Biologický výskum je systematický proces hľadania informácií a vysvetlení prírodných javov. Získavanie vedeckých poznatkov sa opiera o dve základné metódy:
- pozorovanie – vychádza z pasívneho sledovania určitého predmetu alebo javu za jeho prirodzených podmienok. Rozdeľujeme ho na priame pozorovanie (zmyslové) a nepriame pozorovanie (sprostredkované prístrojmi, napr. mikroskopom). Získané dáta môžu byť kvalitatívne (slovný opis) alebo kvantitatívne (metrické údaje pre štatistickú analýzu).
- pokus (experiment) – je založený na aktívnom zasahovaní do biologického systému. Výskumník cielene mení určitú podmienku (nezávislá premenná) a sleduje jej efekt (závislá premenná). Zásadné je neustále porovnávanie: experimentálna skupina sa vždy porovnáva s jedincami, ktorých podmienky sa nezmenili (kontrolná skupina).
Na základe pozorovaní vedci formulujú vedeckú hypotézu (vedeckú domnienku). Aby bola hypotéza platná, musí byť jednoznačne testovateľná. V súčasnej vedeckej praxi je zaujímavosťou princíp falzifikácie – primárnym cieľom testovania je snaha vyvrátiť pravdivosť hypotézy. Jedno experimentálne potvrdenie totiž neznamená všeobecnú platnosť, kým jediné vyvrátenie prináša vážne spochybnenie celej hypotézy.
Ak je pravdivosť hypotézy potvrdená opakovane a vyjadruje vzťah medzi určitými veličinami, označujeme ju ako vedecký zákon (napríklad matematicky vyjadriteľný Hardy-Weinbergov zákon). Komplexný súhrn overených vedeckých zákonov a hypotéz, podložený obrovským množstvom dôkazov, sa nazýva vedecká teória (napríklad evolučná teória). Zatiaľ čo zákon popisuje priebeh javu, teória vysvetľuje, prečo k nemu dochádza.
Modelové organizmy link
Mnohé organizmy nemožno študovať klasickými metódami priamo v prírode a experimentovanie na ľuďoch je z etických dôvodov vylúčené. Preto biológia využíva modelové organizmy. Sú to druhy, ktoré sa zvyčajne ľahko pestujú alebo chovajú, rýchlo sa rozmnožujú a získané poznatky možno zovšeobecniť pre široké skupiny príbuzných organizmov.
Mikrobiológia link
Základným pilierom biotechnológií je črevná palička (Escherichia coli). Táto baktéria slúži ako model pre prokaryotické bunky. Má malý genóm v jedinej kruhovej molekule DNA a rýchlo sa množí. Využíva sa ako živá továreň na produkciu ľudských bielkovín, enzýmov a liečiv (napríklad inzulínu pre diabetikov).
Ak je pre výskum nevyhnutná eukaryotická bunka, najčastejšie sa využívajú kvasinky (najmä Saccharomyces cerevisiae). Výrazne prispeli k objasneniu bunkového metabolizmu a v súčasnosti sa využívajú na produkciu zložitejších proteínov a vakcín.
Ako klasický príklad jednobunkovca, ktorý sa pohybuje pomocou bŕv a živí sa baktériami, sa vo výskume aj vo výučbe tradične využíva črievička (Paramecium).
Botanika link
Absolútne kľúčovým modelovým organizmom pre vznik genetiky bol hrach (Pisum sativum). Na jeho vlastnostiach sformuloval JOHANN GREGOR MENDEL základné pravidlá dedičnosti.
Na štúdium poľnohospodárskych javov, ako je napríklad hybridná sila, sa využíva kukurica (Zea mays). Krížením čistých línií vzniká odolnejšie potomstvo s vyššími výnosmi. Kukurica patrí k najčastejším organizmom využívaným pri tvorbe geneticky modifikovaných organizmov (GMO).
Významnými genetickými modelmi pre pochopenie fyziológie rastlín sú aj arábovka (Arabidopsis thaliana) a z hľadiska výživy ľudstva dôležitá pšenica (Triticum).
Zoológia a medicína link
Obrovský pokrok vo výskume dedičnosti priniesli drozofily (Drosophila melanogaster). Táto malá vínna muška je finančne nenáročná a rýchlo sa množí. Embryológ THOMAS HUNT MORGAN na nej dokázal uloženie génov na chromozómoch a opísal proces výmeny genetickej informácie (crossing-over).
Ďalším mimoriadne dôležitým genetickým modelom medzi bezstavovcami je háďatko (Caenorhabditis elegans). Tento drobný hlístovec bol jedným z vôbec prvých organizmov s kompletne osekvenovaným genómom.
Pre priamy farmaceutický a medicínsky výskum sú úplne nevyhnutné hlodavce (myši, potkany a morčatá). Využívajú sa ich presne definované genetické línie, vďaka ktorým možno sledovať účinnosť nových liekov a vakcín s vylúčením rušivých vplyvov prostredia.
Vo vybraných typoch štúdií zahŕňajúcich správanie a zložitejšiu fyziológiu sa ako modelové organizmy využívajú aj vtáky, psy a šimpanzy.
