В этом номере вы узнаете о новейших материалах, которые легче алюминия и прочнее стали, о том, что у бабочки и гусеницы одинаковый геном, а ещё о том, как важно критически относиться к любым результатам научных исследований, и в первую очередь — к своим собственным. Постоянно учиться, не ждать быстрых успехов и немедленного получения Нобелевской премии — молодые ученые столицы, представители координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию, убеждены, что далеко не все открытия уже совершены!
ЕВГЕНИЙ МАКСИМОВ
Ведущий научный сотрудник кафедры биофизики биологического факультета МГУ, член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию
Не нужно считать, что всё уже известно и всё изучено… Зачастую оказывается, что многое либо неизвестно вообще, либо изучено поверхностно. А в биологии, поскольку предмет сложный и объекты разнообразные, остается огромное количество секретов — дерзайте!
Расскажите, пожалуйста, где мы с вами находимся? Это действительно лаборатория космической биологии?
Это сектор фотобиологии и биофотоники, в котором также занимаются и проблемами космической биологии и проводятся некоторые эксперименты, которые позволяют понять, какие космические условия могут вынести земные организмы.
Это сравнительно молодое направление для российской и мировой науки?
Проблемы космической биологии стали появляться еще до того времени, как первый человек отправился в космос и необходимо было выяснить — с чем он может там столкнуться. Конечно, изначально это необходимо было проверить не на человеке, а на чём-то более простом — на микроорганизмах, растениях, на животных. Проблема эта на самом деле намного более глубокая. Несколько миллиардов лет назад условия жизни на нашей планете сильно отличались и походили скорее на космическое пространство. На Земле был значительно больше радиационный фон, ее поверхности достигало огромное количество ультрафиолета, атмосферы не было. А развитием жизни мы обязаны цианобактериям и оксигенному фотосинтезу.
Вы биофизик, биолог. Если очень кратко — что это за специальности?
В мои задачи входит исследование биологических объектов с помощью физических методов. Спектроскопия — исследование взаимодействия света с пигментами и белками — это основа биофотоники и фотобиологии.
Когда вы поняли, чему посвятите свою жизнь, какое профессиональное направление выберете?
Вы знаете, мне очень повезло! У меня перед глазами был пример не только родителей, но и бабушек-дедушек, которые занимались биофизикой. Эта среда мне была знакома с детства, я видел, что такая работа постоянно требует решения интереснейших и сложнейших задач. Космического масштаба, кроме шуток! (смеется) Поэтому мне стало интересно — что такого можно разведать у природы и как потом использовать на благо человека.
Ваши самые любимые предметы в школе?
Здесь всё просто — физика и химия!
Ваша научная деятельность расположена на стыке многих дисциплин. Не секрет, что прорывные открытия в науке сейчас почти невозможно совершать в какой-то одной узкой области…
Действительно, биофизика — это стык наук, это междисциплинарность. Здесь необходимо понимать хотя бы на базовом уровне всю сложность организации биологических объектов, их чувствительность к физическим и химическим воздействиям. Не могу сказать, что в совершенстве знаю и физику, и химию, но так как в МГУ нам читали десятки разных спецкурсов, в том числе по квантовой механике и физике, основы представлений о физических явлениях у нас есть.
Пожалуйста, дайте несколько советов тем, кто сейчас находится в стадии выбора. Я говорю о старшеклассниках, о тех, кто сдает ЕГЭ и серьезно задумывается о выборе вуза и профессии.
Знаете, во-первых, не нужно сразу считать, что всё уже известно, всё изучено и всё именно так, как написано в учебниках. Если начинаешь чем-то серьезно заниматься, то зачастую оказывается, что многое либо неизвестно вообще, либо изучено поверхностно. В биологии, поскольку предмет сложный и объекты разнообразные, остается огромное количество секретов. Фотосинтез, растения, водоросли — наличие потрясающих белков, которые могут приносить пользу людям, например, в медицине. Как это всё работает — дает нам, ученым, бесконечное количество идей! Как можно внедрить, какие можно создать системы для управления этими комплексами, как доставлять их в клетки (человека), как управлять их свойствами.
То есть не считать, что всё уже открыто и изучено, и не ждать Нобелевскую премию сразу?
Безусловно! (смеется) Как говорится — электрон неисчерпаем! А в биологии таких «электронов» и объектов огромное множество.
И во-вторых: школьную программу нужно досконально освоить, экзамены нужно сдать. Но вот потом постарайтесь если не критически, то по крайней мере скептически относиться к различной информации. От ошибок не застрахован никто! И всегда ставьте под вопрос свои результаты в первую очередь!
Несколько слов о ваших разработках: чем занимаетесь сейчас?
Вот, например, занимаясь исследованием фотосинтетических организмов, мы изучаем, как они справляются с изменением интенсивности света на уровне изменения потоков энергии между антеннами и реакционными центрами. Вот это — модель светособирающего комплекса. Фактически это антенна, устроенная по принципу воронки, которая улавливает свет от синего до красного, и дальше эта энергия используется уже для синтеза биологических молекул.
Что интересно — находясь на свету постоянно, эта антенна может сгореть! И именно цианобактерии, изучением которых мы заняты, создали белок, который взаимодействует с этой антенной таким образом, что преобразует излишки поглощенной энергии в тепло, безопасное для клетки. На основе этих белков мы создаем наноразмерные температурные датчики, системы для доставки антиоксидантов или управления реакциями переноса энергии между различными комплексами. Это системы, которые требуются для изучения и управления реакциями на уровне клеток. С помощью внешнего воздействия, например, светового — запускать или останавливать какую-то реакцию. То есть можно с помощью физического воздействия регулировать ход химической или биохимической реакции в клетке.
Вообще, фотопереключаемые белки — одни из самых интересных объектов. Изучаемый нами белок уникален хотя бы потому, что в его состав входят каратиноиды — таких белков больше просто нет! Мы прошли огромный путь от выделения этих белков из цианобактерий, где они синтезируются, до их получения с помощью биотехнологических штаммов. У нас появилась возможность менять белок так, как нам это понадобится, например менять его структуру, отдельные аминокислоты. Мы научились управлять реакциями фотоактивации этих белков и реакциями переноса каратиноидов — до нас о таких реакциях никто не знал.
А практическое применение?
Сейчас мы добились, что с помощью этих водорастворимых белков мы можем доставлять антиоксиданты, другими словами, молекулы, которые защищают нас с вами от окислительного стресса. Мы можем ввести такой препарат человеку или животному и, модифицировав белок, доставить его именно в те ткани и в те клетки, где защита необходима. Вообще, доставка антиоксидантов — сложная задача. Эффективность современных способов доставки антиоксидантов в лучшем случае не превышает одного процента. Представьте: всё, что вводится в кровяное русло, либо не доставляется, либо «теряется» по дороге. А эффективность нашего способа — семьдесят процентов. Цифры говорят сами за себя!
ВЛАДИМИР НЕЛЮБ
Директор Межотраслевого инжинирингового центра «Композиты России» МГТУ им. Н. Э. Баумана, директор Московского композитного кластера, к.т.н., член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию
Сейчас нужно постоянно учиться самым современным технологиям, вузы сегодня концентрируют эти технологии — передовые мировые практики сосредоточиваются именно в лучших технических университетах
Вы — выпускник «Бауманки»…
Да! Выпускник 2006 года!
Как получилось, что решили поступать именно сюда? Семейная традиция или счастливый случай? Или наперекор всему, может быть, планировали стать студентом совсем другого вуза? Расскажите, пожалуйста, вашу историю!
Здесь всё очень просто!
Мой дед был директором машиностроительного завода, и больше всего в детстве я любил ходить по цехам, разговаривать с рабочими. Мне всегда было интересно, как делаются те или иные изделия, как работают механизмы. Самая большая радость — заставить заработать то, что сломалось! Всегда поражало, как дед досконально разбирался в специфике работы каждого сотрудника! Вот, похоже, я с детства решил, что тоже хочу быть директором машиностроительного завода (смеется). А для этого, конечно, нужно было поступить в «Бауманку»! Я пришел в Бауманский лицей № 1580, оттуда было стопроцентное поступление в МГТУ имени Баумана.
Уверена, что вы ни разу не пожалели о сделанном выборе!
Конечно, не пожалел! Да и не только я — все наши выпускники работают по специальности, они востребованы, достойная заработная плата — об этом тоже не нужно забывать! Это действительно лучший технический вуз! Я, «пользуясь случаем», советую школьникам выбирать инженерные специальности и лучший инженерный вуз страны — Бауманку!
Вы буквально подвели меня к следующему вопросу! Дайте, пожалуйста, несколько советов школьникам — что делать, чтобы успешно поступить в МГТУ имени Баумана?
Поступить в Бауманку можно, правда, здесь очень сложно учиться! Но если ходить на лекции, внимательно слушать предмет и делать домашнее задание, то, уверяю вас, на тройку точно сдадите! А вот если учиться серьёзно, то будут четверки и пятерки — дорогу осилит идущий. Поэтому советы самые простые! Первое — не бояться выбирать для себя технические дисциплины, с осознанием того, что сейчас «инженер» действительно звучит гордо! К слову, зарплаты выпускников Бауманки сегодня начинаются от ста тысяч и выше. Инженерные специальности очень востребованы — это и IT-технологии, и робототехника, и новые материалы и технологии. И второе: сегодня инженерные вузы хорошо укомплектованы, у них отличная приборная база, есть все те промышленные установки, которые сегодня присутствуют на крупных предприятиях. Мы учим через науку, через практику — во время учебы вы будете выполнять те же самые задачи, с которыми потом столкнетесь на реальном производстве! И сегодня в вузах уже имеются такие возможности. Например, в Бауманке есть двадцать инжиниринговых центров по различным направлениям, где ребята работают, начиная с третьего курса, зарабатывают деньги, а самое главное — они получают гарантию трудоустройства. Они уже решают реальные промышленные бизнес-кейсы, которые перед ними ставят наука, промышленность и рыночная экономика.
Мы сегодня побывали в гостях в вашем потрясающем технопарке, он называется «Инжинириум», расскажите о нем, пожалуйста!
Технопарк «Инжинириум» — наша гордость! Если успешно проходите все вступительные испытания, то это дает плюс десять баллов к ЕГЭ. Кстати, у нас еще есть олимпиады НТИ, которые дают плюс сто баллов по профильному предмету. Реализуя практикоориентированный подход, технопарк «Инжинириум» предоставляет сегодня очень хорошие условия для поступления прежде всего в МГТУ имени Баумана — и вообще дает отличную подготовку для поступления в технические вузы. Поэтому все, кто сегодня приходит и поступает через «Инжинириум», попадают на профильные кафедры, хорошо учатся, как правило! Мы гарантируем им повышенную стипендию и трудоустройство на предприятиях московского композитного кластера.
Мы сегодня побывали на мастер-классе, где ребята создали из композитных материалов «летающую тарелку» — фрисби!
Из композиционных материалов можно изготавливать всё что угодно — от «летающих тарелок» фрисби до серьезных машиностроительных конструкций — корпусов катеров, лодок, кораблей, автомобилей и космических станций. Объём рынка сегодня растёт колоссально, нам не хватает кадров в композитной отрасли. Композиционные материалы всё больше вытесняют традиционные, рынок растет, спрос на них растет, кадры нам очень нужны, и мы крайне заинтересованы сегодня, чтобы школьники выбирали бы это новое инновационное направление — композиты и цифровое материаловедение.
Сегодня мы можем формовать изделие из композиционных материалов без автоклавов — достаточно небольших инфузионных установок, которые под воздействием вакуума пропитывают углеродную или стеклоткань, и в зависимости от того, какая будет оснастка, можно получить ту или иную форму. Не просто руками надо выложить — сначала всё это моделируется на компьютере, рассчитывается на прочность. Ребята делали сегодня ручным способом, а на предприятии всё автоматизировано, там выкладывают роботы. Повторюсь, нам очень нужны кадры для того, чтобы отрасль развивалась.
Правильно ли я понимаю, что те мальчишки и девчонки, которых мы сегодня видели в технопарке, это ваши будущие студенты и сотрудники?
Очень хотим на это надеяться, потому что «Инжинириум» вместе с Бауманкой сегодня позволяют протянуть траекторию таким образом, чтобы мы от детского сада буквально до пенсионного возраста сопровождали бы человека. Это и есть непрерывное образование на протяжении всего жизненного цикла! Профильные классы в школе, обязательно уроки технологии, дальше поступление либо в вуз, либо в профильный техникум. Техникум — это больше технологические специальности, это технологи и рабочие высшей квалификации. Если вуз — тогда это инженеры. У нас есть и бакалавриат, шесть профильных кафедр и собственная магистратура. После этого человек может пойти работать на предприятие, он уже будет подготовлен, потому что во время обучения в магистратуре он параллельно работает в инжиниринговом центре. Или он может остаться работать дальше в университете, поступить в аспирантуру. Тогда из него вполне может получиться неплохой ученый! (смеётся) Кстати, знаете, если человек пошел работать на предприятие, он понимает, что через какое-то время нужно вернуться обратно в вуз, чтобы опять получить срез новых знаний. Технологии сейчас устаревают очень быстро!
Расскажите, пожалуйста, немного о композитах, в чем их уникальность?
Композиционные материалы — легкие, прочные, долговечные. Стеклопластики, базальтопластики и самые крутые — углепластики. Материал легче алюминия и прочнее стали. Конечно, он активно вытесняет традиционные материалы, и прежде всего металлы. Все отрасли промышленности сейчас стараются использовать композиты, понимая весь спектр выгоды. Это и вес, и долговечность, и себестоимость получаемых изделий. Представьте, продукт из композитов, например мачта освещения, будет работать не двадцать, а сто лет!
Последний вопрос! Что для вас как для ученого, исследователя и руководителя является самой большой радостью, гордостью? Когда вы понимаете, что всё получилось?
Для меня самая большая радость не только когда подтверждаются наши эксперименты. Самая большая радость — когда мы работаем не «в стол». В нашем центре мы всех ориентируем на бизнес-процесс, на решение практических задач, которые нужны промышленности. Если мы работаем от требований заказчика, если заказчик покупает нашу продукцию, есть возможность получать роялти с продаж этой продукции — вот это самое большое наше достижение. Ученый сегодня должен быть не только очень умным, а еще и бизнес-ориентированным. К сожалению или к счастью, но именно такая комбинация качеств дает возможность вузу процветать, а ученому — быть еще и вполне обеспеченным человеком.
ЕКАТЕРИНА ПОВЕРЕННАЯ
Старший научный сотрудник лаборатории анализа постгеномных данных Института биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича, лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники для молодых ученых за 2018 г., член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию
Если вы выбираете науку, то будьте готовы постоянно учиться и познавать новое. Потому что без этого в науке делать просто нечего.
Вы биоинформатик, молекулярный биолог — расскажите немного подробнее о вашей работе!
В целом, молекулярная биология — это область, которая исследует молекулы внутри организма. Начиная с ДНК, нашей основы, в которой зашифрованы гены, и заканчивая считывающимися с ДНК (т. е. генов) белками, которые и обеспечивают функционирование клетки/организма, — всё это в совокупности и есть молекулярная биология. Она, наверное, единственная область, в которой стёрты границы между многими дисциплинами. Она изначально предполагает междисциплинарность! И если посмотреть, кто занимается молекулярной биологией — это физики, биологи, химики, математики… В целом, полный спектр различных специальностей, которые и формируют молекулярную биологию.
Практически все, кто имеет отношение к науке, говорят, что сейчас просто невозможно совершить открытие в каком-то одном узком направлении!
Абсолютно правильно! Может быть, физические, химические и математические науки несколько более обособлены в силу своей специфики. А вот молекулярная биология как раз позволяет объединить практически всё — и то, что вы учили по физике, может пригодиться, и химия, и математика, и геометрия, и прочие дисициплины.
А биоинформатика?
Если говорить о биоинформатике — XX век подарил нам большое количество открытий, и это в том числе способствовало развитию высокопроизводительного оборудования. Не секрет, что человека частично заменили машины. Поток экспериментов сейчас производится по большей части не вручную, как раньше, а на высокотехнологичном оборудовании. Все слышали о секвенаторах, которые позволяют расшифровывать ДНК, и это уже не кажется нам новинкой, все знают о ПЦР…
Расшифруйте, пожалуйста!
Полимеразная цепная реакция — это такой метод, который позволяет обнаружить следы ДНК/РНК, например, какого-то другого организма. Это если упрощённо! (смеется) Так вот, в каждой области, начиная от генов и заканчивая белками и метаболитами, есть такое высокопроизводительное оборудование, которое создает терабайты информации. Естественно, обработать такое количество в ручном режиме невозможно. Биоинформатика — та новая специальность, одна из задач которой заключается в том, чтобы обработать весь этот массив и выдать конкретную гипотезу о том, что за явление, процесс мы наблюдаем.
Это и есть «Большие данные»?
Конечно! Может быть, они не такие «большие» в сравнении с космосом. Но безусловно, работа большинства биоинформатиков связана с «Большими данными», когда фокус внимания — не на одно событие, а на множество данных различной природы. К примеру, для того, чтобы выявить, что определенная мутация в определенном гене приводит к развитию определенной онкологии, нужно проанализировать статистически значимое количество данных по этому гену не только при данном типе заболевания, но и при других у группы лиц разного пола, возраста, национальности.
Екатерина, а откуда у вас тяга к наукам — к биологии, химии, естествознанию? Это школа, семья, а может быть, «совет друга»? Когда всё началось и когда вы точно определились с выбором?
Я понимаю ребят, старшеклассников, которые сейчас в раздумьях и «на распутье». Туда ли я пошёл? Тем ли я занимаюсь? Куда мне вообще хочется поступать? Не так давно сама столкнулась с этим на этапе поступления.
Вот когда вы думали «Куда мне хочется?», выбор был между?..
(Смеётся) Я поступила на экономический и на биологический (генетику) факультеты. И решила отнести документы на экономический — просто потому, что тогда это было более популярным, более модным. И вот на момент подачи поняла, что всё-таки хочу заниматься наукой — тем делом, где будет больше свободы. И химия, и биология, и математика мне нравились, и вот я решила, что мне нужно учиться там, где есть комплекс этих наук. Ни разу в жизни не пожалела об этом!
Как вам кажется, а вообще заниматься нужно тем, что получается, что нравится? Или наперекор всему заставлять себя заниматься тем, что «не дается»?
Мне очень повезло с учителями. Видя, что у меня «получается», они давали дополнительную нагрузку — тем самым стимулировали к «углублению» в предмет. То есть это был труд, но трудилась я, безусловно, над тем, что мне нравилось и получалось.
Дайте, пожалуйста, несколько советов ребятам, которые сейчас только начали задумываться о дальнейшей учебе. Или тем, кто только что сдал ЕГЭ. Один совет вы уже дали — следовать сердцу и разуму! А что еще могли бы посоветовать? Можно даже по плану — первое, второе, третье…
Первое — не бояться ошибиться. Даже если вы сейчас пошли в какую-то область, где стало не очень интересно, или по ряду причин вас увлекло что-то другое — не бойтесь менять! Конечно, если только это «что-то другое» достаточного сильное, мощное и полностью погружает вас в тот спектр эмоций, который вы должны чувствовать от настоящей работы. Например, к нам (в молекулярную биологию), как уже сказала ранее, приходят из физики, из информатики, из математики. Многие наши соотечественники, которые сейчас являются признанными мировыми лидерами в области наук о живых системах, — это люди, которые пришли не всегда из биологии.
Второе: если вы выбираете науку, то будьте готовы постоянно учиться и познавать новое. Потому что без этого в науке делать просто нечего. Мы как настоящие детективы — постоянно расшифровываем информацию. И это касается любой науки — биологии, математики, истории! Знаете, термин «ученый» — несколько неправильный. Если не ошибаюсь, Лев Ландау говорил, что «кот у нас учёный». Мы являемся научными сотрудниками — людьми, которые разбираются в своей области, и в соответствии с требованием времени должны интересно говорить и хорошо писать. Сейчас просто необходимо доступно излагать свои мысли — и для академиков, и для бабушки — аудитория бывает очень разная. И, кстати, харизма тоже приветствуется. Неизбежны конференции, а значит, вы должны уметь выступать и общаться.
А над чем вы сейчас работаете?
Многие слышали о международном проекте «Геном человека» — тогда стояла задача понять, сколько в нас вообще генов. До старта проекта считалось, что у человека около ста тысяч разных белок-кодирующих генов. Когда проект закончился, выяснилось, что их (генов) всего лишь двадцать тысяч. Тогда Россия не участвовала в исследовании. А вот в логическом продолжении — более амбициозном проекте «Протеом человека», цель которого — описать пути реализации генетической информации с белок-кодирующих генов, мы принимаем активное участие. Более того, приятно отметить, что наша страна была одним из его инициаторов. Непосредственно Институт биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича, в котором я работаю, является головной организацией, отвечающей за реализацию российской части проекта. Наша задача сегодня — расшифровать протеом, то есть понять, какие белки считываются с генов. Чтобы стало понятнее, приведу пример. Бабочка и гусеница — они очень разные по виду, но у них одинаковый геном. А вот протеом, то есть совокупность белков, будет разный. Именно протеом обеспечивает разные формы жизни при одном геноме. У человека каждый орган и ткань при одном и том же геноме имеют разный набор, разную совокупность этих белков — как качественную, так и количественную. По факту с одного гена могут считываться до ста вариантов белков. При этом если один вариант белка транслируется в нескольких органах, то количественное содержание их, вероятнее всего, будет отличаться. Молекулярная биология как раз и ищет ответы на вопросы: зачем нужно такое разнообразие, чем отличаются функции разных форм, в каких процессах они участвуют и как регулируются эти процессы, какие из форм приводят к возникновению патологий и т. д.
И последний вопрос! Самая большая радость для вас как для учёного — это?..
Наверное, самая большая радость, когда подтвердилось то, что ты предположил, то, что внутри себе «нарисовал». В такой момент чувствуешь — да, я смог раскрыть эту загадку. Может быть, и загадка была не очень большая, может быть, кому-то она покажется примитивной! Но в реальности современная наука — это здание, построенное из «кирпичиков». Мы все строители, и даже если наше предположение не оправдалось, оно тоже войдет в основу этого сооружения. Отрицательный результат, как известно, тоже результат. Не бойтесь ошибок!
текст: Е. Рипс фото: Н. Арефьева
Загрузка...
