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1.9: Experimentos Científicos - Biologia

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Vendo pontos

As manchas na língua dessa criança são um sinal precoce de deficiência de vitamina C, também chamada de escorbuto. Esse distúrbio, que pode ser fatal, é incomum hoje porque os alimentos ricos em vitamina C estão relativamente disponíveis. Eles incluem tomates, pimentas e frutas cítricas, como laranjas, limões e limas. No entanto, o escorbuto era um problema bem conhecido nos navios da Marinha no século XVIII. Foi dito que o escorbuto causou mais mortes na frota britânica do que as armas francesas e espanholas. Naquela época, a causa do escorbuto era desconhecida e as vitaminas ainda não haviam sido descobertas. Evidências anedóticas sugerem que comer frutas cítricas pode curar o escorbuto. No entanto, ninguém sabia ao certo até 1747, quando um médico naval escocês chamado John Lind fez um experimento para testar a ideia. O experimento de Lind foi um dos primeiros experimentos clínicos na história da medicina.

O que é um experimento?

Um experimentar é um tipo especial de investigação científica realizada sob condições controladas. Mas, ao contrário de alguns outros tipos de investigação, um experimento envolve a manipulação de alguns fatores em um sistema para ver como isso afeta o resultado. Idealmente, os experimentos também envolvem o controle de tantos outros fatores quanto possível, a fim de isolar a causa dos resultados experimentais.

Um experimento geralmente testa como uma determinada variável é afetada por alguma outra variável específica. A variável afetada é chamada de variável dependente, ou variável de resultado. A variável que afeta a variável dependente é chamada de independente variável. Também é chamada de variável manipulada porque é a variável que é manipulada pelo pesquisador. Quaisquer outras variáveis ​​(variável de controle) que também podem afetar a variável dependente são mantidos constantes, de modo que os efeitos da variável independente sozinhas são medidos.

Experiência de escorbuto de Lind

Lind começou seu experimento com escorbuto a bordo de um navio britânico depois que ele ficou no mar por dois meses e os marinheiros começaram a mostrar sinais de escorbuto. Ele escolheu um grupo de 12 marinheiros com escorbuto e dividiu o grupo em 6 pares. Todos os 12 marinheiros receberam a mesma dieta, mas cada dupla também recebeu um suplemento diário diferente para a dieta (Tabela ( PageIndex {1} )).

Tabela ( PageIndex {1} ): Experiência de escorbuto de Lind
Par de assuntosDiário Suplemento à dieta recebida por este par
11 litro de cidra
25 gotas de ácido sulfúrico
36 colheres de vinagre
41 xícara de água do mar
52 laranjas e 1 limão
6pasta picante e um copo de água de cevada

O experimento de Lind terminou depois de apenas cinco dias, quando as frutas cítricas frescas acabaram para o par 5. No entanto, os dois marinheiros neste par já haviam se recuperado totalmente ou melhorado muito. Os marinheiros da dupla 1 (recebendo o litro de sidra) também apresentaram alguma melhora, mas os marinheiros das outras duplas não apresentaram nenhuma melhora.

Você pode identificar as variáveis ​​independentes e dependentes no experimento de Lind? A variável independente é o suplemento diário recebido pelos pares. A variável dependente é a melhora / não melhora dos sintomas do escorbuto. Os resultados de Lind apoiaram a cura das frutas cítricas para o escorbuto, que logo foi adotada pela marinha britânica com bons resultados. No entanto, o fato de que o escorbuto é causado por uma deficiência de vitamina C não foi descoberto até quase 200 anos depois.

Amostragem

O experimento com escorbuto de Lind incluiu apenas 12 indivíduos. Esta é uma amostra muito pequena para os padrões científicos modernos. o amostra em um experimento ou outra investigação consiste nos indivíduos ou eventos que são realmente estudados. Raramente inclui toda a população, porque isso provavelmente seria impraticável ou até mesmo impossível.

Existem dois tipos de erros que podem ocorrer ao estudar uma amostra em vez de toda a população: erro de chance e viés.

  • Um erro de chance ocorre se a amostra for muito pequena. Quanto menor for a amostra, maior será a chance de ela não representar de maneira justa toda a população. O erro de chance é mitigado usando uma amostra maior.
  • O viés ocorre se a amostra não for selecionada aleatoriamente em relação a uma variável do estudo. Este problema é atenuado com o cuidado de escolher uma amostra aleatória.

Um experimento confiável deve ser projetado para minimizar essas duas fontes potenciais de erro. Você pode ver como as fontes de erro foram abordadas em outro experimento marcante: o famoso ensaio de Jonas Salk de 1953 com sua vacina contra a poliomielite recém-desenvolvida. O experimento massivo de Salk foi chamado de "o maior experimento de saúde pública da história".

Experiência de vacina contra poliomielite de Salk

Imagine uma epidemia nacional de uma doença contagiosa semelhante à gripe que ataca principalmente crianças e frequentemente causa paralisia. Foi exatamente o que aconteceu nos Estados Unidos durante a primeira metade do século XX. A partir do início dos anos 1900, houve ciclos repetidos de epidemias de pólio, e cada um parecia ser mais forte do que o anterior. Muitas crianças acabaram com suporte de vida nos chamados "pulmões de ferro" (veja a foto abaixo) porque seus músculos respiratórios estavam paralisados ​​pela doença.

A poliomielite é causada por um vírus e ainda não há cura para esta doença potencialmente devastadora. Felizmente, agora pode ser evitado com vacinas. A primeira vacina contra a poliomielite foi descoberta por Jonas Salk em 1952. Depois de testar a vacina em si mesmo e em seus familiares para avaliar sua segurança, Salk empreendeu um experimento nacional para testar a eficácia da vacina usando mais de um milhão de crianças em idade escolar como sujeitos. É difícil imaginar um teste nacional de uma vacina experimental usando crianças como "cobaias". Isso nunca aconteceria hoje. No entanto, em 1953, a pólio atingiu tanto o medo nos corações dos pais que eles aceitaram a palavra de Salk de que a vacina era segura e permitiu que seus filhos participassem do estudo.

O experimento de Salk foi muito bem planejado. Primeiro, incluiu duas amostras aleatórias muito grandes de crianças - 600.000 no grupo de tratamento, chamado de Grupo experimental, e 600.000 no grupo não tratado, chamado de grupo de controle. O uso de amostras muito grandes e aleatórias reduziu o potencial de erro aleatório e viés no experimento. As crianças do grupo experimental foram injetadas com a vacina experimental da pólio. As crianças do grupo controle foram injetadas com uma solução salina inofensiva (água salgada). A injeção de solução salina foi um placebo. UMA placebo é um tratamento "falso" que, na verdade, não tem efeito sobre a saúde. É incluído em testes de vacinas e outros tratamentos médicos, de forma que os indivíduos não saibam em qual grupo (controle ou experimental) foram colocados. O uso de um placebo ajuda os pesquisadores a controlar o efeito placebo. Esta é uma reação de base psicológica a um tratamento que ocorre apenas porque o sujeito é tratado, mesmo que o tratamento não tenha nenhum efeito real.

Experimentos em que um placebo é usado geralmente são experimentos cegos porque os sujeitos são "cegos" para seu grupo experimental. Isso ajuda a evitar preconceitos no experimento. Muitas vezes, mesmo os pesquisadores não sabem quais sujeitos estão em cada grupo. Este tipo de experimento é chamado de experimento duplo-cego porque tanto os sujeitos quanto os pesquisadores são "cegos" para os sujeitos de cada grupo. O teste da vacina de Salk foi um experimento duplo-cego, e os experimentos duplo-cegos são agora considerados o padrão ouro de testes clínicos de vacinas, drogas terapêuticas e outros tratamentos médicos.

A vacina contra a poliomielite de Salk provou ser um grande sucesso. A análise dos dados de seu estudo revelou que a vacina era de 80 a 90 por cento eficaz na prevenção da poliomielite. Quase da noite para o dia, Salk foi saudado como um herói nacional. Ele apareceu na capa de Tempo revista e foi convidado para a Casa Branca. Em poucos anos, milhões de crianças receberam a vacina contra a poliomielite. Em 1961, a incidência da poliomielite nos EUA foi reduzida em 96 por cento.

Limites de Experimentação

Experimentos bem feitos são geralmente as investigações científicas mais rigorosas e confiáveis. No entanto, sua característica marcante de manipular variáveis ​​para testar resultados não é possível, prático ou ético em todas as investigações. Como resultado, muitas ideias não podem ser testadas por meio de experimentação. Por exemplo, os experimentos não podem ser usados ​​para testar idéias sobre o que nossos ancestrais comiam há milhões de anos ou como o hábito de fumar cigarros contribui para o câncer de pulmão. No caso de nossos ancestrais, é impossível estudá-los diretamente. Os pesquisadores devem confiar em evidências indiretas, como observações detalhadas de seus dentes fossilizados. No caso do fumo, não é ético expor seres humanos à fumaça prejudicial do cigarro. Em vez disso, os pesquisadores podem usar grandes estudos observacionais de pessoas que já são fumantes, com não fumantes como controles, para procurar correlações entre hábitos de fumar e câncer de pulmão.

Matéria: Biologia Humana nas Notícias

Lind empreendeu seu experimento para testar os efeitos das frutas cítricas sobre o escorbuto em uma época em que os marinheiros morriam aos milhares por causa dessa doença nutricional enquanto ele explorava o mundo. Os exploradores de hoje são astronautas no espaço e sua nutrição também é crucial para o sucesso de suas missões. No entanto, manter uma boa nutrição em astronautas no espaço pode ser um desafio. Um problema é que os astronautas tendem a comer menos enquanto estão no espaço. Eles não apenas estão muito ocupados em suas missões, mas também podem se cansar das rações espaciais de comida. O ambiente do espaço é outro problema. Fatores como microgravidade e maior exposição à radiação podem ter efeitos importantes na saúde humana e requerem ajustes nutricionais para ajudar a neutralizá-los. Uma nova maneira de estudar nutrição e saúde de astronautas é fornecida pelos astronautas gêmeos idênticos Scott e Mark Kelly, (Figura ( PageIndex {3} )).

Os Kellys são os primeiros astronautas gêmeos idênticos, mas os estudos com gêmeos não são novidade. Os cientistas têm usado gêmeos idênticos (homozigóticos) como sujeitos de pesquisa por muitas décadas. Gêmeos idênticos têm os mesmos genes, portanto, qualquer diferença entre eles geralmente pode ser atribuída a influências ambientais, e não a causas genéticas. Mark Kelly passou quase um ano inteiro na Estação Espacial Internacional (ISS) entre 2015 e 2016, enquanto seu gêmeo, Scott Kelly, permaneceu no solo, servindo como controle do experimento. Você deve ter notado muita cobertura da mídia sobre o retorno de Mark Kelly à Terra em março de 2016, porque sua permanência contínua no espaço foi a mais longa de qualquer astronauta americano na época. A NASA está aprendendo muito sobre os efeitos das viagens espaciais de longo prazo no corpo humano, medindo e comparando indicadores nutricionais e outros dados de saúde dos gêmeos.

Análise

  1. Como os experimentos diferem de outros tipos de investigações científicas?
  2. Identifique as variáveis ​​independentes e dependentes no ensaio de vacina contra poliomielite de Salk em todo o país.
  3. Compare e contraste erro de chance e viés na amostragem. Como cada tipo de erro pode ser minimizado?
  4. Qual é o efeito placebo? Explique como o projeto experimental de Salk o controlou.
  5. Preencher os espaços. A variável _____________ é manipulada para ver os efeitos na variável ___________.
  6. Verdadeiro ou falso. Em estudos de gêmeos idênticos, a variável independente é sua genética.
  7. Verdadeiro ou falso. Os experimentos não podem ser feitos em humanos.
  8. Verdadeiro ou falso. Tamanhos de amostra maiores geralmente são melhores do que os menores em experimentos científicos.
  9. Responda às seguintes perguntas sobre o experimento com escorbuto de Lind.
    1. Por que você acha que era importante que as dietas dos marinheiros fossem todas iguais, exceto o suplemento diário?
    2. Você pode pensar em alguns fatores além da dieta que poderiam ter sido potencialmente diferentes entre os marinheiros e que podem ter afetado o resultado do experimento?
    3. Por que você acha que os marinheiros que beberam cidra tiveram alguma melhora nos sintomas do escorbuto?
  10. Explique por que os experimentos duplo-cegos são considerados mais rigorosos do que os experimentos cegos regulares.
  11. Por que estudos usando gêmeos idênticos são tão úteis?
  12. Você acha que é necessário incluir um placebo (como uma injeção de solução salina em um experimento de teste de drogas) em experimentos que usam animais? Por que ou por que não?

Explore mais

Assista a esta divertida palestra TED, na qual a bioquímica Kary Mullis fala sobre o experimento como a base da ciência moderna.

Confira este vídeo para saber mais sobre como conduzir experimentos científicos:


Assista o vídeo: Los 10 mejores experimentos de ciencia de bricolaje fáciles para que los niños hagan en casa (Outubro 2022).