ინფორმაცია

1.6: სამეცნიერო ექსპერიმენტები - ბიოლოგია

1.6: სამეცნიერო ექსპერიმენტები - ბიოლოგია



We are searching data for your request:

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

ლაქების ნახვა

ამ ბავშვის ენაზე არსებული ლაქები C ვიტამინის დეფიციტის ადრეული ნიშანია, რომელსაც ასევე სკორბუტს უწოდებენ. ეს აშლილობა, რომელიც შეიძლება ფატალური იყოს, დღეს იშვიათია, რადგან C ვიტამინით მდიდარი საკვები შედარებით ხელმისაწვდომია. მათ შორისაა პომიდორი, წიწაკა და ციტრუსოვანი ხილი, როგორიცაა ფორთოხალი, ლიმონი და ცაცხვი. თუმცა, სკურვი ცნობილი პრობლემა იყო საზღვაო გემებზე 1700-იან წლებში. ამბობდნენ, რომ სკორბუტმა უფრო მეტი სიკვდილი გამოიწვია ბრიტანულ ფლოტში, ვიდრე ფრანგულმა და ესპანურმა იარაღმა. იმ დროს სკორბუტის მიზეზი უცნობი იყო და ვიტამინები ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი. ანეკდოტურმა მტკიცებულებებმა აჩვენა, რომ ციტრუსის ხილის ჭამას შეუძლია სკორბუტის განკურნება. თუმცა, არავინ იცოდა 1747 წლამდე, სანამ შოტლანდიელმა საზღვაო ექიმმა ჯონ ლინდმა ჩაატარა ექსპერიმენტი იდეის შესამოწმებლად. ლინდის ექსპერიმენტი იყო ერთ-ერთი პირველი კლინიკური ექსპერიმენტი მედიცინის ისტორიაში.

რა არის ექსპერიმენტი?

ან ექსპერიმენტი არის სპეციალური ტიპის სამეცნიერო გამოკვლევა, რომელიც ტარდება კონტროლირებად პირობებში. მაგრამ სხვა ტიპის გამოკვლევებისგან განსხვავებით, ექსპერიმენტი გულისხმობს სისტემის ზოგიერთი ფაქტორების მანიპულირებას, რათა დაინახოს, როგორ იმოქმედებს ის შედეგზე. იდეალურ შემთხვევაში, ექსპერიმენტები ასევე მოიცავს რაც შეიძლება მეტი სხვა ფაქტორების კონტროლს ექსპერიმენტული შედეგების მიზეზის იზოლირების მიზნით.

ექსპერიმენტი ზოგადად ამოწმებს, თუ როგორ მოქმედებს ერთ კონკრეტულ ცვლადზე სხვა კონკრეტული ცვლადი. დაზარალებულ ცვლადს ეწოდება დამოკიდებული ცვლადი, ან შედეგის ცვლადი. ცვლადს, რომელიც გავლენას ახდენს დამოკიდებულ ცვლადზე, ეწოდება დამოუკიდებელი ცვლადი. მას ასევე უწოდებენ მანიპულირებულ ცვლადს, რადგან ეს არის ცვლადი, რომლითაც მანიპულირებს მკვლევარი. ნებისმიერი სხვა ცვლადი (საკონტროლო ცვლადი), რომელიც ასევე შეიძლება გავლენა იქონიოს დამოკიდებულ ცვლადზე, ინახება უცვლელად, ამიტომ მხოლოდ დამოუკიდებელი ცვლადის ეფექტები იზომება.

ლინდის სკურვის ექსპერიმენტი

ლინდმა თავისი სკორვის ექსპერიმენტი ბრიტანულ გემზე მას შემდეგ დაიწყო, რაც ის ორი თვის განმავლობაში იყო ზღვაში და მეზღვაურებმა დაიწყეს სკურბუტის ნიშნები. მან აირჩია 12 მეზღვაურისგან შემდგარი ჯგუფი სკორბუტით და დაყო ჯგუფი 6 წყვილად. 12-ვე მეზღვაურმა მიიღო ერთი და იგივე დიეტა, მაგრამ თითოეულმა წყვილმა ასევე მიიღო დიეტის სხვადასხვა დღიური დანამატი (ცხრილი (PageIndex{1})).

ცხრილი (PageIndex{1}): ლინდის სკურვის ექსპერიმენტი
საგნების წყვილიყოველდღიური ამ წყვილის მიერ მიღებული დიეტის დანამატი
11 ლიტრი სიდრი
2გოგირდმჟავას 5 წვეთი
36 კოვზი ძმარი
41 ჭიქა ზღვის წყალი
52 ფორთოხალი და 1 ლიმონი
6ცხარე პასტა და ქერის წყლის სასმელი

ლინდის ექსპერიმენტი დასრულდა მხოლოდ ხუთი დღის შემდეგ, როდესაც ახალი ციტრუსები ამოიწურა მე-5 წყვილისთვის. თუმცა, ამ წყვილის ორი მეზღვაური უკვე სრულად გამოჯანმრთელდა ან მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა. მეზღვაურებმა წყვილში 1 (მიიღეს კვარტ სიდრი) ასევე აჩვენეს გარკვეული გაუმჯობესება, მაგრამ მეზღვაურებმა სხვა წყვილებში არ აჩვენეს.

შეგიძლიათ განსაზღვროთ დამოუკიდებელი და დამოკიდებული ცვლადები ლინდის ექსპერიმენტში? დამოუკიდებელი ცვლადი არის წყვილების მიერ მიღებული ყოველდღიური დანამატი. დამოკიდებული ცვლადი არის სკორვის სიმპტომების გაუმჯობესება/არ გაუმჯობესება. ლინდის შედეგებმა მხარი დაუჭირა ციტრუსოვანი ხილის მკურნალობას სკორბუსისთვის და ის მალევე მიიღო ბრიტანეთის საზღვაო ძალებმა კარგი შედეგებით. თუმცა, ის ფაქტი, რომ სკორბუტი გამოწვეულია C ვიტამინის დეფიციტით, თითქმის 200 წლის შემდეგ იქნა აღმოჩენილი.

სინჯის აღება

ლინდის სკორვის ექსპერიმენტი მოიცავდა მხოლოდ 12 სუბიექტს. ეს არის ძალიან მცირე ნიმუში თანამედროვე სამეცნიერო სტანდარტებით. The ნიმუში ექსპერიმენტში ან სხვა კვლევაში შედგება პიროვნებები ან მოვლენები, რომლებიც რეალურად არის შესწავლილი. ის იშვიათად მოიცავს მთელ მოსახლეობას, რადგან ამის გაკეთება სავარაუდოდ არაპრაქტიკული ან თუნდაც შეუძლებელი იქნება.

არსებობს ორი ტიპის შეცდომები, რომლებიც შეიძლება მოხდეს ნიმუშის შესწავლით მთელი პოპულაციის ნაცვლად: შემთხვევითი შეცდომა და მიკერძოება.

  • შემთხვევითი შეცდომა ჩნდება, თუ ნიმუში ძალიან მცირეა. რაც უფრო მცირეა ნიმუში, მით მეტია შანსი იმისა, რომ იგი სამართლიანად არ წარმოადგენს მთელ პოპულაციას. სავარაუდო შეცდომა მცირდება უფრო დიდი ნიმუშის გამოყენებით.
  • მიკერძოება ჩნდება, თუ ნიმუში არ არის შემთხვევით შერჩეული კვლევის ცვლადთან მიმართებაში. ეს პრობლემა შერბილებულია რანდომიზებული ნიმუშის არჩევით.

საიმედო ექსპერიმენტი უნდა იყოს შემუშავებული, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს შეცდომის ორივე პოტენციური წყარო. თქვენ ხედავთ, თუ როგორ განიხილეს შეცდომის წყაროები კიდევ ერთ საეტაპო ექსპერიმენტში: ჯონას სალკის ცნობილ ცდაში 1953 წელს მისი ახლად შემუშავებული პოლიომიელიტის ვაქცინა. სალკის მასიურ ექსპერიმენტს უწოდეს "საზოგადოებრივი ჯანმრთელობის უდიდესი ექსპერიმენტი ისტორიაში".

Salk's Polio ვაქცინის ექსპერიმენტი

წარმოიდგინეთ გრიპის მსგავსი გადამდები დაავადების ეპიდემია, რომელიც ძირითადად ბავშვებს ემართებათ და ხშირად იწვევს დამბლას. ზუსტად ასე მოხდა შეერთებულ შტატებში მე-20 საუკუნის პირველ ნახევარში. 1900-იანი წლების დასაწყისიდან დაწყებული იყო პოლიომიელიტის ეპიდემიების განმეორებითი ციკლები და თითოეული მათგანი უფრო ძლიერი ჩანდა, ვიდრე წინა. ბევრი ბავშვი ე.წ. "რკინის ფილტვებში" (იხ. სურათი ქვემოთ) სასიცოცხლო საშუალებებზე აღმოჩნდა, რადგან დაავადების გამო მათი სუნთქვის კუნთები პარალიზებული იყო.

პოლიო გამოწვეულია ვირუსით და ამ პოტენციურად დამანგრეველი დაავადების განკურნება ჯერ კიდევ არ არსებობს. საბედნიეროდ, ახლა მისი პრევენცია შესაძლებელია ვაქცინებით. პირველი პოლიომიელიტის ვაქცინა აღმოაჩინა ჯონას სალკმა 1952 წელს. მას შემდეგ, რაც ვაქცინა საკუთარ თავზე და ოჯახის წევრებზე გამოსცადა მისი უსაფრთხოების შესაფასებლად, სალკმა ჩაატარა ეროვნული ექსპერიმენტი ვაქცინის ეფექტურობის შესამოწმებლად, მილიონზე მეტი სკოლის მოსწავლის გამოყენებით. ძნელი წარმოსადგენია ექსპერიმენტული ვაქცინის ეროვნული ტესტირება, სადაც ბავშვები „გვინეის გოჭებად“ გამოიყენებენ. ეს არასდროს მოხდებოდა დღეს. თუმცა, 1953 წელს, პოლიომელიომ ისეთი შიში ჩააგდო მშობლებს გულებში, რომ მათ მიიღეს სალკის სიტყვა, რომ ვაქცინა უსაფრთხო იყო და სიამოვნებით აძლევდნენ უფლებას თავიანთ შვილებს მონაწილეობა მიეღოთ კვლევაში.

სალკის ექსპერიმენტი ძალიან კარგად იყო შემუშავებული. პირველი, ის მოიცავდა ბავშვების ორ ძალიან დიდ, შემთხვევით ნიმუშს - 600000 მკურნალობის ჯგუფში, რომელსაც ე.წ. ექსპერიმენტული ჯგუფიდა 600,000 არანამკურნალევ ჯგუფში, ე.წ საკონტროლო ჯგუფი. ძალიან დიდი და რანდომიზირებული ნიმუშების გამოყენებამ შეამცირა შემთხვევითი შეცდომის და მიკერძოების პოტენციალი ექსპერიმენტში. ექსპერიმენტული ჯგუფის ბავშვებს გაუკეთეს ექსპერიმენტული პოლიომიელიტის ვაქცინა. საკონტროლო ჯგუფის ბავშვებს გაუკეთეს უვნებელი მარილიანი (მარილიანი) ხსნარი. ფიზიოლოგიური ხსნარის ინექცია იყო პლაცებო. ა პლაცებო ეს არის "ყალბი" მკურნალობა, რომელიც რეალურად არ მოქმედებს ჯანმრთელობაზე. ის ჩართულია ვაქცინებისა და სხვა სამედიცინო მკურნალობის ცდებში, ასე რომ სუბიექტებმა არ იციან რომელ ჯგუფში (საკონტროლო თუ ექსპერიმენტული) იყვნენ მოთავსებული. პლაცებოს გამოყენება მკვლევარებს ეხმარება აკონტროლონ პლაცებოს ეფექტი. ეს არის ფსიქოლოგიურად დაფუძნებული რეაქცია მკურნალობაზე, რომელიც ხდება მხოლოდ იმიტომ, რომ სუბიექტი მკურნალობს, მაშინაც კი, თუ მკურნალობას რეალური ეფექტი არ აქვს.

ზოგადად გამოიყენება ექსპერიმენტები, რომლებშიც პლაცებო გამოიყენება ბრმა ექსპერიმენტები რადგან სუბიექტები „ბრმა“ არიან თავიანთი ექსპერიმენტული ჯგუფის მიმართ. ეს ხელს უწყობს მიკერძოების თავიდან აცილებას ექსპერიმენტში. ხშირად მკვლევარებმაც კი არ იციან, რომელი სუბიექტები არიან თითოეულ ჯგუფში. ამ ტიპის ექსპერიმენტს ა ორმაგად ბრმა ექსპერიმენტი რადგან სუბიექტებიც და მკვლევრებიც არიან „ბრმა“ იმის მიმართ, თუ რომელი სუბიექტები არიან თითოეულ ჯგუფში. სოლკის ვაქცინის ცდა იყო ორმაგად ბრმა ექსპერიმენტი და ორმაგად ბრმა ექსპერიმენტები ახლა განიხილება ვაქცინების, თერაპიული წამლების და სხვა სამკურნალო საშუალებების კლინიკური კვლევების ოქროს სტანდარტად.

სალკის პოლიომიელიტის ვაქცინა უაღრესად წარმატებული აღმოჩნდა. მისი კვლევის მონაცემების ანალიზმა აჩვენა, რომ ვაქცინა 80-დან 90 პროცენტამდე ეფექტური იყო პოლიომიელიტის პროფილაქტიკაში. თითქმის ღამით, სალკი შეფასდა, როგორც ეროვნული გმირი. ის გარეკანზე გამოჩნდა დრო ჟურნალი და მიიწვიეს თეთრ სახლში. რამდენიმე წლის განმავლობაში მილიონობით ბავშვმა მიიღო პოლიომიელიტის ვაქცინა. 1961 წლისთვის აშშ-ში პოლიომიელიტის შემთხვევები 96 პროცენტით შემცირდა.

ექსპერიმენტების შეზღუდვები

კარგად გაკეთებული ექსპერიმენტები, როგორც წესი, ყველაზე მკაცრი და სანდო სამეცნიერო გამოკვლევებია. თუმცა, მათი დამახასიათებელი თვისება ცვლადებით მანიპულირების შედეგების შესამოწმებლად არ არის შესაძლებელი, პრაქტიკული ან ეთიკური ყველა კვლევაში. შედეგად, ბევრი იდეის შემოწმება შეუძლებელია ექსპერიმენტებით. მაგალითად, ექსპერიმენტები არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას იდეების შესამოწმებლად, თუ რას ჭამდნენ ჩვენი წინაპრები მილიონობით წლის წინ ან როგორ უწყობს ხელს სიგარეტის ხანგრძლივი მოწევა ფილტვის კიბოს განვითარებას. ჩვენი წინაპრების შემთხვევაში მათი უშუალო შესწავლა შეუძლებელია. მკვლევარებმა სანაცვლოდ უნდა დაეყრდნონ არაპირდაპირ მტკიცებულებებს, როგორიცაა მათი გაქვავებული კბილების დეტალური დაკვირვება. მოწევის შემთხვევაში არაეთიკურია ადამიანის სუბიექტების მავნე კვამლის ზემოქმედება. ამის ნაცვლად, მკვლევარებმა შეიძლება გამოიყენონ დიდი დაკვირვებითი კვლევები იმ ადამიანებზე, რომლებიც უკვე არიან მწეველები, არამწეველებთან ერთად, როგორც კონტროლი, რათა მოძებნონ კორელაცია მოწევის ჩვევებსა და ფილტვის კიბოს შორის.

მახასიათებელი: ადამიანის ბიოლოგია სიახლეებში

ლინდმა ჩაატარა თავისი ექსპერიმენტი ციტრუსოვანი ხილის ზემოქმედების შესამოწმებლად სკორბუტზე იმ დროს, როდესაც მეზღვაურები ათასობით იღუპებოდნენ ამ კვების დაავადებისგან, როდესაც ის მსოფლიოს იკვლევდა. დღევანდელი მკვლევარები კოსმოსში ასტრონავტები არიან და მათი კვება ასევე გადამწყვეტია მათი მისიების წარმატებისთვის. თუმცა, კოსმოსში ასტრონავტების კარგი კვების შენარჩუნება შეიძლება რთული იყოს. ერთი პრობლემა ის არის, რომ კოსმოსში ყოფნისას ასტრონავტები ნაკლებს ჭამენ. ისინი არა მხოლოდ ძალიან დაკავებულნი არიან თავიანთი მისიებით, არამედ შესაძლოა დაიღალონ კოსმოსური საკვების რაციონით. სივრცის გარემო კიდევ ერთი პრობლემაა. ისეთ ფაქტორებს, როგორიცაა მიკროგრავიტაცია და უფრო მაღალი რადიაციის ზემოქმედება, შეიძლება ჰქონდეს მნიშვნელოვანი გავლენა ადამიანის ჯანმრთელობაზე და საჭიროებს კვების კორექტირებას მათ წინააღმდეგ საბრძოლველად. ასტრონავტების კვებისა და ჯანმრთელობის შესწავლის ახალ გზას გვაწვდიან იდენტური ტყუპი ასტრონავტები სკოტი და მარკ კელი, (სურათი (PageIndex{3})).

კელიები პირველი იდენტური ტყუპი ასტრონავტები არიან, მაგრამ ტყუპების კვლევა ახალი არაფერია. მეცნიერები მრავალი ათწლეულის განმავლობაში იყენებდნენ იდენტურ (ჰომოზიგოტურ) ტყუპებს კვლევის საგნად. იდენტურ ტყუპებს აქვთ ერთი და იგივე გენები, ამიტომ მათ შორის ნებისმიერი განსხვავება შეიძლება მიეკუთვნებოდეს გარემოს გავლენებს და არა გენეტიკურ მიზეზებს. მარკ კელიმ თითქმის მთელი წელი გაატარა საერთაშორისო კოსმოსურ სადგურზე (ISS) 2015-დან 2016 წლამდე, ხოლო მისი ტყუპისცალი, სკოტ კელი, დარჩა ადგილზე და ექსპერიმენტში კონტროლის ფუნქციას ასრულებდა. თქვენ შეიძლება შეამჩნიეთ ბევრი მედია გაშუქება მარკ კელის დედამიწაზე დაბრუნების შესახებ 2016 წლის მარტში, რადგან მისი უწყვეტი მოგზაურობა კოსმოსში ყველაზე გრძელი იყო იმ დროს ამერიკელ ასტრონავტებს შორის. NASA ბევრ რამეს სწავლობს ადამიანის სხეულზე გრძელვადიანი კოსმოსური მოგზაურობის გავლენის შესახებ ტყუპების კვების მაჩვენებლებისა და ჯანმრთელობის სხვა მონაცემების გაზომვით და შედარებით.

Მიმოხილვა

  1. რით განსხვავდება ექსპერიმენტები სხვა ტიპის სამეცნიერო გამოკვლევებისგან?
  2. დაადგინეთ დამოუკიდებელი და დამოკიდებული ცვლადები Salk-ის პოლიომიელიტის ვაქცინის ნაციონალურ ცდაში.
  3. შეადარეთ და შეადარეთ შემთხვევითი შეცდომა და მიკერძოება შერჩევისას. როგორ შეიძლება შემცირდეს თითოეული ტიპის შეცდომა?
  4. რა არის პლაცებო ეფექტი? ახსენით, როგორ აკონტროლებდა მას Salk-ის ექსპერიმენტული დიზაინი.
  5. შეავსეთ ცარიელი ადგილები. _____________ ცვლადი მანიპულირებულია, რათა დაინახოს ეფექტი ___________ ცვლადზე.
  6. მართალია თუ მცდარი. იდენტური ტყუპების კვლევებში, დამოუკიდებელი ცვლადი მათი გენეტიკაა.
  7. მართალია თუ მცდარი. ადამიანებზე ექსპერიმენტების გაკეთება შეუძლებელია.
  8. მართალია თუ მცდარი. უფრო დიდი ნიმუშის ზომები ზოგადად უკეთესია, ვიდრე მცირე ზომის სამეცნიერო ექსპერიმენტებში.
  9. უპასუხეთ შემდეგ კითხვებს ლინდის სკორვის ექსპერიმენტის შესახებ.
    1. როგორ ფიქრობთ, რატომ იყო მნიშვნელოვანი, რომ მეზღვაურთა დიეტა ყველა ერთნაირი ყოფილიყო, გარდა ყოველდღიური დანამატისა?
    2. შეგიძლიათ იფიქროთ დიეტის გარდა სხვა ფაქტორებზე, რომლებიც პოტენციურად განსხვავებული იქნებოდა მეზღვაურებს შორის, რამაც შესაძლოა გავლენა მოახდინოს ექსპერიმენტის შედეგზე?
    3. როგორ ფიქრობთ, რატომ გაუმჯობესდა მეზღვაურებს, რომლებიც სიდრის სვამდნენ?
  10. ახსენით, რატომ ითვლება ორმაგი ბრმა ექსპერიმენტები უფრო მკაცრი, ვიდრე ჩვეულებრივი ბრმა ექსპერიმენტები.
  11. რატომ არის კვლევები იდენტური ტყუპების გამოყენებით ასე სასარგებლო?
  12. როგორ ფიქრობთ, აუცილებელია პლაცებოს (როგორიცაა ფიზიოლოგიური ხსნარის ინექცია წამლის ტესტირების ექსპერიმენტში) ჩართვა ცხოველებზე გამოყენებული ექსპერიმენტებში? Რატომ ან რატომ არ?

გამოიკვლიეთ მეტი

უყურეთ ამ გასართობ TED-ის მოხსენებას, რომელშიც ბიოქიმიკოსი კარი მალისი საუბრობს ექსპერიმენტზე, როგორც თანამედროვე მეცნიერების საფუძველზე.

იხილეთ ეს ვიდეო, რათა გაიგოთ მეტი სამეცნიერო ექსპერიმენტების ჩატარების შესახებ:


ობიექტის გაკვეთილები

ბუშტის სანთლით გაცხელება ცარიელ ბუშტს აჩენს, ისევე როგორც ერთი ცოდვა აზიანებს ღმერთთან ჩვენს კავშირს. მაგრამ წყლით სავსე ბუშტი არ იფეთქებს, მაშინაც კი, როცა პირდაპირ სანთლის ცეცხლშია ჩადებული. მცურავი წყლისგან მინიჭებული დაცვა მსგავსია ხსნისგან დაცვისა, როგორც ფასდაუდებელი, მაგრამ უფასო, როგორც ყველასთვის ხელმისაწვდომი, ასევე სიცოცხლისთვის აუცილებელი, ფიზიკური თუ მარადიული.

როგორც დავითმა შეძლო გოლიათის დამარცხება, ასევე ყველაზე პატარა ადამიანსაც კი შეუძლია შეასრულოს ყველაზე დიდი ადამიანი დიეტური კოკას 2 ლიტრიდან გადაღებაზე, რაც გვიჩვენებს, რომ რაც არ უნდა დიდი ვიყოთ თუ პატარა, ჩვენ შეგვიძლია მივაღწიოთ დიდ საქმეებს. ლოცვით განხორციელებული ღვთის დახმარებით.

ამ სავარჯიშოში შესრულდება რამდენიმე დაუჯერებელი დავალება, რომლებიც განიხილება, როგორც სასწაული. ეს მოიცავს ბანანის გახსნას და მისი უკვე დაჭრილი ნაჭრების პოვნას, წყლის ქილაში ხელის ჩაძირვას და მთლიანად მშრალად ამოღებას და სათამაშო ბანქოს გამოყენებას, რათა თავიდან აიცილოთ წყალი ჭიქიდან წყლის გადმოღვრაზე მაშინაც კი, როცა მთლიანად თავდაყირა. ბარათი ამოღებულია. თუმცა, ეს ამოცანები მხოლოდ მეცნიერების ხრიკებია. ბიბლიის სასწაულებრივი მოვლენები, თუმცა, ნამდვილი სასწაულებია, რომლებიც განსაზღვრებით აღემატება მეცნიერულ ახსნას. რწმენა იმისა, რომ ეს ბიბლიური მოვლენები მოხდა ისე, როგორც ბიბლიაშია ჩაწერილი, გადამწყვეტია ღმერთთან კავშირის დასამყარებლად ჩვენი რწმენა ღმერთისადმი მხოლოდ ისეთივე ძლიერია, როგორც ჩვენი რწმენა ბიბლიისადმი, როგორც ღვთის სიტყვა.

ჩვენ ყველამ უნდა მივცეთ იესოს შუქი. თუ მის ჩაქრობას დავუშვებთ, ჩვენ უფრო მგრძნობიარე გავხდებით ამქვეყნიური საგნების მიმართ, რომლებიც სიცარიელის შესავსებად შემოდის. იგივეა მეცნიერებაშიც. ანთებული სანთელი, რომელიც ზის არის წყლის აუზი, ჩაქრება, როდესაც მასზე ვაზა დადება. ალი (სითბოს) დაკარგვა ქმნის სიცარიელეს, რომელიც ივსება ამომავალი წყლით. მაგრამ ამ შუქის არსებობა არ არის საკმარისი ღმერთის გეგმის შესასრულებლად, რადგან ბევრს სჭირდება საკმარისი ძალა სამყაროს შესაცვლელად. იგივე ეხება მეცნიერებას. ამას სინერგიზმი ჰქვია და მისი დემონსტრირება შესაძლებელია როგორც რეზინის ბურთის, ასევე ჩანთის ექსპერიმენტის გამოყენებით.

მთესველის იგავი, როგორც მარკოზის 4:3-8-შია დაწერილი, აღწერს ღვთის სიტყვას, რომელიც მის ხალხს ეძლევა. მათეს 25:14-30-ში დაწერილი „მოქირავნეთა იგავი“ აღწერს ჩვენს პასუხისმგებლობას, გავზარდოთ მისი სიტყვა. როგორც გლეხისგან დათესილი თესლი შეიძლება ჩამოვარდეს ბილიკზე, კლდოვან ადგილებზე, ეკლებზე ან კარგ მიწაზე, ასევე ჩვენ უნდა დავაზღვიოთ ნაყოფიერი ნიადაგი მისი სიტყვის გასაშენებლად. უფრო მეტიც, ეს სიტყვა უნდა იყოს აღზრდილი, რათა უზრუნველყოს მაქსიმალური ზრდა. ეს შესაძლებელია მხოლოდ სატანის აღმოსაფხვრელად, ძლიერი ფესვების ჩამოყალიბებით, ამქვეყნიური საგნების სურვილების გარეშე, ღვთის სიტყვის ჩასახშობად, ლოცვაში აქტიურობით და ეკლესიაში სიარულით. თუ ჩვენ დავაზღვევთ კარგ ნიადაგს და ავზრდით სიტყვას, ბიბლია ამბობს, რომ თესლი ოცდაათ, სამოცი ან თუნდაც ასჯერ მოიტანს დათესილ მოსავალს. ამ დემონსტრირებისას ჩვენ ვთესავთ ჩვენს &ldquo-ს&rdquo-ს ნაყოფიერ ნიადაგში, ვამატებთ მკვებავ აგენტებს და ვუყურებთ სიტყვის გაფართოებას მყისიერად 100-ჯერ.

როგორც დანიელი იყო დაცული ლომებისგან, ხოლო შადრაქი, მეშაქი და აბედნეგო დაცულნი იყვნენ ცეცხლოვანი ღუმელისგან, ასევე შეიძლება ქვიშის წყალქვეშ ჩაყრა და მშრალი დარჩენა და ქსოვილის დაწვა აალების გარეშე. მიუხედავად იმისა, რომ ღმერთი ყოველთვის არ სურს დაიცვას ჩვენი მიწიერი სხეულები, ჩვენი ზეციური სხეულები დაცულია ღმერთის მიერ მისი შვილის იესოს მსხვერპლით, თუ ჩვენ ამას ვეძებთ.


გასაოცარია მაღალი მფრინავი მეცნიერება

გაშვება, სროლა, აფეთქება და ცაში მფრინავი ნივთების გაგზავნა შეიძლება იყოს სახალისო ყველა ასაკისთვის. ამ კვირაში ჩვენ გაგაშუქეთ მარტივი ფრენების გასაოცარი ზაფხულის სამეცნიერო ექსპერიმენტები, რომლებიც ბავშვებს საშუალებას აძლევს განიცადონ გაშვებისა და ფრენის მღელვარება იმ აქტივობებით, რომლებიც ადვილი შესასრულებელია სახლში.

დამოუკიდებლობის დღე (4 ივლისი) აშშ-ში ამ კვირაში აღინიშნება. მიუხედავად იმისა, რომ ფეიერვერკი და მეცნიერება მათი ფერების მიღმა (იხილეთ ჩვენი 4 ივლისის "ცისარტყელას ცეცხლი" სამეცნიერო ექსპერიმენტი) შეიძლება ძალიან სახალისო აღმოჩნდეს, ამ კვირის გასაოცარი ზაფხულის სამეცნიერო ექსპერიმენტების თემა ცას აფრქვევს აქტივობებით, რომლებიც შეესაბამება დღესასწაულებს, მაგრამ ასევე სახალისოა ნებისმიერ დროს!

ჩვენი გასაოცარი საზაფხულო სამეცნიერო ექსპერიმენტების სერიის მე-4 კვირაში ჩატარებული აქტივობები შეიცავს სხვადასხვა სახის რაკეტებს, ხელნაკეთი ფუტკრებს და სახალისო გზას, რათა თქვენს ქაღალდის თვითმფრინავებს დამატებითი ოუმფი მისცეთ.


ფოთლის გახეხვის ხელოვნება და მეცნიერება ავტორი თავგადასავლები ბავშვებთან ერთად

ტექსტურის გახეხვა ხელოვნების კლასში მთავარი ელემენტია და მომწონს, თუ როგორ შეუერთდა ჟაკიმ ბავშვებთან ერთად ხეების მეცნიერება. ვიცი, რომ აუცილებლად გამოვიყენებ ამ აქტივობას ჩემს საშინაო სკოლაში!


როგორ იყენებენ მეცნიერულ მეთოდს ბიოლოგები?

სწრაფი მიმოხილვა: ბიოლოგები და სხვა მეცნიერები იყენებენ მეცნიერულ მეთოდს ბუნების სამყაროს შესახებ კითხვების დასმისთვის. მეცნიერული მეთოდი იწყება დაკვირვებით, რომელიც მეცნიერს კითხვის დასმისკენ უბიძგებს. ის ან ის მაშინ გამოდის ა ჰიპოთეზა, შესამოწმებელი ახსნა, რომელიც ეხება კითხვას.

ჰიპოთეზა სულაც არ არის სწორი. სამაგიეროდ, ეს არის “საუკეთესო გამოცნობა” და მეცნიერმა უნდა შეამოწმოს ის, რომ ნახოს, არის თუ არა ის სინამდვილეში სწორი. მეცნიერები ამოწმებენ ჰიპოთეზებს წინასწარმეტყველებით: თუ ჰიპოთეზა X სწორია, მაშინ Y უნდა იყოს ჭეშმარიტი. შემდეგ ისინი ატარებენ ექსპერიმენტებს ან აკეთებენ დაკვირვებებს, რათა ნახონ, არის თუ არა პროგნოზები სწორი. თუ ისინი არიან, ჰიპოთეზა მყარდება. თუ ისინი არ არიან’t, შეიძლება დადგა ახალი ჰიპოთეზის დრო.

ჰიპოთეზები შემოწმებულია კონტროლირებადი ექსპერიმენტების გამოყენებით

რა არის კონტროლირებადი ექსპერიმენტის ძირითადი ინგრედიენტები? საილუსტრაციოდ, მოდით განვიხილოთ მარტივი (თუნდაც სულელური) მაგალითი.

დავუშვათ, გადავწყვიტე ლობიოს ყლორტები გავაშენო ჩემს სამზარეულოში, ფანჯარასთან. ლობიოს თესლებს მიწასთან ერთად ქოთანში ვდებ, ფანჯრის რაფაზე დავდებ და ველოდები, რომ ამოიზარდოს. თუმცა რამდენიმე კვირის შემდეგ ყლორტები აღარ მაქვს. Რატომაც არა? კარგად… თურმე დამავიწყდა თესლის მორწყვა. ასე რომ, მე ვარაუდობ, რომ ისინი არ აღმოცენდნენ წყლის ნაკლებობის გამო.

ჩემი ჰიპოთეზის შესამოწმებლად მე ვატარებ კონტროლირებად ექსპერიმენტს. ამ ექსპერიმენტში მე დავაყენე ორი იდენტური ქოთანი. ორივე შეიცავს ათ ლობიოს თესლს, რომლებიც დარგეს იმავე ტიპის ნიადაგში და ორივე მოთავსებულია იმავე ფანჯარაში. სინამდვილეში, არის მხოლოდ ერთი რამ, რასაც მე განსხვავებულად ვაკეთებ ორ ქვაბს:

  • ყოველ შუადღეს რწყავენ თესლის ერთი ქოთანი.
  • თესლის სხვა ქოთანი საერთოდ არ იღებს წყალს.

ერთი კვირის შემდეგ მორწყულ ქოთანში ათი თესლიდან ცხრა ამოსულიყო, მშრალ ქოთანში არც ერთი თესლი არ ამოსულიყო. როგორც ჩანს, ჰიპოთეზა “თესლს წყალი სჭირდება” ალბათ სწორია!

მოდით ვნახოთ, როგორ ასახავს ეს მარტივი მაგალითი კონტროლირებადი ექსპერიმენტის ნაწილებს.

საკონტროლო და ექსპერიმენტული ჯგუფები

ექსპერიმენტში ორი ჯგუფია და ისინი იდენტურია გარდა იმისა, რომ ერთი იღებს მკურნალობას (წყალს), ხოლო მეორე არა. ჯგუფს, რომელიც იღებს მკურნალობას ექსპერიმენტში (აქ მორწყული ქოთანი) ეწოდება ექსპერიმენტული ჯგუფი, ხოლო ჯგუფს, რომელიც არ იღებს მკურნალობას (აქ მშრალი ქოთანი) ეწოდება საკონტროლო ჯგუფი. საკონტროლო ჯგუფი იძლევა საბაზისო ხაზს, რომელიც საშუალებას გვაძლევს ვნახოთ, აქვს თუ არა მკურნალობას ეფექტი. კონტროლი შეიძლება იყოს დადებითი კონტროლი იმის დემონსტრირება, რომ პროცესი ან მკურნალობა რეალურად მუშაობს, ან შეიძლება იყოს უარყოფითი კონტროლი, სადაც არანაირი ცვლილება არ უნდა მოხდეს ექსპერიმენტის დროს.

დამოუკიდებელი და დამოკიდებული ცვლადები

ფაქტორი, რომელიც განსხვავდება საკონტროლო და ექსპერიმენტულ ჯგუფებს შორის (ამ შემთხვევაში, წყლის რაოდენობა) ცნობილია, როგორც დამოუკიდებელი ცვლადი. ეს ცვლადი დამოუკიდებელია, რადგან არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რა ხდება ექსპერიმენტში. ამის ნაცვლად, ეს არის ის, რასაც ექსპერიმენტატორი იყენებს ან თავად ირჩევს. ექსპერიმენტებს შეიძლება ჰქონდეთ ერთზე მეტი დამოუკიდებელი ცვლადი.

ამის საპირისპიროდ, დამოკიდებული ცვლადი ექსპერიმენტში არის პასუხი, რომელიც გაზომეს იმის დასადგენად, ჰქონდა თუ არა მკურნალობას ეფექტი. ამ შემთხვევაში, ლობიოს თესლის ფრაქცია, რომელიც აღმოცენდა, არის დამოკიდებული ცვლადი. დამოკიდებული ცვლადი (თესლების გამრავლების ფრაქცია) დამოკიდებულია დამოუკიდებელ ცვლადზე (წყლის რაოდენობა) და არა პირიქით.

ექსპერიმენტული მონაცემები (მხოლობითი: მონაცემი) არის ექსპერიმენტის დროს გაკეთებული დაკვირვებები. ამ შემთხვევაში, ჩვენ მიერ შეგროვებული მონაცემები იყო ლობიოს ყლორტების რაოდენობა თითოეულ ქოთანში ერთი კვირის შემდეგ.


შინაარსი

სამეცნიერო მეთოდში ექსპერიმენტი არის ემპირიული პროცედურა, რომელიც არბიტრაჟს ახდენს კონკურენტ მოდელებსა თუ ჰიპოთეზებზე. [2] [3] მკვლევარები ასევე იყენებენ ექსპერიმენტებს არსებული თეორიების ან ახალი ჰიპოთეზების შესამოწმებლად მათი მხარდასაჭერად ან უარყოფისთვის. [3] [4]

ექსპერიმენტი ჩვეულებრივ ამოწმებს ჰიპოთეზას, რომელიც არის მოლოდინი იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს კონკრეტული პროცესი ან ფენომენი. თუმცა, ექსპერიმენტმა შეიძლება ასევე მიზნად ისახოს პასუხის გაცემას "რა-თუ" კითხვაზე, კონკრეტული მოლოდინის გარეშე, თუ რას ავლენს ექსპერიმენტი, ან დაადასტუროს წინა შედეგები. თუ ექსპერიმენტი საგულდაგულოდ არის ჩატარებული, შედეგები ჩვეულებრივ ან მხარს უჭერს ან უარყოფს ჰიპოთეზას. მეცნიერების ზოგიერთი ფილოსოფიის თანახმად, ექსპერიმენტი ვერასოდეს „დაამტკიცებს“ ჰიპოთეზას, მას შეუძლია მხოლოდ მხარდაჭერა. მეორეს მხრივ, ექსპერიმენტს, რომელიც იძლევა საპირისპირო მაგალითს, შეუძლია უარყოს თეორია ან ჰიპოთეზა, მაგრამ თეორია ყოველთვის შეიძლება გადარჩეს შესაბამისი ad hoc ცვლილებებით სიმარტივის ხარჯზე.

ექსპერიმენტმა ასევე უნდა აკონტროლოს შესაძლო დამაბნეველი ფაქტორები - ნებისმიერი ფაქტორი, რომელიც ზღუდავს ექსპერიმენტის სიზუსტეს ან განმეორებადობას ან შედეგების ინტერპრეტაციის უნარს. დაბნეულობა ჩვეულებრივ აღმოიფხვრება სამეცნიერო კონტროლის და/ან, რანდომიზებული ექსპერიმენტების დროს, შემთხვევითი მინიჭების გზით.

ინჟინერიასა და ფიზიკურ მეცნიერებებში ექსპერიმენტები სამეცნიერო მეთოდის ძირითადი კომპონენტია. ისინი გამოიყენება თეორიებისა და ჰიპოთეზების შესამოწმებლად იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს ფიზიკური პროცესები კონკრეტულ პირობებში (მაგ., შეუძლია თუ არა კონკრეტულ საინჟინრო პროცესს სასურველი ქიმიური ნაერთის წარმოება). როგორც წესი, ამ სფეროებში ექსპერიმენტები ფოკუსირებულია იდენტური პროცედურების გამეორებაზე, თითოეულ რეპლიკაციაში იდენტური შედეგების მიღების იმედით. შემთხვევითი დავალება იშვიათია.

მედიცინასა და სოციალურ მეცნიერებებში ექსპერიმენტული კვლევის გავრცელება დისციპლინაში ძალიან განსხვავდება. თუმცა, გამოყენებისას, ექსპერიმენტები, როგორც წესი, მიჰყვება კლინიკური კვლევის ფორმას, სადაც ექსპერიმენტული ერთეულები (ჩვეულებრივ ცალკეული ადამიანები) შემთხვევით ნაწილდება მკურნალობის ან საკონტროლო მდგომარეობაზე, სადაც ფასდება ერთი ან მეტი შედეგი. [5] ფიზიკურ მეცნიერებებში არსებული ნორმებისგან განსხვავებით, აქცენტი, როგორც წესი, კეთდება მკურნალობის საშუალო ეფექტზე (შედეგებში განსხვავება მკურნალობასა და საკონტროლო ჯგუფებს შორის) ან ექსპერიმენტის მიერ წარმოებულ სხვა ტესტის სტატისტიკაზე. [6] ერთი კვლევა, როგორც წესი, არ მოიცავს ექსპერიმენტის გამეორებას, მაგრამ ცალკეული კვლევები შეიძლება აგრეგირებული იყოს სისტემატური მიმოხილვისა და მეტაანალიზის მეშვეობით.

მეცნიერების თითოეულ დარგში ექსპერიმენტულ პრაქტიკაში სხვადასხვა განსხვავებაა. მაგალითად, სოფლის მეურნეობის კვლევა ხშირად იყენებს რანდომიზებულ ექსპერიმენტებს (მაგ., სხვადასხვა სასუქების შედარებითი ეფექტურობის შესამოწმებლად), ხოლო ექსპერიმენტული ეკონომიკა ხშირად მოიცავს ადამიანის თეორიული ქცევის ექსპერიმენტულ ტესტებს, ინდივიდების შემთხვევითი მინიჭების გარეშე მკურნალობისა და კონტროლის პირობებზე.

ექსპერიმენტების ერთ-ერთი პირველი მეთოდური მიდგომა თანამედროვე გაგებით ჩანს არაბი მათემატიკოსისა და მეცნიერის იბნ ალ-ჰაითმის ნაშრომებში. მან ჩაატარა ექსპერიმენტები ოპტიკის სფეროში - დაუბრუნდა პტოლემეოსის ნაშრომებში ოპტიკურ და მათემატიკურ პრობლემებს - აკონტროლებდა ექსპერიმენტებს ისეთი ფაქტორების გამო, როგორიცაა თვითკრიტიკა, ექსპერიმენტების თვალსაჩინო შედეგებზე დაყრდნობა და კრიტიკულობის თვალსაზრისით. ადრეული შედეგები. ის იყო ერთ-ერთი პირველი მეცნიერი, რომელმაც შედეგის მისაღწევად გამოიყენა ინდუქციურ-ექსპერიმენტული მეთოდი. [7] მის ოპტიკის წიგნი ის აღწერს ცოდნისა და კვლევის ფუნდამენტურად ახალ მიდგომას ექსპერიმენტული გაგებით:

”ანუ, უნდა დავიწყოთ მისი პრინციპებისა და ტერიტორიების გამოკვლევა, დავიწყოთ ჩვენი გამოძიება არსებული ნივთების დათვალიერებით და ხილული ობიექტების პირობების გამოკვლევით. ჩვენ უნდა განვასხვავოთ დეტალების თვისებები და ინდუქციით შევკრიბოთ რა. ეხება თვალს, როდესაც ხდება მხედველობა და რაც ვლინდება შეგრძნების მანერაში, არის ერთგვაროვანი, უცვლელი, გამოვლენილი და არ ექვემდებარება ეჭვს, რის შემდეგაც ჩვენ უნდა ავიდეთ ჩვენს კვლევაში და მსჯელობაში, თანდათანობით და მოწესრიგებულად, გავაკრიტიკოთ სივრცეები და ვიყოთ სიფრთხილე. რაც შეეხება დასკვნებს - ჩვენი მიზანია ყველაფერში, რასაც ვამოწმებთ და განხილვას ვახდენთ, გამოვიყენოთ სამართლიანობა, არ მივყვეთ ცრურწმენებს და ვიზრუნოთ ყველაფერში, რასაც ვმსჯელობთ და ვაკრიტიკებთ, რომ ვეძიოთ სიმართლე და არ ვიყოთ აზრები. ამ გზით ჩვენ შეიძლება საბოლოოდ მივიდეთ ჭეშმარიტებამდე, რომელიც ახარებს გულს და თანდათანობით და ფრთხილად მივაღწიოთ იმ დასასრულს, რომელზედაც ჩნდება დარწმუნება, ხოლო კრიტიკისა და სიფრთხილით ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ სიმართლე, რომელიც აქრობს უთანხმოებას და წყვეტს საეჭვო საკითხებს. ყოველივე ამის მიუხედავად, ჩვენ არ ვართ თავისუფალი იმ ადამიანური სიმღვრივისგან, რომელიც არის ადამიანის ბუნებაში, მაგრამ ჩვენ უნდა გავაკეთოთ ყველაფერი, რაც გვაქვს ადამიანური ძალით. ღმერთისგან ვიღებთ მხარდაჭერას ყველაფერში." [8]

მისი განმარტებით, აუცილებელია მკაცრად კონტროლირებადი ტესტის შესრულება სუბიექტურობისა და ადამიანის ბუნებიდან გამომდინარე შედეგების მგრძნობელობით. გარდა ამისა, აუცილებელია კრიტიკული შეხედულება ადრინდელი მკვლევარების შედეგებსა და შედეგებზე:

„მაშასადამე, ადამიანის მოვალეობაა, ვინც სწავლობს მეცნიერთა ნაშრომებს, თუკი მისი მიზანია სიმართლის შესწავლა, გახადოს საკუთარი თავი ყველაფრის მტრად, რასაც კითხულობს და თავისი გონებით მისი შინაარსის ბირთვსა და მინდვრებზე შეტევა. ყოველი მხრიდან. მან ასევე უნდა იეჭვოს საკუთარ თავში, როდესაც ახორციელებს მის კრიტიკულ შესწავლას, რათა თავიდან აიცილოს ცრურწმენა ან ლმობიერება“. [9]

ამრიგად, ადრეული შედეგების შედარება ექსპერიმენტულ შედეგებთან აუცილებელია ობიექტური ექსპერიმენტისთვის - ხილული შედეგები უფრო მნიშვნელოვანია. საბოლოო ჯამში, ეს შეიძლება ნიშნავდეს, რომ ექსპერიმენტულმა მკვლევარმა უნდა გამონახოს საკმარისი გამბედაობა, რომ უარი თქვას ტრადიციული მოსაზრებების ან შედეგების შესახებ, განსაკუთრებით თუ ეს შედეგები არ არის ექსპერიმენტული, არამედ ლოგიკური/გონებრივი წარმოშობის შედეგი. კრიტიკული განხილვის ამ პროცესში, თავად კაცმა არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ის მიდრეკილია სუბიექტური მოსაზრებებისკენ – „ცრურწმენების“ და „თბილის“ მეშვეობით – და, შესაბამისად, კრიტიკული უნდა იყოს ჰიპოთეზების აგების საკუთარ გზაზე. [ საჭიროა ციტატა ]

ფრენსის ბეკონი (1561–1626), ინგლისელი ფილოსოფოსი და მეცნიერი, რომელიც მოღვაწეობდა მე-17 საუკუნეში, გახდა ექსპერიმენტული მეცნიერების გავლენიანი მხარდამჭერი ინგლისურ რენესანსში. ის არ ეთანხმებოდა მეცნიერულ კითხვებზე დედუქციური პასუხის მეთოდს - იბნ ალ-ჰაითჰემის მსგავსი - და ასე აღწერდა მას შემდეგნაირად: ”ადამიანი ჯერ თავისი ნების მიხედვით განსაზღვრავს კითხვას, შემდეგ მიმართავს გამოცდილებას და აქცევს მას თავის პლაცენტებთან შესაბამისობაში. , მიჰყავს მას ისე, როგორც ტყვე მსვლელობაში." [10] ბეკონს სურდა მეთოდი, რომელიც ეყრდნობოდა განმეორებად დაკვირვებებს ან ექსპერიმენტებს. აღსანიშნავია, რომ მან პირველად შეუკვეთა მეცნიერული მეთოდი, როგორც ეს ჩვენ დღეს გვესმის.

რჩება უბრალო გამოცდილება, რომელსაც თუ მივიღებთ ისე, როგორც ხდება, უბედურებას უწოდებენ, თუ ეძებს, ექსპერიმენტს. გამოცდილების ჭეშმარიტი მეთოდი ჯერ ანთებს სანთელს [ჰიპოთეზას], შემდეგ კი სანთლის საშუალებით აჩვენებს გზას [აწყობს და ზღუდავს ექსპერიმენტს] დაწყებული, როგორც ეს ხდება სათანადოდ დალაგებული და მონელებული გამოცდილებით, არა აურაცხელი ან არარეგულარული, და მისგან გამოდის. აქსიომები [თეორიები] და დადგენილი აქსიომებიდან ისევ ახალი ექსპერიმენტები. [11]: 101

მომდევნო საუკუნეებში ადამიანებმა, რომლებმაც გამოიყენეს სამეცნიერო მეთოდი სხვადასხვა სფეროში, მიაღწიეს მნიშვნელოვან მიღწევებს და აღმოჩენებს. მაგალითად, გალილეო გალილეიმ (1564–1642) ზუსტად გაზომა დრო და ჩაატარა ექსპერიმენტები, რათა ზუსტი გაზომვები და დასკვნები გაეკეთებინა დაცემის სიჩქარის შესახებ. ანტუან ლავუაზიე (1743–1794), ფრანგი ქიმიკოსი, გამოიყენა ექსპერიმენტი ახალი სფეროების აღსაწერად, როგორიცაა წვა და ბიოქიმია და განავითარა მასის (მატერიის) კონსერვაციის თეორია. [12] ლუი პასტერმა (1822–1895) გამოიყენა სამეცნიერო მეთოდი სპონტანური წარმოშობის გაბატონებული თეორიის გასაქარწყლებლად და დაავადების ჩანასახების თეორიის გასავითარებლად. [13] პოტენციურად დამაბნეველი ცვლადების კონტროლის მნიშვნელობის გამო, სასურველია კარგად შემუშავებული ლაბორატორიული ექსპერიმენტების გამოყენება, როდესაც ეს შესაძლებელია.

მნიშვნელოვანი პროგრესი ექსპერიმენტების დიზაინსა და ანალიზში მოხდა მე-20 საუკუნის დასაწყისში, ისეთი სტატისტიკოსების წვლილით, როგორიცაა რონალდ ფიშერი (1890–1962), ჯერზი ნეიმანი (1894–1981), ოსკარ კემპთორნი (1919–2000), გერტრუდი. მერი კოქსი (1900-1978) და უილიამ გემელ კოკრანი (1909-1980), სხვათა შორის.

ექსპერიმენტები შეიძლება დაიყოს რამდენიმე განზომილების მიხედვით, რაც დამოკიდებულია პროფესიული ნორმებისა და სტანდარტების მიხედვით სასწავლო სხვადასხვა სფეროში.

ზოგიერთ დისციპლინაში (მაგ., ფსიქოლოგიაში ან პოლიტიკურ მეცნიერებაში), „ჭეშმარიტი ექსპერიმენტი“ არის სოციალური კვლევის მეთოდი, რომელშიც ორი სახის ცვლადია. დამოუკიდებელი ცვლადი მანიპულირებს ექსპერიმენტატორის მიერ, ხოლო დამოკიდებული ცვლადი იზომება. ჭეშმარიტი ექსპერიმენტის მახასიათებელი მახასიათებელია ის, რომ ის შემთხვევით ანაწილებს სუბიექტებს ექსპერიმენტატორის მიკერძოების გასანეიტრალებლად და უზრუნველყოფს ექსპერიმენტის გამეორებების დიდ რაოდენობაზე, რომ ის აკონტროლებს ყველა დამაბნეველ ფაქტორს. [14]

დისციპლინის მიხედვით, ექსპერიმენტები შეიძლება ჩატარდეს სხვადასხვა, მაგრამ არა ურთიერთგამომრიცხავი მიზნების მისაღწევად: [15] თეორიების ტესტირება, ფენომენების ძიება და დოკუმენტირება, თეორიების შემუშავება ან პოლიტიკის შემქმნელების რჩევა. ეს მიზნები ასევე განსხვავებულად ეხება ვალიდურობის შეშფოთებას.

კონტროლირებადი ექსპერიმენტები რედაქტირება

კონტროლირებადი ექსპერიმენტი ხშირად ადარებს ექსპერიმენტული ნიმუშებიდან მიღებულ შედეგებს კონტროლი ნიმუშები, რომლებიც პრაქტიკულად იდენტურია ექსპერიმენტული ნიმუშისა, გარდა ერთი ასპექტისა, რომლის ეფექტიც ტესტირება ხდება (დამოუკიდებელი ცვლადი). კარგი მაგალითი იქნება ნარკოტიკების ტესტირება. ნიმუში ან ჯგუფი, რომელიც იღებს წამალს, იქნება ექსპერიმენტული ჯგუფი (მკურნალობის ჯგუფი) და ის, ვინც იღებს პლაცებოს ან რეგულარულ მკურნალობას, იქნება საკონტროლო. ბევრ ლაბორატორიულ ექსპერიმენტში კარგი პრაქტიკაა ტესტის ჩასატარებლად რამდენიმე განმეორებითი ნიმუშის ქონა და დადებითი და უარყოფითი კონტროლი. განმეორებითი ნიმუშების შედეგები ხშირად შეიძლება იყოს საშუალოდ, ან თუ ერთ-ერთი გამეორება აშკარად არ შეესაბამება სხვა ნიმუშების შედეგებს, ის შეიძლება გაუქმდეს, როგორც ექსპერიმენტული შეცდომის შედეგი (სატესტო პროცედურის ზოგიერთი ეტაპი შეიძლება შეცდომით იყოს გამოტოვებული ამ ნიმუშისთვის). ყველაზე ხშირად, ტესტები კეთდება დუბლიკატში ან სამჯერ. დადებითი კონტროლი არის ფაქტობრივი ექსპერიმენტული ტესტის მსგავსი პროცედურა, მაგრამ ცნობილია, რომ წინა გამოცდილება იძლევა დადებით შედეგს. ცნობილია, რომ უარყოფითი კონტროლი უარყოფით შედეგს იძლევა. დადებითი კონტროლი ადასტურებს, რომ ექსპერიმენტის ძირითადმა პირობებმა შეძლეს დადებითი შედეგის გამომუშავება, მაშინაც კი, თუ არცერთი რეალური ექსპერიმენტული ნიმუში არ იძლევა დადებით შედეგს. უარყოფითი კონტროლი გვიჩვენებს საბაზისო შედეგს, რომელიც მიიღება, როდესაც ტესტი არ იძლევა გაზომვადი დადებით შედეგს. ყველაზე ხშირად უარყოფითი კონტროლის მნიშვნელობა განიხილება, როგორც "ფონური" მნიშვნელობა ტესტის ნიმუშის შედეგების გამოკლებისთვის. ზოგჯერ დადებითი კონტროლი იღებს სტანდარტული მრუდის კვადრატს.

მაგალითი, რომელიც ხშირად გამოიყენება სასწავლო ლაბორატორიებში, არის კონტროლირებადი ცილის ანალიზი. მოსწავლეებს შეიძლება მიეცეს სითხის ნიმუში, რომელიც შეიცავს უცნობი (მოსწავლისთვის) რაოდენობის ცილებს. მათი ამოცანაა სწორად შეასრულონ კონტროლირებადი ექსპერიმენტი, რომელშიც ისინი განსაზღვრავენ ცილის კონცენტრაციას სითხის ნიმუშში (ჩვეულებრივ უწოდებენ "უცნობ ნიმუშს"). სასწავლო ლაბორატორია აღჭურვილი იქნება ცილის სტანდარტული ხსნარით ცნობილი ცილის კონცენტრაციით. სტუდენტებს შეუძლიათ გააკეთონ რამდენიმე დადებითი საკონტროლო ნიმუში, რომელიც შეიცავს ცილის სტანდარტის სხვადასხვა განზავებას. უარყოფითი საკონტროლო ნიმუშები შეიცავდა ყველა რეაგენტს ცილის ანალიზისთვის, მაგრამ არა პროტეინს. ამ მაგალითში, ყველა ნიმუში შესრულებულია დუბლიკატში. ანალიზი არის კოლორიმეტრული ანალიზი, რომლის დროსაც სპექტროფოტომეტრს შეუძლია გაზომოს ცილის რაოდენობა ნიმუშებში ფერადი კომპლექსის გამოვლენით, რომელიც წარმოიქმნება ცილის მოლეკულებისა და დამატებული საღებავის მოლეკულების ურთიერთქმედებით. ილუსტრაციაში, განზავებული ტესტის ნიმუშების შედეგები შეიძლება შევადაროთ სტანდარტული მრუდის შედეგებს (ილუსტრაციაში ლურჯი ხაზი), რათა შეფასდეს ცილის რაოდენობა უცნობ ნიმუშში.

კონტროლირებადი ექსპერიმენტები შეიძლება ჩატარდეს, როდესაც ძნელია ექსპერიმენტის ყველა პირობის ზუსტად კონტროლი. ამ შემთხვევაში, ექსპერიმენტი იწყება ორი ან მეტი სანიმუშო ჯგუფის შექმნით ალბათობით ექვივალენტური, რაც ნიშნავს, რომ ნიშან-თვისებების გაზომვები ჯგუფებს შორის უნდა იყოს მსგავსი და რომ ჯგუფებმა უნდა უპასუხონ ერთნაირად, თუ მათ ერთნაირი მკურნალობა ექნებათ. ეს ეკვივალენტობა განისაზღვრება სტატისტიკური მეთოდებით, რომლებიც ითვალისწინებენ ინდივიდებს შორის ვარიაციის რაოდენობას და თითოეულ ჯგუფში ინდივიდების რაოდენობას. ისეთ სფეროებში, როგორიცაა მიკრობიოლოგია და ქიმია, სადაც ძალიან მცირე ცვალებადობაა ინდივიდებს შორის და ჯგუფის ზომა ადვილად აღწევს მილიონებს, ეს სტატისტიკური მეთოდები ხშირად გვერდის ავლით ხდება და უბრალოდ ხსნარის თანაბარ ნაწილებად დაყოფა ვარაუდობენ, რომ წარმოიქმნება ნიმუშების იდენტური ჯგუფები.

მას შემდეგ რაც ჩამოყალიბდება ექვივალენტური ჯგუფები, ექსპერიმენტატორი ცდილობს მათ იდენტურად მოექცეს გარდა ერთისა ცვლადი რომ მას სურს იზოლირება. ადამიანის ექსპერიმენტები მოითხოვს სპეციალურ დაცვას გარე ცვლადების წინააღმდეგ, როგორიცაა პლაცებოს ეფექტი. ასეთი ექსპერიმენტები ზოგადად ორმაგი ბრმა, რაც იმას ნიშნავს, რომ არც მოხალისემ და არც მკვლევარმა არ იცის, რომელი პირები არიან საკონტროლო ჯგუფში ან ექსპერიმენტულ ჯგუფში, სანამ ყველა მონაცემი არ შეგროვდება. ეს უზრუნველყოფს, რომ მოხალისეზე ნებისმიერი ეფექტი გამოწვეულია თავად მკურნალობასთან და არ არის პასუხი იმ ცოდნაზე, რომ ის მკურნალობს.

ადამიანურ ექსპერიმენტებში მკვლევარებმა შეიძლება მისცენ სუბიექტს (პირს) სტიმული, რომელზეც სუბიექტი რეაგირებს. ექსპერიმენტის მიზანია სტიმულზე პასუხის გაზომვა ტესტის მეთოდით.

ექსპერიმენტების დიზაინში ორი ან მეტი „მკურნალობა“ გამოიყენება მკურნალობის საშუალო პასუხებს შორის სხვაობის შესაფასებლად. მაგალითად, პურის გამოცხობაზე ექსპერიმენტმა შეიძლება შეაფასოს განსხვავება რაოდენობრივ ცვლადებთან დაკავშირებულ პასუხებში, როგორიცაა წყლის თანაფარდობა ფქვილთან და ხარისხობრივ ცვლადებთან, როგორიცაა საფუარის შტამები. ექსპერიმენტი არის მეცნიერული მეთოდის ნაბიჯი, რომელიც ეხმარება ადამიანებს გადაწყვიტონ ორ ან მეტ კონკურენტ ახსნა-განმარტებას ან ჰიპოთეზას შორის. ეს ჰიპოთეზები გვთავაზობენ მიზეზებს ფენომენის ასახსნელად, ან მოქმედების შედეგების პროგნოზირებისთვის. An example might be the hypothesis that "if I release this ball, it will fall to the floor": this suggestion can then be tested by carrying out the experiment of letting go of the ball, and observing the results. Formally, a hypothesis is compared against its opposite or null hypothesis ("if I release this ball, it will not fall to the floor"). The null hypothesis is that there is no explanation or predictive power of the phenomenon through the reasoning that is being investigated. Once hypotheses are defined, an experiment can be carried out and the results analysed to confirm, refute, or define the accuracy of the hypotheses.

Experiments can be also designed to estimate spillover effects onto nearby untreated units.

Natural experiments Edit

The term "experiment" usually implies a controlled experiment, but sometimes controlled experiments are prohibitively difficult or impossible. In this case researchers resort to natural experiments ან quasi-experiments. [16] Natural experiments rely solely on observations of the variables of the system under study, rather than manipulation of just one or a few variables as occurs in controlled experiments. To the degree possible, they attempt to collect data for the system in such a way that contribution from all variables can be determined, and where the effects of variation in certain variables remain approximately constant so that the effects of other variables can be discerned. The degree to which this is possible depends on the observed correlation between explanatory variables in the observed data. When these variables are არა well correlated, natural experiments can approach the power of controlled experiments. Usually, however, there is some correlation between these variables, which reduces the reliability of natural experiments relative to what could be concluded if a controlled experiment were performed. Also, because natural experiments usually take place in uncontrolled environments, variables from undetected sources are neither measured nor held constant, and these may produce illusory correlations in variables under study.

Much research in several science disciplines, including economics, human geography, archaeology, sociology, cultural anthropology, geology, paleontology, ecology, meteorology, and astronomy, relies on quasi-experiments. For example, in astronomy it is clearly impossible, when testing the hypothesis "Stars are collapsed clouds of hydrogen", to start out with a giant cloud of hydrogen, and then perform the experiment of waiting a few billion years for it to form a star. However, by observing various clouds of hydrogen in various states of collapse, and other implications of the hypothesis (for example, the presence of various spectral emissions from the light of stars), we can collect data we require to support the hypothesis. An early example of this type of experiment was the first verification in the 17th century that light does not travel from place to place instantaneously, but instead has a measurable speed. Observation of the appearance of the moons of Jupiter were slightly delayed when Jupiter was farther from Earth, as opposed to when Jupiter was closer to Earth and this phenomenon was used to demonstrate that the difference in the time of appearance of the moons was consistent with a measurable speed.

Field experiments Edit

Field experiments are so named to distinguish them from laboratory experiments, which enforce scientific control by testing a hypothesis in the artificial and highly controlled setting of a laboratory. Often used in the social sciences, and especially in economic analyses of education and health interventions, field experiments have the advantage that outcomes are observed in a natural setting rather than in a contrived laboratory environment. For this reason, field experiments are sometimes seen as having higher external validity than laboratory experiments. However, like natural experiments, field experiments suffer from the possibility of contamination: experimental conditions can be controlled with more precision and certainty in the lab. Yet some phenomena (e.g., voter turnout in an election) cannot be easily studied in a laboratory.

An observational study is used when it is impractical, unethical, cost-prohibitive (or otherwise inefficient) to fit a physical or social system into a laboratory setting, to completely control confounding factors, or to apply random assignment. It can also be used when confounding factors are either limited or known well enough to analyze the data in light of them (though this may be rare when social phenomena are under examination). For an observational science to be valid, the experimenter must know and account for confounding factors. In these situations, observational studies have value because they often suggest hypotheses that can be tested with randomized experiments or by collecting fresh data.

Fundamentally, however, observational studies are not experiments. By definition, observational studies lack the manipulation required for Baconian experiments. In addition, observational studies (e.g., in biological or social systems) often involve variables that are difficult to quantify or control. Observational studies are limited because they lack the statistical properties of randomized experiments. In a randomized experiment, the method of randomization specified in the experimental protocol guides the statistical analysis, which is usually specified also by the experimental protocol. [17] Without a statistical model that reflects an objective randomization, the statistical analysis relies on a subjective model. [17] Inferences from subjective models are unreliable in theory and practice. [18] In fact, there are several cases where carefully conducted observational studies consistently give wrong results, that is, where the results of the observational studies are inconsistent and also differ from the results of experiments. For example, epidemiological studies of colon cancer consistently show beneficial correlations with broccoli consumption, while experiments find no benefit. [19]

A particular problem with observational studies involving human subjects is the great difficulty attaining fair comparisons between treatments (or exposures), because such studies are prone to selection bias, and groups receiving different treatments (exposures) may differ greatly according to their covariates (age, height, weight, medications, exercise, nutritional status, ethnicity, family medical history, etc.). In contrast, randomization implies that for each covariate, the mean for each group is expected to be the same. For any randomized trial, some variation from the mean is expected, of course, but the randomization ensures that the experimental groups have mean values that are close, due to the central limit theorem and Markov's inequality. With inadequate randomization or low sample size, the systematic variation in covariates between the treatment groups (or exposure groups) makes it difficult to separate the effect of the treatment (exposure) from the effects of the other covariates, most of which have not been measured. The mathematical models used to analyze such data must consider each differing covariate (if measured), and results are not meaningful if a covariate is neither randomized nor included in the model.

To avoid conditions that render an experiment far less useful, physicians conducting medical trials—say for U.S. Food and Drug Administration approval—quantify and randomize the covariates that can be identified. Researchers attempt to reduce the biases of observational studies with matching methods such as propensity score matching, which require large populations of subjects and extensive information on covariates. However, propensity score matching is no longer recommended as a technique because it can increase, rather than decrease, bias. [20] Outcomes are also quantified when possible (bone density, the amount of some cell or substance in the blood, physical strength or endurance, etc.) and not based on a subject's or a professional observer's opinion. In this way, the design of an observational study can render the results more objective and therefore, more convincing.

By placing the distribution of the independent variable(s) under the control of the researcher, an experiment—particularly when it involves human subjects—introduces potential ethical considerations, such as balancing benefit and harm, fairly distributing interventions (e.g., treatments for a disease), and informed consent. For example, in psychology or health care, it is unethical to provide a substandard treatment to patients. Therefore, ethical review boards are supposed to stop clinical trials and other experiments unless a new treatment is believed to offer benefits as good as current best practice. [21] It is also generally unethical (and often illegal) to conduct randomized experiments on the effects of substandard or harmful treatments, such as the effects of ingesting arsenic on human health. To understand the effects of such exposures, scientists sometimes use observational studies to understand the effects of those factors.

Even when experimental research does not directly involve human subjects, it may still present ethical concerns. For example, the nuclear bomb experiments conducted by the Manhattan Project implied the use of nuclear reactions to harm human beings even though the experiments did not directly involve any human subjects.


With all the rain we have been experiencing in the Triad lately, we decided it would be the perfect opportunity to have a lesson on the water cycle!

For this experiment you will need the following:

  • Plastic ziplock bag
  • Sharpie (to draw clouds and waves)
  • ¼ cup of water
  • Blue food coloring
  • Painter’s tape

Begin your experiment by drawing clouds around the top and water around the bottom of your plastic bag. This will serve as a visual aid of the water cycle and how it works.

Next, fill your plastic bag with ¼ cup of water, and add about 4 drops of food coloring.

Seal your bag shut, and hang it in a window (we recommend using painter’s tape since it is easy to remove once your experiment is over.)

Now it’s time to let nature run its course! Check on your bag periodically and notice how much condensation your baggie collects over time.

In nature, the sun’s heat causes water to evaporate from streams, lakes, rivers, and oceans. As the water vapor rises, it condenses to form clouds when it reaches cooler air. When the clouds are full of water, or saturated, they release some of the water as rain. Then the cycle starts over again.

The same principle can be applied to your experiment. Over the next few days, you will see that the water has warmed in the sunlight and evaporated into vapor. As that vapor cooled it began changing back into liquid, just like a cloud. When enough water condensed, the air couldn’t hold it anymore and the water fell down in the form of precipitation.

Remember, it is important to note that an experiment uses a variable (something that changes) to answer a question. To turn this demonstration into an experiment, you have to change something! Check out these questions to get you started:

  • Does the location (North facing, South facing, partial shade, full sun, etc) of the window have any impact on the cycle?
  • Does the amount of food coloring used have any impact?
  • How does the outside temperature impact the experiment?

Give it a try and let us know how your experiment turned out on our Facebook, Instagram, or Twitter pages using the hashtag #gscscience!


Landmark Experiments in Molecular Biology

Landmark Experiments in Molecular Biology critically considers breakthrough experiments that have constituted major turning points in the birth and evolution of molecular biology. These experiments laid the foundations to molecular biology by uncovering the major players in the machinery of inheritance and biological information handling such as DNA, RNA, ribosomes, and proteins. Landmark Experiments in Molecular Biology combines an historical survey of the development of ideas, theories, and profiles of leading scientists with detailed scientific and technical analysis.

Landmark Experiments in Molecular Biology critically considers breakthrough experiments that have constituted major turning points in the birth and evolution of molecular biology. These experiments laid the foundations to molecular biology by uncovering the major players in the machinery of inheritance and biological information handling such as DNA, RNA, ribosomes, and proteins. Landmark Experiments in Molecular Biology combines an historical survey of the development of ideas, theories, and profiles of leading scientists with detailed scientific and technical analysis.


Activities to Explore Chemical Reactions

1. Elephant Toothpaste

There is no actual toothpaste involved, but the Elephant Toothpaste reaction creates a fun, high-impact foaming demonstration of the reaction created when hydrogen peroxide is mixed with yeast and dish soap. (Optional: students can use various colors of food dye to create their own unique displays.)

2. Chemical Reaction Lava Lamp

ში Make an Alka-Seltzer Powered Lava Lamp activity, students can enjoy a groovy, bubbling lava lamp effect when they combine Alka-Seltzer®, mineral or vegetable oil, and water.

3. Lemon Volcano

ში Make a Lemon Volcano activity, students make their own fizzing volcanoes when they mix baking soda and lemon (citric acid) and see what the release of carbon dioxide (CO2) gas has to do with the volcano effect.

4. Invisible Ink

Have turmeric? ში Secret Messages With Invisible Ink! activity, students explore two different kinds of chemical reactions to see which works best for writing and decoding secret messages. (Tip! Get a firsthand look at how things went when this family did the activity at home.)

5. Bath Bombs

ში Making Homemade Bath Bombs activity, students explore different recipes and ingredients to see which will produce the fizziest bath bomb &mdash and why. (A convenient Bath Bomb Kit is available for students doing science projects about this chemical reaction.)

6. Exploring Enzymes

ში Exploring Enzymes activity, students learn about enzymes in the body and find out how the catalase enzyme helps protect cells.

7. Fire Snake

ში Make a Fire Snake activity, the combination of lighter fluid, sand, baking soda, and sugar triggers a chemical reaction in which an impressive fire snake seems to magically grow as it burns.

8. Cabbage Chemistry

ში Color-changing Cabbage Chemistry activity, students use cabbage to make an indicator solution and then learn about acids and bases by testing various foods and liquids.

9. Foamy Fake Snow

ში Foaming Fake Snow activity, students make fake snow and explore chemical reactions and surfactants.


Experiments on Biotechnology | ბიოლოგია

Are you researching experiments on biotechnology ? You are in the right place. The below mentioned article includes a collection of seven experiments on biotechnology: 1. Culture Media 2. Callus Tissue Culture 3. Tissue Culture Medium 4. Tissue Culture in Plants 5. Isolation of Single Cells 6. Cell Planting Technique 7. Isolation of Protoplasm.

  1. Experiment on Culture Media
  2. Experiment on Callus Tissue Culture
  3. Experiment on Tissue Culture Medium
  4. Experiment on Tissue Culture in Plants
  5. Experiment on Isolation of Single Cells
  6. Experiment on Cell Planting Technique
  7. Experiment on Isolation of Protoplasm

1. Experiment on Culture Media:

Aim of the Experiment:

Prepare a list of nutritional requirements for root culture of Convolvulus arvensis.

Mix the above-mentioned macronutrient salts:

(A) micronutrient salts (B) and organic components (C). Adjust the pH of this medium to 4.5 and autoclave it for 15 minutes at 15 pounds per square inch.

2. Experiment on Callus Tissue Culture:

Aim of the Experiment:

Prepare a list of nutritional requirements of callus tissue culture of roots of Convolvulus arvensis.

2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2, 4-D), nicotinic acid, pyridoxine HCl, adenine sulphate, myoinositol and 1-glutamine.

List of nutritional requirements:

All components mentioned above in Experiment No. 1 plus some additional organic components mentioned below:

3. Experiment on Tissue Culture Medium:

Aim of the Experiment:

To prepare a tissue culture medium.

Tissue culture medium:

The simple method of preparing tissue culture medium is to use commercially available media of some good companies (e.g., SIGMA Chemical Company, St. Louis, USA or Hi Media Laboratories Pvt. Ltd., 23 Vadhani Industrial Estate, Bombay-86) in the market.

These are dry powdered media containing the desired macronutrients, micronutrients, vitamins and amino acids. The powder is dissolved in distilled water. Agar, sugar and other constituents are added in it, and distilled water is again added to prepare the final volume. The medium is autoclaved after the adjustment of the desired pH .

Composition of murashige-skoog medium:

Murashige-Skoog’s (MS) medium is the most widely used medium in the tissue culture laboratories for culturing plant tissue and cell culture of both monocotyledons and dicotyledons.

The composition of the various constituents of this medium is under mentioned:

4. Experiment on Tissue Culture in Plants:

Aim of the Experiment:

To work out the generalized steps used in the methodology of tissue culture in a plant material.

Plant material (e.g., mature carrot plant), water, scalpel or razor, cork borer, sterile petri-dishes, callus initiation medium (e.g., Murashige-Skoog’s medium) with 2,4-D, shoot development medium, pot with soil.

1. Take a mature carrot plant (Fig. 65 A) with its tap roots intact, remove its leaves and wash its tap roots thoroughly (Fig. 65 B).

2. Cut the tap root into 3 or 4 pieces (Fig. 65 C) with a sharp scalpel or razor.

3. Insert the cork borer into a tap root piece (Fig. 65 D) and take out the desired regions of root.

4. Put such a removed tap root piece in a sterile petri- dish and cut it transversely into small pieces as shown in Fig. 65 E.

Fig. 65. Various steps showing protocol for somatic embryogenesis in Carrot

5. Take some callus initiation medium (e.g., Murashige-Skoog’s medium or MS medium) with 2,4-D in a sterile petri-dish, place some discs or cut pieces of tap root on it and incubate for 6-8 weeks. Callus formation starts within 4-6 weeks (Fig. 65 F).

6. Transfer the callus to another petri-dish containing shoot development medium. Young plants with roots and shoots (Fig. 65G) start to develop within 4-8 weeks.

7. These young plants are transferred to pots containing soil (Fig. 65 H) where they develop into mature plants (Fig. 65 A).

5. Experiment on Isolation of Single Cells:

Aim of the Experiment:

To demonstrate the isolation of single cells from intact plant organs.

Fresh leaves of plant, 95% ethyl alcohol, calcium hypochlorite (7% solution), sterile distilled water, blade, potter-Elvehjem glass homogenizer tube, Rossini culture medium, sterile metal Tyler filters, centrifuge, agar plates, and incubator.

1. Take the fresh leaves and immerse them in 95% ethyl alcohol.

2. Rinse these leaves for 15 minutes in calcium hypochlorite solution (7%) and then wash 2-3 times in sterile distilled water.

3. Cut these leaves into small pieces of about 1 sq. cm., and put 1.5 gm. of such pieces in a potter- Elvehjem glass homogenizer tube.

4. Add 10 ml of Rossini culture medium into this homogenizer tube and homogenize the leaves.

5. Filter the medium containing homogenized leaves through two layers of such sterile metal Tyler filters of which the mesh diameter of upper layer is 61 mm and of lower layer is 38 mm.

6. Centrifuge the filtrate and discard the supernatant.

7. The sediment consists of free mesophyll cells. Suspend this sediment in a volume of medium.

8. Inoculate the free mesophyll cells into an agar plate or into the liquid medium and incubate these plates or vials in dark or light at 26°C.

Observations and results:

Sediment in the centrifuge tube contains free mesophyll cells. On a suitable medium these cells can be cultured.

6. Experiment on Cell Planting Technique:

Aim of the Experiment:

To demonstrate the Cell Planting Technique or process of Single Cell Culture and callus formation.

Free mesophyll cells (as obtained in Exercise No 5), beaker, Murashige-Skoog (MS) liquid medium (as prepared in Experiment No. 3), MS solid medium containing 0.6% agar, fine gauze, petri-dishes, sealing agent, inverted microscope, glass-marking pencil, incubator.

1. Take MS liquid medium in a beaker and suspend in it the free cells as obtained in Experiment No. 5.

2. Pass this cell suspension through a fine gauze.

3. In a separate beaker, dissolve MS solid medium and allow it to cool down to 35°C.

4. In a separate beaker, mix this molten MS agar medium and cell suspension in equal proportions (50: 50) and shake it well. By doing so the cells, would be evenly distributed throughout the medium.

5. Take some sterile petri-dishes and pour about 10 ml of this medium containing cells in each of them. Seal these petri-dishes with a sealing agent and incubate them in dark at about 25°C for 3-4 weeks.

Observations and results:

Prior to incubation, observe the single cells in the petri-dishes under an inverted microscope and mark the location of these cells on the outside of petri-dishes by a glass-marking pencil. This will make you sure about the isolation of pure single cells. After 3-4 weeks calli or colonies will develop on the agar surface in each petri-dish.

7. Experiment on Isolation of Protoplasm:

Aim of the Experiment:

Isolation of protoplast from different tissues using commercially available enzymes.

Root tips of Allium sativum, alcohol, distilled water, sodium hypochlorite, autoclave, mannitol, driselase enzyme, Knop’s solution, incubator, small sterile tubes, centrifuge, slides, microscope, agar- based culture medium, ultraviolet microscope.

Method and Observations:

1. Dip some young root tips of Allium sativum in 80% alcohol for 30 seconds and rinse them thoroughly with some sterile distilled water.

2. Now dip the root tips in 1.5% sodium hypochlorite for about 10 minutes and again rinse them thoroughly with sterile distilled water.

3. Repeat the rinsing process with distilled water 2-3 times.

4. Now cut the tips into small pieces in freshly prepared and autoclaved 0.5 M mannitol.

5. Prepare 5% stock solution of enzyme driselase by adding 2 ml of stock driselase in 18 ml of 0.5 M mannitol.

6. Now put the cut tips in 0.5% driselase for about 30 minutes.

7. Transfer the tips into a solution of mannitol and Knop’s solution (1:1) and incubate them at 37°C for about 15 hours.

8. The incubated tips are now taken in small sterile tubes to release the protoplast. Centrifuge them in mannitol two times for about 15 minutes at 1500 rpm.

9. After centrifuge process, discard the supernatant. The settled residue contains protoplasts.

10.Put a drop of this residue on a clean slide and observe under microscope carefully to see that cell wall has been removed.

The protoplasts have now been isolated. These isolated protoplasts can now be transferred to the culture medium for regeneration, and this process is called protoplast culture.

Now suspend the residue containing the isolated protoplasts in isotonic solution of mannitol. This will provide appropriate concentration of protoplast. This is now transferred to a suitable agar-based culture medium. Wait for a few hours.

The isolated protoplasts now begin to develop new cell wall, which can be detected by ultraviolet microscopy. The cells soon start to divide and form small callus colony. From the so-formed small colonies of callus, new intact plants can be regenerated.


Უყურე ვიდეოს: ანა მატიაშვილის ექსპერიმენტი (აგვისტო 2022).