De 10 svåraste frågorna om vetenskap: Biologi

De tio viktigaste frågorna

När man undervisar i biologi stöter man på en del svåra vetenskapliga frågor – varför är himlen blå? och varför får helium rösten att bli konstig? är två av de vanligaste.

Jag försöker lära mina elever att vetenskap inte så mycket handlar om att få svar, utan om att ställa frågor. Den här hubben består av 10 av de bästa biologifrågorna som mina elever har ställt till mig under sina biologilektioner under det senaste året. Vi kommer att undersöka några av vår tids angelägna frågor:

• Vad ÄR hjärnfrysning?
• Varför får vi fläckar?
• Varför blir vi yr?

Med tiden kommer varje ämne att få en länk till en hubb som fördjupar sig mycket mer i ämnet. Så luta dig tillbaka och njut av den här resan genom mina tio knepigaste frågor om biologi och vetenskap.

Vad är ’Brainfreeze’?

Sphenopalatine ganglioneuralgia (eller ”brain-freeze”) är ett smärtsamt tillstånd som liknar migrän och som uppstår på grund av kroppens naturliga reaktion på kalla temperaturer.

När du fryser genomgår din kropp en rad förändringar för att förhindra värmeförlust. En av dessa anpassningar är sammandragning av blodkärl (vasokonstriktion) nära hudytan. Med mindre blod som flyter nära huden förloras mindre värme till omgivningen och du håller dig varmare längre.

När något riktigt kallt träffar baksidan av munnen drar blodkärlen i gommen snabbt ihop sig. När du sväljer försvinner kylan och samma blodkärl vidgas snabbt tillbaka till sin ursprungliga storlek. Allt detta är en helt normal fysiologisk reaktion på kylan.

Smärtan orsakas av att trigeminusnerven misstolkar denna sammandragning/vidgning – en stor ansiktsnerv som är placerad mycket nära din gom. Smärtan verkar komma från pannan på grund av trigeminusnervens placering (visas i diagrammet)

Hur fungerar smärtstillande medel?

Vi känner smärta på grund av överföringen av en specifik signal till hjärnan via ryggmärgen. Smärtstillande läkemedel fungerar genom att förhindra att denna ”smärtsignal” når hjärnan. Det finns två huvudtyper av smärtstillande läkemedel som vanligtvis används: ”aspirinläkemedel” och ”narkotiska läkemedel.”

Smärtstillande läkemedel av typen aspirin blockerar kroppens prostaglandiner – molekyler som är ansvariga för smärta och svullnad. Genom att blockera prostaglandinerna blockeras signalen vid smärtkällan, samtidigt som svullnaden minskas.

Läkemedlen av narkotisk typ blockerar smärtmeddelandena i ryggmärgen och hjärnan och används vanligtvis för mycket svårare smärtlindring.

Varje grupp av smärtstillande medel består av ett stort antal undertyper, var och en med något olika verkningsmekanismer. Detta kan göra det möjligt att kombinera vissa smärtstillande läkemedel på ett säkert sätt.

Typer av smärtstillande medel

Vad är fläckar, finnar och bölder?

Oavsett om du är man eller kvinna beror fläckar, finnar och akne på en känslighet för hormonet testosteron. Detta hormon kan utlösa en överproduktion av talg – ett oljigt ämne som gör håret och huden vattentät. När talg fastnar kan detta leda till att en fläck bildas.

Din hud är som ett löpande band som ständigt förnyar sig själv. När nya celler produceras i de nedersta lagren av din hud (dermis), stöts gamla celler av från ytan. Om några av dessa döda hudceller råkar blockera en por, kan talg samlas inuti hårsäcken.

• Med pormaskar uppstår när blockeringen är nära sufrace. Den ackumulerade talgen kan reagera med luftens syre och blir svart (en liknande process som när ett äpple blir brunt). Den tekniska termen är en ”öppen komedon”
• Vita toppar uppstår under ett hudlager. Detta hindrar talgen från att reagera med luften och därför förblir den vit. Vita huvuden är ”slutna comedoner.”
• Röda aknefläckar är resultatet av en infektion. Instängt talg utgör en idealisk grogrund för bakterier som kan föröka sig och orsaka en inflammerad pustel.

Det finns inga belägg för att kosten påverkar akne, eftersom den orsakas av förekomsten av testosteron. Detta förklarar också varför tonåringar och gravida kvinnor utvecklar akne – båda grupperna utsätts för hormonella obalanser.

Varför rumlar våra magar?

Det klassiska mullret som förknippas med hunger har mindre att göra med magsäcken och mer med vår tjocktarm. En mullrande mage är en kombination av vätska och gas plus ett litet utrymme.

Maten rör sig inte nedåt i vårt matsmältningssystem genom gravitationen – om så vore fallet skulle astronauter inte överleva i rymden. Istället är det muskelsammandragningar i tarmväggen som kallas peristaltik som både rör upp maten och förflyttar den genom systemet. Dessa muskelsammandragningar sker hela vägen genom matsmältningssystemet, från matstrupen till magsäcken till tarmarna och ut i andra änden.

När luft fastnar i tunntarmens veck och böjningar kan vätskan som skvalpar runt skapa ett muller – som förstärks av tunntarmens lilla utrymme. Anledningen till att vi förknippar en mullrande mage med hunger är att mullret är högre ju mindre mat som finns i tarmen.

Vad är hicka?

Den egentliga hickan är en stark sammandragning av diafragman – det organ som ansvarar för vår andning. Precis efter sammandragningen börjar vi andas in, vilket gör att glottis (en delande vägg mellan luftröret och matstrupen) stänger luftröret och orsakar hicka-ljudet.

Men vad är det som utlöser hicka-ljudet? Det finns faktiskt över 100 fysiologiska orsaker till en hicka! De vanligaste orsakerna är:

1. Syraåterflöde
2. Irritation av bröstkorgen
3. Irritation av frenikusnerven (nerven som styr diafragman)

Är röntgenstrålar säkra?

Vidste du att 450 personer dör varje år i USA av att falla ur sängen?, Myror tar ytterligare 30 liv och varuautomater dödar cirka 13 personer. Säkerhet är ett relativt begrepp.

Röntgenstrålning är en form av hög energistrålning med en våglängd som är cirka 10 000 gånger kortare än det synliga ljusets våglängd. Faran med röntgenstrålar är att de kan slå bort elektroner från atomer och skapa joner; därför kallas röntgenstrålar för ”joniserande strålning”. Ioner är mycket mer reaktiva än atomer och kan skjuta runt i kroppen och skada viktiga molekyler som DNA. Detta kan orsaka mutationer eller till och med cancer om dosen är tillräckligt hög.

Men det är nyckeln – ”om dosen är tillräckligt hög”. Den ökade strålning som din kropp får vid en röntgenundersökning motsvarar den extra strålning som du utsätts för under en transatlantisk flygning. Medicinsk röntgenstrålning är numera mycket säker (teknikern är i större fara än du på grund av frekvensen av möjlig exponering), och mycket säkrare än att bli uppskuren varje gång en läkare behöver titta in i dig.

Hur andas en fisk under vatten?

Fiskar ”andas” inte under vatten, men de måste ändå ta upp syre och avlägsna syre i en process som kallas för gasutbyte.

En fisks gälar består av en båge som delas upp i trådar som är klädda med lameller – små skivor som är klädda med blodkärl. Detta gör gälarna extremt blodrika och ger dem en klarröd färg. Ju mer aktiv en fisk är, desto mer syre behöver den och desto fler lameller har den.

En fisk hämtar det syre den behöver från vattnet genom diffusion. Vattnet rör sig in i munnen och rinner över och genom gälarna. Vattnet innehåller en hög koncentration av syre jämfört med blodet vilket gör att syre diffunderar in i blodet (koldioxid är det motsatta – hög koncentration i blodet, låg koncentration i vattnet, så den diffunderar ut). Fiskar måste upprätthålla ett ”motströmsflödessystem” eftersom diffusion endast fungerar om det finns mindre syre i blodet än det finns i vattnet.

Varför blir vi yr?

Svindel orsakas när hjärnan får motstridiga signaler från olika sensorer.

Det vestibulära systemet är ett intrikat nätverk av vätskefyllda kanaler som finns i vårt inneröra och ansvarar för vår uppfattning av tyngdkraft och rörelse. När vi snurrar runt sätter vi vätskan i den halvcirkulära kanalen i rörelse. Om vi plötsligt stannar upp skickar våra ögon och andra sinnesorgan omedelbart en signal till hjärnan om att kroppen har slutat röra sig. Vätskan i vårt vestibulära system fortsätter dock att snurra och skickar därför en signal till hjärnan om att huvudet rör sig.

Förnimmelsen ”yrsel” uppstår på grund av konflikten mellan dessa två signaler. Hjärnan accepterar båda signalerna som sanna och bestämmer därför att huvudet snurrar, medan kroppen är stationär.

Vad är en neuron?

Neuronerna är en specialiserad celltyp som överför information runt om i vår kropp med hög hastighet. De är våra kroppars informationsmotorväg och fungerar på samma sätt som en elektrisk krets. Dessa högt specialiserade celler uppvisar ett antal anpassningar som hjälper dem att utföra sitt arbete:

• Dendriter: ökar neuronens yta för att maximera antalet möjliga synaptiska kopplingar.
• Myelinskida: en fettvävnad som isolerar nerven på samma sätt som isoleringen på en elektrisk ledning.
• Ranvierknutar: luckor i myelinet som gör det möjligt för signalen att ”hoppa” från knutpunkt till knutpunkt, vilket ökar överföringshastigheten.

Det borde vara uppenbart att neuronerna inte fungerar isolerat – det behövs många för att överföra en signal till sin destination. Ju oftare en serie eller samling neuroner får en reaktion att starta, desto lättare och enklare blir det att upprepa samma mönster: detta är grunden för inlärning.

Vad är gåshud?

En annan extremt populär biologifråga! Gåshud är en kvarleva från våra förfäders håriga dagar … och är numera nästintill värdelösa. Teorin bakom denna fysiologiska reaktion är tvåfaldig:

För det första är luft en dålig värmeledare. När det var kallt skulle våra förfäder fluffa upp sin päls, vilket fångade in luft och minskade värmeförlusten. Videon visar hur våra hårstrån reser sig.

För det andra fluffar många däggdjur upp pälsen för att verka större och mer skrämmande när de är hotade eller för att visa upp sig under parningsritualer. Det är därför vi får gåshud när vi är rädda.

Undervisning i biologi

• Undervisning i biologi & Lärresurser. Pedagogiska artiklar, teckningar, experiment & PowerPo
  Biologi & genetikundervisning & inlärningsresurser av D G Mackean. En enorm samling
• The Biology Corner
  En webbplats med biologiresurser för lärare och elever

jese on June 25, 2020:

i was fatique i am relieved

moses on May 02, 2020:

biologi gör livet bättre

dharshana den 30 april 2020:

frågorna och svaren var fantastiska

Amber Niaz den 13 april 2020:

Denna fråga ger oss information och jag älskar det

laquesha gillars på mars 02, 2020:

mycket trevliga och informativa frågor. de ger ut perfekt information må gud välsigna er alla jag är redan på väg att fånga den heliga anden

Radhashyam patra på februari 02, 2020:

Hjälpligt för biologistudenter

Mp Sai Kumar på december 17, 2019:

Godt.

Shindimba Fredriek på augusti 09, 2019:

Mycket informativt, och lätt att förstå.

Leon den 29 juli, 2019:

Nice job!

hina den 13 juli 2019:

Väldigt informativt

philipo den 28 mars 2019:

bra jobb

underbart den 06 januari 2019:

någa frågor

Rizgallah på mars 25, 2018:

Tack för informationen

nirmohi joshi på mars 05, 2018:

Var verkligen mycket informativ och intressant…… bra jobb gjort någonsin….

MR.HACKER den 25 februari 2018:

GODA ONES

Momina den 15 november 2017:

Fantastiska frågor du är verkligen ett geni

sobia den 16 oktober 2017:

Interstng

Sana den 24 september 2017:

Det är bra

Shivam Udhan den 24 september 2017:

Väldigt bra information…

Tack så mycket..

Sky på September 12, 2017:

Tack för att du delar med dig

Good bye

Kiley på April 24, 2017:

Wow! you’ve done great job. Dessa frågor är svåra att besvara men du sorterar på ett vetenskapligt sätt. Det är ett bra jobb. Jag ger tid på vetenskap så mycket som jag kan göra också. Underbart!!

S.asif på januari 27, 2017:

Ganska bra

&hjälpsamt att lära sig

Maryam Amjid på augusti 08, 2016:

mycket bra fråga och deras svar mycket bra och även förbättra mer. BEST OF LUCK

Ana Maria Orantes från Miami Florida den 15 september 2014:

Hej miss TSSscienties. Jag gillar dina frågor. Förklaringen av varje kroppsproblem är bra. Tack för att du delar med dig av dina kunskaper. Vet du varför människor ser dubbelt. Jag gillar ditt nav. Du är en fantastisk kvinna.

Amanda Littlejohn på mars 01, 2013:

Oooo, vilken härlig läsning det var! Några bra frågor riktigt bra besvarade på ett sätt som gör även den komplexa vetenskapen lätt att förstå. Du har helt klart en stor talang för att kommunicera biologiska begrepp och processer.

Jag gillar också hur du börjar med att säga att vetenskap handlar mer om att ställa frågor än att hitta svar. Jag håller verkligen med dig – och det gäller inte bara vetenskap utan all utbildning, kanske till och med livet självt!

Jag får för mig att du är lärare? Jag hoppas att dina elever inser vilken bra lärare de har fått.

Patricia Scott från North Central Florida den 23 augusti 2012:

Vetenskap är en aldrig sinande källa till upptäckter. Jag älskar att läsa och läsa om vetenskapliga inlägg som detta. Detta skulle vara en rolig serie frågor att ge barnen att göra som ”utmaningsaktiviteter”. Tack för att du delar med dig av detta. Jag kommer tillbaka för att läsa mer av dina texter.

Just en ytterligare fråga som du kanske kan lägga till…varför får vi en back freeze?

Pinned and voted up

Rhys Baker (författare) från Peterborough, UK den 12 maj 2012:

@Robin: Det är bra! Ju mer vi kan vårda en nyfiken natur desto bättre! Jag hoppas att hon tycker att det är intressant 🙂

Robin Edmondson från San Francisco den 09 maj 2012:

Jag älskar alla dina Science Hubs; jag är ett stort fan. Jag kommer att läsa den här för vår tredjeklassare eftersom hon alltid ställer den här typen av frågor!

Rhys Baker (författare) från Peterborough, UK den 07 maj 2012:

@TDAPharm: Jag är glad att du gillade hubben. När det gäller den exakta kategoriseringen av läkemedlen är detta endast en bred hubb och är inte avsedd för experter. För att jag ska kunna motivera ytterligare en kategori skulle jag behöva gå in på olika läkemedels farmakodynamik. Jag nämnde dock i texten att olika läkemedel under dessa två breda kategorier fungerar på olika sätt 🙂

TDAPharm från Massachusetts den 07 maj 2012:

Jag gillar hubben, detta är alltid intressanta ämnen! Bara en sak, jag skulle inte slänga paracetamol/acetaminofen under aspirin. Även om båda arbetar på arakadonbanan för att hjälpa smärta, så riktar det sig mot specifika platser. Dessutom är farmakologin annorlunda och fungerar som sådan endast som smärtstillande och febernedsättande, samtidigt som den saknar de antiinflammatoriska egenskaperna hos NSAID. Slutligen behandlar dessa medel som du nämnde nociceptiv smärta och är inte huvudpelare vid neuropatisk smärta. Ursäkta att jag är så sträng, men det var bara något som fångade min uppmärksamhet. Men återigen, bra hubb och jag gillar hjärnfrysningen!

Rhys Baker (författare) från Peterborough, UK den 07 maj 2012:

Jag är glad att du gillade den, Mmargie! Tack för delningen – förhoppningsvis kommer dina följare att gilla den lika mycket 🙂

Mmargie1966 från Gainesville, GA på maj 07, 2012:

Excellent! Delade den här 🙂

Rhys Baker (författare) från Peterborough, UK den 07 maj 2012:

@cocopreme: Wow! Mycket beröm, verkligen 🙂 Jag är glad att du fann min hubb intressant och engagerande

Candace Bacon från Far, far away den 06 maj 2012:

Biologi har aldrig varit mitt favoritämne, men du presenterar det på ett intressant och engagerande sätt. Det är tydligt och lätt att förstå. Du får mig att vilja lära mig mer om hur våra kroppar fungerar. Bra nav!

Rhys Baker (författare) från Peterborough, UK den 06 maj 2012:

@Melovy and Horatio: Jag är väldigt glad att ni gillade den 🙂

Horatio Plot från Bedfordshire, England. on May 06, 2012:

Gosh. Great Hub. Utmärkt information för barn i alla åldrar.

Yvonne Spence från Storbritannien den 06 maj 2012:

En mycket intressant hubb, som jag kan se att jag kommer att peka mina barn mot inom en snar framtid eftersom jag är säker på att de också kommer att njuta av den.

Rhys Baker (författare) från Peterborough, Storbritannien den 06 maj 2012:

Det är fantastiskt! Man måste älska när annonserna synkar så bra 🙂

Life Under Construction från Neverland on May 06, 2012:

Utmärkt hubb full av användbar information. Förresten har vi här en iskladdad smaksatt dryck som heter Slurpee. Jag älskar reklamen där det stod: ”Vill du ha en brainfreeze?

Rhys Baker (författare) från Peterborough, Storbritannien den 06 maj 2012:

Tack till alla för de fina kommentarerna – jag är glad att ni gillade den. Om jag har väckt ditt intresse för en enda aspekt av biologin har jag gjort mitt jobb

🙂

alliemacb från Skottland den 06 maj 2012:

Brilliant. Jag hade ingen aning om att det fanns en teknisk term för hjärnfrysning. När jag var ung brukade jag dagdrömma mig igenom biologiundervisningen. Nu önskar jag att jag hade varit uppmärksam, för det är helt enkelt fascinerande. Uppröstad och fantastisk.

Amy Gillie från Indiana den 05 maj 2012:

Det här är fantastiskt! Några frågor som jag tror att de flesta har, även om de aldrig har ställt dem. Jag delar detta och röstade upp!

Dan Reed den 05 maj 2012:

Wow! Det här är fantastiskt och mycket intressant. Jag älskar den här typen av saker. Tack för de extra rynkorna i min hjärna! Det här är en fantastisk hubb – verkligen lätt att förstå, men full av gedigen information.

Marcy Goodfleisch från Planet Earth den 05 maj 2012:

Det här är så intressanta fakta att känna till! Du har förklarat allt kortfattat och begripligt – jag njöt verkligen av hela hubben, på alla sätt och vis. Jag tror att folk kommer att tycka om att lära sig svaren på dessa frågor. Uppröstad, användbar och intressant.

Robie Benve från Ohio den 05 maj 2012:

Goda frågor och smart besvarade! Även om jag nu har en kliande nyfikenhet på hur dessa 30 personer dör varje år på grund av myror…

Great jobb!

Liz Elias från Oakley, CA den maj 05, 2012:

Väldigt bra gjort, verkligen! Jag har alltid varit fascinerad av studiet av fysiologi. Det var mitt favoritämne i gymnasiet, medan geologi var mitt favoritämne i college. Jag lade in geologi i din omröstning, eftersom fysiologi inte ingick, men egentligen är det en tossup – båda fortsätter att fascinera mig.

Vooted up, useful, interesting and shared.

Nare Gevorgyan on May 05, 2012:

Excellent! En sådan grundlig forskning och tydliga förklaringar. Bra jobbat!