Проект Сиб.фм «Будущее российской науки» продолжает знакомить с самыми интересными разработками молодых новосибирских ученых.
Иногда их идеи кажутся невероятными и фантастическими. Но, без сомнения, уже завтра многие из этих открытий прочно войдут в нашу жизнь. Ведь и многое из того, к чему мы привыкли сегодня, еще вчера казалось таким же невероятным. А еще мы рассказываем о них самих: каковы они в жизни –чем увлекаются, как отдыхают, о чем мечтают авторы немыслимых гипотез и новых формул.
Героиня нашего следующего сюжета тоже трудится в Институте цитологии и генетики Сибирского отделения Российской Академии наук. Ее путь в большую науку еще только начинается. Младший научный сотрудник Татьяна Лахова только прошлым летом закончила аспирантуру.
Тем не менее, она уже является одним из победителей конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов российских вузов, проходившего в рамках VIIВсероссийского молодежного форума «Наука будущего - наука молодых».
Улыбчивая, скромная и обаятельная рыжеволосая девушка очень волнуется перед камерой, и уже с первых минут разговора становится понятно, почему. Отличница в учебе со школьных лет, она привыкла все делать на «пятерку». А как объяснить нам, дилетантам, сложнейшие механизмы биоинформатики – науки, которая объединяет в себе сразу несколько наук? В случае Татьяны - основные науки, которыми она оперирует –математика и биология.
Даже название ее работы кажется таким затейливым, что наши гуманитарные мозги начинают слегка «дымиться» в попытках переварить услышанное. Но уже в следующую минуту рассказ Татьяны Николаевны нас просто завораживает.
Все мы знаем, что экологические проблемы, в том числе, переработка мусора, и борьба с последствиями техногенных катастроф – одни из наиболее значимых на планете. И над решением этих задач бьются ученые всего мира.
Оказывается, во многих случаях на помощь могут прийти малышки-бактерии. Ученые уже давно заметили, что некоторые бактерии способны вырабатывать вещества, которые крайне необходимы людям. Причем в самых разных отраслях.
«Например, есть несколько аминокислот и витаминов, которые нам необходимы для жизнедеятельности, но они не вырабатываются организмом, - начинает издалека, чтобы было понятно, Татьяна Лахова. - Или есть вещества, которые необходимы при разработке лекарств, в косметической, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и так далее.
Не секрет, что в России существуют проблемы с разработкой и производством многих ферментов, некоторых аминокислот для создания кормовых добавок животным. То же касается витаминов, различных пищевых добавок: подсластителей и т.п. Нужные вещества привозились из других стран. И сейчас все популярнее становится использование биотехнологий – чтобы, используя бактерии, вырабатывать эти вещества. Но тут встает вопрос: а где взять такие исходные бактерии? Такие, чтобы и росли хорошо, и делились, и при этом вырабатывали большое количество нужных нам веществ?»
По словам ученого, обычно в природе таких бактерий нет. И тогда встает вопрос: может быть, можно найти какие-то подходящие бактерии в существующих коллекциях? Да, можно, но их все равно придется доработать, «улучшить», внести в них какие-то изменения таким образом, чтобы они выделяли нужное вещество в необходимых объемах. А как это сделать в том или ином случае - очень большой вопрос.
Вот эту задачу и решает Татьяна Лахова – математик по первоначальной специальности. Свои математические знания сейчас она применяет к биологии, для того, чтобы выяснить, проанализировать, и с помощью создания математических моделей, спрогнозировать, как поведет себя бактерия, если внести в ее гены те или иные изменения.
И в конечном счете, дать рекомендации коллегам-ученым - генным инженерам, микробиологам, биотехнологам, о том, какие изменения нужно сделать в бактерии, чтобы получить желаемый результат, чтобы эта бактерия увеличила выход того вещества, которое нам необходимо.
«Коллеги говорят: вот есть такая-то бактерия, нам бы хотелось, чтобы увеличился выход такого-то продукта. А я уже смотрю ее геном. И впоследствии смогу сказать, что, если вы, к примеру, измените вот в этом гене то-то и то-то, то эта бактерия будет вырабатывать больше нужного вещества», - описывает процесс молодой ученый.
Татьяна надеется, что в перспективе те штаммы бактерий, которые биологи создадут с ее помощью, будут доведены до масштабов промышленного производства, где будут вырабатывать эти необходимые вещества для нужд сельского хозяйства, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности.
Примеры применения таких технологий, по словам исследователя, уже есть, правда, пока не в очень больших объемах. Например, говорит Татьяна, есть бактерии, которые называют нефтедеструкторы. Если где-то произошла авария, и на море или океане разлилась нефть, то такие бактерии – эффективный способ избежать экологической катастрофы: «Если вылить достаточное количество этих бактерий в нефтяное пятно, то они его попросту съедят, и пятно исчезнет. А если нет нефти, которой эти бактерии питаются, то и бактерии потом умрут, и природе не будет нанесен вред».
Кстати, если разработать соответствующие бактерии и научиться получать из них большие объемы необходимых веществ, то так же эффективно можно бороться и с мусором, и с трудноразлагаемыми отходами, которые в последние годы стали настоящей головной болью для человечества.
Инсулин для больных сахарным диабетом раньше получали из поджелудочной железы свиней. Но оказалось, что с помощью бактерий получать его намного выгоднее. Бактерию немного модифицировали, чтобы она стала способна жить и выделять инсулин. Сейчас подобные технологии активно развиваются и в мире, и в России, рассказывает наша героиня.
«Но моя работа уникальна тем, что мы рассматриваем бактерии, для которых такая работа раньше не проводилась. А, кроме того, если многие исследователи раньше рассматривали один-два гена,то мы сделали автоматическую генерацию моделей для всего генома. «Фишка» нашего метода в том, что он универсален, и нам не важно, для какой конкретной бактерии требуется сделать модель, он подходит для любой бактерии», - говорит Татьяна Лахова.
На вопрос, как так получилось, что она – математик – попала в биоинформатику, Татьяна отвечает, что это, как и вообще ее приход в науку, случилось как-то само собой. В школе она была отличницей, ей одинаково легко давались все предметы. Но в итоге перевесил все же интерес к математике.
«А когда я училась в магистратуре, - вспоминает она, - я пошла на курс, который назывался «Математическое моделирование медико-биологических систем». Моделированием я занималась и ранее. Курс мне очень понравился, и к концу обучения я подумала: может быть, есть какое-то направление, где я – математик - могу приложить свои знания к каким-нибудь проблемам биологии? Я начала искать информацию, и путеводная ниточка привела меня сюда, в институт, к моему научному руководителю, который сам – математик и занимается похожими вещами».
По словам Татьяны, ее восхищает в биоинформатике именно то, что здесь интеграция нескольких наук. И результат исследования не абстрактный, а может иметь вполне конкретное практическое применение.
«Если в математике посчитали какой-нибудь интеграл, большинству людей не понятно, что это дает, зачем. А то, что этот интеграл решит какую-то проблему в биологии – это близко и понятно: это же, может быть, про меня, это где-то здесь, рядышком. Вот это меня восхищает и радует», - рассказывает ученый.
Изначально, по словам Татьяны, у нее вообще не было цели стать ученым. «Во время учебы в бакалавриате я даже не знала, что такое аспирантура, - смеется Татьяна. – Но мне был всегда интересен сам процесс узнавания нового, нравилось учиться, поэтому я естественным образом переходила с одного этапа на другой. А к концу обучения в магистратуре уже точно поняла, что хочу идти в аспирантуру».
Та же путеводная нить привела ее и к нынешнему исследованию. Несколько лет назад, по ее словам, ИЦИГ сотрудничал с японской компанией «Ajinomoto», для которого разрабатывали математические модели. Накопленные знания хотелось потом применить где-то еще. А в 2019 году институт вошел в консорциум Курчатовского геномного центра по разработке новых штаммов суперпродуцентов. Так и возникла идея моего исследования, говорит Татьяна Лахова.
Именно эта природная любознательность, наверное, и стала ключом к ее исследовательскому успеху и той нитью, которая, по ее словам, привела ее в нынешнюю лабораторию.
Эту любознательность отмечают и ее друзья. «Как-то моя подруга, - вспоминает Татьяна, - написала мне: и где ты опять это все находишь? И под этим «всем» она имела в виду, что я часто нахожу какие-то мастер-классы, открытые лекции, выступления музыкантов или еще что-то, и постоянно зову туда друзей. Можно сказать, что этот поиск и посещение разных мероприятий – в какой-то мере мое хобби».
Так что, несмотря на такую «строгую» и сложную профессию, Татьяна – человек разносторонний:интересуется художественной литературой, любит ходить в театры, слушать музыку. Вместе с подругами она – завсегдатай музыкальных вечеров музклуба НГУ.
А еще – она большая любительница путешествий. Объехала близлежащие города – Омск, Томск, побывала на Байкале. И мечтает свободно путешествовать по всему миру. Что ж, молодой ученый только в самом начале пути, и мы желаем Татьяне, чтобы эти мечты непременно сбылись.
Ну, а нам пора вместе с нашими новыми героями спешить к новым научным открытиям.
