Advanced Biology PDF
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Uploaded by LowRiskOboe
Oxford Middle School
1929
Frank M. Wheat and Elizabeth T. Fitzpatrick
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Summary
This book covers topics in advanced biology, emphasizing human welfare. It provides a historical context and encourages student observation and reasoning. The book is designed for advanced high school students and aims to foster understanding of scientific processes.
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P ub l i‘ Fr o m co l le c t io n o f the S an Fran c is c o C aliforn ia , 2 006 A DVAN C ED B I O L O GY BY FRANK M...
P ub l i‘ Fr o m co l le c t io n o f the S an Fran c is c o C aliforn ia , 2 006 A DVAN C ED B I O L O GY BY FRANK M ‘. W HEAT Ch ai rman , D ep art m e n t o f B io lo gy, Geo rge W as hi ngt o n H igh S ch oo l, N e w Y o rk I ns t ruct o r in B io lo gy , N e w Y o rk Un ive rs it y A ND ELIZA BE TH T. F I TZPA TRI C K Cha irm an , D e p a rt m e n t o f H e alt h Ed uca t io n , , G eo rge W as hin gt o n H igh S cho o l, N e w o rk Y A M E RI C A N B O O K C O M PA N Y K N E W YO R CI N CI N N ATI C HI C AG O BO S TO N ATL ANT A C O P Y RI G H T , 1 9 29 , B Y I AM E R C AN B O OK C OM PA NY A ll r ight s r e s er ve d AD. B I O. WH. AN D F I T Z. W. P. 2 M AD E I N U. S A. DEDI CATED TO TW O S UC C E SSFUL PIONEERS IN B I O L OG Y TEXT B OO K M A K ING G E O RG E W HUNTER. AN D JAMES E. PEAB O DY F R OM HOM W AUTHO R TH E THIS S OF B O OK R ECEIVED HEI R EAR LY T AINING T R I SPIRATION AN D N P R E F AC E M OS T a d o l e s c en t b o y s a nd girls a r e m or e i n t er es ted in th ems elv e s th a n in a b s tr a ct p r o bl em s Alth o ugh c o ll ege s e m ph a s iz e m a th. e m a t ic s a n d l a n gu a ge s in th e i r e n t r a n c e r e q ui r e m e n t s a n d s a y littl e a b o ut s c i e n c e , th er e h a s b e e n a r a pid gr o wth in t he n u m b er o f s cie n c es e l ec t e d in t he hi gh s c h o o l s Thi s is p r i m a r ily due t o t he ‘. r e a liz a t io n th a t s c i e n c e is m o r e a p a r t o f t he liv e s o f pupil s th a n. o th e r s c h oo l s ubj e c t s a n d a n a n s w e r t o m o r e o f th e ir qu es ti o n s. Yo uth is m o r e i n t er e s t e d in m a ki n g di r ec t o b s er va ti on s a nd r ea so n. in g fr o m th e m th a n in a b s t r a c t t hi n ki n g T h er e is a c o n ce r t ed. e ffo r t t o a s c e r t a in t he t r uth a b o ut ph e n o m e n a a n d t o fin d o ut ho w a n d why th in gs h a ppe n. S ci e n ce t e a ch e s a v a lid m e tho d o f i n t er p r e t in g e vid e n ce a n d h e lp s o n e t o a r r iv e a t l o i c a l c o n c lu s i o n s g. I n m o s t se co n d a r y s c ho o l s thr o u gh o ut t he co un t r y e l e m en t a r y bi o l o gy o r gen er a l s c i en ce is t a u ght in t he fi r s t o r s ec o n d y ea r. Th e r e h a s b ee n a gr o wi n g d em a n d fo r a n a dv a n c ed c o ur s e in ge n er a l bi o l o gy t o fo ll o w t he el e m e n t a r y s c i en c e c o ur s e Thi s t e xt ha s b e e n. wr i t t e n p r i m a r ily t o fill thi s n eed The e m ph a s i s o f t he b o o k is. o n p r o bl e m s r e l a ti n g t o hu m a n w e lf a re The o r i gi n a n d p r i n c ipl es. o f t h e de v e lo pm cn t , s t r u c tur e a n d fu n c ti o n s o f pl a n t s a n d l o w e r , a n i m a l s a r e i n t r o d uc e d m a inl y a s a b a c kgr o un d fo r t he p ro pe r u n d er s t a n di n g o f hu m a n p r o bl e m s. An i n te r es ti n g a n d n o v e l f e a ture o f t he t ext is t he hi s to r ic a l t r ea t m en t o f m a n y o f t he s ubj e ct s whi c h give s t he pupil a bi r d s , ’ ey e V i e w o f t he e n t ir e s ubj ec t with o ut o v er wh el m in g him wi t h u n r e l a ted fa c t s Te a c hi n g m a t er i a l is giv en a t t he e n d o f e a ch. c h a pt e r d e s i gn ed t o h elp t h e pupil in o r ga n izi n g in h is o wn m i n d , , , t he i m p o r t a n t p r i n cipl e s di s c u s s e d Th e li s t o f s uppl e m en t a ry. r ea di n gs o ffe r s t he pupil s o ur c e s o f i n f o r m a ti o n o t h e r th a n t he t ext All t he l a b o r a to ry p ro bl em s n e c e s sa ry fo r a tho ro u gh. P RE FA C E u n d er s t a n d in g a n d m a s t er y o f t he s ubj ec t a r e i n c lud ed Th e s e. p ro bl em s a r e u s u a lly given a t t he b e gi nn i n g o f t he c h a pt er s s o th a t , t he pupil m a y fin d o ut fo r hi m se lf m a n y o f t he f a c t s giv e n l a t e r in t he t e x t. The pupil c a n e x er c i se h e r e t he t r u e s c i en t ifi c m e th o d : e x a m i n a ti o n o b s e r v a ti o n a n d c o nfi r m a ti o n o f h is fi n di n gs , ,. Th e pl a n o f p r e s e n ti n g t he s ubj e c t m a tt e r is b a s e d o n t he pr a c ti c a l e xp e r i e n c e in te a chi n g thi s c o ur s e fo r s e v er a l y ea r s t o hi gh s c h o o l pupil s by m e a n s o f m i m e o gr a ph ed l e s so n s h e e t s p r e p a r e d by v a r i o u s m em b er s o f t he Bi o l o gy D e p a r tm e n t o f t he G eo rge Wa s hi n g t o n H i gh S c h oo l N ew Yo r k N Y , , C h a n ges in t h e se s h ee t s h a v e.. b ee n m a d e but m u c h o f t he m a t er i a l h a s b een el a b o r a t e d i n t o t he , p r e s en t te xt The e n thu s i a s m o f t he B io l o gy D ep a r t m e n t in t he. G eo r ge Wa shi n gt o n H i gh S c h oo l is due l a r ge ly t o t he i n spi r a ti o n a n d s upp o r t o f H a r o ld S C a m pb e ll As s o c i a t e S up e r i n t e n d e n t o f t h e. , N ew Yo r k hi gh s c h o o l s I n his a n n u a l r e p o r t o f 1 92 8 h e in. c lud e d t he r e p o r t o f t h e D i s t r ict S up e r i n t e n d e n t o f H i gh S c h oo l s D r J o h n ,. L T ildsley I n thi s r ep o r t D r Tilds ley s u m m a r iz ed t h e o bj ec tiv e s.. ,. o f sc i e n c e t e a c hi n g a n d s a id : “ T h es e o bj ec t iv e s c a ll fo r t he c r e a ti o n o f a m o r e m a gn ifi c e n t s e lf. T h e y c a ll fo r t h e e xp a n di n g o f t he e l e m e n t o f a pp r e c i a ti o n , t he ki n dli n g o f i m a gi n a ti o n t he a ro u s i n g o f t he s e n se o f a d m i r a ti o n , a n d w o n d e r t h e e x c it a t i o n o f t h e e m o ti o n s t h e d e v e l o p m e n t o f t h e , , p o w er o f a c c u ra t e o b s er v a ti o n t he d e s i r e fo r t r uth c o u r a ge t o , , fo ll o w t he tr uth a n d a b o v e a ll t he s e tti n g fo r th o f s c i en ce a s a ‘ , , of ‘ wa y The u t h o r s h o pe thi s t e xt will o p e n thi s b r o a d er wa y o f life a a n d i n s pi r e pupil s t o thi n k a n d t o a c t m a gn ifi ce n tly. Th a n k s a r e due t he B i o l o gi ca l S upply C o N ew Yo r k for t he. , , use o f ph o t o m i c r o gr a ph s p r e p a r e d by M r R o y M All en a n d a l s o.. , t o M i s s M a r j o r i e F itzp a t r i c k M r C h a r l e s I n m a n a n d M r P a ul B ,. ,.. Ma n n of N ew Yo r k c ity hi gh s c h o o l s Pr o f R a lph C h en e y o f L o n g ,. I s l a n dUn iv e r s i t y a n d M i ss Ada We e kel o f Oa k Pa r k I lli n o i s hi gh , , , s c h oo l fo r th e i r c r iti c a l r e a di n g o f t he m a n u s cr ipt ,. C ON TE N T S T H E B LOG O F To M o w IO Y - R Ro T H E G R O WT H O F S C EN C E I TH E M I C R O S C O P E T H E H I S TO R Y O F CE LLS FUN C T I ONS O F A G R EE N C E LL TYP I CA L AN I M A L CE LL TH E R E S T I NG A N D D IVI D I NG CE LL S TR U C T U R E O F H I G H ER P LAN T S H UM AN T I SS U E S H UM AN T I SS U E S ( C t i u d) on n e F OO D NUT R IENTS TH E T EE T H A N D T IIEI RCARE TH D I G E S T IVE S YS T E M E D I G E S T I O N AND A S O R PT I O N B B L OO D AND I TS I M P O RTAN C E CIRC U LATO RY S YST E M L YM P HAT I C S YS T EM TH S I N AND K I D N EY S E K R E SP IRAT I O N M E T A O LI S M B D U C T L E SS GLAN D S TH N ERV O U S S Y T E M E S N ERV O U S R E AC T I O N S M EN TA L H Y G IE N E H w L IFE B E G AN o AS EX UAL R E PR ODU C TI O N V111 C ON TE N T S VE G E TATTVE PR O PA GATI ON S EX UA L R E PR ODU C TI ON R E P R O DU C TI O N O F H I G H ER PL ANTS R E P R O D U C TI O N OF AN I M A LS P R O T E C TI O N OF Y OUN G CH ARA C T ER OF OFFS PRIN G H ERE D IT Y M UTA TI ON S P L ANT AN D AN I MA L B REE D IN G E UG EN I C S P R OG RE SS IVE D EVE L O PM ENT B AC T ERIA B EN EFI C IA L AC TI VI T IE S OF B ACT ERIA H E A LT H S M AL L ox A ND I TS C O NTR O L P R A IE S AND I TS C O NTR O L B TU ER C U LO S I S A ND I TS PREVE NTI O N B D I P HT H ERI A S CA R L E T F EVER AND T E TAN U S , , TYP H O I F EVER D CERTA I N OTH ER D I S E A S E S THE C O NTR O L OF M A LA RI A AN D Y E LLO W F EVER D E F E N S E S A G A I N S T D I S EA S E S I MMUN I TY TA X ON O MY C H AP TE R I TH E B I O L O GY — OF T O M ORRO W U nd er wood a nd Un de r wood Un der wood a nd U n der wood C ol C h a rle s. Li n db e r gh. G uglie lm o M a rcon i. At no t i m e in t h e hi s t o r y o f t he w o r ld h a v e t he l a y m a n a n d t he s c h o l a r t u r n e d t o t h e fi e ld o f s c i e n c e fo r i n s pi r a t i o n a n d h e lp a s in t h e p r es e n t a ge. We a r e a ll b e c o m i n g m o r e s c ie n t ific m i n d e d -. M a n is l e a vi n g b e hi n d him t he e r a o f s up e r s t i t i o n a n d r o m a n t i c i s m a n d is s e e ki n g t h e t r uth in t h e li gh t o f s c i e n c e. Al m o s t d a ily a m ir a c l e h a pp e n s — a di s c o v e r y th a t th r ill s t h e w o r ld wi t h it s t re m e n d o u s i m p o r t N e w s p a p er s a n d p e r i o di c a l s d e v o t e c o lu m n. a f t e r c o lu m n t o s c i e n t ifi c m a t t e r s a n d e v e n t he wr i t e r s o f d r a m a , a n d fi c t i o n go t o s c i e n c e fo r pl o t s. Pe o pl e di s c u s s p r e s e n t da y - s c i en c e a s th e y o n c e di s c u s s e d li t e r a tu r e. Th e a ge of s c ie n c e D o y o u r e c a ll ho w i n t e r es t e d a n d e x c i t e d. y o u w er e o v e r t h e p ro p o s e d N e w Y o r k t o P a r i s fli gh t o f C h a r l es L i n dbe rgh ? The e n t i r e n a t i o n f o ll o w e d t he p r e p a r a t i o n s a nd t he p e r fo r m a n ce o f t he fe a r l es s a n d s killful l o n e pil o t All m a r v e l e d. a t t he t i n y m o n o pl a n e wi t h it s s p e e dy Wr i gh t whi r lwi n d m o t o r. N a t i o n s r e j o i c e d in t he s u c c e s s o f t h e e xp e r i m e n t a n d a l m o s t o v er , n i gh t p r a c t i c a lly a ll p e o pl e d e v e l o p e d a n i n t e r e s t in a vi a t i o n Th e y. b e c a m e a ir m i n d e d S i n c e t h a t t i m e gr e a t p r o gr es s h a s b e e n m a d e -. in a vi a ti o n a n d t r a v e l by a ir o v e r c e r t a i n r o u t e s ha s b e c o m e s o , s a f e t h a t few h e s i t a t e t o s p o n s o r t hi s m e t h o d o f t r a n s p o r t a t i o n. N o t o n ly in a vi a ti o n b ut in r a di o c o l o r ph o t o gr a phy a nd , , , 2 TH E B IO L O G Y OF — T O M ORRO W te l e vi s i o n e xp er i m e n t s h a v e b e e n m a d e a n d a r e f o ll o we d wi t h , i n t elli ge n c e a n d e a ge r n e s s by gr e a t n u m b er s o f p e o pl e The r a di o. E wi n g G a l l owa y M a n y of t h e pr o b l e m s o f v di s c ie n c e a r e s o l e n t h e la b o ra t o r y. ha s b ro u gh t t he p e o pl e o f o ur n a t i o n t o ge t h e r a ga i n a n d a ga i n. I n o ur o w n h o m e s by a tur n o f t h e di a l we t a ke p a r t in gr e a t , , publi c ga t h e r i n gs m il e s a w a y e n j o y a s ym ph o n y o r li s t e n t o t he , , Wo r ld S e r i e s b a s e b a ll ga m e s The t r a n s m i s s i o n o f t he hu m a n v o i ce. a n d o f i n s t r u m e n t a l m u s i c t h r o u gh m il e s o f s p a c e is n o w a ec o m p lis h e d , wi t h v e r y li t t l e di s t o r t i o n Th e r.e c e p t i o n o f li gh t w a v e s , b r i n gi n g m o vi e s i n t o e v e r y h o m e is a d e v e l o p m e n t o f t o m o r r ow , -. Th e r e is a s wid e a n i n t e r e s t in t he s ubj e c t m a t t e r o f bi o l o gy a s in o t h er fi e ld s. The hi s t o r y o f m a n y s c i e n t ifi c e xp e r i m e n t s a n d i n v e s t i ga t i o n s ha s b ee n so wid e s p r e a d t h a t t h er e is h a r dly a s c h o o l b o y o r gi r l w ho d oe s n o t k n o w t h e s t o r y o f t h e co n t r o l o f m a l a r i a a n d s m a llp o x. The d r a m a t i c d e a t h o f H id e y o N o gu c hi , o f t he R o c k e f e ll e r I n s t i t u t e o c c u rr e d a t t he c ul m i n a t i o n o f y e a r s , WH AT OF Y E ST E R D AY ? 3 of wor k on ye ll o w fe v er Th r o u gh his e xp e r i m e n t s he re v e a l e d. , t o t he e n t i r e w o r ld t h e p a i n s t a ki n g m e t h o d s c h a r a c t e r i s t i c o f a t ru e s c 1e n t is t a s w ell a s t he f ea r l e s s p e r s i s t e n ce o f a N o gu c hi h a d s o lv e d t he p ro bl e m o f y e ll o w f e v e r in S o u t h Am e r i c a , b ut t h e f a ct s h e f o u n d in t h a t c o u n t r y did n o t s ee m t o h o ld t r u e for t he Afr i c a n t yp e o f t he di s e a s e H e t h e r e f o r e j o u rn e y e d t o Afr ic a ' , ,. t o m a k e fu r t h e r s t udi e s H e c o n t r a c t e d t he di s e a s e a n d di e d. b e fo r e c o pl e ti g h s w o k m n i r H e is o e o f t e h e o es o f t o da y. n h r —. Wh a t of ye s te r da y ? C o n s id er t he s t r id es s u r ge r y h a s m a d e S i n ce t he e a r ly d a y s o f t hi s s c i e n ce F o r ge n e r a t i o n s t he c hi e f. m e di c a l a n d s u r gi c a l t r e a t m e fit s w e r e sw e a t i n g bl e e di n g a n d , , a m pu t a t i o n s. I n t h e Le w i s a n d C l a r k e xp e di t i o n in 1 8 04 o n e o f , t he m e n b e c a m e ill C a pt a i n C l a r k d e s c r ib e d t h e t r ea t m e n t giv e n. h im. A b ig h o l e wa s dug in t he gr o u n d a n d a fir e w a s buil t in it in o r d e r t o m a k e t he gr o u n d h o t , Th e n t he fir e w a s re. m o v e d a n d t he m a n w a s l a id o n t h e h o t e a r t h a n d s e c u r e ly co v er e d s o th a t h e w o uld s w e a t Af t e r t hi s t r e a t m e n t h e Wa s. bl e d N o t h a vi n g a n y o t h e r k n if e C a p t a i n C l a r k u s e d his p o c ke t. , p e n k n ife t o o p e n t he bl o o d v e s s el N e e d. l es s t o s a y t h e m a n di e d Am o n g p r i m i ,. t iv e p eo pl e o f t o da y s i m il a r m e t h o d s a r e - s t ill in v o gu e The m e di c i n e m a n I n a. c e r t a i n p r i m i t iv e t r ib e s till pl a c e s p e o pl e in h o l e s h e a t e d t o hi gh t e m p er a tu r e s t o , s w e a t th e m. I f a m e m b e r o f t he t r ib e s u ff e r s f r o m c h r o n i c h e a d a c h e s t h e m e di , ’ c i n e m a n c u t s a pi e c e o ut o f t h e s u ff e r e r s s kull. I n c iviliz e d c o m m u n i t i es s u r ge r y a s “ iiififfiifiififiil£232 P h ? , , a s c i e n tifi c s t udy b e ga n wi t h t h e h y p o t h e , s is o f Lo ui s P a s t e ur a b ou t 1 860 , t h a t di s e a s e w a s u s u a lly due , t o t he p r e s e n c e o f m ic r o Or ga n is m s R e a lizi n g t h a t m o s t o f. t he s u r gi c a l c a s e s di e d f r o m i n f e c t i o n s r a t h e r th a n t he a c t u a l 4 T H E B I OL O GY OF T O— M ORRO W o p er a ti on , Jo seph L i s ter S ir — ( 182 7 19 12 ) s tudi e d t he W or k o f P a s t e ur Up t o t hi s t i m e pus wa s a lw a y s c o n s id er e d t he. n e c e s sa r y a c c o m p a n i m e n t o f a ll w o u n d s L i s t er d e cid e d t h a t. g e r m s m u s t e n t e r t h e w o u n d f r o m t he a ir f r o m s ur g i c a l i n s t ru , m e n t s o r fr o m o t h e r , o uts id e a ge n c i e s. Th er e a f t e r wh e n Op e r , a ti n g h e u s e d wh a t h e , c a ll ed a n t i s ep t i c s to kill t he ger m s. He at t e m pt e d t o d e s tr o y t he ge r m s in t he a ir by p r a yi n g t he a ir o f t he s o p e ra t i n g r o o m with a c a r b o li c a c id s o l ut i o n. H e th e n p r o t e c te d t he An o ld p i t h w t h t h r n s o d h w s a tea t d by ac e m v g i as w r ea e o u n dre ao s mn u c h a s p m” f th k un a o ° e S ' p o s s 1b l e f r o m co n t a ct with t he a ir All his i n s t r u m e n t s w er e s ubj ec t e d t o t he m os t. c a r e ful a n ti se pti c t r e a t m e n t s H e t a u gh t his p r i n c ipl e s o f a n ti. s e p t i c s u r ge r y t o t he s u r ge o n s o f F r a n c e The F r a n c o G er m a n. - Wa r b r o k e o ut in 1 8 70 I t o cc ur r e d t o n o o n e in F r a n c e in t he. , fir s t b a t t l es t o a pply t he n ew m e th o d o f a n ti s e p t i c s ur ge r y I n ,. c o n s e qu e n ce hu n d r e d s a n d t h o u s a n d s o f w o u n d e d s o ldi e r s s uc , c um b e d t o ga n gre n e a n d s e p t i c a e m i a typ e s o f bl o o d p o i s o n i n g ,. Th e n d o c t o r s a ll o v e r t h e w o r ld a d o pt e d a n ti se pti c s u r ger y In. fe c t io n s whi c h f o r m er ly f o ll o w e d m a n y o p e r a t i o n s p r a c ti c a lly di sa pp e a r e d B e f o r e L i s t e r s t i m e 70 pe r c e n t o f a ll Co m p o u n d. ’ fr a c t u r es r e s ul t e d in d e a t h a n d a b o u t 50 per c e n t o f a ll m a j or , Af t e r L i s t e r s a n ti s e pti c m e th o d s w e r e in ’ o p e r a t i o n s w er e fa t a l. t r o duc e d t h e s e p er ce n t a ges w e r e gr ea t ly r e du c e d. Wh a t of t o da y ? The m os t m o d er n m e t h o d o f s urger y is a sep t i c - s u r ge r y. G e r m s a r e c o n tro ll e d by killi n g t h e m wi t h dry h e a t 6 TH E B IO LO G Y O F — T O M ORRO W Wh a t of t o-m orr o w ? Th e pu r p o s e o f thi s b oo k is t o giv e a s c i e n t ifi c bi o l o gi c a l b a c k gr o u n d t o pup il s s o t h a t t h e y m a y h a v e a b a s i s fo r di s c r i m i n a t i o n b e t w e e n r e a l a n d p s e ud o s c i e n ce - in c o n n e c t i o n wi t h t he hu m a n b o dy Th e a im o f a ll s c i e n ce. is t o a s c er t a i n t h e t r u t h fr o m u n bi a se d e xp er im e n t s wi t h o ut r e ga r d t o e m o t i o n a l prej u di c e s o r s t a t e m en t s b a s e d o n s p ec ul a ti o n or i m a gi n a t i o n. I n s c i e n t ifi c e xp e r i m en t a ti o n U d w d d U d w d o n e d o e s n o t i m a i n e o r de n er oo an n er oo g c id e b e f o r e h a n d wh a t is go i n g t o h a pp e n On ly a c t u a l o b. s e r v a bl e f a c t s a r e a cc e p t e d. I f e xp e r i m e n t s o n d ise a s e w e r e p r e j u d ic e d d i s e a s e , w o uld n e v e r b e co n tro ll e d. S i m il a r ly a ll l ife p r o gr e s s e s , m o r e e ffi c i e n t ly wh e n it is ~ liv e d s c i e n t ifi c a lly The s c i. e n t ific u n e m o t i o n a l a t t i t ud e U S F , — S. i. or es t er v c e ’ Fore s rt yo ff e rs an opp ort u it n y f u t f d or a n t o wo a r -od l if e s oor p r o bl e m s l e a d s l ife o f s ervi ce. t o a m o r e e x a c t s o lu t i o n.. I t is h o ped t h a t t h e s t udy o f b io lo gy will b e a n i n s pi r a ti o n t o ' r e c r e a ti o n a l a c tivi t i e s E v e r y o n e is h a ppy in t he pu r s ui t o f a. h o bby I t g1v e s o n e a wo rt hy us e o f l e i s u. re t im e I f t hi s h o bby. t a k e s o n e o ut o f d o or s t h e r es ul t is u s u a lly b e n e fi c i a l t o h is h e a l t h ,. I f c er t a i n f a c t s a b o u t p l a n t s a n d a n i m a l s a r e u n d e r s t o o d a n in , t ellige n t i n t e re s t in t h e i r gr o w t h a n d h a bi t s is p o s s ibl e ‘ N ew s. p a p e r s m a ga zi n e s b o o k s a n d p e r i o di c a l s c o n t a i n m a n y s c i e n tifi c , , , a r t icl e s a n d d e s c r ip t i o n o f e xp e r i m e n t s I f a p er s o n ha s s o m e. W H AT OF — T O M ORRO W ? k n owl e d ge o f s c i e n c e t hi s w e a l t h o f m a t er i a l m a y b e e a s ily i n t e r , p r e t e d a n d u n d e r s t oo d by h im T h e p r e se n t t e x t a i m s t o s e r v e. a s a b a s i s for t h e i n t e r p re t a t i o n o f fu t u r e s c i e n t ifi c r ea dings. The m o r e i n t e r e s t s o n e c a n c ul t iv a t e t h e m o r e h e ge t s o ut o f lif e. The r e l a t i o n o f t h e bi o l o gy o f t o da y t o h e a l t h ca n n o t b e o v e r - e m ph a s iz e d On e o f t he r e a s o n s why t h e p e o pl e o f y e s t e r d a y. h a d s o m a n y f e a r s c o n cer n i n g di se a s e w a s t h a t t h e y w e r e i gn o r a n t o f m e t h o d s fo r p r e v e n t i n g a n d c o n t r o lli n g it The p r e v e n t i o n a n d. c o n t r o l o f di s e a s e c a n n o w b e a pp r o a c h e d i n t elli ge n t ly b eca u s e ‘ t h e r e h a s b ee n s o m e e du c a t i o n a l o ng t h e s e li n es C o Ope r at io n b e. t w e e n t he publi c a n d t he B o a r d o f H e a l t h 1s m a d e p o s s ibl e b e c a u s e o f t hi s h e a l t h e du c a t i o n Th e gen er a l publi c u n d er s t a n d s wh a t. t he h e a lth a u t h o r i t i e s a r e t r yi n g t o a c co m pli s h B e c a u s e it k n o w s ‘. t h a t c e r t a i n r e s t r i c ti o n s a re f o r m ul a t ed in t h e i n t e r e s t s o f h e a l t h , t he publi c r e a dily ac c e pt s a n d c a r r i e s t h e m o ut F o r e x a m pl e. , th er e is n o t a s mu c h o pp os i t i o n t o t he S c hi c k t e s t a n d t h e s ub ' s e qu ent i mm u n iz a t i o n for diph t h e r i a a s f o r m e r ly b e c a u s e t he , , publi c ha s b e e n in t e llige n tly i n s t ru c te d Co n c er n in g t he n e e d o f t hi s s c i en t ifi c p r o c e du r e t o c o m b a t t he di s e a se.. U. S. D ep t. of A gr i c ult ur e W ild b lue b e rr i e s C ulti v ate d b lue b e rr ie s. v v flv. S e le c t ion , c ult i a t io n a n d b r e e din g h a e in c r e a s e d t h e s iz e a n d a o r of m a n y fruit s. Wh e n p e o pl e c ul t iv a t e p r o p e r p e r s o n a l h a bi t s t t i t ud e s a n d a nd a , more i n t e lli ge n t i n t er e s t s in t he h o m e a n d co m m u n ity th ey a chi e v e , 8 TH E B I OLO GY OF — T O M O RRO W gr e a t e r so c a i l ivi c s uc c e s s Bi o l o gy h e lp s t o fr e e p eo pl e o f a nd c. i gn o r a n t a nd u s e l e s s r a c i a l c u s t o m s I t is in s c h o o l t h a t p r o p e r. s t a n d a r d s o f c l e a n li n e s s v e n t il a t i o n , fe e di n g a n d r o u t i ne a r e fr e , , qu e n t ly a c qui re d I f hygi e n i c h a bi t s o f livi n g a r e d ev e l o p e d a n d. , p e o pl e p e rs i s t in p r a c t i c i n g t h e m b e t t e r s o c i a l c u s t o m s will s o o n b e , e s t a bli s h e d F or e x a m pl e if s t ud e n t s a r e t a u gh t t he i m p o r t a n ce. , o f buyi n g b re a d w r a pp e d t o p r e v e n t c o n t a m i n a t i o n , a n d if t h e y , i n s i s t o n buyi n g o n ly wr a pp e d b r e a d t he s t o r e ke e p ers will s oo n , S upply it. We i ghi n g e vid en c e in s t udyi n g s c i e n t ifi c d a t a d e vel o p s , a co n t r o l whi c h m a k e s t h e s t ud e n t a pp r o a c h f a m ily p r o bl e m s wi t h g re a t e r wi s d o m E v.e r y i n dividu a l o w es c e r t a i n r e s p o n s ibili t i es t o his co m m u n ity Pr o bl e m s o f s ew e r a ge ga r b a ge di s p o s a l s t r e e t. , , c l ea n i n g w a t e r a n d m ilk s upply c o n t r o l o f di s e a s e a r e a ll di s c u s s e d , , in bi o l o gy c l a s s e s a n d a b e t t e r u n d e r s t a n di n g o f t h e s e will giv e , e a c h p e r s o n a c l ea r e r co n c e p t i o n o f h is o bli ga t i o n t o hi m s e lf a n d t o t he publi c. Th e r e la tion o f b iology t o v o c a tion s Th er e a r e m a n y v o ca. t io n a l o pp or t u n i t i e s in s c i e n t ifi c fi e ld s Bi o l o gy s u gge s t s a n d. p o s s ibly l a y s t he b a s i s fo r m a n y o f t h e s e The r e l a t i o n o f bi o l o gy. t o t he s t udy o f d e n t i s t r y a n d m e d1c 1n e 1 s o bvi o u s The a c hi e v e. m e n t s o f Pa s t e u r K o c h a n d N o gu c hi a r e fin e id e a l s t o a r o u s e , , e n t hu s i a s m a n d i n t e r e s t in r e s e a r c h w o r k B a c t e r i o l o gy c h e m i ca l. , a n a ly s i s a n d ora l hy gi e ne a r e l a b o r a t o r y fi e ld s t h a t a re i n t e n s e ly , i n t er es t i n g N ur s i n g is a v o ca ti o n wi t h a gr ippi n g hu m a n i n t e r e s t.. S c ie n c e h a s im pr o v ed th e a ppe a ra n c e , w e igh t , a n d c ol o r o f ca tt le. TO — M O RRO W NE VE R COME S U n de r wood a n d U n der wood E wi n g G a l l owa y Agr i c ul t ura l pr o gre s s h a s b e e n m a de po s s ib le la r ge ly t h r o ugh s c ie n t i fi c dis c o v e r ie s and v in e n t io n s. F o r es t r y , i ifi c f a r m i n g a n d a n i m a l a n d pl a n t b r e e di n g a re sc ent , v o ca t i o n s t h a t c o n s t a n t ly n e e d m o re r e cr ui t s B i o l o gy ha s c o n. t a c t s wi t h a ll t h e s e v o c a t i o n s a n d is a m e a n s o f givi n g s t ud e n t s s u c h i n f o r m a t i o n t h a t will h e lp t h e m t o d e c id e wh e t h e r t h e y wo uld like t o pu r s u e a s c i e n t ifi c v o c a ti o n. To m orr ow n e v e r c om e s - Thi s b o o k c a n n o t giv e t he l a t e s t. i n fo r m a t i o n a b o u t livi n g t hi n gs B e fo r e it l e a v e s t he p r i n t er s. ’ h a n d s a n e w V i t a m i n m a y b e di s c o v e r e d t he c a u s e a n d c u re for , c a n c er m a y b e a n n o u n ce d a ne w a n d u n e xp e c t e d t h e o r y m a y , n e c e s s i t a t e a c h e c k a n d r e vi s i o n o f m u c h o f t h e w o r k t h a t h a s b ee n s e t fo r t h in t h e s e p a ge s I f y o u who re a d a r e c a r e ful in. s c r u t i n izi n g a ll d a t a b e f o r e y o u m a k e a c o n c lu s i o n y o u will h a v e , b e c o m e m o re s c i e n t ifi c Y o u m a y b e o n e who will a dd a c h a p t e r. t o t he bi o l o gy o f t o m o rr o w - y o u m a y l e a r n a n d t e ll t h e f a r m e r s o f t o m o r r o w h o w t o gr o w t w o bl a d e s o f gra s s wh e r e o n e f o r m e r ly - gr e w. Thi s Adv a n c e d Bi o l o gy i n c lud e s t he s t o r y o f t h e bi o l o gy o f y e s t e r d a y a n d o f t o da I f it h a s b e e n w e ll t o ld it s h o uld y -. , m a k e y o u r t o m o rr o w a h ea lt hi e r h a ppi e r a n d m or e co m pl e t e da y -. ,. WH. FIT Z. AD. B IO. C H AP T E R I I TH E G RO W TH OF S CI E N CE Ar is t o t l e , F a th e r of B iol o gy. H ippo c r a t e s , Fa th e r of M e dic in e. Wha t c ha n ges ha ve ta ken p la c e i n s ci en ce ? Wha t is s cien ce ? I n to wha t bra n c hes m a y s cien ce be divided ? Wha t m a kes up bi o logy ? H o w is bio logy r ela ted to o t he r s ci en ces ? S c i e n ce b e ga n wh e n p r i m i t iv e m a n m a d e a n e ff o r t t o e x. pl a i n “ c er t a i n ph en o m e n a t h a t he c o uld n o t u n d er s t a n d S i c k n e s s. o c c a s I On e d m u c h s p ec ul a ti o n N o t k n o wi n g o r u n d e r s t a n di n g. a n y t hi n g ab o ut t he v a r i o u s o r ga n s o f t h e b o dy h e th o u gh t di s e a s e , m u s t b e due t o m agi c D i s e a s e s w e r e s upp o s e d t o b e c a u s e d by. e vil s pi r it s wh o s e Wr a t h h a d t o b e a pp e a s e d o r wh o s e f a v or ha d t o ' b e wo n An c i e n t p e o pl e bu r n e d s a c r ifi c e s or b ea t t o m t o m s t o. - d r iv e a w a y t he e vil s pi r i t s S o m e t h o u gh t t h a t di s e a s e s c o uld b e. t r a n s f er r e d f r o m m a n t o a n i m a l s An e x a m pl e o f thi s wa s t he. b e li e f t h a t a t o o t h a c h e c o uld b e c ur e d if t he a ffli c t e d p er so n s t o o d o n t h e gro u n d u n d e r a n Op e n s ky a n d s p a t in a fr o g s m o u t h ’ , , a s ki n g t h e fr o g t o t a k e t h e t oo t h a c h e a w a y An o t h er r e m e dy s ug. g e s t e d w, a s t o k e e p a h o t c o o k e d d r,i e d b e a n a t t h e r, i ght e lb o w fo r t h r e e d a y s if t he t oo t h a c h e d in t h e l e f t s id e o f t he m o u t h. Th e o r d e r w a s r e v er s e d if t he t o o t h w a s o n t he r i ght s id e. Th e a dva n c e s of t h e G r e e k s I t w a s n o t u n t il t h e t i m e of H ip. p o c r a t e s ( b o r n a b o u t 4 6 0 B C ) t h a t t h e G r. e e.k s b e g a n t o a t t r ibu t e di s e a s e t o n a t u r a l r a t h e r t h a n t o s up e r n a t ur a l c a u ses H ipp o. cr a t es t a u gh t t h a t t h e b o dy w a s in goo d h e a l t h wh e n t h e f o u r jui ces , 10 E A R L Y S URGE R Y AN D M E D I C IN E 11 bl o o d phl e gm y e ll o w bil e a n d bl a c k bil e w er e m ixe d in t hep ro p e r , , , ,. — p ro p o r ti o n s Ar i s t o t l e ( 3 84 3 22 B C ) w a s o n e o f t he fir s t m e n t o.. i r e a liz e t h a t a ll ph e n o m e n a s h o uld b e i n v e s t i ga t e d v e r y ca r e fully b f e o re a c o n c lu s i o n is m a d e H e is ca ll e d t h e F a.t h er o f B ii o l o gy b e c a u s e h e m a d e e x t e n siv e s t udi e s o f pl a n t s a n d a n i m a l s a n d t he ir d e ve l op m en t N o t o n ly did h e i n ve s t i ga t e b ut he. , wr o te d o w n his i n v e s t i ga t i o n s H e t hu s e n a bl e d t he s c i e n t i st s. wh o f o ll o w e d t o build o n h is w o r k , B e c a u s e s o li t t l e di s s e c t i o n.. w a s p e r m i t t e d a t t hi s t i m e his w o r k w a s full o f e rr o r s ; b ut , , n e v e r t h e l e s s h is s t udi e s w e r e , of t r e m e n d o us v a lu e Thi s. wa s t h e fi r s t s t e p in b r e a ki n g a w a y fr o m idl e s p e c ul a t i o n. H e s t a r t e d s c i e n tifi c i n v e s t i g a t io n r e a , s o n b a s e d o n o b s e r v a ti o n. E ar ly s ur ge ry an d m e di c in e. Pr e vi o u s t o t he M iddl e Age s , m any i s c ent st si t a lk e d and u d a t gr e a t a rg e l e n gt h a b o u t h e a l t h a n d di s e a s e b ut , th e y w er e u n a bl e t o m a k e s c i e n t ifi c i n v e s t i ga t i o n s b e c a u s e th e y w er e f o r bidd e n by la w t o di s s e c t t he hu m a n b o dy The o n ly di s s e c ti o n s. p er m i t t e d w e r e t h o se o f l o w er a mm a ls S UC h a s do gs Un I t h m di l h l f th M iddl Ag ' th n e e ca sc oo s o e e es e l tu t d i pul pit B b m d th s oo n a ar ers a e e S kl lle d b a r b e r s u s u a lly m a de ec rer. di ti d p i t d ut t h t u tu s sec on s an o n e o e s r c res as th y w m ti d A f w f v d im l these d1s s e ct 10 n s fo r t he s c 1e n iv d t h di d dp t th y w e ut fi re ce e ere e en on e s ca r e. e ar s as a e or e ere c an a s o. t l st s. An I n s t r u c t o r w o uld r ea d t o his c l a s s fr o m a n a n a t o m y b o o k w r i t t e n by a G r e e k phy s ic ia n G a l e n , At t he s a m e ti m e t he b a r b e r po i nt e d o ut t he p a r t. 12 TH E GRO W T H OF SC IE N CE of t he str u c t ur e m e n t i o n e d in t he t e x t I t wa s n o t u n t il t h e t i m e. — o f V e s a liu s ( 1 5 1 4 1 5 64 ) wh o liv e d in t he M iddl e Age s t h a t s u r ge r y , w a s p ut o n a p r o f e s s i o n a l b a s i s r a t h e r t h a n a m e n i a l o n e p e r f o r m e d by b a r b er s a n d b a t h k e e p e r s Th e s t udy o f t h e s t r u c t u r e o f t he. hu m a n b o dy w a s n o w b o t h p e r m i t t e d a n d e n c o u r a ge d N o l o n ge r. wa s m e di c a l s c i e n c e pu r e ly s p e c ul a t iv e I t b e ga n t o b e b a s e d o n. o b s er v a t i o n. I n l e c t u r i n g V e s a liu s pu s h e d a s id e t he c lu m s y , s u r ge o n b a r b e r a n d h e hi m s e lf d e m o n s t r a t e d t h e p a r t s o f t h e dis s e c t e d b o dy in a p r o p e r w a y. H e b e ga n t o d r a w pi c t u r e s o f t h e di s s e c t i on s a s he a c t u a lly s a w t h e m H e di s p ro v e d t he o ld id ea. t h a t m a n diff e r e d f r o m w o m a n by h a vi n g o n e l e s s r ib o n o n e s id e. H e d e m o n s t r a t e d by di s s e c t i o n t h a t m a n a n d w o m a n r e a lly h a v e t h e s a m e n u m b e r o f r ib s o n e a c h s id e. Gr a du a lly t e a chi n g c a m e , t o b e b a s e d o n di rect obs er va tion r a t h er th a n o pi n i o n As i n s t r u o.. t o r s a c qui r e d m or e a n d m o r e k n owl e d ge o f t he hu m a n b o dy t h ey , i n s i s t e d o n m a ki n g t h e i r ow n di s s e c t i o n s i n s t e a d o f d e p e n di n g , up o n t h e u n s c i e n t ifi c e ffo r t s o f b a r b e r s Th ey r e a liz e d t he v a lu e. o f ca r e ful di s s e c ti o n s in o r d e r t o s h o w t h e s t r u c t u r e o f t h e b o dy. Th e e ffo r t s o f phy s i c i a n s t o l o o k for ' n a tu r a l c a u s e s o f di s e a s e r a t h e r t h a n s up er n a t u r a l w a s t h e b e gi n n i n g o f s c i e n c e but ’ , t h e y did n o t go fa r e n o u gh Whil e s c ie n. t is t s w e r e di ss e c t i n g t h e hu m a n b o dy a n d di sp r o vi n g f a ll a c i es in r e ga r d t o it th e y , w er e n o t y e t c h e c ki n g e xp er i m e n t a lly o b , , s er v a t io n s in t h e t r e a t m e n t o f di s e a s e F or. ’ e x a m pl e , wh e n a p a t i e n t s c u r e s e e m i n gly fo ll ow e d t h e a d m i n i s t r a ti o n o f s o m e u n u s u a l d w n ve r y i na c w m t ly ra e ' r e m e dy o r d r u g wi t h o ut fu r t h e r e xpe r i , m e n t a t i o n d o c t o r s ju m ped t o t h e c o n c lu s i o n t h a t t h e y h a d dis , c o v e r e d t he c u r e. D u r i n g a n e pid e m i c o f t yphu s f e v e r a T u r ki s h , uph o l s t e r er h a vi n g b e c o m e ill wi t h t he di se a s e d r a n k s o m e liquid , , fr o m a p a il c o n t a i n i n g pi c kl e d c a bb a ge a n d r e c o v e r e d I m m e ,. 14 TH E GR OW T H OF S C I E N C E m a de a nd c o n c lu s i o n s d ra w n. Thi s is t he m o d e r n i s c en t ifi c m e t h o d i s c e n ce b a s e d o n experimen ta tion a n d obs erva tion. C o n s id e r t h e w o r k o f P a ul E h r li c h H e w a n t e d t o fin d a. c h e m i c a l t h a t h a d a d e a dly e ff ec t o n c e r t a i n m i c r o b e s F i r s t he. , s t udi e d t h e s e p a r ti c ul a r di s e a s e ge r m s by s t a i n i n g t h e m diff e re n t colors.Th e n h e t r i e d t h e e ffe c t o f v a r i o u s c h e m i c a l s o n t h e m. Wi t h gr e a t p a t i e n c e he p e r s e v e r e d r e j e c t i n g t h o s e t e s t s t h a t w e r e , n o t s a t i s fa c t o r y F i n a lly his s ix hu n d r e d a n d s ix t h e xp e r i m e nt. , w a s s u c c e s s ful H e h a d f o u n d a s ub s t a n c e whi c h w o uld kill t he. g e r m b u t w o uld n o t i n ju r e h e a l t hy b o dy t i s s ue. D r Th o m a s H M o r ga n Un iv e r s i t y Of C a lifo r n i a is n o w w o r k.. , , in g o n t h e qu e s t i o n o f h er e di t y H e h a s e x a m i n e d t h e s iz e a n d. v a r i o u s b o dy differ e n ces o f t e n s o f t h o u s a n d s o f t i n y fl i e s On e. o f t h e diff e r e n c e s n o t e d w a s a s p e c i m e n wi t h c o l o r l e s s i n s t e a d o f pi n k e y e s H e h a s b r e d t hi s a n d o t h e r diff e r e n t t yp e s t hro u gh. c o u n tl es s ge n e r a t i o n s in his e ff o r t s t o u n d e r s t a n d h e r e di t y Th e r e. is n o wild j u m pi n g t o c o n c lu s i o n s in h is w o r k - I t is b a s e d o n. d e fi n i t e e xp e r i m e n t a l e vid e n c e ,. Thi n k o f t he l a t e L u t h e r B u r b a n k Ac r e s o f gr o u n d w e r e till e d. , pl a n t e d c ul t iv a t e d a n d t h e pl a n t s w ere c l o s e ly o b s er v e d by thi s , , e xp e r i m e n t e r All b ut o n e o r t w o pl a n t s gr o w n w er e di s c a r d e d in. his s e a r c h fo r s p e c i m e n s o f t he pl a n t h e w a n t e d t o b r e e d He. , lik e o t h er s c i e n t i s t s e x a m i n e d a w e a l t h o f d a t a a n d t h e n m a d e a , c a r e ful s e l ec t i o n f r o m t hi s m a t e r i a l. C o n tr a s t t he c a bb a ge j ui c e t r e a t m e n t o f typhu s f e v e r m e n t i o n e d b e f or e wi t h t he s c i e n tifi c i n v e s t i ga t i o n of m a l a r i a I t w a s fi r s t. o b s e r v e d t h a t p e o pl e livi n g n e a r s w a m p s c o n t r a c t e d a f e v e r ; t h e r e f o r e it w a s t h o u ght th a t s w a m py a ir c a u s e d thi s m a l a dy The ,. di s e a s e w a s c a ll e d m a l a r i a m e a n i n g b a d a ir Peopl e w e r e c a u ,. t io n e d t o c l o s e t h e i r wi n d o w s p a r t i c ul a r ly a t n i gh t t o k ee p o ut t he , , b a d a ir Th e n b e gi n n i n g wi t h o b s e r v a t i o n s b a s e d o n e xp er i m e n t a. , t i o n d o c t or s e xp e r i m e n t e d wi t h sw a m py a ir t o s e e wh e t h e r it w o uld , iv e m a l a r i a o r n ot T h e y f o u n d th a t it h a d n o di r ec t r e l a t i o n t o g. VIE WP O I N T S OF S C I E N CE 15 t hedi se a s e. Th e n th e y hu n te d a b o ut fo r a n o th er p r o b a bl e c a u se. D ue t o c a r e fully c o n t ro ll e d e xp er i m e n t s d oc t o r s w er e a bl e t o , d e m o n s t ra t e t h a t m a l a r i a w a s c a u s e d by a d e fi n it e m i cr o or gani s m whi c h wa s c a rr i e d by a cer t a i n s p ec i es o f m o s quito On ce thi s h a d. b e e n de m o n s t r a t e d t he p r e v e n t i o n t r e a t m e n t a n d c u r e o f t he , \ , , di s e a se fo ll ow e d C er t a i n t o w n s a l o n g t he C a n a l Zo ne fo r m a n y. , y e a r s i n f e s t e d with b o th m a l a r i a a n d y e ll o w f e v er h a v e n o w b e c o m e , h ea l t h r e s or ts The c a rr i e r o f t he ge r m h a s b e e n e xt erm i n a te d a n d. t he di s e a s e is n ow u n d e r a l m os t co m pl e t e co n t r o l. M o d e r n e xp e r i m e n t ati o n s o lv e s p r o bl e m s u n d er c o n t ro ll e d c on dit io n s. Th e a im o f t h e p r o bl e m m u s t b e ke pt in m i n d t h e m e t h o d , o f p r oce du r e m u s t b e d e c id e d up o n a n d a ll c o n di t i o n s c a r e fully , r e gul a t e d. All p o s s ibl e d a t a m u s t b e p a i n s t a ki n gly c o ll e c t e d a nd a rr a n ge d in a n o r d e r ly m a n n e r.Jud gm e n t m u s t b e s u s p e n d e d u n t il a ll t he e vi d e n ce h a s b ee n p r o p e r ly w e i gh e d All o b s er v a. ti o ns s h o uld l e a d t o a l o gi c a l c o n c lu s i o n whi c h will giv e i n fo r m a t i o n a b o u t t h e p r o bl e m t o b e s o lv e d if it d o e s n o t a c t u a lly s o lv e it ,. S u c h s c i e n tifi c o b se r v a ti o n l e a d s t o s tr a i ght thi n ki n g S c i e n c e is. n o w b e co m i n g a phil o s o phy o f e du c a t i o n r a th e r th a n s i m ply a m et h o d a n d is a ppli c a bl e t o a ll p ro bl e m s o f life ,. Vie wpo in ts of s c ie n c e H u m a n k n owl e d ge m a y b e divid e d i n t o. t he a r t s a n d t h e s c i e n c e s S c i e n ce is c a r e ful e x a c t o r d e r ly. , , a rr a n ge d k n o wl e d ge.Am o n g t he m a n y s c i e n c e s ar e c h e m i s tr y , phy s i c s a n d bio l o gy B i o l o gy is t h a t b r a n c h o f s c i e n c e th a t d ea l s ,. wi t h livi n g thi n gs o r thi n gs t h a t h a v e b e e n a liv e Th e wo r d. bio lo gy co m e s fr o m t wo G r ee k w o r d s bios , life ; lo gos s t udy. I n s t udyi n g t hi s e a r th o n whi c h we liv e a n d t h e livi n g t hi n gs , t h a t a r e f o u n d o n o ur gl o b e t h e diff e r e n t s c i e n t i s t s m a y e a c h l o o k a t , t he thi n gs a b o ut th e m fr o m diff e re n t p o i n t s o f vi e w a n d use di ff e r e n t u n it s up o n whi c h t o build t h e i r s ci e n c e s I n phy s i c s t he. , s c i e n ti s t m a y s e p a r a t e a b o a r d i n t o s m a ll c hip s o r i n t o s a wdu s t , a n d divid e it fu r th er i n t o s m a ll e r a n d s m a ll e r p a r ti c l es fi n a lly , , r e du c i n g it t o t h e s m a ll e s t p o s s ibl e p a r t i c l e a n d s till h a v e t he 16 THE GRO W T H OF SC IE NCE m a t er i a l , wo o d. Wh en t he p a r t i c l es b e c o m e s o s m a ll t h a t th e y c a n b e s ee n o n ly wi t h a n ultr a m i cro s c o p e t h e y a r e c a ll e d mo le , cules Th e phy s i c i s t c a ll s e v e r y t hi n g t h a t o c c upi e s s p a c e m a tter ;. , a n d h e t hi n k s o f m a t t e r a s b e i n g m a d e up o f t i n y m o lc le s in m o t i o n. Th e c h e m i s t t a k e s sub s t a n c e s o r m a t t e r s till fur th er a p a r t Wa t er w o o d. , , r o c k s a ir o ur w o r ld in ge n , , er a l m a y b e t a ke n a p a rt , a n d s e p a r a t e d i n t o n i n e ty t w o o r m o r e di ff e r e n t s ub s t a n ce s c a ll e d elem en ts. _ N i n e t y of t h e s e h a v e b ee n B i l gy i o o l t d ts h mi t y re a e d ph y i o c e Th s r s e p a r a t e d f r o m th e i r c o m an s cs. e t pi o cs e mb d b y b t h b i l gy ra ce d h mi t y h v o o o an c e s r a e been g i or d a n ze p i l as i a bsi h ec a m i t y p o s c en ce ,u n d s a n d o- c S t u d e l e d M s r O S t. N t th o e th e o m b i ti e r co h w i t h di g m na on s s o n n e a ra Of t he m a t e r i a l s Of t he. w o r ld i n c ludi n g livi n g t hi n gs e xi s t in t h e f o r m o f c o m p o u n d s c o m , , , b in a t io n s o f e l e m e n t s Th e c h e m i s t h a s w o r k e d o ut m e t h o d s fo r. d e co m p o s i n gt he c o m p o u n d s in o r d e r t o s t udy t h e i r c o n s t i t u e n t s. I f a n e l e c t r i c c u rr e n t is p a s s e d t h r o u gh w a t e r it W ill c a u s e t h e , liquid t o b e s e p a r a t e d i n t o t w o ga s e s I f t h e s e t w o ga s e s a r e c o l. ~ le c t e d in tub e s we fin d t h a t t wi ce a s m u c h ga s w ill c o ll e c t in o n e tub e a s in t he o t h er B o t h ga s e s a re c o l o r l e s s o d o r l e s s a n d t a s t e. , , l e s s I f a gl o wi n g s pli n t is th r u s t i n t o t he t ub e c o n t a i n i n g t he. s m a ll e r a m o u n t o f ga s it w ill bu r n b r i gh t ly , t h e ga s s upp o r t s c o m b us t io n I t is oxygen. I f a li gh t e d s pli n t is h e ld n e a r t he t ub e. h o ldi n g t he l a r ge r v o lu m e o f ga s t h e r e is a s li gh t e xplo s mn a n d , t he ga s bu r n s wi t h a blu e fl a m e I t is hydrogen Wa t e r ha s b e e n.. s e p a r a t e d i n t o it s e l e m e n t s hyd r o ge n a n d o xy ge n , a n d is s h o w n , t o c o n s i s t o f twi c e a s m u c h hyd r o ge n a s o xyge n T h e m o l e c ul e s. o f th e s e e l e m e n t s m a y fur t h e r b e divid e d i n t o a toms Th e c h e m i s t. B IO L OG Y A C O M P LE X SC IE N C E 17 a nd phy s i c i s t o f t o da y - d e a l wi t h m a t t er in e v e n s m a ll e r p a r t i c l e s , a s th e y h a v e di s co v e r e d t h a t a t o m s a re fu r t h e r divi s ibl e i n t o t n d elec tron s t h t i p r t i c l e s t h a t c a r r y p o s i t iv e a n d p r o o n s a a , s a , n e ga t iv e e l ec t r i c a l c h a r ge s. Wh e n a bi o l o gi s t l o o k s a t a lI V I n g pl a n t o r a n i m a l h e V i e w s it in t h e li ght o f h is p a r t i c ul a r t r a i n i n g T o s o m e bi o l o gi s t s t h e. , s h a p e a n d f o r m o f t he a n i m a l a re o f gr e a t e s t i n t e r e s t Ot h e r s in. - v e s t iga t e t h e p r o c e s s e s o f t h e livi n g o r ga n i s m s. B io lo gy a c om ple x s c ie n c e M a n y divi s i o n s o f bi o l o gy h a v e. b ee n i n v e s t i ga t e d a n d t h e r e is s o m u c h k n o w n a b o u t e a c h o n e , th a t t h e y a r e s o m e t i m e s th o u gh t o f a s di s t i n c t s ubj e c t s Th e. s p e c i a li s t wh o d e lv e s in a p a r t i c ul a r divi s i o n 1 8 n a m e d in t e r m s o f t he s p e c i a l t y he f o ll o w s Th e s p e c i a li s t s wh o a r e i n t e r e s t e d in. t h e s t udy o f b a c t e r i a ( b a c t e r i o l o gy ) a r e k n o w n a s b a c t e r i o l o gi s t s. Pr o t o z o Olo gy lik ewi s e h a s , , p ro t o z o ol o gi s t s who a r e in t e r e s t e d in o n e c e ll e d a n i - m als. Th o s e wh o s t udy s n a ke s are i n t e r e s t e d in h er p e t o l o gy ; t h e s p e c i a li s t is a h e r p e t o l o gi s t.Th e e h t o m o lo gis t s tudi e s i n s e c t s ; he is c o n c e r n e d wi t h t he s c i e n ce of e n t o m o l o gy. S o m e s c i e n ti s t s m a y s p e c i a l iz e in o n ly o n e b r a n c h o f e n t o m o l o gy. Bugs a r e c l a s s e d a s H e m ip t e r a st u B i l gy i m pl o oi m d s a co fm y l gi ex s c en ce a e o an o o es. d e n t s i n t e r e s t e d ih bu gs a r e h e m ipt e r is t s. B u t t e r fli e s t h e L e pid o p t e r a a r e t h e t o pi c o f s t udy , , o f t he l e pid o p t e r i s t s I n e a c h o f t h e s e b r a n c h e s o f bi o l o gy w e. — h a v e o t h e r s ubdivi s i o n s m o r ph o l o gy t he s t udy o f t he f o r m s a n d , s t r u c tu r e s a n d phy s i o l o gy t h e s t udy o f t h e fu n c t i o n s of t h e o r ga n s , ,. 18 TH E GRO W T H OF S C IE N CE Q UE S TI O N S AN D S UG G E S TI O N S 1. D o y o u k n o w o f a n y s upe r s t i t i o n s t h a t pe r s i s t t o da y in t he - t r e a t m e n t o f di s e a s e ? I s t h e r e a n y s c i e n t i c f o un d a t i on fo r s u ch fi s upe rs t i t i o n s 2 Wh a t w a s t he i m po r t a n c e o f t h e w o r k o f Ves a liu s ?. 3 Wh o w a s Ar i s t o t l e ?. 4 C o n t ra s t t he a n c i e n t m e t ho d in t r e a t i n g di s e a s e wi t h t he m o d e r n. s cie n t i fi c wa y ? 5 I n y o ur r e s e a r c h n o t e b o o k d e fi n e t he divi s i o n s o f bi o l o gy r e pr e. s e n t e d in t h e di a gr a m. 6 Give t he pr o pe r n a m e s t o t he m e n wh o s pe c i a liz e in e a c h divi s i o n. n ot ed. 7 a Li s t t e n o r m o r e o l o gi e s n o t give n in o ur o ut li n e... b Un d e r li n e t h o s e o l o gi e s w h i c h m i gh t pr o pe r l y b e i n c l ud e d. in t h e c i r c l e o f bi o l o gy. 0 P l a c e a n m in fr o n t o f t he bi o l o gi c a l. o l o gi e s j us t un d e r li n e d t h a t a r e m o r pho l o gi c a l a p in fr o n t o f t he o n es t ha t , , y o u t h i n k a r e ph y s i o l o gi c a l. S UP P L E M E N T A RY R E A D I N G D an a P ea ks f o M edica l H i s to y ( P a ul B H o e b e r [ M e dic al — , r. c h a ps. VI 1. Lo c y W ,.A , B i ology a nd its M a kers ( H e n r y H o lt. Lo c y W ,.A Growth of B i ology (H e n r y H o lt Sr. , Os b or n , H F , F rom the Greeks to D a rwi n ( C h a r les S cr ib n er s S o n s ) ’... C H AP T E R I I I TH E M I C RO S C O P E An e a r ly m icr o s c o pe. H ow s om e we r e h e ld. How wa s the micros cope in ven ted ? Was it muc h s imp ler a t on e time o r is i t s till in i ts igin a l form 2 or ’ Wha t is the us e of a micros cope I s t he re a defin ite tec hn ique to be b o s er ve d in us in g i t ? Bi o l o gy h a s c o n t a c t s wi t h o th er s c i e n c e s I n v e n ti o n s a n d dis. c o v e r ies by phy s i c i s t s a n d c h e m i s t s h a v e m a d e p o s s ibl e t h e e xpl a n a ti o n s o f m a n y bi o l o gi c a l f a c t s I t is a l m os t i m p o s s ibl e t o di s c u s s. bi o l o gy with o u t i n c ludi n g s o m e phy s i c s a n d c h e m i s tr y The in. v e n t ion a n d i m p r o v e m e n t o f t h e m i c r o s c o p e by phy s i c i s t s h a v e b ee n l a r ge ly r e s p o n s ibl e for t he r a pid p r o gre ss o f bi o l o gy. Th e his tory of t h e mic r o s c ope I n H o ll a n d in t h e s e Ve n. , t ee n t h c e n t u r y An t h o n y Vo n Le e uw e n h oe k ( 1 6 3 2 1 7 2 5 ) ex , — p e r im e n t e d with l e n s e s gr i n di n g , hu n d r e d s a n d u s i n g t h e m in v a r i o u s c o m bi n a t i o n s t o ge t diffe r e n t m a gn ifi c a ti o n s H e im. p ro v e d th o se t h a t ha d for m er ly b ee n u s e d H é u s e d du s t w oo d. , , a n d cr y s t a l s t o t r y t h e s t r en gth o f his l e n s e s As he w a s i n t er e s t e d. in n a tur a l hi s t or y he i n v e s ti ga t e d t he m i n ut e s tr u c tu r e o f livi n g , t hi n gs. H e h a d lit t l e e du c a ti o n a n d his re sea r c h e s w e r e n o t c o n du c t e d o n a n e xtr em e ly s c i e n tifi c b a s i s a n d th e r e fo r e h is w o r k wa s , , , s o m ewh a t u n s ys t e m a ti c a n d di s co n n e c t e d H o w e v er his im. , p r o v e d l e n s e s o p e n e d up a n e n ti r e ly n ew fi e ld n a m e ly t h e in v e s , , t iga t io no f m i n ut e livi n g thi n gs S c i en ti s t s co uld n ow a ctu a lly. c o n fi r m c er t a i n o f th e i r S p e c ul a t i o n s A s h o r t t i m e b e fo r e t h e. m i c r o s cop e wa s i m p r o v e d Willi a m H a r v e y a n E n gli s h phy s i c i a n , , , 19 20 TH E M I C RO S C O P E h a d s a id t h a t thr o u gh t he b o dy in a c i r c ui t a n d t h a t bl o o d m o ve d t he b e a t i n g o f t h e h e a r t s uppli e d t h e p r o p e lli n g f o r c e H e ha d. n o m i c r o s c o p e b ut r e a s o n e d t hi s o ut f r o m o b s e r v a t i o n s m a d e f r o m , his di s s e c t i o n s Le e uw e n h o ek gr o u n d a l e n s t o o b t a i n p r o p er. m a gn ifi c a t i o n pl a c e d a t a dp o l e in a gl a s s tub e a n d a dj u s t e d t he , , tub e in fr o n t o f t he fix e d l e n s Wh e n h e l o o k e d t h r o u gh t he l en s. , he s a w t he bl o o d in t h e t a il o f t h e t a dp o l e c o m e d o w n o n e bl o o d , , v e s s e l c r o s s t o a n o t h er a n d r e t u r n t h r o u gh s t ill a n o t h e r Thu s , ,. , by m e a n s o f his l e n s e s h e p ro v e d H a r v e y s r e a s o n i n g w a s c o r r e c t , ’ in t h e s p e c i m e n t h a t h e w a s s t udyi n g L e e uw e n h o e k did a gr e a t. d ea l t o s ti m ul a t e i n t e r e s t in p e r f e c t i n g t he m i c r o s c o p e I n his. da y fo r e a c h n e w s p e c i m e n s tudi e d a n e w l e n s h a d t o b e gr o u n d , a n d t h e o bj e c t p e r m a n e n t ly fix e d in r e l a t i o n t o thi s m a gn ifi e r. To da y m i cr o s c o p e s a r e c o n s t r u c t e d qui t e di ffe r e n t ly - , The l e n s e s. a r e p e r m a n e n t ly m o u n t e d in r e l a t i o n t o e a c h o t h e r fo r m m g , Vo n L e e uw e n h o e k. On e of h is m a n y m ic r o s c o pe s. W ha t he s aw. Wh at he s a id I n th e ye ar6 7 5 I d is c o v e r d li ing c r e a t ur e s in 1 ’ v R a in wa t e r wh ic h h a d s t o o d b ut a fe w da y s in a n e w e a rt h e n p o t , gla ze d b le w w i t h in v W h e n t h e s e li in g At o m s d id m o e t h e y put v v v. for t h t w o lit t l e h o r n s , c o n t in ua l ly m o in g t h e m s e l e s Th e y h a d a t a y l , n e a r fo ur t im e s t h e. k l e n gt h o f t h e wh o l e b o dy o f t h e t h ic n e s s ( b y m y M ic r o s c o pe ) o f a S pide r w e b ; a t t h e e n d. ” o f wh ic h a pp e a r e d a gl o b ul. a compo un d m icros cope. We s i m ply c h a n ge t he s lides on w hi c h t he p e ci m e n s a r e m o u n t ed M a n y i m p r o v e m e nt s h a v e b e e n m a d e s. in m i c r o s c o p e s s i n c e t he t i m e o f Vo n L ee uw e n h o e k a n d t he c o m , 22 TH E M I C RO S C O P E is t urn e d. The larger dis k s wit h t h e r ac k and pin io n m a k e up t he coa rs e a dj us t m en t, or c o ar s e a d j us t m e n t s c r e ws. B y t ur n in g t h e di k s s ge n t ly , y o u c an s ee t he e ffec t o n t h e t ub e. The c oa r s e a d j us t m en t 13 us e d t o c h a n ge t he dis t a n ce b e t wee n t he le n s es and t h e ab j ec t o b se r v ed ; t hat focus Belo w t h e I s, to. c o ar s e a d j us t m en t s c r ews is a s m a lle r p a ir of dis k s c a lle d t h e fin e adj us tmen t o r j us t m , fin e ad j us t m e n t s c r e ws. T he fin e ad en t is al oS us e d fo r fo c us in g , b ut is m uch m or e delic a t e t h a n t h e c o ar se a d j us t m en t. I I I ; The opt ic a l s y s t em in ” c ludes t he p ar t of t he micr o s c ope c o n t a in in g t he le n ses. It c o n s st s i of t wo Se t s of le n se s In m e t al c a se s. T he se t place d at t he lowe r en d f t he t ub e , t he ' o n e ar o b j e c t , is c a lle d t he j o b ecti ve. On m o st mi c r o s c o pe s t her e IS a s pec ia l a t t a ch m en t at t he b a se of t he t ube fo r c a r r y in g t wo or m or e o b j ec t i v es c on v Th e m icr os c o pe s of t o -d a y a ry fr o m t h e in d we us e in o ur k v e ni e n fl y t his is t he n ogg s ch o ol t o t h o s e de s ign e d for e la b o ra t e r e s ea r c h pur po s e s Wit h. t he us e of t he p iece. n o s e piec e it is po s s ible t o c h a n g e f r o m o n e o b j e c t i e t o a n o t h er wit h n o lo s s o f v t im e. v The ob j ec t i e t h a t I S in lin e w it h t he t ub e I s t h e o n e in us e I n ge n er a l,. t he lo n ger t h e o b j ec t i v e, t h e gr e a t er is t h e m a gn ifyin g po w er M o s t m icro. s c o pe s ha v e low p ower - a n d high-powe r obj ec ti ve s At t he t o p o f t he t ub e , n e a r. t he ey e , is a se t of le n se s in a m et a l c a se c a lle d t he eyepiece. This is ea sily ta k e n o ut o f t he t ub e. IV. k The illum in a t in g s y s t e m m a e s po s s ib le t he a dj us t m en t a n d foc us in g o f t h e ligh t o n t h e o b j ec t I t c o n s is t s o f t h e m ir ror , hun g un der t he s t a ge , a n d. of t he dia p hra gm , in se r t e d in t he o pe n in g o f t he s t a ge. The m irr or us ua lly h a s t wo face s , on e fla t a n d o n e c o n ca v b e t ur n e d in a ll dir ec t io n s e. Th e m ir r or c an a n d is use d fo r t hr o win g a b e a m o f ligh t fr o m t h e w in do w ( or s uit a b le la m p ) upo n t he ob j ec t a n d t hro ugh t he e y e piece , in t o t h e ey e The diaphr a gm. is a n a rr a n ge m e n t for e n lar gin g or dim inishing t he a m o un t of light c om in g t hr ough t h e s t a ge , b y m a in g t he k o pe n in g la r ger or s m aller. V S o m e m icr osc o pe s h a v e. a j o in t in t he pillar j us t b elo w t h e s t a ge , pe r mit t in g t he uppe r part of t he st and to b e t il t ed i n t o a m or e c o nve n ie nt pos it io n. D I RE C T I O N S USI N G M IC R O SC O P E 23 ' F OR A Ther e ar e us ua lly o n e or t wo c lip s fa s t en e d o n t he upper f s ur ac e O f t he s t a ge. The s e ar e s lippe d o v er t he e dge s O f t he s lide t o h o ld it s t a t io n a r y. P r ofe s s o r R H v C h a m b e r s h a s de is e d a m ic r o s c o pe un d e r wh ic h h e c a n dis s e c t o ut po r t io n s fl.. j o f a c e ll o r in e c t uids in t o t h e difi e r e n t p a r t s o f t h e c e ll Th e dr a w in gs ( uppe r r igh t ) s h o w. h o w h e t e a r s t h e c e ll s a pa r t Th e ot h e r ill us t r a t ion is a ph ot om ic r o gra ph s h o win g a ph a s e in. th e a ct ua l o pe r a t io n. D ir e ctio n s for c a r in g for a micr os cope I n lif t i n g o r c a r r yi n g. t he m i cr o s co p e gr a s p it fi r m ly by t h e S p ec i a l h a n dl e a b o v e t he , s t a ge a n d c a r r y it in a h o r iz o n t a l p o s i t i o n , '
