На прошлой неделе в Центре современных биотехнологий «Музей БИОТЕХ» (Павильон № 30 ВДНХ) прошла встреча «Биотех завтрашнего дня: разговор с ученым», приуроченная ко Дню российской науки. Более 100 талантливых московских школьников, увлеченных биологией, медициной, сельским хозяйством, смогли напрямую пообщаться с членами Российской академии наук. Ребята задавали вопросы о карьере исследователя, самых перспективных отраслях и горячих темах наук о жизни. Организатором мероприятия стал Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН при поддержке инициативы «Наука побеждать» Десятилетия науки и технологий.
Прошлое и будущее биотеха
Результаты работы биотехнологов окружают нас повсюду: от вакцин и продуктов питания до альтернативных источников энергии и новых экологичных материалов для строительства. Чтобы продолжать создавать новые технологии, ученые пытаются передать опыт и знания новым поколениям. Гостями мероприятия стали ученики столичных школ — по большей части старшеклассники, которые уже серьезно задумываются над выбором своей профессии, ученики профильных классов, участники конкурсов и олимпиад. Ребята получили редкий шанс напрямую пообщаться с именитыми представителями РАН, чтобы понять, в каких отраслях биотехнологий сегодня можно применить свои знания, где могут быть полезны результаты научных исследований, как биотехнологии помогут ответить на вызовы настоящего и будущего.
«Нам хочется, чтобы встреча носила не сухой академический характер, а помогла вживую пообщаться тем, кто представляет собой настоящее и будущее современной науки. Нам важно услышать ваши вопросы, поскольку наука — это история идей и история мысли, и в ней важнее всего правильная постановка вопроса», — открыл дискуссию ведущий мероприятия Алексей Федоров, доктор биологических наук, директор ФИЦ биотехнологии РАН.
Ученый кратко рассказал об истории павильона ВДНХ № 30 (построен еще в 1939 году), в котором была организована встреча и где сейчас располагается Музей БИОТЕХ, созданный ФИЦ биотехнологии РАН при поддержке Минобрнауки России. Также он коснулся истории ФИЦ биотехнологии РАН: «Один из наших институтов — это Институт биохимии имени Баха, где началась биохимия в нашей стране. Бах, Опарин, Березин, Спирин — те люди, на плечах которых стоит эта наука сегодня. Это история людей, которые придумали какие-то вещи, поставили вопросы, которые затем были в науке решены».
Алексей Федоров представил выступающих и предложил каждому из них рассказать о своей сфере деятельности и основных перспективных направлениях в биотехнологической науке перед тем, как перейти к вопросам.
Как отметил академик РАН Владимир Попов, научный руководитель ФИЦ биотехнологии РАН, ученый может не только добывать новую информацию о том, как все устроено, но и разрабатывать технологии и изобретения, которые в итоге будут полезны для людей. Обе эти части научно-исследовательского процесса тесно взаимосвязаны, и одно не будет работать без другого.
«Фундаментальная наука — это бесконечное познание нашего мира, а прикладная наука — это результат, который можно пощупать, применять в жизни и как-то улучшать, — объяснил разницу Владимир Попов. — Например, в моей лаборатории мы узнаем о строении различных молекул. Структурная биология позволяет увидеть, как устроен конкретный белок, который может быть перспективным для медицины или других отраслей. Здесь нам помогают ЯМР-спектроскопия, криоэлектронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ и другие методы. Может быть, вы пока не знаете значения этих слов, но за всем этим стоит не одна Нобелевская премия». Знания о структуре белка позволяют повысить его стабильность, превратить его в катализатор, компонент для продуктов питания или новое лекарство.
Как накормить 50 миллиардов человек?
Поговорили исследователи и о проблемах пищевой промышленности, которые решают с помощью биотехнологий. «В пятидесятом году ожидается, что нас на планете будет 10 миллиардов. По оценкам ФАО (Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН — прим. InScience.News), чтобы прокормить население, надо или увеличить урожайность зерновых на 60–70%, или распахать землю площадью на 40% больше Бразилии. Мы расходуем ресурсы Земли в 1,75 раза быстрее, чем они восстанавливаются», — рассказал Владимир Попов. Поэтому растительный белок — это не просто баловство или диета для веганов и других узких групп населения. Через несколько десятилетий он может стать важнейшим компонентом питания для тех, кто не может позволить себе другие варианты.
«Во всем мире существует дефицит пищевого белка, поэтому вокруг этой темы такой хайп. Мы ищем способы изменить растительный белок, чтобы он не портил вкус продуктов, которые могут стать альтернативой молочным и мясным», — так ученый обозначил одно из актуальных направлений работы биотехнологов. Также он назвал перспективной разработку кормовых рационов для животных и аквахозяйств (в том числе восстановление производства пищевого белка гаприна, который можно получать из метана при помощи микроорганизмов).
К сожалению, немало продуктов питания пропадает из-за микроорганизмов и плесени, не доходя до потребителя. Эту проблему затронул Андрей Петров, академик РАН, руководитель научного направления Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности. «Если все наши продукты представить как 10 вагонов, то первый мы сразу потеряем на поле или на ферме. Два вагона уйдут на корм животным, будущие посевы. Три вагона мы теряем как невосполнимые — из-за перепроизводства, порчи при транспортировке. И только чуть меньше половины дойдет до стола. КПД здесь достаточно низкий. Пищевые технологии стремятся противостоять порче, естественным биологическим процессам. Сегодня на подъеме барьерные технологии консервирования, когда мы применяем защитные технологии, чтобы, например, снизить температуру стерилизации, меньше воздействовать на продукты, избегая денатурации белков, потери витаминов и вкуса», — объяснил он.
По словам Арама Галстяна, академика РАН, директора Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности, ежегодно люди выбрасывают около 1,3 млрд тонн продуктов питания. При должном управлении ресурсами планеты даже 2100 год с обещанным экспертами населением Земли в 50 млрд человек будет не страшен нашей цивилизации. Но пока нет технологий, чтобы прокормить такое количество людей. Эту задачу наука и решает сейчас.
«Привычные технологические решения уже не соответствуют реалиям современности. Мир и наука вместе с ним стремительно развиваются. Крупнейшие производители еды уже разрабатывают персонифицированное питание и даже синтезаторы пищи. Так, например, синтезаторы еды, представленные на выставке во Франкфурте еще в 2018 году, могли из базовых компонентов производить уже около 20 продуктов», — отметил эксперт.
Но некоторые идеи из книг о будущем еще долго останутся фантастикой. Так, наедаться одной таблеткой, по мнению академиков, человек сможет не скоро. Ведь помимо витаминов и микроэлементов нам нужны определенные количества белков, жиров и углеводов, которые технологии не позволяют спрессовать в такой небольшой объем. Однако если изменить метаболизм человека, это было бы возможно.
«Вам надо понимать, какое применение будет у ваших работ»
Вопросы, которые задавали ученым школьники, касались и множества других тем: от возможных направлений в научной карьере до этики исследователей, от еды будущего до финансирования отечественных проектов и лабораторий.
Алексей Полилов, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой энтомологии биологического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, рассказал о работе на стыке наук — о том, как искусственный интеллект и энтомология могут помочь друг другу.
«С помощью искусственного интеллекта уже пишут курсовые и дипломы. При чем тут биотехнологии? Дело в том, что одним из перспективных направлений использования ИИ является создание биоморфных нейросетей. Изучая живые организмы, мы можем узнать о способах и принципах анализа информации. Например, я работаю с крошечными, микроскопическими насекомыми, у которых всего около тысячи нейронов. Но сложность их мозга достаточна для того, чтобы ориентироваться в пространстве, летать и питаться. И справляются они не хуже других насекомых, которые гораздо крупнее. Поняв принципы работы такого мозга, мы можем подумать, как использовать их для своих задач», — рассказал ученый.
Отвечая на вопрос ребят о сложном моральном и этическом выборе, с которым иногда приходится сталкиваться при работе с живыми существами, Алексей Полилов рассказал о комиссиях, которые существуют при научных журналах. Подобные комиссии при публикации научной статьи следят за соблюдением норм (некоторые из них даже закреплены законодательно). Таким образом, нерадивый ученый, который поступает негуманно или нарушает требования академической честности, искажая результат, может поплатиться своей репутацией и рабочим местом. С другой стороны, работа этических комиссий может тормозить исследования — например, если вид описывается впервые. Особенно это касается изучения высших позвоночных, где ограничения с каждым годом становятся все строже.
«Мы находим новые виды микроскопических насекомых каждый раз, когда берем пробы, а получить разрешение комиссии на несуществующий вид технически невозможно. При этом нередко мы знаем о виде по единственному найденному экземпляру», — продолжил Полилов.
Владимир Попов добавил, что все технологии — это технологии двойного применения. Это означает, что одни и те же научные результаты могут использоваться для разных целей, как, например, мирный атом и ядерная бомба. «Как будущим ученым, вам надо самим понимать, где остановиться, думать, какое применение может быть у ваших работ. Мы проводим конференции, встречи, круглые столы с философами и даже с представителями церкви, вместе обсуждаем, что можно, а что нельзя. Во всем мире мощная законодательная база, ученые сами себе запретили некоторые вещи (например, вмешиваться в геном человека) до тех пор, пока они не понимают, к чему это может приводить», — отметил академик.
Ребята узнали, как исследователи решают важные задачи современности, трудятся на стыке наук и в связке с производственными компаниями. Сегодня крупный успешный бизнес в любой сфере не может обойтись без науки и технологий. Поэтому выпускники биотехнологических факультетов и программ могут найти работу в крупных компаниях самых разных направлений. «Мы видим, что капитаны индустрий занимаются не просто высокотехнологичными вещами, а биотехом, фармацевтикой. И здесь для работы требуется много вдохновения и творчества», — пояснил ребятам Арам Галстян.
Ученые отметили, что, хотя финансирования российской науке хотелось бы побольше, яркие идеи, подкрепленные фактами и публикациями, имеющие перспективу полезного применения, сегодня имеют большие шансы найти поддержку. «Обосновывайте, предлагайте, достигайте результатов, которые можно потрогать, и у вас все получится!», — дал напутствие Владимир Попов.
В заключение ученые пожелали ребятам успехов на пути в выборе профессии и провели увлекательную экскурсию в Музее БИОТЕХ, где перспективные биотехнологические разработки и удивительные исследования современной науки можно увидеть и даже потрогать.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
