Можно ли дома проводить научные эксперименты

На Западе уже много лет существует такое явление, как наука обычных людей. Энтузиасты объединяются в лаборатории и проводят исследования в самых разных областях – от простых наблюдений за живыми организмами до генной инженерии (и даже получают на это официальные разрешения).

В советские годы, когда большими тиражами расходились научно-популярные журналы, обывательская наука процветала и у нас, все это называли самоделками. Однако сегодня процесс экспериментального познания окружающего мира в домашних условиях – большая редкость. Пробудить интерес и рассказать о том, как превратить в лабораторное оборудование предметы обихода, призван уникальный курс для обучения магистров-биологов, стартовавший в одном из волгоградских вузов. О подробностях рассказывает автор – доцент кафедры биоинженерии и биоинформатики волгоградского вуза Валерий Зайцев.

Сделай сам

Валерий Геннадьевич, как называется новый курс?

– «Клеточная биология и биоинформатика: DIY- и DIT-техно-логии». Это, по сути, большой практикум по изучению биологических систем на молекулярно-клеточном уровне на основе принципов DIY (do-it-youself – сделай сам) и DIT (do-it-together – сделайте вместе) с элементами коллективной проектной деятельности.

На занятиях студенты решают молекулярно-биологические задачи с помощью общедоступных средств и материалов, реализуют совместные научно-практические проекты в малых группах, знакомятся с возможностями публичных онлайн-ресурсов для моделирования биологических процессов и предсказания биологической активности.

Кроме того, они учатся популяризировать научные знания и демонстрировать биологические закономерности без сложных приборов и инструментов. Нестандартный изобретательский подход к решению задачи может сформировать новые подходы в науке.

Сегодня обывательскую науку в области биологии в вузах России не изучают нигде. Разработка этого нового курса была поддержана Благотворительным фондом Владимира Потанина (грантовая программа 2018 / 19 гг.).

Что конкретно делают студенты?

– Вот один из примеров: обычно для выращивания микроорганизмов используют специальные реактивы или готовые среды.

Одно из занятий посвящено тому, чтобы приготовить среды из абсолютно доступных компонентов – того, что можно купить в продуктовом или хозяйственном магазине или аптеке: соль, сахар, агар, бульонный кубик, зеленка.

А потом в этой среде вырастить микроорганизмы из воды или из почвы. Или даже с собственных рук.

Как студенты восприняли новый курс?

– С интересом. И больше всего им понравилась возможность сделать необходимые устройства и реагенты из подручных материалов. Например, из пластиковых крышек для банок можно сделать центрифугу для клеток. В биологии часто нужно из суспензий осаждать клетки, осадки белков или что‑то еще. Это нужно, чтобы в дальнейшем можно было работать с интересующим исследователя очищенным компонентом. Вообще, почти любые исследования в биологии требуют отделять / разделять клетки или их составные части – внутриклеточные компоненты, белки, ДНК. Это надо и для фундаментальных исследований, и для прикладных приложений – например, в медицинской диагностике или экологических исследованиях.

Наука обычных людей

Как вообще возникла идея курса?

– В США и Европе уже больше десяти лет активно развивается так называемая «наука обычных людей» или «наука неспециалистов». При этом за границей ее развитие в основном базируется на целой сети спонтанно возникающих community labs – лабораторий, сообществ людей. Фактически собираются несколько человек, объединенных одной идеей, и создают самодеятельную общественную лабораторию. Они что‑нибудь исследуют, привлекают других людей, пропагандируют идеи научного познания мира. Вот пример практической значимости в экологии: волонтеры помогают собирать данные о численности отдельных видов животных, птиц и рыб, дают советы по их сохранению, разрабатывают рекомендации по улучшению среды обитания, исследуют качество воздуха и воды. Это очень большой вклад в науку. Увы, мы отстаем от мира лет на 15. И постепенно все сильнее.

Если вернуться в 60‑е годы, то самостоятельные химические опыты дома в СССР и в США имели сходное распространение, но уровень поддержки (книги, выпуск наборов типа «Юный химик», периодическая литература, например, раздел «Юный химик» в журнале «Химия и жизнь» или журнал «Юный техник») был, вероятно, немного выше у нас. Сейчас же, например, в Австрии есть уже чисто community lab, которая первой из самодеятельных лабораторий получила официальное разрешение на работу с генетической инженерией некоторых бактерий. Выращивают бактерии, выделяют ДНК, вводят в них новые гены и т. п. Например, в бактерию можно ввести ген инсулина, и она будет его производить.

То есть чисто теоретически, если эту бактерию потом подселить диабетику, ему не нужны будут уколы?

– Нет, не так просто. Но она может синтезировать инсулин наружу клетки, его можно выделить и делать из него лекарство. Так сейчас получают «модифицированные» инсулины – такие, каких нет в природе. И они более эффективны в лечении диабета. Эта техника уже отработана в промышленной биотехнологии.

А можно взять еще какой‑нибудь ген и из любопытства посмотреть, что получится. У общественных лабораторий же нет никаких заданий, получилось – хорошо, не получилось – попробуют иначе. Часто более важным является не конкретный результат, а навыки, которые можно приобрести.

В России таких лабораторий практически нет. У нас гражданские и биохакинг-лаборатории встречаются только с поддержкой государства или каких‑нибудь организаций, чаще всего государственных вузов. Обычно они используют того же типа (или просто такое же) оборудование, как и профессиональные лаборатории. То есть развитие идет опять сверху, а не снизу. Соответственно скорость и эффективность распространения самого явления существенно ниже. За рубежом же есть и «обратное» движение. Многие солидные научные журналы все чаще публикуют работы, где исследования проводятся с помощью методов на основе принципов «самодеятельной науки», например, с использованием смартфонов или простых бумажных устройств вместо дорогостоящих и сложных научных приборов.

С помощью вашего курса получится популяризировать науку и развивать ее снизу?

– Может быть, кто знает. Для обучающихся разработан публично доступный ресурс, куда может войти любой желающий и воспроизвести любой эксперимент самостоятельно. На сайте приводятся полные пошаговые протоколы. Конечно, некоторые работы понять и сделать проще, другие – сложнее, ведь при разработке учитывалось, что студенты магистратуры должны уже иметь хорошую научную базу из предыдущего обучения. Но все без исключения принципиально выполнимо.

То есть все эти эксперименты не проходят под графой «ни в коем случае не повторяйте это самостоятельно»?

– Нет. В протоколах, по сути, нет ничего, с чем обычный человек не сталкивается в обыденной жизни. А взаимодействие специалистов и неспециалистов очень важно, оно может существенно облегчить получение новых биологических данных и продвинуть науку вперед.

Вероника Скворцова. Фото pixabay.com