illustration of DNA Futuristic digital Abstract background for Science and technology
Scanning electronic micrograph depicts E. coli bacteria aggregated together.
أحيانـَأ يقوم علماء الأحياء بدراسة بكتيريا الإيشرشيا كولاي أو الإيكولاي (E.coli) وهي نوع من البكتريا التي تعيش بشكل طبيعي في جهازنا الهضمي ولكنها أحيانـاً تتسبب في إنتشار بعض الأمراض.

إن علم الأحياء/البيولوجيا مثله مثل علوم الفيزياء والكيمياء والجيولوجيا فهو علمٌ مختص بدراسة العالم الطبيعيّ عمومـًا، أما خصوصـًا فهو مختص بدراسة الحياة، فإكتشافات علم الأحياء قام بها مجموعة من الباحثون سواء فرديـًا أو جماعيـًا بإستخدام أساليب/مناهج علمية متفق عليها مُسبقـًا وفي ضوء ما سبق يمكن القول أنه مشروعٌ مُجتمعيّ مثل السياسة والفنون كسائر العلوم الأخرى.وتلك المناهج العلمية تشمل الملاحظة الدقيقة وتسجيلها وإتّباع التفكير المنطقيّ والرياضيّ والتجربة وإخضاع النتائج لفحص وتدقيق الآخريين.

والعلم أيضـًا يتطلب قدراً من المُخيلة الخِصبة والإبداع؛ فالتجربة الجيدة هي التجربة حسنة التصميم. ومثل السياسة فبعض العلوم مُلزمَة بإتباع خطوات عملية محددة والبعض الآخر مُكرّس خصيصـًا للتطبيق العمليّ مثل منع إنتشار الأمراض وعلوم أخرى وقودها هو الفضول، ولذا لاشك أن كل العلوم مهما كانت أهدافها قد أثّرت في الوجود البشريّ وستسمر في ذلك.

Photo A depicts round colonies of blue-green algae. Photo B depicts round fossil structures called stromatalites along a watery shoreline.
على اليسار صورة لبكتريا معورفة باسم السيانوبكتيريا-Cyanobacteria تحت المجهر الضوئي وهي واحدة من أقدم صور الحياة على الأرض أما على اليمين نوع من الصخور يُعرف بصخور الستروماتوليت-stromatolites  وهي ناتجة عن تراكم السيانوبكتيريا على شواطئ المياه الضحلة.

البحث العلميّ

الصفة المشتركة بين كل العلوم هي هدفُها الأسمى ألا وهو “أن تعلم”، فالفضول والتساؤل هما القوة المحركة للتطور العلميّ وفي ضوء سعيّ العُلماء إلى فهم العالم وكيفية عمله يوجد وسيلتان للتفكير المنطقيّ وهما التفكير الاستقرائي والتفكير الاستنتاجي.

التفكير الإستقرائي هو أحد أشكال التفكير المنطقي الذي يقوم على استخدام مجموعة من المُلاحظات المترابطة للوصول إلى مبدأ أو قاعدة عامة، وهذا النوع من التفكير هو استخدامه في العلوم الوصفية-descriptive science (أي العلوم القائمة على الإستكشاف) حيث يقوم العالم  ونخُص بالذكر عالم الأحياء بتجميع الملاحظات وتسجيلها، وتلك المُعطيات قد تكون نوعية (وصفية) أو كمّية (مكونة من أرقام) أما البيانات الخام (قراءات الآلات والأرقام وغيرها) يمكن إدراجها على هيئة رسومات وصور وغيرها وبصيغة أخرى يمكن القول أن العلماء -إعتمادًا على ملاحظات عديدة- يقومون بالتوصّل لإستنتاجاتهم بُناءً على أدلة، فدراسات الدماغ على سبيل المثال تعتمد على مثل هذا النوع من التفكير حيث يتم مراقبة دماغ شخصٍ ما أثناء القيام بفعلٍ معين والجزء الذي يضيئ في المخ وقتها إذاً يكون هو الجزء المتحكم في الإستجابة لهذا الفعل.

التفكير الإستنتاجي هو نوع التفكير المنطقيّ الشائع استخدامه مع العلوم القائمة على الفرضيّات فإتجاه التفكير في هذا النوع معاكس لإتجاه التفكير الإستقرائي وفيه يتم استخدام المبادئ والقوانين العامة للتكهّن بنتائج مُعينة وعليه يمكن للعالم التنبؤ بنتائج صحيحة طالما المبادئ التي تنبأ بها صحيحة فعلى سبيل المثال يمكن التنبؤ بتغير توزيعة النباتات والحيوانات في منطقة معينة إذا أصبح مناخها أكثر دفئـًا حيث يتم عقد مقارنة بين التوزيعات الحيوانية والنباتية قبل وبعد التغير المناخي وبما أن تلك التغيرات متناسقة مع المناخ الدافئ إذا يُعتبر الإستنتاج صحيحـًا.

وكِلا نوعيّ التفكير المنطقي السابق ذكرهما جزء لا يتجزأ من الإتجاهين الرئيسيين من العلوم: العلوم الوصفية(الإستكشافية) والعلوم المبنية على الفرضيات، فالعلوم الوصفية تهدف إلى الملاحظة والإستكشاف والإكتشاف أما تلك المبنية على الفرضيات تبدأ بسؤالٍ محدد أو معضلة ما مع وجود إجابة أو حل محتمل يُمكن اختبار صحته، والفرق بين هذين النوعين غير واضح لأن أغلب التوجهات العلمية تجمع بينهما، فالملاحظة تؤدي إلى تساؤل والتساؤل يؤدي إلى تكوين فرضية ما كإجابة لهذا التساؤل ثم يتم إختبار تلك الفرضية وبالتالي فكلا النوعين الوصفية والمبنية على الفرضيات في حالة مستمرة من التأثير المتبادل.

اختبار الفرضية

 عُلماء الأحياء يدرسون العالم عن طريق وضع أسئلة حوله والبحث عن إجابات مبنية على أساسٍ علميّ، وهذا الأسلوب شائع مع بقيّة العلوم وهو ما يُعرف بالأسلوب العلميّ أو المنهج العلميّ، والحقيقة أن المنهج العلميّ ليس حديث العهد حقـًا فقد تم إتباعه في عصورٍ قديمة ولكنه وُثّق لأول مرة على يد السير الإنجليزيّ فرانسيس باكون (1561-1626) والذي أعدّ المنهج الإستقرائي كأحد وسائل البحث العلميّ واستخدام المنهج العلميّ ليس حصريّ لعلماء الأحياء فقط ولكن يمكن تطبيقه تقريبـًا على كل شئ كوسيلة منطقية لحل المُعضلات.

الوسيلة العلمية تبدأ غالبـًا بملاحظة (مشكلة ما تحتاج إلى حل) والتي تؤدي إلى تساؤل، فلنُفكر سويـًا في مشكلة بسيطة تبدأ بملاحظة ونتّبع منهجـًا علميـًا لحلها، في صباح يوم الإثنين يصل طالبٌ إلى فصله ثم يكتشف أن الجو الحار داخل الفصل فتلك ملاحظة تصف مشكلة وهي الجو الحار،ثم يقوم الطالب بطرح سؤال: لماذا الجو الحار داخل الفصل؟

تذكر قولنا أن الفرضية هي حل مقترح يمكن اختبار صحته ولحل المشكلة يمكن اقتراح العديد من الفرضيات، فعلى سبيل المثال يمكن نكوّن فرضية أن الفصل الحار بسبب عدم تشغيل مُكيّف الهواء ولكن يمكننا أن نفترض إجاباتً أخرى للسؤال مثل إنقطاع الكهرباء وبالتالي مُكيّف الهواء لا يعمل. بمجرد اختيار فرضية ما يمكننا بناء تنبؤ عليها،والتنبؤ مشابه للفرضية ولكنه يأتي في صورة “بما أن… إذاً” فعلى سبيل المثال التنبؤ الذي يُمكننا بناؤه على الفرضية الأولى هو أنه إذا قام الطالب بتشغيل مُكيّف الهواء لن يصبح الفصل حاراً.

الفرضية يجب أن تكون قابلة للإختبار للتأكد من صلاحيتها، وعلى سبيل المثال الفرضية اتي تعتمد على ما يفكر به حيوان الدُب مثلا غير قابلة للإختبار لعدم إمكانيتنا من معرفة ما يفكر به الدُب بل على نقيض إنها قابلة للدحض حيث يمكن عدم إثبات صحتها من خلال تجارب عملية، أما الفرضية غير القابلة للدحض هو القول مثلاً أن لوحة بوتيتشلي “ولادة فينوس” جميلة  فلا يوجد تجربة عملية يمكنها دحض تلك الفرضية، ولإختبار الفرضية على الباحث القيام بعمل تجارب مُصممة للإستبعاد فرضية أو أكثر وهكذا يجب أن يكون سير العملية فالفرضية يمكن دحضها أو استبعادها لكن لا يمكن في أي حال إثبات صحتها فالعلوم لا تقوم على الإثباتات  مثل الرياضيات، فإذا فشلت تجربة في دحض فرضية ما إذا يُعد هذا دعمـًا لصحة هذا التفسير، ولكن هذا لا يعني الاستمرار في الإعتقاد أنه لا يمكن إيجاد أي تفسير أفضل أو الاعتقاد بأن تجربة أخرى أ:ثر دقة قد تدحض الفرضية.

البحث العلميّ لا يستبدل الإيمان أو حِس البديهية أو الأحلام فتلك العادات أو الوسائل المعرفية لها قيمة شعورية لدى الأفراد وتوفر لهم بوصلة أخلاقية ولكن الحدس والمشاعر و القناعات الراسخة والتقاليد لا يمكن القول بشكل صريح أنها صحيحة علميـًا على العكس فالعِلم محصور فقط على الأفكار الممكن اختبارها من خلال ملاحظات سليمة، فالإدعاءات الخارقة للطبيعة مثل إرجاع سبب حدوث شئٌ ما إلى الأشباح والشياطين والإله أو أي كيان روحاني  لايمكن اختبارها بتلك الطريقة.

There are several mushrooms growing together in the pattern of a circular ring

إذا رأى صديقك تلك صورة تلك الدائرة من عيش الغراب/المشروم فتحمس قائلاً أن تلك الدائرة تكونت بفعل مجموعة من الجنيات التي ترقص في شكلٍ دائري في العشب في الليلة السابقة، فهل يمكن مناقشة تفسير صديقك بأسلوب علميّ؟

نظريـًا يمكنك محاولة مراقبة الجنيّات لكنها كائنات سحرية  أو خارقة للطبيعة لم يسبق لنا رؤيتهم، لذا يتفق العلماء على أننا لا يمكننا دارستهم باستخدام وسائل وأدوات علمية ولكن العلم له تفسير آخر لهذه الصورة؛ تلك الظاهرة مشهورة باسم حلقة الجنيّات-fairy ring وهي عبارة مستعمرة من المشروم نتيجة انتشر الفطريات في بيئة ملائمة لها  ويُلاحظ فراغ منتصف الحلقة من المشروم نتيجة قلة المواد الغذائية الضرورية لها  وهذا ما يمكن التأكد منه بوسائل علمية واختبارات كيميائية للتربة.

كل تجربة تحوي متغيراً أو أكثر و ثابتـًا أو أكثر ولنأخذ على ذلك مثال فلنفترض أننا نريد اختبار صحة فرضية تقول أن الفوسفات-phosphate يُقلل نمو طحالب برك المياه العذبة، فتكون التجربة على النحو الآتي وهو أن نملأ مجموعة من الأحواض بالمياه ثم يُضاف إلى نصفها الفوسفات كل أسبوع (متغير)، والنصف الآخر يضاف إليه أملاح تستخدمه الطحالب للنمو فقط دون الفوسفات (ثابت)، فوجود الفوسفات في هذه الحالة يُعدّ مُتغيراً وإذا لوحظ نمو أقل في الأحواض التي تحوي الفوسفات إذاً فالفرضية صحيحة وإذا لم يتأثر النمو إذاً الفرضية مرفوضة ولكن عليك الإنتباه إلى أن دحض فرضية ما لا يعني بأن علينا قبول الأخرى فما حدث ليس إلا إستبعاد فرضية واحدة فقط ولا زال علينا التأكد من الأخرى.طبقـًا للمنهج العلميّ فالفرضية التي لا تتوافق مع نتائج التجربة مرفوضة.

و عمليـًا المنهج العلميّ ليس جامداً أو غير مرن كما قد يظهر لأول وهلة، أحيانـًا التجارب تقفز بنا إلى نتائج تؤدي إلى تغير في طبيعة توجهنا وغالبـًا تؤدي إلى أسئلة علمية جديدة كليـًا؛ فالعلم لا يعمل في إتجاه مستقيم أحاديّ فالتفكير العلميّ أكثر تعقيداً من ذلك حيث يقوم العلماء بتعيين التداخلات و إيجاد التعميمات والبحث الأنماط المشتركة طوال البحث العلميّ.

العلوم البحتة والتطبيقية

ظل المجتمع في العقود الأخيرة في حالة جدال حول أهمية الأنواع المختلفة من العلوم، فهل السعي وراء المعرفة البحتة يقع تحت بند الأهمية أم تلك الأهمية لا تخُص إلا العلوم ذات التطبيقات العملية لحل مشاكلنا اليومية أو تحسين حيواتنا؟ هذا السؤال يُلقي الضوء على الفروق بين نوعين مختلفين من العلوم وهما العلوم البحتة والتطبيقية.

العلم البحت هو العلم الذي يسعى إلى توسيع مدى إكتساب المعرفة بغض النظرعن إمكانية تطبيقها في أجلٍ قريب فهو لا يركز على تطوير منتج أو خدمة عاجلة للمجتمع أو الأسواق ولكن هدف العلم البحت هو المعرفة في سبيل المعرفة في حد ذاتها وهذا لا يعني أنه لن يوجد تطبيق لها في النهاية.

العلم التطبيقي أو التكنولوجيا هو يهدف إلى تسخير العلم لحل مشاكل العالم الواقعي مثل تحسين إنتاج المحاصيل وعلاج الأمراض وإنقاذ الحيوانات المُهددة بكوارث طبيعية ففي العلوم التطبيقية المُشكلة أو الهدف مٌحدد مسبقا للباحثين.

بعض الأفراد يرون أن العلوم التطبيقية ذات فائدة والعلوم البحتة غير نافعة فمثل هؤلاء قد يطرحون سؤالاً على من يدافعون عن إكتساب المعرفة بشكلٍ بحت وهو “لأي غرض؟” ولكن إذا نظرنا إلى التاريخ بعناية سنجد أن العلوم البحتة نتج عنها تطبيقات هائلة الأهمية، حيث يرى الكثير من العلماء أن الفهم البحت للعلوم ضروريّ قبل أن نبدأ في التطبيق وبالتالي العلوم التطبيقية تعتمد على نتائج العلوم البحتة، على الرغم من ذلك يرى بعض العلماء أن علينا تخطي مرحلة العلوم البحتة وأن نوجه مجهوداتنا نحو إيجاد حلول للمشاكل القائمة وكلا وجهتي النظر صحيحتين، إنها حقيقة أن بعض المشاكل تستدعي الانتباه لها بشكلٍ عاجل وبعض من حلول تلك المشاكل لا تنتج إلا من خلال المعرفة الحائزين عليها من العلوم التطبيقية.

ومثال على كيفية تعاون كلاً من العلوم البحتة و التطبيقية هو ما بعد اكتشاف شكل/بنية الحمض النووي حيث أدى ذلك لفهم آلية تضاعف الحمض النووي في الخلايا، حيث كل إنسان لديه أحماضٌ نووية مميزة له ويمكن القول أنها تحوي التعليمات التي يتبعها جسدك للحياة وبفهم العلماء لكيفية تضاعف الحمض النووي التي تحدث قبل انقسام الخلية تمكنوا من تطوير تقنيات معملية تمكنهم من التعرّف على أمراض جينية أو التعرّف على الأفراد المتواجدين في مسرح الجريمة أو عمل إختبارات الأُبوة، فبدون العلم البحت لما تواجد هذا النوع من العلم التطبيقي.

ومثالٌ آخر هو مشروع الجينوم* البشري وغرضه هو دراسة وتحليل كل كروموسوم* بشري وتعيين التسلسل الدقيق لوحدات الحمض النوويّ وتحديد موقع كل جين* وتم دراسة كائنات أخر خلال ذلك المشروع بهدف فهمٍ أفضل للكروموسوم البشري وهذا المشروع اعتمد على العلوم البحتة بدراسة جينوم كائنات غير بشرية ثم بدراسة جينوم البشر وكانت المحصلة في النهاية هي استخدام  تلك البيانات في أبحاث تطبيقية عديدة تهدف إلى علاج أمراض جينية/وراثية.

وعلى الرغم من أن الجهود المبذولة في العلوم البحتة والتطبيقية مُخطط لها بعناية إلا أنه بعض الاكتشافات العلمية حدثت بمحض الصدفة ولعل اكتشاف البنيسلين خير دليل على ذلك الذي تم اكتشافه على يد ألكسندر فليمنج عندما ترك طبق بتري مفتوحـًا بالخطأ الذي كان يحوي بكتريا المكوّرات العنقودية-Staphylococcus حيث نما عليه فطر البنيسليوم الذي قتل البكتريا ومنها تم اكتشاف مضاد حيويّ، فحتى في أكثر البيئات تنظيمـًا كالبيئة العلمية يوجد دوراً كبيراً للصُدف عندما تقع أمام عقولٍ فُضولية دقيقة الملاحظة فتؤدي إلى اكتشافاتٍ غير متوقعة.

التقارير العلمية

سواء كان البحث العلميّ بحتـًا أم تطبيقيـًا على العلماء مشاركة نتائج بحثهم مع الباحثين الآخرين كي يبنوا اكتشافاتهم عليها، فالتواصل و التعاون بين فروع العلم المختلفة هو مفتاح التقدم المعرفي ولهذا السبب يكون الجانب الهام من أعمال الباحث هو نشر أعماله والتواصل مع نظرائه من الباحثين، ويمكن نشر تلك الأعمال من خلال المؤتمرات العلمية ولكنها وسيلة محدودة لذا يلجأ معظم العلماء إلى نشر أبحاثهم على هيئة مقالات تمت مراجعتها من نظائرهم وتُنشر في مجلات علمية، حيث تتم المراجعة من قِبل علماء خبراء متخصصون في نفس المجال ويحددون ما إذا كان البحث مناسبـًا للنشر أم لا، والمراجعة العلمية ضرورية سواء لنشر الأبحاث أو الموافقة على تمويلها لضمان أصالة ومنطقية وشمول البحث. وعند نشر الأبحاث يتمكن علماء آخرون من محاكاة نفس ظروف التجربة للتوصل إلى نتائج أكبر ونتائج تلك التجربة يجب أن تكون متسقة مع نتائج نفس التجربة عندما يقوم بها عالِم آخر.

توجد حاليـًا العديد من المجلات العلمية والصحافية التي لا تعتمد على نظام مراجعة النظائر، كما توجد العديد من المجلات المجانية على الإنترنت  بعضها يستخدم نظام مراجعة النظائر بشكل صارم والبعض الآخر لا، وعليه لا يجب الإعتماد أو الأخذ بعين الاعتبار تلك الأبحاث المنشورة دون مراجعة ولا يجب أن تشكل أي أساس لبحث علمي آخر ماعدا في حالة استثنائية واحدة حيث تسمح بعض المجلات للباحث أن يقتبس من خلال تواصله الشخصي مع عالمٍ آخر من تجربة لم تُنشر نتائجها بعد وذلك بعد موافقته.


  • جين: هي وحدات الوراثة في الكائنات الحية  وتكون محمولة على الحمض النووي.
  • كروموسوم أو الصبغيّ: هي تجمعات ذات شكل منتظم للحمض النووي.
  • الجينوم: مصطلح المقصود به كامل جينات الكائن الحي.

المصدر

  • ترجمة: عبد الفتاح حسن.
  • مراجعة: محمد علي.

ماتقييمك للموضوع؟

اترك تعليقاً

Avatar

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

المادة البيضاء والمادة الرمادية

المادة البيضاء والمادة الرمادية

مقدمة في البيولوجيا