мен­тов и их со­еди­не­ний в пи­та­нии и ды­ха­нии рас­те­ний, в био­ло­гич. кру­го­во­ро­те и энер­го­об­ме­не жи­вых сис­тем. Пер­вый син­тез ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (мо­че­ви­ны) из не­ор­га­ни­че­ско­го был вы­пол­нен Ф. Вё­ле­ром в 1828. Рас­кры­тие хи­мич. при­ро­ды осн. групп ве­ществ, из ко­то­рых со­сто­ят жи­вые ор­га­низ­мы, – уг­ле­во­дов, ли­пи­дов (жи­ров), бел­ков и др. – бы­ло дос­тиг­ну­то в ре­зуль­та­те ис­сле­до­ва­ний как фи­зио­ло­гов, так и хи­ми­ков, сфор­ми­ро­вав­ших но­вый раз­дел био­ло­гии – био­хи­мию (голл. хи­мик Г. Муль­дер, 1837; Ю. Ли­бих и др.). Ра­бо­ты К. Кирх­го­фа (1814), франц. хи­ми­ков А. Пай­е­на и Ж. Пер­со (1833), Л. Пас­те­ра (1857–1864), Э. Бух­не­ра (1897) при­ве­ли к от­кры­тию фер­мен­тов, ста­нов­ле­нию эн­зи­мо­ло­гии. Бы­ло по­ка­за­но, что про­цес­сы бро­же­ния, раз­ло­же­ния, пи­ще­ва­ре­ния про­те­ка­ют при ак­тив­ном уча­стии мик­ро­ор­га­низ­мов. Ве­лик вклад Л. Пас­те­ра в раз­ви­тие мик­ро­био­ло­гии. Ему уда­лось так­же экс­пе­ри­мен­таль­но оп­ро­верг­нуть тео­рию са­мо­за­ро­ж­де­ния мик­ро­ор­га­низ­мов и обос­но­вать мик­роб­ную тео­рию ин­фек­ци­он­ных за­бо­ле­ва­ний, прин­ци­пы им­му­ни­за­ции. Изу­чая роль поч­вен­ных бак­те­рий, С. Н. Ви­но­град­ский от­крыл яв­ле­ние хе­мо­син­те­за (1887) – про­цесс соз­да­ния ор­га­нич. ве­ществ не с ис­поль­зо­ва­ни­ем энер­гии сол­неч­но­го све­та (как при фо­то­син­те­зе), а за счёт энер­гии ре­ак­ций окис­ле­ния не­ко­то­рых не­ор­га­нич. со­еди­не­ний.

Ра­бо­та­ми ря­да фи­зио­ло­гов 19 в. (Ф. Ма­жан­ди, П. Флу­ранс, И. Мюл­лер, К. Бер­нар, Г. Гельм­гольц, Э. Дю­буа-Рей­мон, И. М. Се­че­нов) бы­ли рас­кры­ты многие ме­ха­низ­мы функ­цио­ни­ро­ва­ния нерв­ной сис­те­мы, же­лёз внут­рен­ней сек­ре­ции, разл. ор­га­нов чувств че­ло­века и жи­вот­ных. Ра­цио­на­ли­стич. объ­ясне­ние этих слож­ней­ших био­ло­гич. про­цес­сов на­нес­ло со­кру­шит. удар по ви­та­лиз­му, от­стаи­вав­ше­му кон­цеп­цию осо­бой «жиз­нен­ной си­лы». Дос­ти­же­ния эм­брио­ло­гии не ог­ра­ни­чи­ва­лись от­кры­тия­ми по­ло­вых и со­ма­тич. кле­ток рас­те­ний и жи­вот­ных, опи­са­ни­ем про­цес­са их дроб­ле­ния. К. М. Бэр сфор­му­ли­ро­вал ряд по­ло­же­ний срав­нит. эм­брио­ло­гии жи­вот­ных (1828–37), в т. ч. о сход­ст­ве ран­них ста­дий он­то­ге­не­за, о спе­циа­ли­за­ции при­зна­ков на ко­неч­ных эта­пах эм­брио­ге­не­за и др. Эво­люц. обос­но­ва­ние этих по­ло­же­ний бы­ло раз­ви­то Э. Гек­ке­лем (1866) в рам­ках по­лу­чив­ше­го ши­ро­кую из­вест­ность «био­ге­не­тич. за­ко­на». За­ро­ж­де­ние ге­не­ти­ки свя­зы­ва­ют с от­кры­ти­ем Г. Мен­де­лем (1865) за­ко­но­мер­но­стей на­сле­до­ва­ния отд. при­зна­ков у рас­те­ний. Ра­бо­ты Мен­де­ля не при­влек­ли вни­ма­ния со­вре­мен­ни­ков, ус­та­нов­лен­ные им обоб­ще­ния бы­ли экс­пе­ри­мен­таль­но под­твер­жде­ны и оце­не­ны позд­нее.

Бур­ны­ми тем­па­ми шло на­ко­п­ле­ние зна­ний о раз­но­об­ра­зии форм жиз­ни на Зем­ле. В ре­зуль­та­те экс­пе­ди­ци­он­ных и му­зей­ных ис­сле­до­ва­ний еже­год­но опи­сы­ва­лись сот­ни но­вых ви­дов жи­вот­ных и рас­те­ний, фор­ми­ро­ва­лись бо­га­тей­шие кол­лек­ци­он­ные фон­ды. Это сти­му­ли­ро­ва­ло раз­ви­тие сис­те­ма­ти­ки, мор­фо­ло­гии, срав­нит. ана­то­мии, па­лео­нто­ло­гии и био­гео­гра­фии, эко­ло­гии и тео­рии эво­лю­ции. Ши­ро­кое при­зна­ние по­лу­чи­ли ра­бо­ты Ж. Кю­вье, за­ло­жив­ше­го ос­но­вы срав­нит. ана­то­мии, обос­но­вав­ше­го прин­цип функ­цио­наль­ных и мор­фо­ло­гич. кор­ре­ля­ций, ис­поль­зо­вав­ше­го для клас­си­фи­ка­ции жи­вот­ных мор­фо­ти­пы – «пла­ны строе­ния». Ис­сле­до­ва­ния Кю­вье ис­ко­пае­мых ор­га­низ­мов свя­зы­ва­ют с на­ча­лом па­лео­нто­ло­гии. При­дер­жи­ва­ясь док­три­ны по­сто­ян­ст­ва ви­дов, он объ­яс­нял су­ще­ст­во­ва­ние вы­мер­ших форм ми­ро­вы­ми ка­та­ст­ро­фа­ми. В зна­ме­ни­том спо­ре (1830) с Э. Жоф­фруа Сент-Иле­ром, от­стаи­вав­шим идею един­ст­ва строе­ния всех жи­вот­ных, а сле­до­ва­тель­но эво­лю­ции, вре­мен­ную по­бе­ду одер­жал Кю­вье, т. к. то­гда ещё не бы­ло на­ко­п­лено дос­та­точ­но ар­гу­мен­тов в поль­зу эво­лю­ци­он­ной тео­рии. Идея эво­лю­ции Ж. Ла­мар­ка, обос­но­ван­ная на­ли­чи­ем у жи­вот­ных не­кое­го внутр. стрем­ле­ния к со­вер­шен­ст­во­ва­нию пу­тём на­сле­до­ва­ния бла­го­при­об­ре­тён­ных при­зна­ков, не по­лу­чи­ла при­зна­ния боль­шин­ст­ва со­вре­мен­ни­ков. Но всё же его ра­бо­ты сти­мули­ро­ва­ли даль­ней­ший по­иск до­ка­за­тельств и при­чин эво­лю­ции ви­дов.

Раз­ви­тие био­гео­гра­фии, уче­ния о ши­рот­ной и вер­ти­каль­ной зо­наль­но­сти жиз­нен­ных форм свя­за­но в 19 в. с име­нем А. Гум­больд­та. Зоо­гео­гра­фич. рай­они­ро­ва­ние су­ши про­ве­ли англ. зоо­лог Ф. Скле­тер (1858–74) и А. Уол­лес (1876), фло­ри­сти­че­ское – А. Гри­зе­бах (1872), А. Энг­лер и немецкий бо­та­ник О. Дру­де (1880–90). Хо­тя тер­мин «эко­ло­гия» был пред­ло­жен Э. Гек­ке­лем лишь в 1866, на­блю­де­ния за жиз­нью жи­вот­ных и рас­те­ний ве­лись и рань­ше, оце­ни­ва­лась так­же роль отд. ви­дов в при­ро­де. Зна­чит. вклад в раз­ви­тие эко­ло­гии в 19 в. вне­сло поч­во­ве­де­ние, а так­же раз­ра­бот­ка пер­вых прин­ци­пов ох­ра­ны при­ро­ды.

На­ко­п­лен­ные фак­ты из об­лас­ти клас­сич. зоо­ло­гии и бо­та­ни­ки, за­ро­ж­даю­щих­ся па­лео­нто­ло­гии, био­гео­гра­фии, эко­ло­гии, эм­брио­ло­гии, прак­ти­ка ис­кус­ст­вен­ной се­лек­ции, пред­став­ле­ния о про­грес­сии раз­мно­же­ния, борь­бе за су­ще­ст­во­ва­ние, ес­те­ст­вен­ном от­бо­ре лег­ли в ос­но­ву тео­рии эво­лю­ции (1859) Ч. Дар­ви­на (в кон­спек­тив­ном ви­де эти взгля­ды бы­ли из­ло­же­ны Дар­ви­ном од­но­времен­но с А. Уол­ле­сом в 1858). Эво­лю­ци­он­ная тео­рия ста­ла крае­уголь­ной кон­со­ли­ди­рую­щей док­три­ной всей Б., раз­ви­ва­ясь са­ма и спо­соб­ст­вуя ста­нов­ле­нию отд. дис­ци­п­лин. Бле­стя­щим под­твер­жде­ни­ем идеи эво­лю­ции яви­лись от­кры­тия ис­ко­пае­мых пред­ков че­ло­ве­ка, ря­да про­ме­жу­точ­ных форм ме­ж­ду не­ко­то­ры­ми клас­са­ми жи­вот­ных, по­строе­ния гео­хро­но­ло­гич. шка­лы, фи­ло­ге­не­тич. ря­дов мн. групп жи­вот­ных и рас­те­ний.

В 19 в. фор­ми­ро­ва­лось на­уч. со­об­ще­ст­во био­ло­гов, от­кры­ва­лись но­вые ла­бо­ра­то­рии, био­стан­ции, рез­ко воз­рос­ло чис­ло пе­рио­дич. из­да­ний, в т. ч. «Annales des sciences naturalles» (1824, Фран­ция), «Бюл­ле­тень Мо­с­ков­ско­го об­ще­ст­ва ис­пы­та­те­лей при­ро­ды» (1829, Рос­сия), «Magazine of Natural History» (1828, Ве­ли­ко­бри­та­ния, с 1867 «Journal of Natural History»), «Zeitschrift für Biologie» (1865–1915, Гер­ма­ния), «American Naturalist» (1867, США). Про­шли пер­вые ме­ж­ду­нар. био­ло­гич. кон­грес­сы: ор­ни­то­ло­ги­че­ский (Ве­на, 1884), фи­зио­ло­ги­че­ский (Ба­зель, 1889), зоо­ло­ги­че­ский (Па­риж, 1889), ге­не­ти­че­ский (Лон­дон, 1899), бо­та­ни­че­ский (Па­риж, 1900).

Биология в 20 в

Здание Дарвиновского музея в Москве. Фото В. С. Шишкина

Бтология 20 в. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся це­лым ря­дом вы­даю­щих­ся дос­ти­же­ний; сре­ди них – рас­кры­тие ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи на­следств. ин­фор­ма­ции, про­цес­сов об­ме­на ве­ществ – от мо­ле­ку­ляр­но­го до ор­га­низ­мен­но­го уров­ня; раз­ви­тие совр. эко­ло­гии, тео­рии и прак­ти­ки ох­ра­ны при­ро­ды; опи­са­ние ме­ха­низ­мов ре­гу­ля­ций осн. функ­ций ор­га­низ­ма, под­дер­жа­ния го­мео­ста­за жи­вых сис­тем; ис­сле­до­ва­ние по­ве­де­ния и про­цес­сов ком­му­ни­ка­ции у жи­вот­ных; изу­че­ние фак­то­ров и за­ко­но­мер­но­стей эво­лю­ции, соз­да­ние син­те­тич. тео­рии эво­лю­ции. По­сто­ян­но по­пол­няя свой ар­се­нал всё бо­лее со­вер­шен­ны­ми на­блю­де­ния­ми, Б. в 20 в. раз­ви­ва­лась как в на­прав­ле­нии спе­циа­ли­за­ции (по объ­ек­там и за­да­чам), так и в пла­не ор­га­ни­за­ции ком­плекс­ных ис­сле­до­ва­ний. Воз­рос­ло зна­че­ние тео­ре­тич., кон­цеп­ту­аль­ных по­строе­ний об­ще­био­ло­гич. ха­рак­те­ра. Пло­до­твор­ным ока­за­лось ис­поль­зо­ва­ние в Б. дос­ти­же­ний ма­те­ма­ти­ки, фи­зи­ки, хи­мии и ря­да др. на­ук.

Под­твер­жде­ние за­ко­нов Г. Мен­де­ля Э. Чер­ма­ком-Зей­зе­нег­гом, К. Кор­рен­сом, Х. Де Фри­зом (1900) сти­му­ли­ро­ва­ло изу­че­ние ин­ди­ви­ду­аль­ной из­мен­чи­во­сти и на­след­ст­вен­но­сти. В. Ио­ган­се­ном вве­де­ны по­ня­тия «ген», «ге­но­тип», «фе­но­тип», «чис­тая ли­ния» (1909). Посте­пен­но офор­ми­лась хро­мо­сом­ная тео­рия на­след­ст­вен­но­сти (Т. Мор­ган, А. Стёр­те­вант, К. Брид­жес, Г. Мёл­лер и др.). Н. И. Ва­ви­ло­вым от­крыт (1920) за­кон го­мо­ло­гич. ря­дов на­следств. из­мен­чи­во­сти ор­га­низ­мов. Поя­ви­лись экс­пе­рим. до­ка­за­тель­ст­ва зна­че­ния внеш­них фак­то­ров, обу­слов­ли­ваю­щих воз­ник­но­ве­ние на­следств. из­ме­не­ний – му­та­ций (Г. А. Над­сон, Г. Мёл­лер и др., 1925–1928). Н. К. Коль­цов сфор­му­ли­ро­вал (1928) прин­цип мат­рич­но­го син­те­за био­по­ли­ме­ров. Даль­ней­ший про­гресс в изу­че­нии ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи на­следств. ин­фор­ма­ции свя­зан с раз­ви­ти­ем био­хи­мии и мо­ле­ку­ляр­ной Б. Хо­тя нук­леи­но­вые ки­сло­ты бы­ли от­кры­ты И. Ф. Ми­ше­ром в 1868, а на­зва­ние для это­го клас­са со­еди­не­ний пред­ло­же­но нем. ана­то­мом и гис­то­ло­гом Р. Альт­ма­ном в 1889, до­ка­за­тель­ст­ва на­ли­чия ге­не­тич. ин­фор­ма­ции в мо­ле­ку­ле ДНК (де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вой ки­сло­ты) бы­ли по­лу­че­ны лишь в 1944 амер. ис­сле­до­ва­те­ля­ми О. Эй­ве­ри, К. Мак-Ле­о­дом и М. Мак­кар­ти. Струк­ту­ру ДНК в ви­де двой­ной спи­ра­ли, в ко­то­рой отд. ни­ти со­еди­не­ны ком­пле­мен­тар­но по­сред­ст­вом че­ты­рёх азо­ти­стых ос­но­ва­ний, обос­но­ва­ли в 1953 Ф. Крик и Д. Уот­сон. Это от­кры­тие спо­соб­ст­во­ва­ло в даль­ней­шем раз­гад­ке мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов важ­ней­ших свойств жи­вых сис­тем (в т. ч. на­след­ст­вен­но­сти), та­ких не­об­хо­ди­мых про­цес­сов жиз­не­дея­тель­но­сти, как био­син­тез бел­ков. Ис­сле­до­ва­лась роль отд. ами­нокис­лот, фер­мен­тов, др. со­еди­не­ний и струк­тур, обес­пе­чи­ваю­щих об­мен ве­ществ и энер­гии, рост и диф­фе­рен­ци­ров­ка кле­ток жи­вот­ных, рас­те­ний и мик­ро­ор­га­низ­мов. Был осу­ще­ст­в­лён ис­кус­ст­вен­ный син­тез ге­нов и бел­ков. Круп­ней­шим дос­ти­же­ни­ем в этой об­лас­ти ста­ла рас­шиф­ров­ка ге­но­ма че­ло­ве­ка. 2-я пол. 20 в. – пе­ри­од ин­тен­сив­но­го изу­че­ния глу­бин­ных, мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов био­ло­гич. про­цес­сов с по­мо­щью ши­ро­ко­го ар­се­на­ла ме­то­дов хи­мии и фи­зи­ки. Дос­ти­же­ния био­хи­мии, био­фи­зи­ки, др. род­ст­вен­ных дис­ци­п­лин фи­зи­ко-хи­мич. Б. ста­ли ис­поль­зо­вать­ся в ин­тер­пре­та­ции дан­ных и обоб­ще­ний клас­сич. на­прав­ле­ний об­щей Б. – от сис­те­ма­ти­ки до фи­зио­ло­гии. Б. ста­но­ви­лась ка­че­ст­вен­но но­вой нау­кой, от­кры­тия ко­то­рой не толь­ко обес­пе­чи­ли про­рыв ес­те­ст­во­зна­ния на но­вый уро­вень по­ни­ма­ния осн. про­цес­сов, ле­жа­щих в ос­но­ве су­ще­ст­во­ва­ния всех форм жи­вой ма­те­рии, но и соз­да­ли пред­по­сыл­ки для управ­ле­ния эти­ми про­цес­са­ми. Бы­ли рас­шиф­ро­ва­ны хи­мич. струк­ту­ры осн. клас­сов при­род­ных со­еди­не­ний – био­по­ли­ме­ров (бел­ки, нук­леи­но­вые ки­сло­ты, по­ли­са­ха­ри­ды, сме­шан­ные био­по­ли­ме­ры), ли­пи­дов и низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных био­ре­гу­ля­то­ров (ви­та­ми­ны, гор­мо­ны, ан­ти­био­ти­ки и др.). Ещё в нач. 20 в. ра­бо­ты на сты­ке Б. и ме­ди­ци­ны при­ве­ли к открытию ви­та­ми­нов (К. Функ, 1912) и ан­ти­био­ти­ков, в т. ч. пе­ни­цил­ли­на (А. Фле­минг, 1929). Уда­лось об­на­ру­жить ви­ру­сы бак­те­рий – бак­те­рио­фа­ги (англ. мик­ро­био­лог Ф. Ту­орт, 1915; Ф. Д’Эрелль, 1917). Даль­ней­шее раз­ви­тие по­лу­чи­ла им­му­но­ло­гия, ос­но­вы ко­то­рой бы­ли за­ло­же­ны в ра­бо­тах Л. Пас­те­ра, И. И. Меч­ни­ко­ва, П. Эр­ли­ха и др. ещё в кон. 19 в. В 1900 К. Ланд­штей­нер вы­явил груп­пы кро­ви у лю­дей, а в 1940 – ре­зус-фак­тор. В 1930 В. А. Эн­гель­гардт от­крыл про­цесс окис­ли­тель­но­го (ды­ха­тель­но­го) фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния.

Па­рал­лель­но с ана­ли­зом мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов на­след­ст­вен­но­сти ве­лись ис­сле­до­ва­ния и других фак­то­ров, оп­ре­деляющих ин­ди­ви­ду­аль­ное раз­ви­тие. Х. Шпе­ма­ном в 1901 от­кры­то яв­ле­ние эм­брио­наль­ной ин­дук­ции. Кор­ре­ля­ци­он­ны­ми сис­те­ма­ми ре­гу­ля­тор­но­го ха­рак­те­ра (эпи­ге­не­тич. сис­те­мы), обес­пе­чи­ваю­щи­ми це­ло­ст­ность жи­вых ор­га­низ­мов, за­ни­ма­лись И. И. Шмаль­гау­зен (1938), англ. био­лог К. Уод­динг­тон (1940) и др. В 20 в. бы­ли опи­са­ны мн. гор­мо­ны, ус­та­нов­ле­ны прин­ци­пы гор­мо­наль­ной ре­гу­ля­ции функ­ций ор­га­низ­ма, про­изо­ш­ло ста­нов­ле­ние эн­до­кри­но­ло­гии (япон. хи­мик Дж. Та­ка­ми­не, амер. учё­ный Т. Ол­д­рич, 1901; англ. фи­зио­лог У. Бей­лисс, Э. Стар­линг, 1902), осу­ще­ст­в­лён ис­кус­ст­вен­ный син­тез ря­да гор­мо­нов. Су­ще­ст­вен­ный вклад в ис­сле­до­ва­ние нерв­ной сис­те­мы, её струк­ту­ры и ме­ха­низ­мов функ­цио­ни­ро­ва­ния вне­сли фи­зио­ло­ги (И. П. Пав­лов, Ч. Шер­ринг­тон и др.), вы­явив при­ро­ду реф­лек­сов, сиг­наль­ных сис­тем, ко­ор­ди­на­ци­он­ных, функ­цио­наль­ных цен­тров в го­лов­ном и спин­ном моз­ге. Эво­люц. прин­ци­пы при­ме­ни­тель­но к фи­зио­ло­гии нерв­ной сис­те­мы раз­вил Л. А. Ор­бе­ли, обос­но­вав­ший зна­че­ние функ­цио­наль­ных пе­ре­стро­ек выс­шей нерв­ной дея­тель­но­сти в фи­ло- и он­то­ге­не­зе, пред­ло­жив­ший об­щую кон­цеп­цию функ­цио­наль­ной эво­лю­ции. Изу­че­ние мн. про­цес­сов, про­хо­дя­щих в нерв­ной сис­те­ме, ве­лось на сты­ке фи­зио­ло­гии, био­хи­мии, био­фи­зи­ки. Столь же ком­плекс­но про­во­ди­лись ра­бо­ты по рас­кры­тию за­ко­нов фо­то­син­те­за (М. С. Цвет, Р. Виль­штет­тер, Р. Вуд­ворд и др.), в об­лас­ти фи­зио­ло­гии ды­ха­ния, рос­та, диф­фе­рен­ци­ров­ки и ря­да др. функ­ций рас­тит. орга­низ­мов. Рас­ши­ре­ние ис­сле­до­ва­ний разл. форм по­ве­де­ния жи­вот­ных, раз­ви­тия на­след­ст­вен­но де­тер­ми­ни­ро­ван­ных и при­об­ре­тён­ных пу­тём нау­че­ния сте­рео­ти­пов, изу­че­ние сис­тем и ме­ха­низ­мов ком­му­ни­ка­ций в жи­вой при­ро­де при­ве­ли в 20 в. к фор­ми­ро­ва­нию спец. био­ло­гич. дис­ци­п­ли­ны – это­ло­гии (К. Ло­ренц, Н. Тин­бер­ген, К. Фриш и др.).

Бо­та­ни­ки и зоо­ло­ги про­дол­жа­ли не толь­ко опи­сы­вать и сис­те­ма­ти­зи­ро­вать но­вые ви­ды ор­га­низ­мов, чис­ло ко­то­рых вме­сте с от­кры­ты­ми мик­ро­ор­га­низ­ма­ми при­бли­зи­лось к 1,5 млн. (к кон. 19 в. бы­ло из­вест­но ок. 400 тыс. ви­дов). Пред­ста­ви­те­ли этих био­ло­гич. дис­ци­п­лин спо­соб­ст­во­ва­ли даль­ней­ше­му раз­ви­тию эво­лю­ци­он­ной тео­рии и ста­нов­ле­нию эко­ло­гии. Зна­чит. влия­ние на раз­ви­тие экологии ока­за­ли тру­ды амер. зоо­ло­га и эко­ло­га В. Шел­фор­да (1907–13), Г. Ф. Мо­ро­зо­ва, амер. эко­ло­га Р. Чеп­мен (пред­став­ле­ние о био­тич. потен­циа­ле и со­про­тив­ле­нии сре­ды, 1928), Ч. Эл­то­на, Д. Н. Каш­ка­ро­ва, В. Н. Су­ка­чё­ва (уче­ние о био­гео­це­но­зе) и др. Бы­ли про­ана­ли­зи­ро­ва­ны внеш­ние и внут­рен­ние фак­то­ры, оп­ре­де­ляю­щие ди­на­ми­ку по­пу­ля­ций, струк­ту­ру со­об­ществ, их сме­ну в про­стран­ст­ве и вре­ме­ни, ис­сле­до­ва­ны це­пи пи­та­ния, тро­фич. уров­ни, за­ко­но­мер­но­сти фор­ми­ро­ва­ния био­ло­гич. про­дук­ции, кру­го­во­ро­та ве­ществ и по­то­ка энер­гии в эко­си­сте­мах. Взаи­мо­свя­зи жи­во­го и не­жи­во­го ком­по­нен­тов при­род­ных ком­плек­сов ис­сле­до­ва­ли поч­во­ве­ды, гид­ро­био­ло­ги, ле­со­ве­ды, пред­ста­ви­те­ли др. спе­ци­аль­но­стей. Эко­ло­ги сфор­му­ли­ро­ва­ли ра­цио­наль­ные прин­ци­пы экс­плуа­та­ции при­род­ных ре­сур­сов, ука­за­ли на ан­тро­по­ген­ные при­чи­ны мн. форм де­гра­да­ции эко­си­стем, вы­ми­ра­ния разл. ви­дов жи­вых ор­га­низ­мов, пред­ло­жи­ли обос­но­ван­ные прин­ци­пы и спо­со­бы ох­ра­ны при­ро­ды. Од­ним из важ­ных при­клад­ных дос­ти­же­ний эко­ло­гии яви­лось уче­ние о при­род­ной оча­го­во­сти ря­да транс­мис­сив­ных за­бо­ле­ва­ний (кле­ще­во­го эн­це­фа­ли­та, чу­мы и мн. др.). Су­ще­ст­вен­ный вклад в его раз­ра­бот­ку вне­сли отеч. учё­ные, осо­бен­но Е. Н. Пав­лов­ский; бла­го­да­ря их уси­ли­ям бы­ла соз­да­на ши­ро­кая сеть эпи­де­мио­ло­гич. стан­ций (в т. ч. про­ти­во­чум­ных). В 1926 В. И. Вер­над­ским пред­ло­же­но це­ло­ст­ное уче­ние о био­сфе­ре. Дея­тель­ность че­ло­ве­ка ста­ла оце­ни­вать­ся как один из фак­то­ров эво­лю­ции жиз­ни на Зем­ле.

20 в. оз­на­ме­но­вал­ся не толь­ко раз­вити­ем эво­лю­ци­он­ной тео­рии, но и не­од­но­крат­ны­ми по­пыт­ка­ми оп­ро­верг­нуть осн. по­сту­ла­ты дар­ви­низ­ма. В про­ти­вовес не­ути­хаю­щей кри­ти­ке дар­ви­низ­ма (Л. С. Берг, А. А. Лю­би­щев и др.) уси­лия­ми ря­да учё­ных (Дж. Хакс­ли, Э. Майр, Дж. Симп­сон, И. И. Шмаль­гау­зен и др.), со­еди­нив­ших дос­ти­же­ния ге­не­ти­ки, мор­фо­ло­гии, эм­брио­ло­гии, по­пу­ля­ци­он­ной эко­ло­гии, па­лео­нто­ло­гии и био­гео­гра­фии, в 1930–40-х гг. бы­ла пред­ло­же­на син­те­тич. тео­рия эво­лю­ции. Ти­пы био­ло­гич. про­грес­са (аро­мор­фоз, идио­а­дап­та­ция и др.) опи­сал А. Н. Се­вер­цов (1925), роль ста­били­зи­рую­ще­го от­бо­ра вы­яви­ли И. И. Шмаль­гау­зен (1938) и англ. био­лог К. Уод­динг­тон (1942–53), эво­люц. зна­че­ние ко­ле­ба­ний чис­лен­но­сти ис­сле­до­ва­лось как в при­ро­де, так и в экс­пе­ри­мен­те (С. С. Чет­ве­ри­ков, ­амер. учё­ный А. Лот­ка, В. Воль­тер­ра, Г. Ф. Гау­зе и др.). В син­те­тич. тео­рии эво­лю­ции удач­но ис­поль­зо­вал­ся кри­те­рий ре­продук­тив­ной изо­ля­ции для ви­дов, раз­мно­жаю­щих­ся по­ло­вым пу­тём. Бы­ло до­ка­за­но, что эво­лю­ция ря­да ви­дов обу­слов­ле­на пар­те­но­ге­не­зом. От­кры­тие мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов на­след­ст­вен­но­сти и даль­ней­шие ис­сле­до­ва­ния в этом на­прав­ле­нии при­ве­ли к опи­са­нию при­ме­ров ко­ди­ро­ва­ния и пе­ре­да­чи ге­не­тич. ин­фор­ма­ции. Ана­лиз мн. но­вых фак­тов тра­ди­ци­он­но «эво­лю­ци­он­ных» дис­ци­п­лин и откры­тий в об­лас­ти мо­ле­ку­ляр­ной Б. и смеж­ных на­ук в ско­ром вре­ме­ни, воз­мож­но, при­ве­дёт к соз­да­нию но­вой эво­люц. па­ра­диг­мы.

Космонавт В. Савиных изучает рост растений на орбитальной станции «Салют-6» (1981). Архив В. С. Шишкина

Зна­чит. ус­пе­хи бы­ли дос­тиг­ну­ты в ан­тро­по­ло­гии, осо­бен­но в изу­че­нии ран­них эта­пов раз­ви­тия че­ло­ве­ка (Р. Дарт, А. Хрдлич­ка, П. Тей­яр де Шар­ден, Л. Ли­ки и др.): вре­мя по­яв­ле­ния пер­вых пред­ста­ви­те­лей ро­да че­ло­век ста­ло оце­ни­вать­ся в про­ме­жут­ке 2,5–1,6 млн. лет на­зад. Для ре­ше­ния во­про­са о воз­ник­но­ве­нии жиз­ни на Зем­ле бы­ло пред­ложе­но неск. ги­по­тез: от воз­мож­но­сти за­но­са из кос­мо­са (С. Ар­ре­ни­ус, 1895–1903) до про­цес­сов по­сте­пен­ных эво­люц. пре­об­ра­зо­ва­ний про­би­онт­ных зем­ных форм (англ. учё­ный А. Ше­фер, 1912; А. И. Опа­рин, 1924; Дж. Хол­дейн, 1929). Бы­ли вы­пол­не­ны опы­ты, мо­де­ли­рую­щие пер­вые эта­пы воз­ник­но­ве­ния эле­мен­тар­ных форм жиз­ни (С. Мил­лер, 1953, США). Пу­тём слож­ных рас­чё­тов вре­мя за­ро­ж­де­ния жиз­ни на Зем­ле бы­ло от­не­се­но к пе­рио­ду 3,8–3,5 млрд. лет на­зад. Во 2-й пол. 20 в. Б. вы­шла за пре­де­лы зем­ных про­блем: био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ния ста­ли про­во­дить­ся и в кос­мо­се. По­тре­бо­ва­лась раз­ра­бот­ка на­уч. и прак­тич. ба­зы, обес­пе­чи­ваю­щей воз­мож­ность су­ще­ст­во­ва­ния жи­вых ор­га­низ­мов (в т. ч. че­ло­ве­ка) в меж­пла­нет­ном про­стран­ст­ве. Изу­че­ние этих про­блем яви­лось пред­ме­том кос­мич. Б. В ря­де об­лас­тей Б. ста­но­вит­ся ре­аль­ной про­из­во­дит. си­лой, оформ­ля­ют­ся мик­ро­био­ло­гич. пром-сть, про­из-во био­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ, др. от­рас­ли био­тех­но­ло­гии.

Осн. по­сту­ла­ты Б. на всём про­тя­же­нии её раз­ви­тия бы­ли свя­за­ны с во­про­са­ми ми­ро­воз­зре­ния, в 20 в. они вы­шли на уро­вень и по­ли­тич. про­блем. Од­на­ко мн. слож­ные и не­яс­ные по­ло­же­ния эво­лю­ци­он­ной тео­рии (за­ко­ны на­сле­до­ва­ния, фор­мы борь­бы за су­ще­ст­во­ва­ние и ес­те­ст­вен­но­го от­бо­ра, ран­ние эта­пы эво­лю­ции че­ло­ве­ка и др.) не­од­но­крат­но ис­поль­зо­ва­лись в не­бла­го­вид­ных по­литич. це­лях («ра­со­вые тео­рии» в на­ци­ст­ской Гер­ма­нии, «твор­че­ский дар­ви­низм» в СССР, оп­рав­да­ние «ес­те­ст­вен­ны­ми за­ко­на­ми кон­ку­рен­ции» жес­то­кой экс­плуа­та­ции тру­дя­щих­ся и рас­слое­ния об­ще­ст­ва во мно­гих ка­пи­та­ли­сти­че­ских и раз­ви­ваю­щих­ся стра­нах). Соз­да­ние био­ло­гич. ору­жия, про­бле­мы ге­не­тич. ин­же­не­рии и гло­баль­но­го за­гряз­не­ния ок­ру­жаю­щей сре­ды по­ста­ви­ли, в ча­ст­но­сти и пе­ред био­ло­га­ми, за­да­чу вы­ра­бот­ки пра­ви­тель­ст­вен­ных, гра­ж­дан­ских и меж­го­су­дар­ст­вен­ных мер по за­щи­те че­ло­ве­че­ст­ва от не­га­тив­ных по­след­ст­вий ука­зан­ных и им по­доб­ных яв­ле­ний. В 1-й пол. 20 в. бы­ло раз­ра­бо­та­но уче­ние о ноо­сфе­ре (франц. учё­ный Э. Ле­руа, В. И. Вер­над­ский, П. Тей­яр де Шар­ден), обос­но­вав­шее пе­ре­ход био­сфе­ры че­рез ан­тро­по­сфе­ру в ноо­сфе­ру – сфе­ру ра­зу­ма, ми­нуя гло­баль­ные кри­зи­сы. Пре­ж­де все­го бла­го­да­ря дос­ти­же­ни­ям Б. ока­зал­ся воз­мож­ным пе­ре­ход от ути­ли­тар­но­го ан­тро­по­цен­триз­ма к эко­ло­ги­че­ски обос­но­ван­ным прин­ци­пам ус­той­чи­во­го раз­ви­тия, к осоз­на­нию уни­каль­но­сти ка­ж­до­го био­ло­гич. ви­да, к обес­пе­че­нию со­хра­не­ния все­го мно­го­об­ра­зия жиз­ни на Зем­ле.

Основные проблемы и направления современной биологии

Сре­ди мно­же­ст­ва стоя­щих пе­ред Б. за­дач мож­но вы­де­лить неск. ос­но­во­по­ла­гаю­щих, от ре­ше­ния ко­то­рых в бли­жай­шем бу­ду­щем за­ви­сит бла­го­по­лу­чие, а воз­мож­но, и са­мо су­ще­ст­во­ва­ние че­ло­ве­ка и био­сфе­ры. Про­дол­жа­ет­ся изу­че­ние струк­ту­ры и функ­ции био­по­ли­ме­ров – бел­ков (в т. ч. фер­мен­тов), нук­леи­но­вых ки­слот, по­ли­са­ха­ри­дов, сме­шан­ных био­по­ли­ме­ров. Ус­та­нов­ле­ние по­сле­до­ва­тель­но­сти нук­лео­ти­дов в ДНК и РНК, рас­шиф­ров­ка ге­но­ма жи­вых ор­га­низ­мов ста­но­вят­ся воз­мож­ными при раз­ви­тии тех­нич. ар­се­на­ла фи­зи­ко-хи­мич. Б. Ис­поль­зо­ва­ние дос­ти­же­ний мо­ле­ку­ляр­ной Б. в сис­те­ма­ти­ке, в т. ч. в сис­те­ма­ти­ке мик­ро­ор­га­низ­мов, а так­же не­кле­точ­ных форм жиз­ни – ви­ру­сов, по­зво­лит раз­ре­шить во­про­сы, свя­зан­ные с воз­ник­но­ве­ни­ем пер­вых био­ло­гич. сис­тем, и, воз­мож­но, при­ве­дёт к из­ме­не­нию на­ших пред­став­ле­ний о са­мом фе­но­ме­не жиз­ни, гра­ни­цах, раз­де­ляю­щих жи­вую и не­жи­вую ма­те­рии. Не­смот­ря на то что в 20 в. были от­кры­ты мн. за­ко­но­мер­но­сти ор­га­ни­за­ции и функ­цио­ни­ро­ва­ния жи­вых сис­тем на кле­точ­ном уров­не, ме­ха­низ­мы ре­гу­ля­ции ря­да про­те­каю­щих в клет­ке про­цес­сов, роль отд. ор­га­нелл, кле­точ­ной мем­бра­ны, яд­ра и ци­то­плаз­мы в про­цес­сах ме­та­бо­лиз­ма, пе­ре­да­чи на­следств. ин­фор­ма­ции ос­тав­ля­ют ши­ро­кое по­ле дея­тель­но­сти для совр. ис­сле­до­ва­те­лей. Вы­яс­не­ние мо­ле­ку­ляр­ных ме­ха­низ­мов ре­гу­ля­ции функ­ций в це­ло­ст­ном ор­га­низ­ме, транс­пор­та ве­ществ че­рез био­ло­гич. мем­бра­ны, ро­ли нерв­ных сти­му­лов и раз­но­об­раз­ных фи­зио­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ в про­цес­сах, про­те­каю­щих в клет­ках, тре­бу­ет зна­ния за­ко­но­мер­но­стей под­дер­жа­ния го­мео­ста­за це­ло­ст­но­го ор­га­низ­ма, ре­ше­ния про­блем ин­те­гра­тив­ной фи­зио­ло­гии. Вы­яв­ле­ние ме­ха­низ­мов диф­фе­рен­ци­ров­ки кле­ток, тка­ней и ор­га­нов в хо­де ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия ор­га­низ­мов, соз­да­ние строй­ной тео­рии он­то­ге­не­за – од­на из клю­че­вых про­блем совр. Б. и био­ло­гии раз­ви­тия в ча­ст­ности. Осо­бое зна­че­ние в этой об­лас­ти при­об­ре­та­ет изу­че­ние ство­ло­вых кле­ток.

Но­вый этап раз­ви­тия эво­лю­ци­он­ной тео­рии за­тро­нет во­про­сы со­от­но­ше­ния мак­ро- и мик­ро­эво­лю­ци­он­ных пре­об­ра­зо­ва­ний, воз­мож­но­стей мо­но- и по­ли­филе­ти­че­ско­го про­ис­хо­ж­де­ния так­со­нов, кри­те­рии про­грес­са, оцен­ку па­рал­ле­лиз­мов в эво­лю­ции. Но­вая эво­люц. па­ра­диг­ма обес­пе­чит ос­но­ву для по­строе­ния ес­те­ст­вен­ной (фи­ло­ге­не­ти­че­ской) сис­те­мы жи­вых ор­га­низ­мов. Бла­го­да­ря раз­ви­тию тео­рии и совр. ме­то­дов ди­аг­но­сти­ки род­ст­во ви­дов и сам кри­терий это­го уров­ня ор­га­ни­за­ции долж­ны по­лу­чить бо­лее чёт­кое обос­но­ва­ние. Оче­вид­но уси­ле­ние эко­ло­гич. и био­ки­бер­не­тич. со­став­ляю­щих эво­люц. ис­сле­до­ва­ний, свя­зан­ных с про­бле­ма­ми взаи­мо­от­но­ше­ния раз­ных уров­ней ор­га­ни­за­ции жиз­ни в про­цес­се её эво­лю­ции. Осо­бое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся оцен­ке сре­до­об­ра­зую­щей дея­тель­но­сти жи­вых ор­га­низ­мов в про­цес­се их ис­то­рич. раз­ви­тия. Био­ло­ги совм. со спе­циа­ли­ста­ми др. об­лас­тей ес­те­ст­во­зна­ния про­дол­жат изу­че­ние ран­них эта­пов эво­лю­ции, при­чин, ус­ло­вий и форм воз­ник­но­ве­ния жиз­ни на Зем­ле, воз­мож­но­стей су­ще­ст­во­ва­ния жиз­ни в кос­мич. про­стран­ст­ве.

Ис­сле­до­ва­ние разл. форм по­ве­де­ния и их мо­ти­ва­ций у жи­вот­ных раз­ви­ва­ет­ся в на­прав­ле­нии соз­да­ния воз­мож­но­стей управ­ле­ния по­ве­де­ни­ем кон­крет­ных ви­дов, в т. ч. важ­ных для че­ло­ве­ка. Осо­бое зна­че­ние при­об­ре­та­ет изу­че­ние груп­по­во­го по­ве­де­ния, взаи­мо­от­но­ше­ний осо­бей в по­пу­ля­ци­ях и со­об­ще­ст­вах. Ожи­да­ет­ся зна­чит. про­гресс в рас­шиф­ров­ке спо­со­бов ком­му­ни­ка­ции у жи­вот­ных на уров­не зву­ко­вых, зри­тель­ных, хи­мич. сиг­на­лов, элек­трич. по­лей и др. Прин­ци­пы и за­ко­ны био­ком­му­ни­ка­ции всё ши­ре ис­поль­зу­ют­ся при изу­че­нии са­мых раз­ных групп ор­га­низ­мов, в т. ч. про­ка­ри­от. Всё это соз­да­ёт ба­зу для тео­ре­тич. обос­но­ва­ния про­цес­сов ком­му­ни­ка­ции и за­ко­нов био­со­ци­аль­но­сти.

Стре­ми­тель­ный, не­кон­тро­ли­руе­мый рост на­се­ле­ния Зем­ли ста­вит про­бле­му обес­пе­че­ния лю­дей пи­ще­вы­ми ре­сур­сами, а так­же со­хра­не­ния той сре­ды оби­та­ния, ко­то­рая по­зво­ля­ет по­лу­чать та­кие ре­сур­сы и обес­пе­чи­ва­ет су­ще­ст­во­ва­ние са­мих био­ло­гич. объ­ек­тов. К пер­во­оче­ред­ным за­да­чам Б. от­но­сит­ся по­вы­ше­ние про­дук­тив­но­сти ес­те­ст­вен­ных и ис­кус­ст­вен­ных био­це­но­зов, ре­гу­ли­ро­ва­ние их ус­той­чи­во­го су­ще­ст­во­ва­ния при разл. ан­тро­по­ген­ных на­груз­ках, ох­ра­на при­ро­ды и её отд. со­став­ляю­щих, со­хра­не­ние био­ло­гич. раз­но­об­ра­зия. Соз­да­ние ис­кус­ст­вен­ных ор­га­низ­мов с за­ра­нее за­дан­ны­ми свой­ст­ва­ми (в т. ч. мето­да­ми ге­не­тич. ин­же­не­рии) тре­бу­ет осо­бо­го кон­тро­ля и спец. ис­сле­до­ва­ний, т. к. по­ка ма­ло­из­ве­ст­ны по­след­ст­вия ин­тро­дук­ции по­доб­ных объ­ек­тов в при­род­ные ком­плек­сы, их вклю­че­ния в тро­фи­че­ские це­пи. Дан­ные совр. Б. обес­печат ра­цио­наль­ное ис­поль­зо­ва­ние при­род­ных ре­сур­сов рас­тит. и жи­вот­но­го ми­ра, соз­да­дут вы­со­ко­эко­но­мич­ные ме­то­ды ак­ва-, фи­то- и зоо­куль­ту­ры. Всё боль­шее зна­че­ние при­об­ре­та­ют разл. вос­ста­но­ви­тель­ные, в т. ч. ре­куль­ти­ва­ци­он­ные, тех­но­ло­гии, фор­мы эко­ло­гич. ин­же­не­рии, в за­да­чу ко­то­рой вхо­дит соз­да­ние ис­кус­ст­вен­ных со­об­ществ и эко­си­стем раз­но­го на­зна­че­ния. Со­хра­не­ние мак­си­маль­но­го био­ло­гич. раз­но­об­ра­зия от­ве­ча­ет не толь­ко ути­ли­тар­ным це­лям, но и за­да­чам фун­дам. нау­ки, сре­ди ко­то­рых – даль­ней­шее изу­че­ние про­цес­са эво­лю­ции, мо­де­ли­ро­ва­ние и про­гно­зи­ро­ва­ние бу­ду­ще­го раз­ви­тия жиз­ни на Зем­ле. Пре­одо­ле­ние ан­тро­по­цен­три­че­ско­го, по­тре­би­тель­ско­го соз­на­ния, за­ме­на его эко­ло­ги­че­ским, био­цен­три­че­ским, обес­пе­чи­ваю­щим вхо­ж­де­ние в ноо­сфе­ру, – так­же од­на из за­дач Б. При этом осо­бое зна­че­ние при­об­ре­та­ет рас­кры­тие ме­ха­низ­мов под­дер­жа­ния ус­той­чи­во­сти, це­ло­ст­но­сти разл. уров­ней ор­га­ни­за­ции био­ло­гич. сис­тем (от кле­точ­но­го до био­сфер­но­го), ис­сле­до­ва­ние взаи­мо­дей­ст­вия ме­ж­ду ни­ми.

Практическое значение биологии

Пущинский научный центр – крупный комплекс биологических институтов РАН. Фото В. С. Шишкина

Прак­ти­че­ское зна­че­ние био­ло­гии тра­ди­ци­он­но оп­ре­де­ля­ет­ся гл. обр. по вкла­ду в раз­ви­тие сель­ско­го и лес­но­го хо­зяй­ст­ва, про­мы­сло­во­го ис­поль­зо­ва­ния био­ре­сур­сов, а так­же ме­ди­ци­ны. Со­вер­шен­ст­во­ва­ние се­лек­ци­он­ной прак­ти­ки на ос­но­ве за­ко­нов ге­не­ти­ки да­ёт воз­мож­ность по­лу­чать но­вые, вы­со­ко­про­дук­тив­ные сор­та рас­те­ний, по­ро­ды жи­вот­ных. Зна­ние эко­ло­гии про­мы­сло­вых ви­дов жи­вот­ных, цен­ных пред­ста­ви­те­лей рас­тит. цар­ст­ва по­зво­ля­ет пла­ни­ровать наи­бо­лее аде­к­ват­ные нор­мы изъя­тия, не сни­жаю­щие, а по­вы­шаю­щие ­естеств. про­дук­тив­ность. Зна­чит. вни­ма­ние уде­ля­ет­ся соз­да­нию ге­не­ти­че­ски мо­ди­фи­ци­ро­ван­ных ор­га­низ­мов (ГМО), в т. ч. про­дук­тов пи­та­ния. Их ис­поль­зо­ва­ние, в свою оче­редь, долж­но изу­чать­ся и кон­тро­ли­ро­вать­ся при по­мо­щи са­мых тща­тель­ных био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний. Про­дол­жа­ют раз­ви­вать­ся био­ло­гич. ме­то­ды борь­бы с вре­ди­те­ля­ми сель­ско­го и лес­но­го хо­зяй­ст­ва, ве­дут­ся ра­бо­ты по ми­ни­ми­за­ции био­по­вре­ж­де­ний, со­вер­шен­ст­во­ва­нию про­фи­лак­ти­ки при­род­но-оча­го­вых и па­ра­зи­тар­ных за­бо­ле­ва­ний. Дос­ти­же­ния мо­ле­ку­ляр­ной Б., био­хи­мии, мик­ро­био­ло­гии и смеж­ных дис­ци­п­лин по­зво­лят бо­роть­ся с разл. за­бо­ле­ва­ния­ми че­ло­ве­ка на кле­точ­ном и суб­кле­точ­ном уров­нях. Уже сей­час мик­ро­био­ло­гич. пром-сть про­из­во­дит мн. не­об­хо­ди­мые ан­ти­био­ти­ки, куль­ти­ви­ру­ет мик­ро­ор­га­низ­мы, важ­ные для разл. от­рас­лей био­тех­но­ло­гии. На ос­но­ве био­ло­гических зна­ний ре­ша­ют­ся про­бле­мы кло­ни­ро­ва­ния, ге­не­тич. ин­же­не­рии. На­сущ­ными за­да­чами ста­но­вят­ся соз­да­ние режи­ма био­безо­пас­но­сти, борь­ба с по­след­ст­вия­ми ан­тро­по­ген­ных за­гряз­не­ний (ра­дио­ак­тив­ные от­хо­ды, неф­те­про­дук­ты, тя­жё­лые ме­тал­лы и др.). При ком­пе­тент­ном уча­стии био­ло­гов оце­ни­ва­ют­ся и про­во­дят­ся ме­ро­прия­тия по ин­тро­дук­ции, ре­ин­тро­дук­ции, акк­ли­ма­ти­за­ции. Ис­поль­зо­ва­ни­ем дос­ти­же­ний Б. для ре­ше­ния ин­же­нер­ных за­дач и раз­ви­тия тех­ни­ки за­ни­ма­ет­ся срав­ни­тель­но но­вая от­расль Б. – био­ни­ка; её раз­ра­бот­ки на­шли при­ме­не­ние в ар­хи­тек­ту­ре и строи­тель­ст­ве, в био­ме­ха­ни­ке, аэ­ро- и гид­ро­ди­на­ми­ке, при соз­да­нии ло­ка­ци­он­ных, на­ви­га­ци­он­ных, сиг­наль­ных сис­тем, в прак­ти­ке ди­зай­на и по­лу­че­ния ис­кус­ст­вен­ных ма­те­риа­лов, срав­ни­мых с при­род­ны­ми ана­ло­га­ми.

В 21 в. Б. бу­дет раз­ви­вать­ся не толь­ко по пу­ти спе­циа­ли­за­ции и диф­фе­рен­циа­ции зна­ний, в чём она уже сей­час пре­вос­хо­дит др. об­лас­ти ес­те­ст­во­зна­ния, но и в на­прав­ле­нии ком­плекс­но­сти ис­сле­до­ва­ния важ­ней­ших про­блем, син­те­за но­вых тео­ре­тич. обоб­ще­ний. Од­на из важ­ней­ших ме­то­до­ло­гич. и ми­ро­воз­зренч. за­дач био­ло­гич. нау­ки со­сто­ит в оцен­ке спе­ци­фи­ки и форм взаи­мо­дей­ст­вия био­сис­тем разл. уров­ней це­ло­ст­но­сти и слож­но­сти. Та­кой сис­тем­ный под­ход по­зво­лит пре­одо­леть про­яв­ле­ния как ре­дук­цио­низ­ма, так и те­лео­ло­гич. ви­та­лиз­ма, ещё встре­чаю­щие­ся сре­ди совр. ис­сле­до­ва­те­лей. Мож­но на­де­ять­ся, что имен­но био­ло­гич. зна­ния по­мо­гут че­ло­ве­ку дос­тичь гар­мо­нии с при­ро­дой и вос­ста­но­вить эко­ло­гич. рав­но­ве­сие в ок­ру­жаю­щей при­род­ной сре­де, обес­пе­чив тем са­мым ус­той­чи­вое раз­ви­тие био­сфе­ры.

Научные программы, союзы, учреждения

В разл. стра­нах био­ло­гич. ис­сле­до­вания ве­дут­ся в це­лом ря­де на­уч. уч­ре­ж­де­ний: в ака­де­ми­ях, уни­вер­си­те­тах, ин­сти­ту­тах, ла­бо­ра­то­ри­ях, ес­те­ст­вен­но-ис­то­рич. му­зе­ях, на био­стан­ци­ях. В Рос­сии ко­ор­ди­на­то­ром ис­сле­до­ва­ний в об­лас­ти Б. яв­ля­ет­ся От­де­ле­ние био­ло­гич. на­ук РАН. Важ­ную роль в раз­ви­тии совр. Б. иг­ра­ет как го­су­дар­ст­вен­ное (напр., Рос. фонд фун­дам. ис­сле­до­ва­ний), так и фи­нан­си­ро­ва­ние со сто­ро­ны разл. частных фон­дов и ме­ж­ду­нар. ор­га­ни­за­ций. Ко­ор­ди­на­ци­он­ные и кон­со­ли­ди­рую­щие функ­ции вы­пол­ня­ют Меж­ду­нар. со­юз био­логич. на­ук, Ме­ж­ду­нар. со­юз фи­зио­ло­гич. на­ук, Ме­ж­ду­нар. со­юз по био­хи­мии и мо­ле­ку­ляр­ной био­логии, Ме­ж­ду­нар. ге­не­тич. фе­де­ра­ция, Ме­ж­ду­нар. со­юз на­ук о поч­ве, Все­мир­ный со­юз ох­ра­ны при­ро­ды, ЮНЕСКО и др. ор­га­ни­за­ции. Био­ло­ги объ­е­ди­ня­ют­ся в разл. на­уч. обще­ст­ва, про­во­дят кон­грес­сы, съез­ды, те­ма­тич. со­ве­ща­ния и вы­став­ки. Ве­дут­ся ра­бо­ты в рам­ках це­ло­го ря­да ме­ж­дунар. био­ло­гич. про­грамм, в т. ч. «Че­ло­век и био­сфе­ра», Ме­ж­ду­нар. гео­сфер­но-био­сфер­ной про­грам­мы «Global change» и др. Из­да­ёт­ся боль­шое чис­ло спе­циа­ли­зир. и об­ще­био­ло­гич. жур­на­лов, сбор­ни­ков, мо­но­гра­фий. Рас­ши­ря­ет­ся элек­трон­ная ба­за но­си­те­лей био­ло­гич. ин­фор­ма­ции. Ак­тив­но ве­дёт­ся по­пу­ля­ри­за­ция био­ло­гич. зна­ний, со­вер­шен­ст­ву­ет­ся сис­те­ма об­ра­зо­ва­ния бу­ду­щих био­ло­гов.

Теория по биологии для подготовки к ЕГЭ 2022

ЕГЭ по биологии в 2021 году является экзаменом по выбору. Сдавать итоговое испытание по этому предмету необходимо тем, кто планирует поступать в высшие учебные заведения на специальности, связанные с естественными науками, медициной, физической культурой и спортом.

Как подготовиться к экзамену?

Всем известно, что залог успешной сдачи – хорошие знания и постоянное повторение пройденного материала. С ЕГЭ по биологии сложность подготовки заключается в большом объеме теоретической информации. Вопросы единого государственного экзамена по биологии затрагивают абсолютно все темы, пройденные за время обучения в школе. Именно поэтому важно грамотно систематизировать все полученные знания.

Алгоритм подготовки:

• ознакомьтесь с демоверсиями контрольно-измерительных материалов, количеством вопросов и структурой предстоящего экзамена;
• внимательно просмотрите список тем, выделите для себя те, которые вызывают сложности;
• изучите теорию по всем ключевым разделам школьной программы;
• помимо учебников пользуйтесь специальными пособиями и материалами;
• для закрепления теории решайте онлайн тесты – это поможет улучшить процесс запоминания, автоматизировать навыки ответов и побороть психологическое напряжение непосредственно во время экзамена.

Подборку теоретических материалов можно найти в интернете – она разбита по темам и адаптирована для изучения, в ней отобрана основная информация по каждому разделу. Если же самостоятельная подготовка кажется вам не полной, можно обратиться за помощью к репетиторам.

На что обратить внимание?

В вопросах, которые встретятся выпускникам на едином госэкзамене, будут отражены все темы школьного курса. Обратите внимание на следующие аспекты:

• Клетка и ее строение;
• Растения – ткани, вегетативные и генеративные органы, плоды, цикл развития, понятие двойного оплодотворения, царство растений и его систематика;
• Растения и грибы – классификация, строение, особенности;
• Животные — ткани, органы, системы и особенности видов;
• Системы организмов – строение и особенности спинного мозга, нервной, эндокринной, выделительной систем;
• Группы крови, строение и работа сердца;
• Анализаторы и их строение;
• Обмен веществ и дыхание;
• Генетика;
• Биологические процессы – митоз, мейоз, метаболизм, фотосинтез, онтогенез.

На заметку

• изучая теорию, конспектируйте ключевые моменты;
• разбирайте досконально те моменты, которые изначально непонятны;
• визуализируйте информацию – используйте в подготовке таблицы, рисунки, схемы – это позволит вам лучше запоминать;
• если вы не знаете точный ответ – выбирайте тот, что, по вашему мнению, наиболее подходит. Не оставляйте вопросов без ответа.

Лаборатория биологии РНК и эпигенетики

 
В 2019 г. результаты работы лаборатории были представлены на следующих конференциях:
 
1. 1. Конференция “84th Symposium: RNA Control & Regulation”, Cold Spring Harbor Laboratory, США, 29 мая – 3 июня 2019 г.
В конференции приняли участие А.А. Аравин с докладом «Programmable DNA and RNA processing by prokaryotic Argonaute proteins» и Б.К. Годнеева с докладом «The SUMO ligase Su(var)2-10 induces co-transcriptional repression of piRNA target»
 
2. Конференция “The 44th FEBS congress”, Краков, Польша, 6-11 июля 2019 г.
В конференции приняли участие Д.М. Есюнина, Е.В. Кропочева, А.В. Кульбачинский, А.В. Олина и Д.А. Юдин с докладами «Catalytically active Argonaute nuclease from Synechococcus elongatus», «Various modes of nucleic acid processing by mesophilic bacterial Argonaute proteins», «Ago nucleases from Clostridium butyricum and Limnothrix rosea can process DNA substrates at moderate temperatures» и «Insights into genomic DNA sampling by prokaryotic Argonaute proteins».
 
3. Конференция “VI Съезд биохимиков России”, Сочи-Дагомыс, 1-6 октября 2019 г.
В конференции приняли участие А.Д. Огиенко, Л.А. Лисицкая, Е.В. Кропочева, А.В. Олина, Д.М. Есюнина, А.В. Кульбачинский с докладами «Исследование нового каталитически неактивного РНК-зависимого белка-аргонавта RzAgo», «Разработка системы in vitro для изучения влияния белка-аргонавта Rhodobacter sphaeroides на транскрипцию», «Необычная субстратная специфичность белка-аргонавта из мезофильной бактерии», «Новый белок-аргонавт из мезофильной цианобактерии Synechococcus elongatus», «Как белки-аргонавты узнают свои мишени?», «ДНК-интерференция и белки-аргонавты в клетках бактерий».
 
В 2018 г. результаты работы лаборатории были представлены на следующих конференциях:
 
1. Конференция “Международный конгресс CRISPR-2018”, Новосибирск, Россия, 10-14 сентября 2018 г.
В конференции приняли участие Кульбачинский А.В. с устным докладом «Бактериальные белки-Аргонавты как потенциальный инструмент для редактирования геномов» и Кропочева Е.В. с постерным докладом «Исследование нуклеазной активности белка-Аргонавта из мезофильной бактерии Kurthia massiliensis»
 
2. Конференция “The 43rd FEBS congress”, Прага, Чехия, 7-12 июля 2018 г.
В конференции приняли участие Кропочева Е.В. с постерным докладом «Functional activities of DNA-guided and RNA-guided bacterial Argonaute proteins», Юдин Д.А. с постерным докладом «Catalytically active Argonaute proteins from mesophilic bacteria» и Лисицкая Л.А. с постерным докладом на тему «Interactions of a bacterial Argonaute protein with DNA targets in vitro»
 
3. Конференция “Microsymposium on Small RNAs”, Вена, Австрия, 18-20 июня 2018 г.
В конференции принял участие Котов А.А. с постерным докладом «Analysis of piRNAs from AT-chX loci in the testes of Drosophila melanogaster»
 
4. Конференция “Chromosome-2018”, Новосибирск, Россия, 20-24 августа 2018 г.
В конференции приняла участие Годнеева Б.К. с постерным докладом «The role of the SUMO ligase Su(var)2-10 in deposition of repressive chromatin marks and the piRNA pathway»
 
5. Конференция “The 11th International Conference on Ribosome Synthesis“, Орфорд, Канада, 1-5 августа 2018 г.
В конференции приняла участие Фефелова Е.А. с постерным докладом «Repression of ribosomal genes in Drosophila»
 
6. Конференция «Постгеном’2018», Казань, Россия, 29 октября – 2 ноября 2018 г.
В рамках данной конференции Кульбачинский А.В. представил приглашенный доклад на тему «В поисках геномных мишеней бактериальных белков-Аргонавтов»
 
7. Конференция «Regulatory and non-coding RNAs», Cold Spring Harbor Laboratory, Нью-Йорк, США, 15-19 мая 2018 г.
В конференции приняла участие Есюнина Д.М. с устным докладом «Prokaryotic Argonaute – how it finds a target and what happens after?»
 
8. Научная школа «XIX Зимняя молодежная школа ПИЯФ по биофизике и молекулярной биологии», Санкт-Петербург (пос. Рощино), Россия, 17-22 февраля 2018 г.
В конференции приняла участие Лисицкая Л.А. с устным докладом «Изучение взаимодействия белка-Аргонавта Rhodobacter sphaeroides с ДНК-мишенями»
 
В 2017 г. результаты работы лаборатории представлены на 2-х международных конференциях:
 
1) “13th International Conference on Drosophila Heterochromatin”, Кальяри, Италия, 4-10 июня 2017 г. – А.А. Аравин, приглашенный устный доклад.
https://hc2017.azuleon.org/programme.php
 
2) “Noncoding Genome”, Гейдельберг, 14-17 сентября 2017 г. – Д.М. Есюнина, устный доклад.
https://www.embo-embl-symposia.org/symposia/2017/EES17-07/programme/inde…
 
 

Всероссийская олимпиада в Москве | Команда Москвы

Команда Москвы на заключительном этапе 2021 года | Главная

Об участии московских школьников на заключительном этапе
Все результаты выступлений команды Москвы
Статистика выступлений с 2010 по 2021 год
Школы Москвы в финале 2021 года

Английский язык (14+52 из 113)	Астрономия (13+36 из 73)	Биология (14+61 из 146)	География (14+39 из 82)	Информатика (19+67 из 160)
Искусство (МХК) (9+50 из 103)	Испанский язык (8+35 из 69)	История (16+48 из 100)	Итальянский язык (3+15 из 28)	Китайский язык (3+11 из 16)
Литература (17+55 из 141)	Математика (7+62 из 193)	Немецкий язык (4+29 из 50)	ОБЖ (11+38 из 60)	Обществознание (15+58 из 123)
Право (15+52 из 137)	Русский язык (16+66 из 169)	Технология (6+21 из 52)	Физика (13+64 из 168)	Физкультура (8+16 из 33)
Французский язык (9+36 из 64)	Химия (9+39 из 104)	Экология (5+45 из 100)	Экономика (18+85 из 202)

Страница команды: 2021 год | 2020 год | 2019 год | 2018 год | 2017 год | 2016 год | 2015 год | 2014 год | 2013 год

О внесении изменений в сроки и места проведения
Количество баллов для участников
Требования к проведению

---

20 марта — 26 марта. Химия  (Белгородская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (104)  |  результаты (9+39 из 23+108)  |  фотографии

материалы по теме:
28.03.2021 Одиннадцатиклассник из Москвы стал абсолютным победителем финала по химии
20.03.2021 В Белгороде стартовал заключительный этап олимпиады по химии

---

20 марта — 26 марта. Экономика  (Свердловская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (202)  |  результаты (18+85 из 25+131)  |  фотографии

материалы по теме:
26.03.2021 В финале по экономике столичные школьники стали абсолютными победителями во всех классах
24.03.2021 Задания и решения заключительного этапа олимпиады по экономике
20.03.2021 Заключительный этап по экономике начался в Екатеринбурге

---

23 марта — 28 марта. История  (Ульяновская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (100)  |  результаты (16+48 из 26+105)  |  фотографии

материалы по теме:
29.03.2021 64 диплома завоевала сборная Москвы по истории на заключительном этапе всероссийской олимпиады
28.03.2021 Задания заключительного этапа олимпиады по истории и их видеоразборы
23.03.2021 Знатоки истории выполняют задания заключительного этапа в Ульяновске

---

23 марта — 26 марта. Французский язык  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (64)  |  результаты (9+36 из 18+80)  |  фотографии

материалы по теме:
26.03.2021 Результаты, задания и критерии устного тура заключительного этапа по французскому языку
26.03.2021 Москвичи завоевали 45 дипломов в финале по французскому языку
25.03.2021 Результаты, задания и критерии письменного тура заключительного этапа по французскому языку
23.03.2021 В столице проходит заключительный этап по французскому языку

---

29 марта — 02 апреля. Право  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (137)  |  результаты (15+52 из 21+98)  |  фотографии

материалы по теме:
04.04.2021 15 москвичей стали победителями на заключительном этапе по праву
02.04.2021 Задания, ответы и критерии оценивания первого тура заключительного этапа по праву
02.04.2021 Видеоразборы заданий заключительного этапа по праву
29.03.2021 В Москве собрались участники заключительного этапа по праву

---

29 марта — 04 апреля. Физика  (Тюменская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (168)  |  результаты (13+64 из 34+158)  |  фотографии

материалы по теме:
05.04.2021 Московские школьники стали абсолютными победителями в 9 и 11 классах в финале по физике
02.04.2021 Видеозаписи разборов заданий заключительного этапа по физике
01.04.2021 Задания и решения заключительного этапа олимпиады по физике
29.03.2021 Финалисты всероссийской олимпиады по физике будут бороться за победу в Тюмени

---

06 апреля — 11 апреля. Информатика  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (160)  |  результаты (19+67 из 30+137)  |  фотографии

материалы по теме:
12.04.2021 Задачи заключительного этапа олимпиады по информатике и их разбор
10.04.2021 Москвичи завоевали 19 дипломов победителей на заключительном этапе по информатике
09.04.2021 Результаты первого и второго тура олимпиады по информатике в режиме реального времени
06.04.2021 В столицу съезжаются участники заключительного этапа по информатике

---

07 апреля — 12 апреля. Русский язык  (р. Башкортостан) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (169)  |  результаты (16+66 из 26+128)  |  фотографии

материалы по теме:
14.04.2021 Команда Москвы в финале по русскому языку завоевала больше половины дипломов победителей
07.04.2021 Финал олимпиады по русскому языку проходит в Уфе

---

07 апреля — 13 апреля. Экология  (Ставропольский край) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (100)  |  результаты (5+45 из 18+99)  |  фотографии

материалы по теме:
13.04.2021 Критерии оценивания заданий заключительного этапа по экологии
13.04.2021 Сборная Москвы завоевала 50 дипломов на заключительном этапе по экологии
07.04.2021 В Ставрополе соревнуются финалисты олимпиады по экологии

---

14 апреля — 19 апреля. Астрономия  (Самарская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (73)  |  результаты (13+36 из 21+96)  |  фотографии

материалы по теме:
20.04.2021 Задания, решения и видеоразбор тестового тура финала олимпиады по астрономии
20.04.2021 Москвичи — абсолютные победители во всех классах на заключительном этапе по астрономии
16.04.2021 Задания, решения и видеоразбор теоретического тура финала олимпиады по астрономии
14.04.2021 Самара принимает участников заключительного этапа по астрономии

---

14 апреля — 17 апреля. Испанский язык  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (69)  |  результаты (8+35 из 8+41)  |  фотографии

материалы по теме:
17.04.2021 8 московских школьников стали победителями на заключительном этапе по испанскому языку
16.04.2021 Задания, ключи и критерии заключительного этапа по испанскому языку
14.04.2021 В столице проходит заключительный этап по испанскому языку

---

14 апреля — 17 апреля. Итальянский язык  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (28)  |  результаты (3+15 из 5+24)  |  фотографии

материалы по теме:
17.04.2021 Задания, ключи и критерии заключительного этапа по итальянскому языку
17.04.2021 Столичные школьники получили 18 дипломов в финале по итальянскому языку
14.04.2021 Москва принимает финалистов олимпиады по итальянскому языку

---

14 апреля — 17 апреля. Китайский язык  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (16)  |  результаты (3+11 из 5+24)  |  фотографии

материалы по теме:
17.04.2021 Сборная Москвы по китайскому языку завоевала 14 дипломов на заключительном этапе
16.04.2021 Задания, ключи и критерии заключительного этапа по китайскому языку
14.04.2021 Китаисты борются за дипломы заключительного этапа олимпиады в Москве

---

14 апреля — 20 апреля. Литература  (р. Крым) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (141)  |  результаты (17+55 из 25+122)  |  фотографии

материалы по теме:
20.04.2021 Девятиклассница из Москвы стала абсолютной победительницей в своей параллели в финале по литературе
14.04.2021 Финал олимпиады по литературе проходит в международном детском центре «Артек»

---

16 апреля — 22 апреля. География  (Липецкая обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (82)  |  результаты (14+39 из 21+97)  |  фотографии

материалы по теме:
22.04.2021 Москвичка — абсолютная победительница в финале по географии
20.04.2021 Предварительные результаты заключительного этапа по географии
19.04.2021 Предварительные результаты теоретического тура заключительного этапа по географии
16.04.2021 В Липецке собрались финалисты олимпиады по географии

---

16 апреля — 22 апреля. Математика  (Тюменская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (193)  |  результаты (7+62 из 26+176)  |  фотографии

материалы по теме:
23.04.2021 Москвич — абсолютный победитель в 11 классе на заключительном этапе по математике
22.04.2021 Видеозаписи разборов заданий заключительного этапа по математике
21.04.2021 Критерии оценивания работ участников заключительного этапа по математике
20.04.2021 Условия и решения задач заключительного этапа олимпиады по математике
16.04.2021 Заключительный этап по математике проходит в Тюмени

---

18 апреля — 23 апреля. Английский язык  (Калининградская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (113)  |  результаты (14+52 из 20+96)  |  фотографии

материалы по теме:
26.04.2021 Видеоразборы заданий заключительного этапа по английскому языку
25.04.2021 Москвичи — абсолютные победители во всех классах на заключительном этапе по английскому языку
18.04.2021 Финалисты заключительного этапа по английскому языку померятся силами в Зеленоградске

---

19 апреля — 22 апреля. Немецкий язык  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (50)  |  результаты (4+29 из 18+87)  |  фотографии

материалы по теме:
22.04.2021 Столичная команда завоевала 33 диплома в финале по немецкому языку
21.04.2021 Задания, ключи и критерии заключительного этапа по немецкому языку
19.04.2021 Участники заключительного этапа по немецкому языку собрались в Москве

---

19 апреля — 24 апреля. Технология  (г. Санкт-Петербург) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (52)  |  результаты (6+21 из 19+89)  |  фотографии

материалы по теме:
24.04.2021 Столичные школьники получили 27 дипломов на заключительном этапе по технологии
23.04.2021 Предварительные результаты и анализ заданий заключительного этапа по технологии
19.04.2021 В Санкт-Петербурге проходит заключительный этап по технологии

---

21 апреля — 27 апреля. Искусство (МХК)  (р. Татарстан) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (103)  |  результаты (9+50 из 19+84)  |  фотографии

материалы по теме:
27.04.2021 59 дипломов в копилке команды Москвы на заключительном этапе по искусству (МХК)
26.04.2021 Предварительные результаты заключительного этапа по искусству (МХК)
21.04.2021 Знатоки мировой художественной культуры собрались в Казани на заключительный этап по искусству

---

24 апреля — 30 апреля. Биология  (р. Башкортостан) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (146)  |  результаты (14+61 из 25+114)  |  фотографии

материалы по теме:
30.04.2021 Одиннадцатиклассник из Москвы стал абсолютным победителем в финале по биологии
24.04.2021 Юные биологи поборятся за дипломы заключительного этапа в Уфе

---

24 апреля — 30 апреля. ОБЖ  (Нижегородская обл.) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (60)  |  результаты (11+38 из 17+80)  |  фотографии

материалы по теме:
30.04.2021 В финале по ОБЖ победителями стали 11 московских школьников
24.04.2021 В Нижнем Новгороде стартовал заключительный этап по основам безопасности жизнедеятельности

---

24 апреля — 30 апреля. Обществознание  (г. Москва) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (123)  |  результаты (15+58 из 23+104)  |  фотографии

материалы по теме:
30.04.2021 Москвичи завоевали 73 диплома в финала олимпиады по обществознанию
29.04.2021 Задания и критерии заключительного этапа по обществознанию
24.04.2021 Заключительный этап по обществознанию проходит в Москве

---

24 апреля — 30 апреля. Физкультура  (Курская область) 

списки приглашенных (Москва)  |  информационное письмо  |  страница организатора олимпиады

КОМАНДА: состав (33)  |  результаты (8+16 из 22+102)  |  фотографии

материалы по теме:
29.04.2021 На счету сборной Москвы 24 диплома на заключительном этапе по физической культуре
24.04.2021 В Курске стартовал заключительный этап по физической культуре

Толстой Лев Николаевич — биография писателя, личная жизнь, фото, портреты, книги

Лев Толстой — один из самых известных писателей и философов в мире. Его взгляды и убеждения легли в основу целого религиозно-философского течения, которое называют толстовством. Литературное наследие писателя составило 90 томов художественных и публицистических произведений, дневниковых заметок и писем, а самого его не раз номинировали на Нобелевскую премию по литературе и Нобелевскую премию мира.

«Исполняй все то, что ты определил быть исполненному»

Автор неизвестен. Портрет Николая Толстого. 1823. Изображение: wikipedia.org

Генеалогическое древо Льва Толстого. Изображение: regnum.ru

Силуэт Марии Толстой (в девичестве Волконской), матери Льва Толстого. 1810-е. Изображение: wikipedia.org

Лев Толстой родился 9 сентября 1828 года в усадьбе Ясная Поляна Тульской губернии. Он был четвертым ребенком в большой дворянской семье. Толстой рано осиротел. Мать умерла, когда ему не исполнилось еще двух лет, а в девять лет он лишился и отца. Опекуном пятерых детей Толстых стала тетя — Александра Остен-Сакен. Два старших ребенка переехали к тете в Москву, а младшие остались в Ясной Поляне. Именно с семейной усадьбой связаны самые важные и дорогие воспоминания раннего детства Льва Толстого.

В 1841 году Александра Остен-Сакен умерла, и Толстые перебрались к тете Пелагее Юшковой в Казань. Через три года после переезда Лев Толстой решил поступить в престижный Императорский Казанский университет. Однако учиться ему не нравилось, экзамены он считал формальностью, а университетских профессоров — некомпетентными. Толстой даже не старался получить научную степень, в Казани его больше привлекали светские развлечения.

В апреле 1847 года студенческая жизнь Льва Толстого завершилась. Он унаследовал свою часть владений, включая любимую Ясную Поляну, и немедленно отправился домой, так и не получив высшего образования. В родовом имении Толстой попытался наладить быт и начать писать. Он составил свой план образования: изучать языки, историю, медицину, математику, географию, юриспруденцию, сельское хозяйство, естественные науки. Однако вскоре пришел к выводу, что легче строить планы, чем их осуществлять.

Аскетизм Толстого часто сменяли кутежи и игры в карты. Желая начать правильную, по его мнению, жизнь, он составлял распорядок дня. Но не соблюдал и его, а в дневнике снова отмечал недовольство собой. Все эти неудачи побудили Льва Толстого изменить образ жизни. Случай представился в апреле 1851 года: в Ясную Поляну приехал старший брат Николай. В то время он служил на Кавказе, где шла война. Лев Толстой решил присоединиться к брату и отправился вместе с ним — в деревню на берегу реки Терек.

На окраине империи Лев Толстой прослужил почти два с половиной года. Он коротал время охотясь, играя в карты и время от времени участвуя в набегах на вражескую территорию. Такая уединенная и монотонная жизнь нравилась Толстому. Именно на Кавказе родилась повесть «Детство». Работая над ней, писатель нашел источник вдохновения, который оставался важным для него до конца жизни: он использовал собственные воспоминания и опыт.

В июле 1852 года Толстой отправил рукопись повести в журнал «Современник» и приложил письмо: «…я с нетерпением ожидаю вашего приговора. Он или поощрит меня к продолжению любимых занятий, или заставит сжечь все начатое». Редактору Николаю Некрасову понравилось произведение нового автора, и вскоре «Детство» напечатали в журнале. Воодушевленный первым успехом писатель вскоре приступил к продолжению «Детства». В 1854 году он опубликовал в журнале «Современник» вторую повесть, «Отрочество».

«Главное — литературные труды»

Лев Толстой в молодости. 1851. Изображение: school-science.ru

Лев Толстой. 1848. Изображение: regnum.ru

Лев Толстой. Изображение: old.orlovka.org.ru

В конце 1854 года Лев Толстой прибыл в Севастополь — эпицентр военных действий. Находясь в самой гуще событий, он создал рассказ «Севастополь в декабре месяце». Хотя Толстой и непривычно откровенно описывал батальные сцены, первый севастопольский рассказ был глубоко патриотичным и прославлял храбрость русских солдат. Вскоре Толстой начал работать над вторым рассказом — «Севастополь в мае». К тому моменту от его гордости за русскую армию уже ничего не осталось. Ужас и потрясение, которые Толстой пережил на линии фронта и во время осады города, сильно повлияли на его творчество. Теперь он писал о бессмысленности смерти и бесчеловечности войны.

В 1855 году из руин Севастополя Толстой отправился в изысканный Петербург. Успех первого севастопольского рассказа дал ему ощущение цели: «Моя карьера — литература, — писать и писать! С завтра работаю всю жизнь или бросаю все, правила, религию, приличия — все». В столице Лев Толстой закончил «Севастополь в мае» и написал «Севастополь в августе 1855 года» — эти очерки завершили трилогию. А в ноябре 1856 года писатель окончательно оставил военную службу.

Благодаря правдивым рассказам о Крымской войне Толстой вошел в петербургский литературный кружок журнала «Современник». В этот период он написал рассказ «Метель», повесть «Два гусара», закончил трилогию повестью «Юность». Однако через некоторое время отношения с писателями из кружка испортились: «Люди эти мне опротивели, и сам себе я опротивел». Чтобы развеяться, в начале 1857 года Лев Толстой отправился за границу. Он побывал в Париже, Риме, Берлине, Дрездене: знакомился с известными произведениями искусства, встречался с художниками, наблюдал, как живут люди в европейских городах. Путешествие не вдохновило Толстого: он создал рассказ «Люцерн», в котором описал свое разочарование.

Лев Толстой за работой. Изображение: kartinkinaden.ru

Лев Толстой в Ясной поляне. Изображение: kartinkinaden.ru

Лев Толстой рассказывает сказку внукам Ильюше и Соне. 1909. Крёкшино. Фотография: Владимира Черткова / wikipedia.org

Летом 1857 года Толстой вернулся в Ясную Поляну. В родной усадьбе он продолжил работать над повестью «Казаки», а также написал рассказ «Три смерти» и роман «Семейное счастие». В дневнике Толстой так определил для себя свое назначение на тот момент: «Главное — литературные труды, потом — семейные обязанности, потом — хозяйство… А так жить для себя — по доброму делу в день и довольно».

В 1859 году Толстой основал школы для крестьянских детей в Ясной Поляне и в окрестностях деревни. Через год после их открытия писатель снова отправился за границу, чтобы узнать, как устроено народное образование в европейских школах и «как бы это так сделать, чтобы, самому ничего не зная, уметь учить других». Через девять месяцев европейского путешествия он вернулся в Россию. Толстой хотел создать свою систему образования в яснополянской школе: он упразднил все правила дисциплины и отменил педагогические программы. В 1862 году писатель начал издавать педагогический журнал «Ясная Поляна» с книгами для чтения. Позднее написал «Азбуку» и «Новую азбуку» — с собственными рассказами и авторскими переложениями сказок и басен.

«Любить и быть так счастливым»

Лев Толстой с женой Софьей. Изображение: regnum.ru

Лев Толстой за работой. Изображение: regnum.ru

Лев Толстой с женой Софьей. Гаспра. Крым. 1902. Изображение: regnum.ru

В художественном творчестве Толстого в это время наступил кризис. В дневниках он все чаще выражал недовольство жизнью: «Нерешительность, праздность, тоска, мысль о смерти. Надо выйти из этого. Одно средство. Усилие над собой, чтоб работать». В 1862 году Лев Толстой нашел выход из уныния: «Пишу из деревни, пишу и слышу наверху голос жены, которая говорит с братом и которую я люблю больше всего на свете. Я дожил до 34 лет и не знал, что можно так любить и быть так счастливым». Невестой литератора стала 18-летняя Софья Берс. С ней писатель прожил 48 лет. За время брака у них родилось 13 детей. Софья стала секретарем, переписчицей и неофициальным редактором Льва Толстого.

В этот период душевного равновесия Лев Толстой начал писать роман «Война и мир» — масштабный эпос. Основой для мирных бытовых сцен стала жизнь семьи Толстых, батальные и гражданские сцены писатель создал на основе событий российской истории. Главной идеей произведения стал не патриотизм, а пацифизм: яростный протест автора, выраженный еще в «Севастопольских рассказах», сподвиг его на описание бед, которые влечет за собой война. В 1869 году Толстой завершил «Войну и мир». Книга имела огромный успех.

К началу 1870-х годов Толстого считали одним из величайших русских писателей, но он был не в ладах с собой. Дворянина и землевладельца беспокоили социальное неравенство в российском обществе, нищета крестьян и бескомпромиссный царский режим. К тому же Толстой начал болеть. В 1871 году Толстой отправился в Самарскую губернию: по рекомендации доктора лечиться кумысом. Он так вдохновился степной природой и бытом башкирских кочевников, что на лето 1873 года привез сюда всю семью.

Самара стала для писателя убежищем и источником вдохновения. После семейной поездки он снова взялся за роман «Анна Каренина», который начал еще весной 1873 года. Толстой одновременно любил и ненавидел это произведение, ставшее для него очень личным: «Моя Анна надоела мне, как горькая редька… но не говорите мне про нее дурного или, если хотите, то с ménagement (с осторожностью. — Прим. ред.), она все-таки усыновлена». В 1877 году Толстой закончил «Анну Каренину». Это был мрачный роман — в нем не было той идиллии, которая присутствовала в финале «Войны и мира».

«Довольствоваться малым и делать добро другим»

В начале 1880-х годов, на вершине успеха, Лев Толстой отрекся от своего литературного прошлого и от идеала семейной жизни — для него начался период духовного и нравственного поиска. Толстой писал философские трактаты, в которых рассуждал о жизни, искусстве и религии. Среди них — «Исповедь», «Так что же нам делать?», «О голоде», «Что такое искусство?», «В чем моя вера?», «Царство Божие внутри вас…».

Писатель отказался от догматов Русской православной церкви и даже создал свою версию Евангелия. Он объединил четыре Евангелия в одно, убрал все, с чем он не соглашался, например все рассказы о чудесах, и оставил только слова Христа. То, о чем писал Толстой, не стало абстрактной философией: он намеревался жить в соответствии со своими словами.

Под влиянием идей Льва Толстого в России возникло целое религиозно-этическое течение — толстовство.

Кроме трактатов, Толстой писал и художественные произведения: повесть о поиске смысла жизни «Смерть Ивана Ильича», повесть о праведном затворнике «Отец Сергий», пьесу о безысходности «Живой труп», повесть о трагической гибели наиба Шамиля «Хаджи-Мурад».

В 1899 году Толстой написал роман «Воскресение». В этом произведении писатель критиковал судебную систему, армию, правительство. Презрение, с которым Толстой описывал институт церкви в романе «Воскресение», вызвало ответную реакцию. В феврале 1901 года в журнале «Церковные ведомости» Святейший Синод опубликовал постановление об отлучении графа Льва Толстого от церкви. Это решение лишь усилило популярность Толстого и привлекло внимание публики к идеалам и убеждениям писателя.

Литературная и общественная деятельность Толстого стала известна и за рубежом. Писателя номинировали на Нобелевскую премию мира в 1901, 1902 и 1909 году и на Нобелевскую премию по литературе в 1902–1906 годах. Сам Толстой не хотел получать награду и даже сообщил финскому писателю Арвиду Ярнефельту, чтобы тот постарался помешать присуждению премии, потому что, «если бы это случилось… было бы очень неприятно отказываться».

Лев Толстой в преклонных годах. Изображение: regnum.ru

Лев Толстой. Снимок Сергея Прокудина-Горского. Изображение: news.boyarka.name

Лев Толстой с женой Софьей. Изображение: regnum.ru

В этот период семейные отношения Толстых оказались в глубоком кризисе — во многом из-за дружбы Льва Толстого с Владимиром Чертковым, которого Софья Толстая называла дьяволом: «Он [Чертков] всячески забрал в руки несчастного старика, он разлучил нас, он убил художественную искру в Льве Николаевиче и разжег осуждение, ненависть, отрицание, которые чувствуются в статьях Льва Николаевича последних лет, на которые его подбивал его глупый злой гений».

Самого Толстого тяготил быт помещика и семьянина. Он стремился привести свою жизнь в соответствие с убеждениями и в начале ноября 1910 года тайно покинул яснополянскую усадьбу. Дорога оказалась непосильной для пожилого человека: в пути он тяжело заболел и был вынужден остановиться в доме смотрителя железнодорожной станции Астапово. Здесь писатель провел последние дни своей жизни. Умер Лев Толстой 20 ноября 1910 года. Похоронили писателя в Ясной Поляне.

Еще больше материалов о Льве Толстом — в нашем спецпроекте к 190-летию со дня рождения писателя

Иван Мичурин. Плоды труда великого биолога

Иван Мичурин — великий биолог и селектор. Фото: скриншот youtube. Пользователь: Мичуринск-Наукоград.РФ

Иван Мичурин — один из известнейших биологов и селекционеров, который внес значительный вклад в развитие науки нашей страны. Он родился 27 октября 1855 года в семье, где увлечение ботаникой передавалось из поколения в поколение. Так, отец, дед и даже прадед Ивана Мичурина коллекционировали плодовые деревья и собрали богатую библиотеку сельскохозяйственной литературы. По признанию самого ученого, именно это повлияло на его дальнейшую судьбу.

Его главной заслугой считают разработку метода отдаленной гибридизации, который стал основным в области селекции растений. Мичурин утверждал, что если скрестить культуры, чьи места родины находятся далеко друг от друга, гибридные саженцы легче приживутся в условиях новой местности. Этот метод впоследствии стал популярен среди многих селекционеров.

Мичурин вывел гранатную рябину. Фото: скриншот youtube. Пользователь: Питомник растений КФХ Сад

Нельзя забывать и о том, что ученый опытным путем создал различные сорта вишен, яблонь, груш, слив, абрикосов, рябины, ежевики и даже крыжовника. Число видов растений, которые Мичурин получил в результате скрещивания, достигает 150. Все эти сорта сегодня выращивают в нашей стране.

Это стало возможным благодаря тому, что в 1888 году ученый купил питомник, на территории которого в 1934-м появилась генетическая лаборатория. Сегодня там находится Всероссийский Научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений имени Ивана Мичурина. Сотрудники этого учреждения до сих пор занимаются разработкой и выведением новых сортов различных растений, а также исследованием их генетики.

Память о Мичурине в Москве хранят бюст на аллее перед Главным зданием Московского государственного университета и проспект, который носит его фамилию с 1956 года. Решение назвать его Мичуринским связано с тем,  что эта улица выходит на новый Ботанический сад МГУ. Помимо Москвы, многие города России увековечили память о великом селекторе, установив памятники и открыв музеи и научные центры.

 

Post Views: 7 520

список из 10 лучших специальностей

XX век можно смело назвать эпохой физики. Благодаря открытиям в этой области человек создал компьютеры, научился летать в космос и значительно расширил собственные представления о мире. В наше время роль этой науки не менее важна, но теперь ей приходится серьезно конкурировать с другими дисциплинами, и первая из них – биология.

Открытия, сделанные биологами в течение последних десятилетий, распахивают перед нами двери в новый мир. Генетика, биотехнология, генная инженерия, исследования человеческого мозга и стволовых клеток… Все эти направления – настоящее непаханое поле. Если вы хотите заниматься биологией, то наверняка сможете найти интересную работу с достойным заработком. Предлагаем вашему вниманию перечень наиболее перспективных профессий, связанных с наукой о живой природе.

1. Ученый
2. Врач
3. Ветеринар
4. Психолог
5. Агроном
6. Кинолог
7. Технолог пищевой промышленности
8. Фармацевт
9. Спортивный тренер
10. Диетолог

Ученый

Исследовательская работа в биологии весьма перспективна, а потому и талантливые ученые в этой сфере востребованы. Конечно, многое зависит от специальности: например, биофизика и зоология – совершенно разные сферы, и пути у профессионалов в той и другой области сильно расходятся. К тому же стоит учитывать, что конкретно в России работа ученых поощряется в основном на словах, а на деле зарплаты даже наиболее квалифицированных сотрудников НИИ оставляют желать лучшего.

Врач

Биология – базовая наука во врачебном деле. Не случайно экзамен по этой дисциплине считается профилирующим в большинстве медицинских вузов и колледжей. Анатомия и физиология человека, биохимия, генетика, вирусология, гистология и иммунология – все эти области знания зародились именно в рамках биологии и немыслимы без нее так же, как физика без математики. О профессии врача читайте здесь.

Ветеринар

Врач, лечащий не людей, а животных. Еще одна специальность, которая подойдет тем, кто с удовольствием изучает науку о живых организмах. Ветеринар должен хорошо знать зоологию и болезни, характерные для представителей разных биологических видов. Поскольку частные ветклиники сегодня открываются повсеместно, без работы хороший специалист точно не останется.

Психолог

Психология – наука своеобразная: освоить ее сегодня можно чуть ли не на курсах, были бы деньги. Именно поэтому количество шарлатанов, предлагающих услуги по исцелению душ, запредельно. Если раньше люди, которые ничего не умели, охотно шли в учителя, то сегодня их больше привлекает профессия психолога. Нужно понимать, что если вы поступаете на эту специальность в многопрофильный гуманитарный вуз (например, в университет культуры), то биология вам вряд ли понадобится, но и полноценным психологом, несмотря на диплом, вы не станете. Если же рассматривать психологию как науку с относительно прочной доказательной базой, то биология в ней – одна из основопологающих дисциплин, но и поступать тогда следует в медицинский вуз, где выпускают клинических психологов и психотерапевтов.

Агроном

Специалист в области сельского хозяйства, а точнее – растениеводства. Агроном выращивает культуры, борется с вредителями и болезнями, следит за сохранностью семян, контролирует количество и качество удобрений, составляет календарь ухода за посевами. Для всего этого ему нужны глубокие познания в ботанике – одном из разделов биологии.

Кинолог

Специалист, который занимается разведением и дрессировкой собак. Четвероногие друзья становятся домашними питомцами, помогают охотникам, полицейским и таможенникам, служат поводырями – словом, сопровождают человека чуть ли не повсеместно. Неудивительно, что люди, которые занимаются собаками профессионально, весьма востребованы. Поскольку щенки с родословной стоят далеко не дешево, специальность «кинолог» даже в России сулит неплохой заработок.

Технолог пищевой промышленности

Производство пищи сегодня – целая индустрия, сложная и высокотехнологичная. Профессионалам в этой области необходимы познания в сфере физиологии, биохимии и биологии как таковой. Для создания современных продуктов часто используются различные химические добавки. Технолог должен знать, как и в каких количествах их можно применять, чтобы не навредить человеку.

Фармацевт

Производство и продажа лекарств – область широкая, но в любом случае требующая знания биологии (в первую очередь биохимии). Закончив вуз и получив специальность «провизор», можно рассчитывать на неплохой заработок. О професии фармацевта читайте здесь.

Спортивный тренер

Профессиональный спортсмен должен иметь представление о том, как работает человеческое тело. Без знания анатомии, физиологии и биохимии спортивные достижения немыслимы. Естественно, речь идет в первую очередь о тренерах, ведь именно они составляют программы занятий с учетом индивидуальных особенностей человека – прежде всего, биологических.

Диетолог

Весьма модная и популярная профессия в последнее время. Хоть диетология и относится к числу медицинских специальностей, о ней стоит упомянуть отдельно. Дело в том, что ожирение – настоящий бич современности, поэтому к специалистам в области питания люди обращаются повсеместно. Врач, который помогает пациентам подобрать правильный рацион, обязан знать биологию, как и любой другой медицинский работник.

Что на картинке? Соблазн манипулирования изображениями | Журнал клеточной биологии

С Photoshop все так просто ¹ . В те дни, когда программное обеспечение для обработки изображений не стало настолько широко доступным, внесение изменений в данные изображения в темной комнате требовало значительных усилий и / или специальных знаний. Теперь очень просто и, следовательно, заманчиво настраивать или изменять файлы цифровых изображений. Однако многие такие манипуляции представляют собой ненадлежащие изменения ваших исходных данных, и внесение таких изменений может быть классифицировано как нарушение научной этики.Квалифицированная редакция может обнаружить такие манипуляции с помощью функций программного обеспечения для обработки изображений, поэтому манипуляции также являются рискованным делом.

Для хорошей науки требуются надежные данные. Следовательно, для защиты целостности исследований научное сообщество принимает решительные меры против предполагаемых нарушений научной дисциплины. В текущем определении, предоставленном правительством США: «Неправомерное поведение при проведении исследований определяется как фабрикация, фальсификация или плагиат при предложении, выполнении или обзоре исследований или при сообщении результатов исследований.«Например, отображение фигуры, на которой часть изображения была либо выборочно изменена, либо реконструирована, чтобы показать то, что изначально не существовало (например, добавление или изменение полосы на изображении в полиакриламидном геле), может представлять собой фальсификацию или изготовление.

Обвинение в проступках вызывает болезненный процесс, который может помешать исследованиям и карьере. Чтобы избежать такой ситуации, важно понимать, где проводится этическая линия между допустимой и неприемлемой настройкой изображения.

Здесь мы представляем некоторые общие рекомендации по правильной работе с данными цифрового изображения и приводим некоторые конкретные примеры, чтобы проиллюстрировать подводные камни и несоответствующие методы. Существуют разные степени серьезности манипуляции, в зависимости от того, намеренно ли изменение изменяет интерпретацию данных. То есть создать результат хуже, чем улучшить внешний вид слабых данных. Тем не менее, любые манипуляции, нарушающие эти правила, являются искажением исходных данных и являются формой неправомерного поведения.Все примеры, которые мы покажем здесь, были созданы нами с помощью Photoshop; хотя они могут показаться странными, примечательно, что они на самом деле основаны на реальных случаях цифровых манипуляций, обнаруженных при тщательном изучении цифровых изображений в выборке статей, представленных (или даже принятых) для публикации в журнале.

Почему неправильно «подправлять» изображения?

Если вы искажаете свои данные, вы обманываете своих коллег, которые ожидают и предполагают основную научную честность, то есть, что каждое изображение, которое вы представляете, является точным отображением того, что вы на самом деле наблюдали.Кроме того, изображение обычно несет информацию, выходящую за рамки конкретной мысли. Качество изображения влияет на тщательность, с которой оно было получено, и частое предположение (хотя и не обязательно верное) состоит в том, что для получения изображения презентационного качества вам нужно было тщательно повторить эксперимент несколько раз.

Манипулирование изображениями с целью сделать цифры более простыми и убедительными также может лишить вас и ваших коллег возможности видеть другую информацию, которая часто скрыта в изображении или других первичных данных.Хорошо известные примеры включают свидетельства малых количеств других молекул, вариаций в характере локализации и взаимодействий или кооперативности.

Правила журнала

Удивительно, что многие журналы почти или ничего не говорят в своих «Инструкциях для авторов» о том, какие типы цифровых манипуляций допустимы, а какие нет. Следующие журналы предоставляют некоторые рекомендации, но они сильно различаются по полноте.

Молекулярная и клеточная биология .

«Поскольку содержание компьютерных изображений можно изменять для большей ясности, Совет по публикациям на своем заседании в мае 1992 г. постановил, что описание используемого программного / аппаратного обеспечения должно быть помещено в легенду (и) рисунков».

Журнал клеточных исследований .

«Улучшение изображения с помощью компьютерного программного обеспечения является приемлемой практикой, но существует опасность, что это может привести к представлению совершенно нерепрезентативных данных, а также к потере реальных и значимых сигналов. Во время обработки изображений должна поддерживаться положительная взаимосвязь между исходными данными и результирующим электронным изображением. Если фигура подвергалась значительным электронным манипуляциям, особый характер улучшений должен быть указан в легенде или в материалах и методах.”

Журнал клеточной биологии .

«Никакая конкретная функция в изображении не может быть улучшена, затемнена, перемещена, удалена или добавлена. Группирование изображений из разных частей одного и того же геля или из разных гелей, полей или экспозиций должно быть явным путем расположения рисунка (например, с использованием разделительных линий) и в тексте легенды рисунка.Регулировки яркости, контрастности или цветового баланса допустимы, если они применяются ко всему изображению и при условии, что они не затемняют и не удаляют любую информацию, присутствующую в оригинале. Нелинейные корректировки (например, изменения настроек гаммы) должны быть указаны в легенде к рисунку ».

Поскольку последний набор руководящих принципов, безусловно, является наиболее полным из того, что мы нашли на сегодняшний день (полное раскрытие: мы написали их), мы будем постоянно обращаться к ним в следующих обсуждениях использования и неправомерного использования цифровых манипуляций.

Кляксы и гели

Простейшие примеры несоответствующих манипуляций показаны на рис. 1. Удаление полосы из блота, даже если вы считаете, что это неактуальная фоновая полоса, является искажением ваших данных (рис. 1 A). Точно так же добавление полосы к блоту, даже если вы покрываете только тот факт, что вы загрузили не тот образец, и вы точно знаете, что такой белок, или фрагмент ДНК, или РНК присутствует в вашем образце, является искажением ваших данных. .В примере, показанном на рис. 1B, дополнительная полоса на дорожке 3 была сгенерирована простым дублированием полосы на дорожке 2.

Другой пример ненадлежащего использования Photoshop для создания данных проиллюстрирован на рис. 2, на котором целая отдельная панель была воспроизведена (стрелки) и представлена ​​в качестве элементов управления загрузкой для двух отдельных экспериментов.

Более тонкие манипуляции

Регулировка яркости / контрастности.

Регулировка интенсивности отдельной полосы в пятне является нарушением общепринятого правила: «Никакая конкретная функция в изображении не может быть улучшена, затемнена, перемещена, удалена или добавлена». На обработанном изображении на фиг. 3A стрелка указывает единственную полосу, интенсивность которой была уменьшена, чтобы создать впечатление более регулярного фракционирования. Хотя эта манипуляция не может изменить общую интерпретацию данных, она по-прежнему представляет собой проступок.

Несмотря на то, что регулировка общей яркости и контрастности всего изображения является приемлемой практикой, такие корректировки не должны «скрывать или устранять любую информацию, присутствующую в оригинале» (рис. 3 B). Когда вы сканируете пятно, независимо от того, насколько сильны полосы, всегда будет какой-то серый фон. Хотя технически регулировка яркости и контрастности всего изображения находится в пределах нормы, если вы чрезмерно отрегулируете контраст так, чтобы фон полностью исчез (рис.3 B, часть 2 по сравнению с частью 3), это должно вызвать подозрения у рецензентов и редакторов, что другая информация (особенно слабые полосы) также могла быть пропущена.

Можно возразить, что это руководство строже, чем во времена до Photoshop, когда можно было использовать множественную экспозицию для улучшения представления данных. Возможно, это так, но это лишь одно из преимуществ цифровой эпохи для рецензента и редактора, которые теперь могут замечать эти манипуляции, когда в прошлом автор нашел время, чтобы провести еще одну экспозицию.Подумайте об этом, когда вы проводите эксперимент и выполняете многократную экспозицию, чтобы получить полосы с желаемой плотностью, без необходимости чрезмерной цифровой настройки яркости и контрастности отсканированного изображения.

Очистка фона.

Очень заманчиво использовать инструмент, также известный как «Резиновый штамп» или «Клонировать штамп» в Photoshop, для очистки нежелательного фона на изображении (рис.4). Не делай этого. Подобные манипуляции обычно можно обнаружить, внимательно посмотрев файл изображения, поскольку он оставляет явные следы. Более того, то, что может показаться фоновой полосой или загрязнением, на самом деле может быть реальным и биологически важным и может быть признано таковым другим ученым.

Соединение дорожек вместе.

Совершенно неуместно снимать повязку с одной части геля и перемещать ее к другой части, даже если вы не меняете ее размер.Но в рамках обычных рекомендаций удалить всю дорожку из геля и соединить оставшиеся дорожки вместе. Однако это изменение следует четко обозначить, оставив тонкую белую или черную линию между соприкасающимися кусочками геля. Опять же, можно утверждать, что это правило строже, чем во времена до Photoshop, когда бумажные фотографии геля были разрезаны, а кусочки приклеены друг к другу. Однако эта практика обычно оставляла черную полосу, указывающую читателю, что было сделано.

Как и в случае с фотографиями геля, недопустимо совмещать кусочки из разных гелей для сравнения уровней белков или нуклеиновых кислот. Выполните повторный анализ всех образцов на одном и том же геле!

Микрофотографии

Улучшение определенной функции.

Пример манипуляции путем улучшения показан на рис.5, на котором интенсивность золотых частиц была увеличена путем ручной заливки их черным цветом с помощью Photoshop. Этот тип манипуляции искажает ваши исходные данные и, следовательно, является неправомерным поведением. Есть приемлемые способы выделить такие особенности, как частицы золота, со стрелками или псевдоцветами. Если псевдоокрашивание выполняется с помощью функции «Раскрашивание» программы Photoshop, это не изменяет яркость отдельных пикселей, но псевдоокрашивание всегда должно указываться в легенде рисунка.

Другие примеры неправомерных действий включают регулировку яркости только определенной части изображения или стирание пятен. Использование настройки «Яркость» в Photoshop считается линейным изменением (см. Ниже), которое необходимо сделать для всего изображения.

Линейные и нелинейные регулировки.

Линейные настройки, такие как настройки «Яркость» или «Контраст» в Photoshop, — это настройки, при которых одинаковое изменение выполняется для каждого пикселя в соответствии с линейной функцией.Допустимо (в пределах, указанных выше) применять линейные корректировки ко всему изображению. В Photoshop есть и другие настройки, которые можно применить ко всему изображению, но одно и то же изменение не выполняется для каждого пикселя. Например, настройки гамма-вывода («Настройки цвета» в Photoshop) изменяют интенсивность каждого пикселя в соответствии с нелинейной функцией. Регулировка «Кривых» или «Уровней» в Photoshop изменяет тональный диапазон и цветовой баланс изображения, регулируя яркость только этих пикселей с определенной интенсивностью и цветом.Такие нелинейные изменения иногда требуются, чтобы выявить важные особенности изображения; однако факт их использования должен быть указан в легенде к рисунку.

Цифровое изменение уровней яркости или контрастности может ввести в заблуждение при использовании флуоресцентных микрофотографий. Некоторые авторы ошибочно изменяют контраст экспериментальной фотографии по сравнению с контрольной, или меняют отдельные панели с течением времени, или используют разные уровни контрастности при создании объединенных изображений по сравнению с исходными изображениями.Все эти изменения в отдельных изображениях, используемых для сравнения, могут быть искажены. С другой стороны, для точного извлечения информации из сложных изображений могут потребоваться определенные настройки, такие как вычитание фона или использование фильтра или цифровой маски. Сообщение о деталях и логике таких манипуляций, которые применяются к изображениям в целом, должно устранить опасения по поводу их использования. Стандарты и руководящие принципы в этой области будут продолжать развиваться, но полное раскрытие информации всегда будет самым безопасным способом.

Искажение поля зрения микроскопа.

Читатель предполагает, что одна микрофотография, представленная на рисунке, представляет собой одно поле микроскопа. Объединение изображений с разных полей микроскопа в одну микрофотографию представляет собой искажение ваших исходных данных. На обработанном изображении на рис. 6 (верхняя панель) клетки были объединены из нескольких полей микроскопа в единую микрофотографию.Эта манипуляция становится видимой, когда контраст изображения регулируется так, что вставленные изображения становятся видимыми (нижняя панель). Вы можете объединить изображения из нескольких полей в одну микрофотографию для экономии места, но эта сборка должна быть четко обозначена тонкими линиями между разными частями.

Разрешение

Пиксель — это квадрат (или точка) однородного цвета на изображении.Размер пикселя может варьироваться, а разрешение изображения — это количество пикселей на единицу площади. Хотя разрешение определяется площадью, его часто описывают с помощью линейного измерения — точек на дюйм (dpi). Таким образом, 300 точек на дюйм означает разрешение 300 пикселей на дюйм на 300 пикселей на дюйм, что равно 90 000 пикселей на квадратный дюйм (1).

Цифровые камеры высокого разрешения (2004 г.) могут получать изображение размером 6 мегапикселей.Это может создать изображение размером примерно 2400 × 2400 пикселей или 8 дюймов × 8 дюймов с разрешением 300 точек на дюйм. Обратите внимание, что при правильных настройках в Photoshop физический размер и разрешение могут меняться друг с другом без увеличения или уменьшения количества информации, то есть вы можете изменять размер изображения без изменения общего количества пикселей.

Вы должны знать, с каким разрешением изображение было получено цифровой камерой вашего микроскопа.Когда этот файл открывается в Photoshop, у вас есть возможность установить размер и разрешение изображения. Вы не должны устанавливать общее количество пикселей больше, чем в исходном изображении; в противном случае компьютер должен создать для вас данные, которых не было в оригинале, а результирующее изображение является искажением исходных данных, то есть разрешение изображения может быть увеличено только в том случае, если размер изображения уменьшается пропорционально .

Допустимо уменьшить количество пикселей в изображении, что может потребоваться, если у вас есть большое изображение с высоким разрешением и вы хотите создать из него маленькую фигуру.Уменьшение разрешения изображения выполняется в Photoshop путем выборки пикселей в области и создания нового пикселя, который представляет собой среднее значение цвета и яркости выбранных пикселей. Хотя это действительно изменяет ваши исходные данные, вы не создаете то, чего изначально не было; вы представляете среднее значение.

Другие проблемы управления данными

Чрезвычайно важно сохранить ваши исходные цифровые или аналоговые данные в том виде, в котором они были получены, и записать настройки вашего прибора.Это основное правило хорошей научной практики позволит вам или другим людям вернуться к вашим исходным данным, чтобы увидеть, не была ли потеряна какая-либо информация из-за корректировок, внесенных в изображения. Фактически, некоторые рецензенты или редакторы журналов запрашивают доступ к таким первичным данным для обеспечения точности.

Есть и другие важные проблемы, связанные с обработкой данных, которые мы не решили, сосредоточившись на манипуляциях с существующими данными.Примеры включают выборочный сбор данных путем изменения настроек микроскопа или тепловизора, выбор и сообщение очень необычного результата как репрезентативного для данных или сокрытие отрицательных результатов, которые могут противоречить вашим выводам. Любое искажение экспериментальных данных подрывает научные исследования, и его следует избегать.

Заключение

Данные должны передаваться напрямую, а не через фильтр, основанный на том, что, по вашему мнению, они «должны» продемонстрировать вашей аудитории.При каждой корректировке цифрового изображения важно спрашивать себя: «Является ли изображение, полученное в результате этой корректировки, по-прежнему точным представлением исходных данных?» Если ответ на этот вопрос «нет», ваши действия могут быть истолкованы как неправомерное поведение.

Некоторые корректировки в настоящее время считаются приемлемыми (например, псевдоцвета или изменения настроек гаммы), но их следует сообщить вашей аудитории.Однако вы всегда должны иметь возможность обосновать эти корректировки необходимостью, чтобы выявить функцию, уже присутствующую в исходных данных.

Мы надеемся, что, перечислив правила и опубликовав примеры проступков, все мы сможем стать более бдительными, особенно в том, чтобы увести младших коллег и студентов от соблазнительных опасностей цифровых манипуляций. Просто потому, что существуют инструменты для очистки небрежной работы в цифровом виде, это не оправдание для небрежной работы.

Если вы переделали эксперимент по созданию изображения презентационного качества в дни, предшествовавшие эпохе цифровых технологий, вам, вероятно, следует повторить его сейчас.

Перепечатано с разрешения The NIH Catalyst.

¹

Общие принципы, представленные здесь, применимы к обработке изображений с помощью любого мощного программного обеспечения для обработки изображений; однако из-за популярности Photoshop мы ссылаемся на несколько конкретных функций в этом приложении.

Список литературы

1. Росснер, М. и Р. О’Доннелл.

2004

. JCB позволит вашим данным сиять в формате RGB.

J. Cell. Биол.

164

:

11

.

2. 2004. Нарезка гелем и нарезка кубиками: рецепт катастрофы. Nat. Cell Biol. 6: 275.

Как зоркий ученый стал детективом биологии

Разочарованная столь долгим расписанием, Бик перешла к тому, чтобы делиться своими открытиями в Интернете, где читатели журналов могут с ними познакомиться.В PubPeer, где она является наиболее активным автором своего настоящего имени, ее комментарии осмотрительны — она ​​пишет, что изображения «на удивление похожи» или «более похожи, чем ожидалось». В Твиттере она более перформативна и часто играет для живой публики. «#ImageForensics Середина ночи, издание. «Уровень: от простого к продвинутому», — написал Бик в Твиттере в 2:41 9:25 утра. на одну ночь. Она разместила множество красочных фотографий, которые напоминали абстрактные картины, в том числе полосатый вид розовых и белых мазков (кусочек сердечной ткани) и мелкозернистые брызги рубиново-красных и белых пятен (кусочек почки).Шесть минут спустя биолог из Великобритании ответил: две фотографии почек оказались идентичными, написала она. Минуту спустя другой пользователь отметил ту же пару, а три изображения легких, которые выглядели как один и тот же образец ткани, слегка сдвинулись. Ответы продолжали поступать от других; они нарисовали цветные рамки в стиле байков вокруг клонированных частей изображения. В 3:06 9:25 утра. , Бик наградил второго пользователя трофеем смайликов за лучший ответ.

В Кремниевой долине Бик и ее муж живут в элегантном современном ранчо середины века с веселой оранжевой входной дверью и низкой скатной крышей.По соседству резиденция — одна из множества копий, различающихся по цветовой гамме. Я посетил Бик незадолго до начала пандемии. Высокая, со стильными голубыми черепаховыми очками и каштановыми волосами до плеч, она носила блузку с повторяющимся небесно-сине-оранжевым цветочным узором и имела проницательный голубоглазый взгляд. Пока Бик варила чай, ее муж, одетый в красный флисовый пиджак, поджаривал несколько замороженных печений вафель из Гауда.

Играя экскурсовода, Бик продемонстрировал оригинальные черты их кухни, в том числе белую столешницу из пластика Formica, испещренную золотыми и черными пятнами.»Это случайно!» она заверила меня — никаких дубликатов. Чего нельзя сказать о фактурной серой керамогранитной плитке для пола. Бик объяснила, что когда рабочие установили их, она попросила их повернуть идентичные детали, чтобы повторение было менее заметным. Несколько повторяющихся плиток все равно оказались рядом. Я не мог увидеть дубликат, пока она обоими указательными пальцами не проверила идентичный волнистый выступ на каждой плитке. «Извини, я такая странная», — сказала она и засмеялась.

В шкафу в спальне рубашки Бик висели в цветном градиенте, переходящем от черного и коричневого к зеленому и синему.Не так давно она помогала расставить огромную коллекцию обуви своей невестки по цветам на новых стеллажах; когда некоторые друзья жаловались на грязные коробки с гайками, шурупами и гвоздями, которые валялись в их гараже, Бик разложил их по ящикам. «Ничто не делает меня более счастливой», — сказала она мне. С детства коллекционирует фигурки черепах и игрушки; около двух тысяч из них размещены в четырех стеклянных шкафах рядом с обеденным столом из светлого дерева. Она ведет электронную таблицу, в которой отслеживает свой черепаший зверинец: здесь есть черепахи, сделанные из ракушек каури, латунные черепахи, делфтские голубые фарфоровые черепахи, качающиеся черепахи, деревянные ящики в форме черепах с крышками и «функциональные» черепахи (брелки, точилки для карандашей) .Она показала мне маленькое чучело без глаза: Черепаха № 1. (Она перестала пополнять свою коллекцию. «Я не хочу, чтобы она настигла мой дом», — сказала она.)

В тот же день Бик поселился. за ее обеденным столом, который служит ей столом. Из окон от пола до потолка открывался умиротворяющий вид на листву на заднем дворе. На изогнутом широкоэкранном мониторе Бик проверила свой аккаунт в Твиттере — в ее биографии была фотография сада кактусов; «Это я — колючая», — сказала она, а затем открыла свою основную таблицу проблемных документов, которой не публикует.Каждая из тысяч записей содержит более двадцати столбцов с подробностями. Она сняла очки, поставила их рядом с чашкой ромашкового чая, села прямо и начала быстро сканировать документы из PLOS One , прижав лицо к монитору. Начиная с первого исследования — о «факторе транскрипции лейциновой молнии, подобном 1», она изучила массив изображений вестерн-блоттинга. Она сделала снимки экрана и внимательно изучила их в режиме предварительного просмотра, увеличивая масштаб и регулируя контраст и яркость. (Иногда она использует Forensically и ImageTwin, инструменты, которые выполняют полуавтоматический анализ фото-криминалистики.Она перешла к исследованию розовых и фиолетовых поперечных срезов ткани кишечника мыши, затем остановилась на фигуре с дюжиной фотографий полупрозрачных скоплений клеток. Она усмехнулась. «Это похоже на летающего кролика», — сказала она, указывая на одну каплю.

Бик проблем не обнаружил. PLOS One «сильно навели порядок», — сказала она. Издатель журнала нанимает команду из трех редакторов, которые занимаются вопросами публикационной этики, в том числе делами Бика. Рене Хох, одна из редакторов, рассказала мне, что процесс расследования, который влечет за собой получение исходных необработанных изображений от авторов и, в некоторых случаях, запрос информации от внешних рецензентов, обычно занимает от четырех до шести месяцев на каждый случай.Хох сказал, что из первых ста девяноста или около того дел Бика, которые решила группа, 46 процентов требовали исправлений, около сорока трех процентов были отозваны, а еще девять процентов получили «выражения озабоченности». Только в двух разрешенных бумагах не было ничего плохого. «В подавляющем большинстве случаев, когда она поднимает вопрос, и мы изучаем его, мы соглашаемся с ее оценкой», — сказал Хох.

Можно ли заменить Бик компьютером? Есть аргументы в пользу того, что автоматическое сканирование изображений может быть как быстрее, так и точнее, с меньшим количеством ложных срабатываний и ложных отрицаний.Хани Фарид, ученый-компьютерщик и эксперт по фото-криминалистике из Калифорнийского университета в Беркли, согласен с тем, что нарушение научной дисциплины является серьезной проблемой, но обеспокоен тем, что отдельные детективы используют свое собственное суждение для публичной идентификации подозрительных изображений. «Когда на кону стоит профессиональная репутация, нужно действовать довольно осторожно», — сказал он мне. Сомнения Фарида частично проистекают из общего скептицизма по поводу точности человеческого глаза. Хотя наши зрительные системы превосходно справляются со многими задачами, такими как распознавание лиц, они не всегда хороши для других видов визуального различения.Иногда Фарид дает показания в суде по делам, связанным с подделкой изображений; его лаборатория разработала алгоритмы для обнаружения поддельных фотографий повседневных сцен, и они имеют точность от восьмидесяти до девяноста пяти процентов, с ложными срабатываниями примерно в одном случае из ста. Судя по стандартам зала суда, его не впечатлила статистика Бик, и он предпочел бы более строгую оценку ее точности. «Вы можете проверять алгоритмы», — сказал Фарид. «Вы не можете одитировать ее мозг». Он хотел бы, чтобы аналогичные системы были разработаны и проверены для выявления поддельных или измененных научных изображений.

Некоторые коммерческие службы в настоящее время предлагают специализированное программное обеспечение для проверки научных изображений, но эти программы не предназначены для крупномасштабного автоматизированного использования. В идеале программа извлекала бы изображения из научной статьи, а затем быстро сверяла бы их с огромной базой данных, обнаруживая копии или манипуляции. В прошлом году несколько крупных научных издательств, включая Elsevier, Springer Nature и EMBO Press, созвали рабочую группу, чтобы конкретизировать, как редакторы могут использовать такие системы для предварительного просмотра рукописей.В настоящее время предпринимаются усилия, некоторые из которых финансируются O.R.I., по созданию мощных алгоритмов машинного обучения для выполнения этой работы. Но это сложнее, чем можно было подумать. Даниэль Акунья, специалист по информатике из Сиракузского университета, сказал мне, что такие программы необходимо обучать и тестировать на больших наборах данных опубликованных научных изображений, для которых известна «основная истина»: задокументированы или нет? Группа в Берлине, финансируемая Elsevier, медленно создавала такую ​​базу данных, используя изображения из отозванных документов; Некоторые разработчики алгоритмов также обратились к Бик, которая поделилась с ними набором некорректных документов.

Бик сказала мне, что она приветствовала бы эффективные автоматизированные системы сканирования изображений, потому что они могут найти гораздо больше случаев, чем она когда-либо. Тем не менее, даже если бы автоматизированная платформа могла идентифицировать проблемные изображения, люди должны были бы их проверять. Компьютер не может распознать, когда исследовательские изображения были дублированы по соответствующим причинам, например, в справочных целях. И, если плохие изображения уже есть в опубликованной записи, кто-то должен преследовать редакторов журналов или учреждения, пока они не примут меры.Около сорока тысяч статей получили комментарии к PubPeer, и для подавляющего большинства «нет абсолютно никакого ответа», — сказал мне Борис Барбур, нейробиолог из Парижа, который является добровольным организатором PubPeer. «Даже когда кто-то явно виновен в мошенничестве, довольно трудно добиться справедливости», — сказал он. «Весы явно наклонены в другую сторону». Некоторые журналы активно участвуют в создании фальшивых статей; бывший редактор журнала, с которым я разговаривал, описал свою работу в очень прибыльном низкоуровневом издании, которое обычно принимает «невероятно плохие» рукописи, пронизанные плагиатом и явно подделанными изображениями.Редакторы попросили авторов предоставить альтернативные изображения, а затем опубликовали исследования после серьезного редактирования. «Я думаю, что то, что она показывает, — это верхушка айсберга», — сказал бывший редактор Bik.

Некоторые сотрудники университетов, отвечающие за честность в исследованиях, с огорчением отмечают, что сообщение о неправомерных действиях в исследованиях в социальных сетях может дать подсказку об участвующих ученых, что позволит им уничтожить доказательства до начала расследования. Но Бик и другие наблюдатели считают, что публикация сообщений в социальных сетях создает большее давление на журналы и учреждения, чтобы они отвечали.Некоторые наблюдатели опасаются, что показ грязного белья может подорвать веру общества в науку. Бик считает, что большинство исследований заслуживают доверия, и считает свою работу необходимой частью научного механизма самокоррекции; Она сказала мне, что университеты могут неохотно расследовать дела преподавателей, которые приносят гранты, а издатели могут не решаться отозвать плохие статьи, поскольку каждая процитированная статья повышает рейтинг цитируемости журнала. (В последние годы некоторые исследователи также подали в суд на журналы из-за отзыва.) Она потрясена тем, как редакторы обычно принимают слабые оправдания манипуляциям с изображениями — это как «собака съела мою домашнюю работу», — сказала она. В прошлом году она написала в Твиттере об исследовании, в ходе которого обнаружила более десяти проблемных изображений; исследователи предоставили заменяющие изображения, и в статью были внесены исправления. «Ух», — написала она. «Это похоже на обнаружение допинга в моче спортсмена, который только что выиграл гонку, а затем на сдачу чистого образца мочи через две недели».

В прошлом году друг Бика Джон Казинс, предприниматель в области программного обеспечения, сделал компьютерную игру под названием Dupesy, вдохновившись ее работой.Однажды вечером, после тайской еды на вынос, мы попробовали бета-версию игры на ее компьютере. Муж Бик пошел первым, щелкнув ссылку «Кошачьи мордашки».

На весь экран заполнила панель фотографий кошачьих размером четыре на четыре. Некоторые кошки смотрели пугающими глазами, другие раздражались. Инструкции гласили: «Щелкните два неожиданно похожих изображения». Джерард легко заметил дубликаты в первых нескольких раундах, затем выбрал более сложную панель и вздохнул.

«Я вижу, я вижу», — тихо пел Бик.

Наконец, Джерард щелкнул по выигрышной паре.Он попробовал еще несколько категорий головоломок Dupesy: сетка из каменных бетонных стен, затем «Грубый мех», «Карта Лондона» и «Здания в Токио».

Когда подошла моя очередь, я начал с «Кофе в зернах». На одной панели с жареными бобами мне потребовалась тридцать одна секунда, чтобы найти подходящую пару; в следующий, шесть секунд. Через несколько панелей я застрял. Мои глаза пересеклись. Ближайшие часы громко тикали.

«Мне сказать, когда я это увижу?» — спросил Бик. «Или это раздражает?»

«Нет, нет, нет», — сказал Джерард.

«Просто скажи мне, когда это раздражает, потому что я не всегда знаю», — сказала она.

«Совершенно верно. — Ты раздражаешь, — ответил он.

В свой ход Бик быстро прошла через несколько раундов «Грубого меха», затем проверила другие ссылки головоломки. Некоторые панели были «намного сложнее, чем моя обычная работа», — сказала она. На следующий день Казинс прислала нам электронное письмо с результатами: среднее время Бик на решение головоломок составляло двенадцать секунд по сравнению с примерно двадцатью секундами для ее мужа и меня.

Что не так с этой картинкой?

В новой редакционной серии редакторы BMC Biology исследуют, как рисунки и иллюстрации могут ввести в заблуждение.Здесь Эмма объясняет, как хорошо продуманные цифры способствуют воспроизводимости и как серия соответствует запуску Контрольного списка минимальных стандартов отчетности BioMed Central.

Эмма Саксон 6 августа 2015

1

Разработано Freepik.com

Один хорошо нарисованный график или диаграмма может многое рассказать о том, как проводился эксперимент, как анализировались данные, а также об идентичности и размере выборки.С другой стороны, плохо продуманная цифра может сбивать с толку и вводить в заблуждение — и, что более важно, может выявить плохой дизайн исследования. В любом случае, плохие цифры могут стать препятствием для их собственных авторов в публикации своих работ (об этом красноречиво сказал член редакционного совета BMC Biology Лесли Воссхолл).

В нашей новой редакционной серии Что не так с этой картинкой? , мы исследуем некоторые распространенные способы, которыми цифры могут вводить в заблуждение или скрывать информацию, включая проблемы с масштабированием оси, цветовыми схемами и статистическими тестами.Эта серия была отчасти вдохновлена ​​проблемами, возникшими во время разработки контрольного списка отчетности, который с этого месяца будет предложено заполнять авторам, отправляющим в BMC Biology . Контрольный список призван ответить на растущее понимание необходимости прозрачности и большего воспроизводимость в исследовательских публикациях и правильные иллюстрации могут быть полдела.

При составлении серии мы в значительной степени воспользовались вкладом наших приглашенных редакторов, Джона Брукфилда и Шиничи Накагавы, опираясь на их собственные интересы и опыт как исследователей — и на их багбэров как рецензентов.(Вы можете увидеть, что другие члены нашей редакционной коллегии говорили о сложных статистических и других проблемах, прочитав наш блог, в котором изложены их взгляды на наш контрольный список для отчетности.)

Исходя из моего опыта работы в качестве доктора философии. исследователь, я знаю, что может быть сложно произвести убедительные цифры, особенно с учетом все более сложных данных, генерируемых в ходе передовых исследований, и тем более, что большинство студентов и аспирантов преподают в области естественных наук мало формальных инструкций по составлению рисунков и рукописей для публикации .Похоже, что по мере развития новых экспериментальных методов и технологий способы представления информации, которую они производят, не всегда успевают.

Или, наоборот, более коварно, программные пакеты позволяют неосторожным людям создавать фигуры, не задумываясь об их дизайне, и непреднамеренно вводить в заблуждение.

В этой серии мы предлагаем некоторые конкретные решения представленных проблем, которые, как мы надеемся, будут особенно полезны в качестве руководства для начинающих исследователей. Возможно даже, что если подумать о цифрах на ранних стадиях нового эксперимента, это может выявить отсутствующие контрольные группы или проблемы со статистическим анализом, а также привести к модификации самого исследования.

Мы приветствуем предложения и комментарии по этой серии и надеемся вызвать дебаты и обсуждения. Картинка может стоить тысячи слов, но всегда ли она рассказывает правильную историю?

Это лучшие биологические изображения года

Британский фонд Wellcome выбрал 22 фотографии, на которых запечатлены чудеса наук о жизни. Сейчас они выставлены в Великобритании и Ирландии.

Wellcome Image Awards отмечает в этом году 20-летие предоставления нам лучших биологических изображений со всего мира.Награды предназначены для визуальных шедевров, раскрывающих ключевые аспекты мира биомедицины и здравоохранения.

Одним из самых удачных снимков стал крупный план интраокулярной линзы «зажим для радужной оболочки», сделанный в Кембридже Марком Бартли . Эта маленькая линза прикрепляется к радужке с помощью крошечного хирургического разреза длиной 3 мм и используется для лечения миопии и катаракты . Пациент, у которого был сделан снимок, благодаря клипу почти полностью восстановил зрение.

Переходя к микроскопическому уровню, другое из изображений-победителей изображает синтетический полимер, созданный в MIT с целью обеспечения доставки микроРНК терапевтических средств в раковых клеток . Снимок, сделанный с помощью флуоресцентной микроскопии Жуаном Конде, Нурией Оливой и Натали Арци, обращает наше внимание на огромные прорывы в медицине, которые приносит биотехнология.

Но абсолютным победителем в этом году стал « Stickman », изображение, изображающее альтер-эго художника Spooky Pooka , который страдает болезнью Крона .Он стремится передать потерю веса, вызванную болезнью, и хрупкость тела после обострения, а также дает сигнал к надежде и возрождению. Это изображение возвращает нас к положению пациентов — основной причине, по которой проводится все это потрясающее исследование.

Среди победителей еще много ярких образов. На обложке вы видели изображение красочного эмбриона рыбок данио (слева), созданное с помощью известного инструмента редактирования генов CRISPR / Cas9, сделанного в Университетском колледже Лондона (UCL), вместе с изображением областей мозга , отвечающих за язык и речь (справа), полученные с помощью МРТ в Королевском колледже в Лондоне .

Каждое из этих изображений, отмеченных наградами, повествует об основных открытиях в медицине и о том, как они помогают людям во всем мире. 22 изображения-победители будут выставлены на нескольких площадках по всей Европе и Африке с целью ознакомления общественности с последними достижениями науки.

---

Все изображения с Wellcome Image Awards

Анализ изображений

00: 00: 11.15 Итак, я Курт Торн, и я собираюсь поговорить с вами сейчас
00: 00: 14.03 о второй части нашей лекции по анализу цифровых изображений.
00: 00: 17.23 И, в частности, я собираюсь рассказать о некоторых базовых методах и алгоритмах анализа изображений
00: 00: 21.00, а также о инструментах, которые входят только в
00: 00: 25.01 о любом виде обработки изображений, который вы скорее всего сделаю.
00: 00: 27.24 Итак, чтобы освежить вашу память, мы говорили об этом в части
00: 00: 32.09 одной из этой лекции, но цифровое изображение — это не что иное, как множество
00: 00: 35.25 измерений силы света. в вашем образце. Итак,
00: 00: 39.06 у вас есть это изображение, в нем много точек, вы можете увеличить
00:00:41.26 дюймов и посмотрите отдельные пиксели, из которых он состоит. И
00: 00: 45.01, каждый пиксель здесь представлен просто цифровым числом
00: 00: 47.14, которое говорит вам, насколько он яркий. На этом изображении они идут от 0
00: 00: 50.25 до 255. Таким образом, большая часть анализа цифровых изображений работает с этими базовыми числами
00: 00: 56.04 для выполнения математических вычислений, которые улучшат или подавить определенные элементы в вашем изображении или
00: 01: 04.03 извлечь из него информацию для анализа.
00: 01: 07.24 Итак, сначала я хочу немного поговорить о том, как вы обычно
00: 01: 12.07 исправляете изображение на предмет обычных микроскопических артефактов.
00: 01: 16.07 Артефакты — не совсем подходящий термин, это просто вещи, которые входят в ваше изображение
00: 01: 20.14, что делает его не таким линейным и однородным, как
00: 01: 24.05, как вам хотелось бы это должно быть. И первая — это фоновая коррекция
00: 01: 26.27. И любое изображение, которое вы сделаете, будет иметь фон
00: 01: 31.12 из разных источников.Некоторые из них действительно математические
00: 01: 35.08 в некотором смысле, потому что ваша камера имеет ненулевое смещение.
00: 01: 37.14 Итак, ваша камера не считывает ноль, если через нее не проходит свет,
00: 01: 39.21 она всегда считывает некоторое конечное положительное число, обычно
00: 01: 42.24 несколько сотен или тысяч. Таким образом, на вашем изображении вы никогда не увидите интенсивность
00: 01: 45,24 ниже, чем у вас. Но тогда у вас может быть
00: 01: 49.04 реальный фон, физический фон, который исходит из автофлуоресценции среды
00: 01: 51.10, фоновой флуоресценции из вашего
00:01:55.13, рассеянный свет в вашей комнате и тот факт, что ваша комната
00: 01: 58.12 не совсем темная, и вы заметили комнатный свет на своем изображении
00: 02: 00.08. И в идеале, если вы выполняете анализ изображений,
00: 02: 05.06, особенно если вы выполняете количественный анализ, вы хотите, чтобы
00: 02: 07.27 ноль был значимым в том смысле, что вы хотели бы, чтобы
00: 02: 10.06 ноль, чтобы отразить то, что вы видите, когда в вашем образце нет реальной флуоресценции
00: 02: 12.23. Так что если есть
00:02:16.10 без окрашивания флуоресцентным белком или антителами, вы бы
00: 02: 19.06 читали ноль, а не 200 или 1000 или что-то еще.
00: 02: 22.14 Как правило, с этим справляются
00: 02: 26.01 вычитание фона. Вы пытаетесь как-то измерить или оценить
00: 02: 29.07 вашего фона на вашем изображении, а затем вычитаете
00: 02: 33.00 из этого числа. Один из способов сделать это — сделать темное изображение камеры,
00: 02: 37.09, поэтому сделайте снимок, когда в камеру не попадает свет.
00:02:40.06 А затем вычтите это. Или вы можете взять изображение
00: 02: 44.24, скажем, неокрашенного образца или имитирующего окрашенного образца
00: 02: 48.05, в котором нет красителя, и оценить фон
00: 02: 50.13 интенсивность есть, и вычтите это.
00: 02: 52.23 И еще есть подходы, в которых вы можете оценить
00: 02: 54.25 фон изображения, и это то, что я упомяну в первую очередь.
00: 02: 57.16 Итак, вот изображение клетки, на самом деле есть одна яркая
00:03:01.02 камера здесь, и что-то вроде темной камеры вон там. И еще одна тусклая камера
00: 03: 03.19 здесь. И если мы построим гистограмму интенсивности пикселей
00: 03: 07.07 этого изображения. Итак, здесь мы просто наносим на
00: 03: 10.07, ось y, количество пикселей с заданной интенсивностью,
00: 03: 13.09, а на оси x — эту интенсивность. Вы можете видеть, что интенсивность здесь идет от
00: 03: 16.25 до примерно 10 или 30000. И это изображение здесь, вы можете видеть, что
00: 03: 26.24 в основном фоновое, это в основном этот темный фон.
00: 03: 29.13 Итак, на этой гистограмме преобладает этот огромный пик
00: 03: 32.01, который представляет все пиксели фона.
00: 03: 34.14 Ячейки — это своего рода хвостовая часть гистограммы
00: 03: 37.04, вот эта небольшая выпуклость. Но
00: 03: 40.18, поскольку большая часть этого изображения является фоном, довольно легко понять, что это за фоновое значение
00: 03: 42.09.
00: 03: 44.15 И если мы увеличим масштаб этого пика, вы увидите, что это
00:03:47.18 пик здесь находится в районе 1200 или около того. Итак,
00: 03: 51.19, мы могли бы вычислить, скажем, модальное значение этого изображения
00: 03: 54.19, или мы могли бы подогнать гауссиан только к этому пику, или посмотреть на
00: 03: 58.29 медиана или какая-то другая статистическая мера, которая
00: 04: 02.02 в основном скажет нам, что это за фоновое значение. И как
00: 04: 04.29 мы могли бы вычесть это из каждого пикселя нашего изображения,
00: 04: 07.15, а затем измерить примерно ноль для
00:04:11.01 у нас нет реальной биологической флуоресценции. Итак, это
00: 04: 16.04, наиболее часто используемый подход для оценки фона
00: 04: 18.26 по изображениям. Вы можете делать более сложные вещи
00: 04: 21.09, когда вы смотрите в локальные окна, поэтому вы не используете один фон
00: 04: 25.03 для всего изображения, но вы пытаетесь и оцениваете
00: 04: 27.04 какой фон в разных регионах
00: 04: 29.17 независимо, если ваш фон неоднороден.
00:04:31.24 Но если у вас есть хорошие изображения с довольно однородным фоном,
00: 04: 35.23, то этот очень простой метод работает довольно хорошо.
00: 04: 38.13 Как я уже упоминал, вы также можете получить темное изображение
00: 04: 42.01, и это на самом деле очень полезно, потому что оно сообщает вам кое-что
00: 04: 44.26 о вашей камере и фоне вашего инструмента.
00: 04: 47.04 И это вы делаете, просто блокируя свет, попадающий в камеру,
00: 04: 50.03 вы закрываете затвор или даже снимаете камеру
00:04:53.14 и заглушите его. А потом вы просто делаете снимок. А этот
00: 04: 58.00 позволяет измерять как смещение камеры, так и темновой ток
00: 05: 00.19, а также шум считывания. И затем он также дает вам
00: 05: 04.04 оценку вашего реального минимального фона
00: 05: 06.19, вашего истинного фона, когда на камеру
00: 05: 09.13 не попадает свет. И это может быть очень удобно, потому что
00: 05: 11.22 позволяет выяснить, что реально, а что автофлуоресценция.
00: 05: 14.04 Итак, если вы видите свое изображение и измеряете значение
00:05:17.02 1000 в фоновом режиме, трудно понять, потому что
00: 05: 20.28 у меня плохая автофлуоресценция или потому что моя камера
00: 05: 24.01 просто имеет это смещение. Итак, если вы снимаете камеру и измеряете смещение
00: 05: 27.06, равное 200, тогда вы знаете, ну, ну и дела,
00: 05: 30.11 здесь над смещением 800 цифровых чисел,
00: 05: 33.12, что должно быть вызвано автофлуоресценцией или рассеянным светом или
00: 05: 36.13 другими вещами, от которых, возможно, я смогу избавиться. А вот что такое
00:05:40.16 похоже на темное изображение. Вот как выглядит хорошее темное изображение
00: 05: 43.13. Если у вас дешевая камера или камера с проблемами
00: 05: 45.24, вы часто увидите, что она не такая однородная.
00: 05: 47.23 Но идеальное темное изображение выглядит примерно так, это просто
00: 05: 50.26 это безликое серое изображение с небольшим количеством шума на нем.
00: 05: 55.22 Итак, вы можете вычесть это из ваших изображений, и
00: 05: 58.22 исправит это смещение камеры. В общем, если вы собирались на
00:06:03.01 сделайте это, вам нужно получить несколько из них, а затем усреднить
00: 06: 04.21, чтобы минимизировать шум внутри.
00: 06: 07.04 Другой очень распространенный источник ошибок в вашем изображении
00: 06: 12.05, который возникает из-за аберраций микроскопа, — это то, что называется коррекцией затенения
00: 06: 16.22 или неравномерным освещением. И это
00: 06: 20.23 просто связано с тем фактом, что очень трудно получить действительно равномерное освещение
00: 06: 22.08 на вашем образце, поэтому
00: 06: 25.19 вы можете увидеть эти пиксели в центре вашего образца. образец ярче
00:06:28.16 пикселей по краю. И в целом, вы бы тоже хотели исправить
00: 06: 33.04. Вы не хотите искажать свои результаты, измеряя
00: 06: 36.08 ярких ячеек в центре поля зрения, и поэтому
00: 06: 39.01, если у вас есть образцы с большим количеством ячеек посередине. ,
00: 06: 41.08 они будут считаться ярче, чем некоторые образцы с большим количеством ячеек
00: 06: 44.05 на краю поля зрения. И исправить этот
00: 06: 47.25 тоже довольно просто.Вы просто изображаете однородный флуоресцентный образец
00: 06: 50.27. И обычно мы используем просто куски
00: 06: 54.14 флуоресцентного пластика, разрезанные до размеров микроскопа.
00: 06: 57.19 Но вы также можете использовать однородные растворы флуоресцентного красителя
00: 07: 00.14, подвешенные между покровным стеклом и предметным стеклом.
00: 07: 03.12 Или любой другой флуоресцентный образец с очень равномерным распределением
00: 07: 07.04. Итак, если вы сфотографируете один из этих образцов
00: 07: 11.14, вы обычно увидите что-то вроде этого.
00: 07: 14.05 Как правило, яркость ярче всего в центре, и она уменьшается, когда вы
00: 07: 16.13 приближаетесь к краям. Иногда яркость не центрирована,
00: 07: 21.19 яркое пятно находится в углу или что-то еще. Но это выглядит примерно так,
00: 07: 25.04, и обычно интенсивность вариации составляет около
00: 07: 27.17 20 или 30% по полю зрения. Таким образом, вы можете разделить изображение
00: 07: 31.11 на это, чтобы исправить неравномерность освещения
00: 07: 33.26.В обнаружении также, как правило, присутствуют неоднородные
00: 07: 37.14, и здесь все это как бы собрано вместе, но
00: 07: 39.19 для большинства целей, это допустимое предположение.
00: 07: 42.21 Итак, если вы сложите их вместе, то вот как вы сможете провести этот анализ
00: 07: 47.05. Итак, вы бы измерили здесь какое-то изображение, которое составляет
00: 07: 50.08, которое я измерил, и оно равно вашему истинному изображению в отсутствие
00: 07: 54.10 этих проблем. Истинное изображение умножено на затенение
00:07:58.05, поэтому ваше истинное изображение умножается на любую неравномерность
00: 08: 03.24, а затем вы добавляете к этому темное изображение.
00: 08: 06.18 Итак, просто занимаясь алгеброй, вы можете понять, что ваше истинное изображение
00: 08: 10.20 равно измеренному вами изображению за вычетом
00: 08: 13.02 темного изображения, разделенного на затененное изображение.
00: 08: 16.20 И в целом это то, что вы, вероятно, захотите сделать с изображениями
00: 08: 21.01, если вы пытаетесь сделать очень количественный
00:08:23.12, или если вы делаете такие вещи, как сшивание изображений или мозаичные изображения
00: 08: 26.29, где вы хотите убедиться, что на них нет
00: 08: 30.16 шахматной доски и что они имеют очень единообразный
00: 08: 32,23 интенсивность по полю зрения. В общем, это хорошая процедура
00: 08: 37.01. И почти любой программный пакет
00: 08: 40.06 должен уметь выполнять такую ​​простую математику изображений, при которой
00: 08: 42.19 вычитает одно изображение из другого или разделяет
00:08:46.00 одно изображение другим изображением. Вам действительно нужно уделить здесь немного внимания
00: 08: 49.20, в общем, вы хотели бы нормализовать свое затененное изображение
00: 08: 52.10 так, чтобы его среднее значение было 1, чтобы вы не меняли
00: 08: 56.22 интенсивности, когда вы делаете это деление. И вам также
00: 09: 00.14, поэтому необходимо убедиться, что вы используете так называемый формат с плавающей запятой
00: 09: 03.22 для хранения этого изображения. То, что вы не храните
00: 09: 08.03 как целые числа, от 0 до 255 или от 0 до 65000 или что-то еще.
00: 09: 13.09 Потому что нормализация этого значения до 1 просто сделает все
00: 09: 15.14 нулями или единицами. Вы хотите иметь числа с плавающей запятой, что означает
00: 09: 19,26 десятичных разрядов, так что значение может быть 0,99 или 1,02, или
00: 09: 24,24, что угодно. Но практически любой программный пакет позволит вам это сделать.
00: 09: 29.08 Это первое, о чем я хотел поговорить, а именно об этих основных исправлениях изображения
00: 09: 33.24. А теперь я хочу подробнее рассказать об анализе или обработке изображений
00: 09: 37.05, где вы применяете
00:09:42.19 манипуляций, направленных на улучшение или подавление определенных функций
00: 09: 45.27. Чрезвычайно распространенный и очень мощный метод
00: 09: 49.13 — это так называемая фильтрация цифровых изображений.
00: 09: 52.08 Идея в том, что у вас есть так называемое ядро,
00: 09: 55.13, вот эта маленькая матрица чисел. И на каждом пикселе
00: 09: 59.10 в вашем изображении вы применяете это ядро ​​
00: 10: 01.17 и вычисляете некоторый продукт между ядром и
00: 10: 05.22 этой частью изображения, а затем заменяете это пиксель
00:10:09.04 на изображении с этим продуктом. Таким образом, это работает так:
00: 10: 12.16 Здесь у нас есть небольшой квадрат 3×3. Идея в том, что если мы хотим, чтобы
00: 10: 16.23 применили это к одному пикселю изображения, мы центрируем этот прямоугольник 3×3
00: 10: 21.25 на этом пикселе изображения, а затем обходим его и получаем : 10: 25.29 возьмите пиксели вокруг него и умножьте их на эти числа,
00: 10: 28.13 сложите их все вместе, а затем замените центральный пиксель
00: 10: 30.24 на это значение. Итак, что именно делает это ядро ​​
00:10:34.10 — это сглаживающий или усредняющий фильтр. Итак,
00: 10: 38.21 он берет эту окрестность 3×3 и заменяет каждый пиксель
00: 10: 41.19 на среднее значение соседних пикселей. Вы также можете сделать это с помощью так называемого ядра сглаживания Гаусса.
00: 10: 48.09 Где вместо того, чтобы быть просто унифицированным набором значений, превышающим размер ядра
00: 10: 52.09, здесь мы взвешиваем центр более высоко,
00: 10: 55.24 мы взвешиваем их по гауссовскому принципу, поэтому взвешиваем центр
00:10:59.00 высоко, а затем скатывайтесь к краям. А вот как работает этот
00: 11: 03.07, вот, скажем, наше маленькое изображение 5×5, которое мы хотим отфильтровать.
00: 11: 08.24 Итак, мы берем наше ядро ​​3×3 здесь, затем перетаскиваем его на
00: 11: 14.02, здесь 8. Итак, теперь мы проходим один за другим,
00: 11: 17.12, и говорим хорошо, здесь 10×1 равно 10, 11×1 равно 11 и так далее.
00: 11: 22.02 И мы умножаем наш путь и складываем все это, и
00: 11: 25.28 в конечном итоге вы получаете значение 14 из этого. Итак, вы бы
00:11:29.24, а затем замените исходное 8 на 14, потому что
00: 11: 33,25 — это среднее значение этих 9 пикселей. Вот еще один пример
00: 11: 39.05 этого, где у нас есть немного более сложное изображение.
00: 11: 41.15 Итак, у нас есть это изображение, и мы хотим использовать на нем простой сглаживающий фильтр
00: 11: 43.23 3×3. А вот что представляют собой цифровые значения
00: 11: 47.15 на этом изображении. Здесь вы можете увидеть эти значения
00: 11: 51.06, которые равны 113, что соответствует этой серой линии
00:11:54.00 здесь. Затем эти значения равны 255, что соответствует белой диагональной линии
00: 11: 57.01. И мы собираемся поместить сюда отфильтрованные значения
00: 12: 01.17. Идея состоит в том, что мы берем первый угол
00: 12: 05.26 этого изображения, добавляем эту матрицу сглаживания, а затем
00: 12: 09.12 умножаем и усредняем этих ребят. Это дает нам значение
00: 12: 13.18. Сделайте это один за другим для следующего значения и так далее, и так далее
00: 12: 18.05. И делаем это для всего изображения, получаем вот это.
00: 12: 22.11 А это выглядит так. Итак, вы можете видеть, что мы усреднили
00: 12: 24,28 и размыли эти структуры здесь. Одна вещь
00: 12: 29.05, если вы внимательно посмотрите на это, вы можете задаться вопросом:
00: 12: 31.21, как вы справляетесь с этими краями? Мы применяем это ядро ​​
00: 12: 35.09 3×3 здесь, и поэтому, если мы хотим отфильтровать что-то
00: 12: 37.19 в этом верхнем крае здесь, нам нужно выяснить, какие числа
00: 12: 40.08 здесь , должна быть одна строка над этим краем.И, очевидно, там
00: 12: 44.16 нет чисел. Итак, существует ряд
00: 12: 47.04 различных подходов, которые люди обычно используют для решения этой проблемы.
00: 12: 49.14 Проще всего предположить, что любые числа
00: 12: 53.18 вне исходного изображения равны нулю. Но в равной степени
00: 12: 57.16 вы можете сгенерировать эти числа, взяв верхнюю строку
00: 13: 01.02 и продублируя ее, или обернув ее так, чтобы верхняя строка
00: 13: 04.05 была соединена с нижней строкой.И тогда вы получите оттуда свои числа
00: 13: 06.22, и я думаю, что это было сделано здесь.
00: 13: 09.20 Чистый эффект этого типа ядра заключается в сглаживании
00: 13: 15.12 или усреднении вашего изображения. И, как я сказал ранее, вы также можете использовать
00: 13: 19.08 гауссово ядро, которое выглядит так. И если вы посмотрите, как это выглядит
00: 13: 22.15, это выглядит так. Итак, это
00: 13: 24.21, в основном то, что вы ожидаете, он яркий в центре, а затем
00:13:27.08 она плавно спадает при выходе из центра.
00: 13: 29.27 И теперь это будет аналогичная операция размытия, за исключением того, что
00: 13: 32.27 будет более взвешенным только по отношению к пикселю в центре
00: 13: 36.10 и соседним пикселям. Итак, почему вы хотите, чтобы
00: 13: 41.27 сделал это? Знаете, есть много причин, по которым вы можете, вы, возможно, хотите создать размытое изображение своих ячеек только для того, чтобы
00: 13: 49.14 сгладить небольшие артефакты или просто оценить, что
00:13 : 55.00 означает яркость чего-то есть,
00: 13: 57.12 мелочи не преобладают. Но одна очень интересная причина — это
00: 14: 01.11, потому что если ваше изображение отбирается соответствующим образом на так называемом пределе Найквиста
00: 14: 04.07, и об этом говорится в лекции камеры,
00: 14: 07.20 функция распределения точек вашего микроскопа, поэтому минимальный разрешаемый элемент
00: 14: 11.19 будет распределен на
00: 14: 14.08 на множество пикселей. А это значит, что информация
00:14:18.10 в соседних пикселях коррелированы друг с другом, и они не являются полностью независимыми. И там есть некоторая избыточность.
00: 14: 25.01 И если вы используете деконволюцию, вы воспользуетесь преимуществом этой избыточности
00: 14: 28.23, а затем математически правильным
00: 14: 30.24, чтобы вроде как восстановить более точное изображение по
00 : 14: 36.07 используя эту избыточность, чтобы определить, какие данные
00: 14: 39.27 дали начало вашему изображению. Но даже если вы не
00:14:43.10, выполняя деконволюцию, вы можете использовать часть этой избыточности
00: 14: 46.04, сглаживая с помощью гауссова ядра, это своего рода
00: 14: 49.14 того же размера, что и ваша функция распределения точки. Отчасти это помогает
00: 14: 53.26, потому что, поскольку в вашем изображении есть избыточность,
00: 14: 56.16, если у вас есть один действительно яркий пиксель, а все вокруг
00: 14: 59.06 тусклое, вы знаете, что это не может быть реальным, потому что
00: 15: 02.12 любой реальный яркий объект в вашем образце будет разбросан
00:15:04.22 более чем на несколько пикселей. Таким образом, один такой яркий пиксель, как этот
00: 15: 08.06, должен быть результатом какого-то шумового артефакта. Таким образом, сглаживание
00: 15: 11.14 поможет подавить эти артефакты и даст вам
00: 15: 14.11 лучшее представление о том, как выглядит ваше базовое изображение
00: 15: 16.17. Итак, вот настоящий PSF. Итак, вот функция рассеяния точки
00: 15: 21.09, измеренная с помощью микроскопа, и вот это снова гауссово ядро ​​
00: 15: 24.17. И вы можете видеть, что они действительно выглядят
00:15:26.14 довольно похожи, и на самом деле, если бы мы взяли немного больше Gaussian
00: 15: 28.20, это было бы еще лучше. Итак, идея
00: 15: 31.29 состоит в том, что это хорошее приближение к лежащему в основе распределению
00: 15: 35.22, которое генерирует наш микроскоп, и поэтому сглаживание
00: 15: 37.25 таким образом устранит любые бессмысленные горячие
00: 15: 41.15 отдельных пикселей или ярких отдельных пикселей, которые не могли быть получены
00: 15: 43.23 от реального объекта, вместо этого будет генерироваться яркий
00:15:46.18 таких изображений. Итак, вот своего рода искусственный пример
00: 15: 51.23, где мы взяли изображение, шумное изображение, на самом деле это было
00: 15: 57.10 компьютерно сгенерированное зашумленное изображение, но принцип тот же
00: 16: 00.10 для реальных зашумленных изображений. И вы можете увидеть здесь структуру в
00: 16: 03.16, но ее довольно сложно увидеть. И когда мы сделаем этот фильтр
00: 16: 06.14 сглаживания Гаусса, вы увидите, что эти структуры теперь легче увидеть
00: 16: 09.00, потому что мы усреднили некоторые из
00:16:11.11 шум. Но мы не усреднили реальные структуры по
00: 16: 14.18 так сильно, потому что они примерно такие же, как наш усредняющий фильтр
00: 16: 17.00. Вот более крупный пример, это настоящие микроскопические изображения
00: 16: 21.18. Здесь немного сложнее увидеть, но вы можете увидеть
00: 16: 24.12 вот исходное изображение, а затем внизу
00: 16: 26.16, мы отфильтровали его с помощью фильтра Гаусса. И снова,
00: 16: 30.08 там немного легче увидеть структуры, особенно
00:16:32.27, если вы увеличите его. Однако эти ядра могут использоваться
00: 16: 38.21 для множества различных операций, а не только для сглаживания.
00: 16: 40.26 Другой распространенный метод — обнаружение края. Итак, вы можете отсортировать
00: 16: 45.20 и увидеть, что мы здесь делаем, просто взглянув на эти фильтры.
00: 16: 48.04 Итак, здесь есть два разных фильтра, один вверху
00: 16: 51.07 и один внизу. По сути, они делают то же самое,
00: 16: 53.25 они принимают разницу между одной строкой, поэтому эта верхняя строка
00:16:57.23 здесь, и второй ряд от него. Итак, если есть
00: 17: 02.16 яркий объект в этой строке и тусклый объект в этой строке, мы получим
00: 17: 06.12 яркий результат. Но если эти два примерно одинаковые, вы получите
00: 17: 10.23 нулевой выход. И здесь мы делаем то же самое, только сейчас мы немного смещаем
00: 17: 14.23, чтобы быть более центрированным вокруг пикселя
00: 17: 21.09 по вертикали, взять больше информации из вертикального пикселя в
00: 17: 24.08 по центру там, а не слева и справа.
00: 17: 26.06 Итак, что эти вещи сделают, так это улучшат
00: 17: 29.10 края, которые проходят по горизонтали через наше изображение. И на самом деле,
00: 17: 35.07, если мы применим это к этому изображению здесь. Если мы применим к этому изображению верхний фильтр
00: 17: 37.08, то получим вот что. Вы видите, что
00: 17: 39.25 эти актиновые филаменты, которые проходят примерно горизонтально,
00: 17: 42.08 здесь выпрыгивают, а те, которые идут вертикально,
00: 17: 45.26 полностью подавлены. И те, которые идут по диагонали
00:17:49.14 вроде как появляются. Вы можете одинаково хорошо повернуть
00: 17: 53.07 каждый из этих фильтров на 90 градусов и получить набор вертикальных фильтров обнаружения краев
00: 17: 55.12. И если вы примените вертикальный фильтр к изображению
00: 18: 00.02 и сложите эти два изображения вместе, вы получите
00: 18: 05.25 своего рода обнаружения всех краев, независимо от ориентации
00: 18: 09.02 в изображение. Так что это может быть очень удобно для нахождения границ
00: 18: 13.05 вещей. Любые резкие края, которые вы хотите выделить в своем изображении.
00: 18: 19.02 Кроме того, существуют похожие типы фильтров, которые представляют собой детекторы краев
00: 18: 23.01, которые вместо поиска краев теперь вы ищете
00: 18: 26.14 только для ярких объектов, окруженных тусклыми объектами. . И это различные фильтры повышения контрастности
00: 18: 29.29, вы можете увидеть
00: 18: 32.26, вот один из них, где мы берем очень большое значение, умноженное на
00: 18: 35.15 центрального пикселя, и затем вычитая небольшое количество
00: 18: 38.23 информации из всего соседнего материала.И существует ряд из
00: 18: 42.20 различных разновидностей этих. Они имеют разные имена и имеют
00: 18: 45.20 немного разные формы, но все они имеют общий принцип: яркий центральный объект
00: 18: 48.22 с последующим вычитанием соседних
00: 18: 51.01 пикселей. Это называется нерезким маскированием или нерезким фильтром
00: 18: 54.03. Это что-то вроде старого технического термина в фотографии.
00: 18: 59.06 Лапласианские фильтры или лапласианские фильтры Гаусса.Все они в основном делают
00: 19: 04.16 одно и то же, они различаются деталями, но в основном все делают это усиление контраста
00: 19: 08.10. И вы можете видеть, что если мы снова применим это к этому изображению,
00: 19: 10.29, это действительно заставит эти актиновые филаменты выскочить наружу. Но в то же время,
00: 19: 14.21, он также выделяет на этом изображении вид пятнистого шума и прочего.
00: 19: 18.03 Это и хорошо, и плохо, в зависимости от того, что вы
00: 19: 20.24 пытаетесь сделать. Они, как правило, усиливают шум, но они также усиливают
00:19:22.27 контраст в вашем изображении. Вы также можете использовать нелинейные фильтры.
00: 19: 29.29 Итак, все, о чем мы говорили до сих пор, было линейным фильтром
00: 19: 32.26, что означает, что выходной сигнал является линейной функцией входа.
00: 19: 35.21 Он просто сгенерирован путем умножения пикселей на значения ядра и
00: 19: 39.27 с последующим усреднением. Но вы также можете выполнять нелинейную фильтрацию, где вы
00: 19: 43.25 выполняете такие вещи, как медианная фильтрация, где вы берете прямоугольник,
00: 19: 46.24 прямоугольник 3×3, вы выбираете медианное значение этих 9 пикселей и
00:19:53.01 заменяет центральный пиксель средним из этих 9 пикселей.
00: 19: 56.00 Их свойства отличаются от свойств линейных фильтров.
00: 20: 01.24 Они хороши для сглаживания и сохранения краев
00: 20: 04.12 на вашем изображении. Они также очень хорошо удаляют горячие
00: 20: 07.21 пикселей или другой мусор, состоящий из одного пикселя, с вашего изображения.
00: 20: 12.25 Вот что я хотел сказать о фильтрации, и следующая тема
00: 20: 17.08, о которой я хочу поговорить, — это определение порогов.А определение порога
00: 20: 22.26 — это чрезвычайно распространенный метод идентификации объектов
00: 20: 25.08 на изображениях. Идея в том, что если вы посмотрите на изображение
00: 20: 28.13 слева, вы увидите, что на нем есть группа ядер.
00: 20: 31.21 Эти ярко-белые объекты. А еще есть много предыстории.
00: 20: 34.04 И мы хотели бы автоматически отделить эти ядра от фона
00: 20: 38.21, автоматически определить, где они находятся, а какие
00:20:41.11 пикселей находятся в ядрах, в отличие от пикселей на фоне
00: 20: 44.20. Идея здесь в том, что если вы посмотрите на гистограмму интенсивности пикселей
00: 20: 48.09, вот гистограмма, на этот раз это
00: 20: 51.04, построенная в логарифмической шкале, чтобы вы могли видеть информацию о диммере
00:20 : 53.05 лучше. Опять же, как и на гистограмме интенсивности первого пикселя
00: 20: 56.25, которую я вам здесь показал, на ней преобладает фон. Вот этот огромный пик
00: 21: 00.01 прямо здесь фоновых данных, все эти
00:21:03.03 пикселей, которые черные и находятся на заднем плане, а затем очень быстро
00: 21: 06.10 отваливается. А потом вы видите этот длинный хвост, который, в конце концов,
00: 21: 09.15 уходит. И это соответствует белым объектам здесь
00: 21: 12.29 ядрам. Таким образом, за установкой порога стоит идея
00: 21: 16.11, которую мы можем, просто выбрав интенсивность где-то в этом диапазоне
00: 21: 19.28 здесь, между этими двумя объектами, мы можем разделить
00: 21: 23.03 это на передний план и задний план, на ядра и фон.
00: 21: 26.13 Итак, идея состоит в том, что мы могли бы взять все, что выше
00: 21: 29.18 этого значения в этом красном поле, а теперь, если мы просто закрасим
00: 21: 34.12 эти пиксели в красный цвет на этом изображении, вы видите, что мы выбрали все наши ядра
00: 21: 37.10. И для таких изображений, где есть очень хорошее разделение
00: 21: 42.10 между передним планом и фоном, между объектами
00: 21: 44.12, которые мы пытаемся сегментировать, и фоном, это может сработать
00: 21: 46.27 очень хорошо.Как вы можете видеть здесь, он в основном работает отлично.
00: 21: 51.01 Более важный вопрос — как это сделать автоматически?
00: 21: 55.25 А вот и более сложный случай. На самом деле это не микроскопическое изображение
00: 21: 59.08, а точечное пятно. И вы можете видеть, что
00: 22: 02.29 здесь есть действительно темные объекты и некоторые объекты, которые явно имеют вид
00: 22: 05.11, но они не намного темнее фона
00: 22: 07.06. И поэтому установка отсечки здесь имеет большое значение.
00: 22: 12.02 Если вы установите слишком высокое значение, вы пропустите эти тусклые объекты. Если вы установите слишком низкое значение
00: 22: 15.11, вы начнете улавливать сильный фоновый шум.
00: 22: 17.27 А также, вы хотели бы иметь возможность выбирать этот порог
00: 22: 22.19 автоматически или, по крайней мере, объективно
00: 22: 25.24. Итак, это всего лишь снимок экрана ImageJ
00: 22: 30.17 с их пороговыми значениями, и здесь вы увидите эту кнопку auto
00: 22: 32.16. И если вы используете эту кнопку здесь, она автоматически будет
00:22:35.29 подобрать порог. И это порог, который он выбирает, вы можете видеть, что
00: 22: 39.10 он неплохо справляется. Он получает большинство темных объектов
00: 22: 41.27, но не все из них. А как это работает?
00: 22: 46.10 Итак, в ImageJ есть много-много различных алгоритмов
00: 22: 49.10, которые он может использовать для автоматического создания контрастности или автоматического создания пороговых значений
00: 22: 53.05. Но наиболее часто встречающийся метод
00: 22: 57.05 — это метод Оцу.И это в основном
00: 23: 01.11 работает, предполагая, что ваше изображение состоит из пикселей фона и
00: 23: 05.25 пикселей переднего плана, и что они оба примерно распределены по Гауссу
00: 23: 10.00, и он ищет в основном минимум между
00: 23: 13.17 этими двумя распределениями, а затем устанавливает там порог.
00: 23: 16.22 Итак, вот пример из статьи, в которой просто попытка
00: 23: 20.00 сегментировать ДНК в этом митотическом веретене. А вот ДНК
00: 23: 22.24 и то, как она выглядит, а вот метод Оцу
00:23:25.03 определяет соответствующий порог. И это очень хорошо работает.
00: 23: 30.00 Есть много других, но я думаю, что инструмент ImageJ threshold
00: 23: 34.13 имеет что-то вроде 15 или 20 пороговых алгоритмов.
00: 23: 38.06 Некоторые из них работают лучше с одними изображениями, чем другие, в основном потому, что
00: 23: 43.01 встроены в них. Есть много
00: 23: 47.07 доработок для более сложных
00: 23: 49.24 способов порогового значения. Сегментация изображения после пороговой обработки,
00:23:53.23, где вы пытаетесь разделить соприкасающиеся объекты,
00: 23: 56.27, но в основе всех этих алгоритмов сегментации
00: 24: 00.25 лежит идея установления порога. Что вы можете разделить изображение
00: 24: 03.20 на интенсивность переднего плана и интенсивность фона
00: 24: 05.27 некоторым автоматическим способом. Итак, одна проблема
00: 24: 10.27 с этим подходом, о котором я просто хочу упомянуть, заключается в том, что, предполагая, что
00: 24: 13.12 мы хотели количественно оценить ядерную интенсивность с помощью этого порогового значения
00:24:16.28, заключается в том, что он смещен в сторону более ярких объектов.
00: 24: 19.16 Итак, в идеале, если вы пытаетесь что-то здесь количественно оценить,
00: 24: 24.00 вы можете пропустить объекты, которые вообще не имеют флуоресценции.
00: 24: 26.27 Они могут быть там, но вы их просто не видите.
00: 24: 28.27 Или они настолько близки к фону, что их не выбирает
00: 24: 31.02 вверх вашим порогом. Таким образом, вы можете смещать свои выходные данные.
00: 24: 34.27 Итак, в идеале вы хотели бы использовать второй канал, а не
00:24:38.08 количественная оценка, чтобы независимо определять объекты. И идея здесь
00: 24: 40.28 заключается в том, что у вас будет какой-то канал, который равномерно пометит все ваши объекты
00: 24: 44.25 для обнаружения, независимо от того, что вы хотите измерить,
00: 24: 48.19, который вы могли бы строго и беспристрастно выберите
00: 24: 51.05 все объекты. А затем внутри тех объектов, которые вы обнаружили
00: 24: 54.01, вы просто количественно оцените этот другой сигнал.
00: 24: 56.17 Кроме того, пороговая обработка дает
00:25:03.16 бинарный образ на выходе. Это 1 внутри объекта, а затем 0
00: 25: 07.01 везде на изображении. И, конечно же, это можно использовать для идентификации объектов
00: 25: 10.11. Вы просто находите все, что есть 1.
00: 25: 12.21 Но этим также можно управлять, чтобы еще больше отделить
00: 25: 17.12 или определить, где находятся объекты. И я просто хотел немного подробнее остановиться на этом
00: 25: 21.15. Это снова еще одна большая область
00: 25: 25.17 обработки изображения, обработки двоичного изображения.
00: 25: 29.25 Но я просто собираюсь упомянуть здесь несколько очень распространенных приемов.
00: 25: 33.12 Два распространенных метода — это эрозия и расширение.
00: 25: 36.29 И внешне они немного похожи на подходы к фильтрации
00: 25: 40.29, которые у нас были раньше, когда у нас было ядро ​​
00: 25: 43.27, которое теперь называется элементом структурирования. У нас есть изображение здесь
00: 25: 46.22, которое теперь просто нули и единицы, это изображение этого маленького
00: 25: 49.05 необычно выглядящего объекта здесь.Идея в том, что мы собираемся применить этот элемент структурирования к этому изображению,
00: 25: 53.23, и либо
00: 25: 58.00 возьмем только те пиксели, в которых элемент структурирования полностью
00: 26: 01.24 помещается внутри этого объекта. Или мы собираемся создать новые на этом изображении
00: 26: 06.22 везде, где есть тот, который соответствует центру этого структурирующего элемента
00: 26: 11.16. Итак, идея эрозии заключается в том, что мы хотим войти в
00: 26: 15.13 и внутри каждой единицы на этом изображении мы поместим центр
00:26:19.16 структурирующих элементов. И если каждая единица в элементе структурирования
00: 26: 22.20 перекрывается с единицей в нашем двоичном изображении, тогда мы сохраняем этот пиксель как 1. В противном случае мы устанавливаем его равным 0. Итак, если
00 : 26: 28.27 мы бы записали это здесь, у нас были бы единицы, которые перекрывают эти
00: 26: 31.26 0. Итак, мы установили бы этот пиксель на 0. Идем сюда, у нас есть единицы, которые будут перекрывать
00: 26: 36.27 с 0, мы установим этот пиксель на 0. Но если мы поместим сюда этот структурирующий элемент
00: 26: 39.17 , вы могли видеть, что 3×3
00:26:42.Поле единиц 03 будет соответствовать единицам на изображении, поэтому мы оставим
00: 26: 44.27 этого пикселя как 1. Итак, мы делаем это, и мы делаем эту эрозию здесь.
00: 26: 50.00 Здесь мы получаем изображение, в котором теперь только два пикселя
00: 26: 53.25, для которых установлено значение 1. И это только два пикселя, которые
00: 26: 57.04 полностью находятся внутри тела. вот этого объекта, это два пикселя
00: 27: 00.06. Так что эрозия — хороший способ избавиться от лишних
00: 27: 05.07 пикселей, мелких деталей, которые торчат из объектов.И тогда это
00: 27: 11.15 аналог называется расширением. Идея здесь в том, что мы перейдем в
00: 27: 15.03 и опустим этот элемент структурирования сюда,
00: 27: 17.20, поэтому мы отбросим этот элемент структурирования здесь и сопоставим с центром
00: 27: 21.16. 1 с этим 1 здесь. А затем мы установим все эти 0s
00: 27: 24.19 на 1, где бы ни был 1 в элементе структурирования, который перекрывает
00: 27: 28.00 с этим изображением. Итак, если вы сделаете это с этим парнем здесь, вы сделаете
00:27:31.20, теперь вы получаете в основном большой прямоугольник, который соответствует
00: 27: 36.12, отбрасывая этот структурирующий элемент на эти две единицы.
00: 27: 38.28 И чистый эффект от этой эрозии, за которой следует расширение
00: 27: 42.11, по сути, является сглаживанием этого изображения. Мы удалили из
00: 27: 46.01 эти заостренные маленькие структуры, которые торчат.
00: 27: 50.03 И осталось только плавное представление этого.
00: 27: 53.21 Таким образом, эрозия с последующим расширением — очень распространенный способ.
00:27:57.14 сглаживающих границ в бинарных изображениях.
00: 28: 02.29 Существует большое количество других бинарных операций, если вы войдете в программу
00: 28: 05.26, такую ​​как matlab, их, вероятно, будет 20. Итак, вы можете найти автоматизированные версии
00: 28: 10.26 последовательной эрозии и дилатация для сглаживания.
00: 28: 13.19 Существуют такие операции, как заполнение отверстий, поэтому, если у вас есть 0 полностью
00: 28: 17.28, окруженные 1, вы устанавливаете эти 0 в 1, что очень хорошо
00: 28: 21.18 для непрерывного закрытия объекты.А еще есть вещи
00: 28: 25.19, которые будут делать такие вещи, как удаление объектов на границах, что очень удобно для
00: 28: 28.25 для удаления данных, находящихся на краю вашего изображения, которые
00: 28: 32.01 частично обрезаны. от того, что вы не хотели бы определять количественно.
00: 28: 33.25 Таким образом, наряду с фильтрацией, эти двоичные операции являются своего рода
00: 28: 38.23 рабочей лошадкой в ​​анализе цифровых изображений. И это действительно все, что я хотел сегодня сказать
00: 28: 43.25. Это сделано для того, чтобы вы почувствовали вкус
00:28:46.02 инструментов для анализа цифровых изображений. Еще раз благодарю Нико
00: 28: 51.00 Стурман за предоставленное мной множество слайдов. А еще
00: 28: 55.07 — это просто список из группы книг, в которых есть намного больше деталей
00: 28: 58.08 о таких подходах, которые вы можете изучить в будущем
00: 29: 00.12. Спасибо.

Топ-10 удивительных [ФОТО] микроскопических биологических объектов за 2012 год

Как и каждый год, Nikon и Olympus организуют конкурс, на котором оцениваются и отбираются микроскопические фотографии из мира биологии.Мы решили показать вам десять лучших работ, победивших в конкурсе цифровых изображений Olympus BioScapes, которые были отобраны из 2000 фотографий из 62 стран.

Первый приз достался Ральфу Гримму, 45-летнему учителю средней школы из Австралии, который своей мастерской работой доказал, что красоту можно найти во всем, даже в клубке слизи. Гримм решил опробовать свой микроскоп на лежащей вокруг слизи, повернув увеличение до 200x. Вскоре он испытал крошечный мир, полный изумления и, конечно же, коловраток — крошечных животных, которые живут в основном в пресной воде и поедают мусор.Достаточно интересно, что в прошлом году микрофотография с коловраткой, похожей на Микки Мауса, также получила первый приз. Кажется, что слизь обречена на величие, однако в этом году с появлением Гримма коловратка перешла в режим реального времени, так как победившая запись на самом деле представляет собой видео, а не фото — самое первое видео, выигравшее конкурс цифровых изображений Olympus. За свои усилия Гримм был награжден камерой и микроскопом Olympus на сумму 5000 долларов, а также оплаченной поездкой в ​​Сан-Франциско.

(c) Конкурс цифровых изображений Arlene Wechezak / Olympus BioScapes

Второе место заняла Arlene Wechezak, которая сфотографировала красные водоросли Scagelia , демонстрирующие репродуктивные тетраспоры и золотые диатомовые водоросли.Ей вручили 2500 долларов.

(c) Игорь Сиванович / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

Игорь Сиванович выиграл третий приз в размере 1500 долларов за потрясающий снимок папоротника крупным планом, на котором такие тонкие черты, как скопление спорангиев, заполненных спорами, и специальные защитные волоски. парафизы видны четко и красиво. Сивановикс также получил три других награды за свои прекрасные портреты пернатого отростка амфипода, свернувшегося калачиком хоботка мотылька и дубового кружевного жука.

(c) Кристиан Сардет и Шариф Миршак / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

Четвертое место занимает потрясающая микрофотография, изображающая мышцы и ряды пигментных клеток (меланоцитов), видимых на этом снимке когтя ракообразного Phronima sp. Кристиана Сарде (Вильфранш-сюр-Мер, Франция) и Шарифа Миршака (Монреаль) из проекта «Планктонные хроники».

(c) Rogelio Moreno Gill / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

Пятое место занимает Rogelio Moreno Gill из Панамы за эту потрясающую фотографию одноклеточной зеленой водоросли Micrasterias , которая кажется похожей на мандалу.Эффект стал возможным благодаря наложению 22 изображений, снятых с использованием дифференциального интерференционного контраста.

(c) Джеймс Николсон / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

На этой удивительной фотографии запечатлен живой грибной коралл во время расширения рта. Переливающийся зеленый цвет возникает из-за автофлуоресценции, вызванной вольфрамовым освещением, используемым для захвата изображения. Фотограф Джеймс Николсон из Центра прибрежной окружающей среды и биомолекулярных исследований NOAA / NOS / NCCOS в Морской лаборатории Форт-Джонсон в Чарлстоне, С.C. заняла шестое место.

(c): Кристиан Клембт и Имке Шмидт / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

Эта действительно странно выглядящая штука на самом деле является бета-тубулиновым выражением личиночного мозга третьей стадии плодовой мухи с прикрепленными имагинальными дисками глаз. Фотография была сделана с помощью конфокальной микроскопии Кристианом Клембтом и Имке Шмидт из Мюнстерского университета в Германии, получившими седьмую премию в конкурсе Olympus BioScapes.

(c) Edwin Lee / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

Это изображение типичного однолетнего растения или сорняка, называемого хенбит ( Lamium amplexicaule ), с ультра-увеличением.На этом 100-кратном изображении, сделанном Эдвином Ли из Кэрроллтона, штат Техас, видны тычинки, пыльники и волокна хенбита. Это выиграло восемь призов.

(c) Sahar Khodaverdi / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

Это не цветок, а микрофотография семени дельфиниума, полученная из нескольких изображений с Z-образным стопом с использованием эпифлуоресценции. Девятый приз занял фотограф Сахар Ходаверди из Тебризского университета в Иране.

(c) Charles Krebs / Olympus BioScapes Digital Imaging Competition®

Это мой личный фаворит, хотя организаторы конкурса Olympus поставили его только на 10-е место.На этом изображении, сделанном Чарльзом Кребсом из Иссакуа, штат Вашингтон, показаны чешуйки крыльев бабочки при 200-кратном увеличении с использованием метода, называемого диффузным отраженным освещением

.

Love Biology Review Mystery Picture For Your End of the Year Review

Используйте это задание для обзора или оценки понимания учащимися биологии или понятий наук о жизни, включая биохимию, клетки, генетику, эволюцию, классификацию и экологию.Назначьте рабочий лист для домашнего задания, занятия в классе или даже в качестве подплана на случай чрезвычайной ситуации. Помогите своим ученикам проверить и оценить, насколько они подготовлены к большому тесту! Ознакомьтесь с предварительным просмотром, чтобы получить полное представление о ресурсе.

Ключевые слова: наука, биология, наука о жизни, макромолекулы, липиды, углеводы, белки, нуклеиновые кислоты, клеточная мембрана, липидный бислой, тоничность, изотонический, гипертонический, гипотонический, осмос, активный транспорт, пассивный транспорт, облегченная диффузия, фермент, субстрат, энергия активации, клетка, прокариот, эукариот, ядро, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, хлоропласт, фотосинтез, клеточное дыхание, генетика, ДНК, РНК, нуклеотид, аминокислоты, синтез белка, транскрипция, трансляция, репликация, аденин, тимин, гуанин , цитозин, митоз, мейоз, бесполое размножение, половое размножение, мутация, замещение, вставка, делеция, сдвиг рамки, эволюция, Дарвин, Мендель, естественный отбор, адаптация, классификация, домен, царство, тип, класс, порядок, семья, род, виды, архебактерии, эубактерии, простейшие, грибы, растения, животные, организм, население, сообщество, экосистема, биом, тундра, пустыня, лиман, открытый океан, симбиоз, мутуализм, комменсы ализм, паразитизм, хищник, жертва, тропический уровень, производитель, потребитель, автотроф, гетеротроф, первичный, вторичный, разлагатель, пищевая цепочка, энергетическая пирамида, адаптивное излучение, градуализм, рабочий лист, для печати, дифференциация, модифицированный, обзор, оценка, викторина, блокнот, домашнее задание, забавные вещи, загадочная картинка, скрытая картинка, обзор на конец года

***************************** *****************************************************
Вы могли бы также Like

Макромолекулы живых существ Пакет мероприятий и оценок .

Макромолекулы живых существ Строительная деятельность .

Единица измерения Пакет мероприятий и оценок .

Сортировка карт макромолекул .

Макромолекулы живых существ Рабочий лист .

Химия жизни Связка видов деятельности и оценок .

Прокариотические и эукариотические клетки для интерактивных ноутбуков .

Блок ячеек BIG Bundle .

Прокариотические против эукариотических клеток Сортировка по диаграмме Венна .

Связка действий и оценок прокариотических против эукариотических клеток .

Купить БОЛЬШОЙ набор биологии в моем магазине .

********************************************** **************************
Советы для клиентов: Как получить кредит TPT для использования при будущих покупках:
• Пожалуйста, пройдите на страницу Мои покупки (возможно, вам потребуется войти в систему).Рядом с каждой покупкой вы увидите кнопку Оставить отзыв . Просто нажмите на нее, и вы попадете на страницу, где сможете быстро оценить и оставить короткий комментарий к продукту. Каждый раз, когда вы даете отзыв, TPT предоставляет вам кредиты за отзыв, которые вы используете для снижения стоимости ваших будущих покупок. Мы очень ценим ваши отзывы и оценки.

Узнавайте первыми о моих новых скидках, бесплатных предложениях и выпусках продуктов:
• Найдите зеленую звезду рядом с логотипом моего магазина и нажмите , чтобы подписаться на .Вуаля! Теперь вы будете получать обновления об этом магазине по электронной почте.

Если у вас есть какие-либо вопросы или проблемы, не стесняйтесь обращаться ко мне по адресу [email protected] или «задать вопрос». Ваше 100% удовлетворение ценится. Также не забудьте заглянуть в мой блог Science From The South , чтобы найти другие идеи для вашего класса и БЕСПЛАТНЫЕ БЕСПЛАТНЫЕ ПРОГРАММЫ.

No related posts.