Школьники делают первые шаги в науку – Сколтех запустил пилотный проект по углубленному изучению биологии гимназистами

На базовой кафедре Сколтеха в Институте биологии гена организована научная работа школьников. Обучают старшеклассников аспиранты профессора Константина Северинова.

IMG_7569Лицо школьницы Кати, склонившейся с пипеткой над прибором для проведения электрофореза, выражает максимальное сосредоточенность и внимание – за её манипуляциями сейчас наблюдает Дарья Цибульская – аспирант профессора Константина Северинова, за соседними столами работают две другие ученицы Сколковской гимназии – Полина и Аня. Как и у Кати, их наставницами стали аспирантки профессора Северинова из Сколтеха: Александра Строцкая и Ольга Мокина. Все они – участницы пилотного проекта по углубленному изучению биологии школьниками, начатому Сколтехом и Сколковской гимназией.

«Наши занятия с девочками состоят из теоретической и практической части, – рассказывает хорошо поставленным «педагогическим» голосом Дарья. «У каждого из школьников есть свой маленький проект, есть план действий и намеченный результат. В нашем с Катей эксперименте им станет создание трех штаммов кишечной палочки, в каждом из которых в определенном месте генома будет встроен фрагмент ДНК, содержащий ген устойчивости к антибиотику – тетрациклину, хлорамфениколу или канамицину. В дальнейшем эти штаммы можно использовать как тестовую систему для моих экспериментов, в которых Катя также примет участие» .

IMG_7539Тема исследования Ольги Мокиной и её подопечной Ани – «Синтез и определение биологической активности пептид-нуклеотидного антибиотика – микроцина С из E. сoli». «Микроцин С в клетке производится при помощи специального фермента, который соединяет между собой две составные части антибиотика: пептид-предшественник и АТФ. Во время опытов мы переносим ген, кодирующий этот фермент, в кишечную палочку, заставляем клетку синтезировать большие количества этого белка и выделяем его из культуры клеток. Затем уже в пробирке мы смешаем химически синтезированный пептид-предшественник и АТФ, добавим выделенный нами белок и на выходе получим готовый микроцин С – вещество, обладающее выраженной антибактериальной активностью. Наш подход позволяет с легкостью изменять структуру пептида-предшественника, что влечет за собой изменение свойств зрелого антибиотика и может привести к увеличению его биологической активности против определенных штаммов бактерий», – поясняет аспирантка профессора Северинова. Ее коллега Александра Строцкая и ученица Сколковской гимназии Полина занимаются изучением системы CRISPR-Cas, которая защищает бактерий от вирусов-бактериофагов путем распознавания и разрушения их ДНК. Тема их исследования – «Исследование литической инфекции и лизогении бактериофагом лямбда в условиях противодействия CRISPR-Cas системой».

IMG_7532Бактериофаг лямбда способен встраивать свой геном в геном клетки-хозяина, образуя так называемые «лизогенные» клетки – носительницы вируса. Если действие CRISPR-Cas системы против фага в условиях обычной литической инфекции должно защитить клетку, в случае клетки-лизогена «защитное» действие CRISPR-Cas системы приведет к автоимунному ответу и гибели клетки. Клетки каким-то образом избегают такого нежелательного для них исхода и Александра и Полина пытаются понять, как это происходит.

В случае успеха результаты опытов аспиранток и их подшефных могут привести к разработке новых методов контроля роста бактерий. Но для гимназисток это прежде всего учеба, но учеба, очень сильно отличающаяся от школьной.

«Обучение чему бы то ни было обязательно должно идти вместе с практикой. Это позволяет отойти от механического запоминания какого-то огромного массива информации, и понять, как сведения из учебника могут быть с пользой применены и как ученые добывают те факты, которые содержатся в учебниках. Есть очень большая разница между тем, что дети могут узнать о ДНК на уроке или из главы в учебнике, и возможностью собственноручно выделить ее с помощью простейших лабораторных процедур, клонировать ген, создать рекомбинантную молекулу ДНК и т.д..», – развивает мысль Александра. «Для девочек это также очень хорошая возможность учиться интегрировать и применять на практике знания из других дисциплин – физики, химии, математики. Кроме получения специфических знаний, у них оттачивается тонкая моторика, необходимая для исследовательской работы, они учатся работать с различным научным оборудованием, планируют эксперименты и интерпретируют их результаты. Все это оказывается очень увлекательным».

Ну, а что получают от работы с гимназистами сами аспиранты? Сотрудники Северинова, ранее работавшие с московскими школьниками при поддержке Фонда «Династия», высоко оценивают пользу от наставничества для своего собственного профессионального роста.

Дмитрий Гиляров Говорит сотрудник Сколтеха, м.н.с. Дмитрий Гиляров: «Совмещать работу с занятиями со школьниками было весьма непросто. На каждого из нас приходилось несколько школьников и они, как оказалось, требуют много больше внимания, чем студенты, приглядывать за ними нужно гораздо внимательнее.
Хотя проекты, конечно, определялись направленностью наших работ, ребята вели маленькие самостоятельные научные проекты. Я занимаюсь антибиотиками и мои ученики работали в этой же области. Например, им ставилась задача взять бактерию без какого-нибудь гена и проверить, как изменится её чувствительность к антибиотикам. Главным для ребят было то, что они, пусть и в небольшом объёме, получали первый опыт настоящего научного исследования, когда результат заранее неизвестен. Вообще, старшеклассники тогда произвели очень яркое впечатление – любознательные, незашоренные, полные энтузиазма, которого порой не хватает студентам. На самом деле, главный вызов для нас был даже не в том, что школьники многого не знают, а в этой самой незашоренности. В голове у них порой творится что-то уж совсем взрослому уму непонятное. Поэтому приходилось долго сидеть и объяснять и зачастую результат был совсем не тот, чего ты ожидал. Это была хорошая проверка моих собственных способностей и навыков педагога».

Константин Северинов, профессор Сколковского института науки и технологий, директор Центра Системной Биомедицины и Биотехнологии: «Система работы со школьниками в виде различных летних стажировок или занятий в течение учебного года очень развита в Соединенных Штатах. На мой взгляд, это очень важный вид деятельности для любого университетского профессора. В институте Ваксмана, где я руковожу научной лабораторией, десятки школьников и их учителей проводят лето в лабораториях при поддержке внушительного гранта от Национального Научного Фонда США. Школьники получают навыки исследовательской работы и строчку в CV, которая поможет им при поступлении в лучшие ВУЗы, а учителя – летнюю зарплату, которой в обычных условиях им не платится и, конечно, повышение квалификации.
Начиная с 2006-2007 годов, после моего возвращения в Россию мы, при поддержке фонда “Династия”, пытались перенести этот опыт на нашу почву. К нам в лабораторию приходили старшеклассники из топовых московских школ: №192, №199, №2, №1303, школы Интеллектуал. Проводились настоящие «ярмарки», мои аспиранты рассказывали о своих проектах, а потом «разбирали» понравившихся им школьников. Конкурс был большой. В конце учебного года школьники и их руководители отчитывались на институтской конференции презентациями и докладами.
За то время, что существовал проект «Династии», наши подопечные навыигрывали массу всяческих призов на международных конкурсах школьных научных работ. Часть из них поступила в МГУ на биофак и некоторые вернулись ко мне в лабораторию уже для того чтобы выполнять дипломные работы, кто-то скоро поступит к нам в аспирантуру. Двое из наших бывших школьников сегодня сами работают с учениками.
Для меня основная идея этого проекта заключалась не только в том, чтобы старшеклассники получали какие-то знания за пределами школьной программы, но и в том, чтобы мои аспиранты учились учить, ведь научить другого – это лучший способ осознать, в каких областях ты сам чего-то не понимаешь.
С закрытием «Династии» проект, к сожалению, прекратился. Однако, развитие биомедицинской образовательной программы в Сколтехе дало возможности для возобновления этой работы. С одной стороны, у Сколтеха есть рамочное соглашение о сотрудничестве со Сколковский гимназией. С другой стороны, мы обязаны обеспечить наших аспирантов педпрактикой. Меня пригласили прочесть лекцию в гимназии, а потом выяснилось, что есть некоторое количество детишек, желающих поработать в лаборатории. Гимназия подготовила индивидуальные планы для этих школьников, выделив им один «творческий» день в неделю, который они могут полностью провести в лаборатории, и мы запустили пилотный проект.
Пришедшие в лабораторию гимназистки очень стараются, и, не смотря на все недостатки школьного образования, задают правильные и интересные вопросы и готовы учиться. И, что важнее всего – они начинают понимать, что такое наука. Ведь большинство школьников, поступая в ВУЗ, даже не представляет на что они идут и чем им предстоит заниматься в будущем».

IMG_7535 Три школьницы, с которыми мы познакомились в лаборатории, пока не определились не только с тем, влечёт ли их научная карьера, но даже и с местом своей учёбы в будущем. Но и профессор Северинов и его ученики согласны в том, что приобщение детей к науке – дело огромной важности: «Мне кажется, что это очень правильно с точки зрения подготовки людей к научной карьере, говорит Дмитрий Гиляров. – Школьники достаточно разумны для того чтобы делать первые шаги в науку в лаборатории. Они получают здесь представление о том, для чего им образование, какие знания и усилия необходимы для того чтобы стать учёным и они могут гораздо раньше обычных студентов овладеть практическим опытом научного исследования. Узнают, что в научной работе нет никакой мистики и что это занятие подвластное каждому, кто обладает определёнными знаниями и навыками и, главное, интересом. Обзавестись таким опытом уже на этапе подготовки к ВУЗу – большая удача. Многие студенты оказываются достаточно сильно разочарованы, когда в конце курса университета их иллюзии о том, что они придут и сделают переворот в науке разбиваются о необходимость долгого и упорного, труда, чаще всего ведущему к отрицательным результатам. Но тем дороже становятся редкие прорывы и озарения. Чем раньше люди определятся с тем, что именно это им интересно и это то, чему они хотят посвятить свою жизнь, тем лучше для них, для науки, для страны».

«Те кто поймет, что наука и исследования не для них, те уйдут и это хорошо, они смогут заняться чем-то еще. Подхватившие же пресловутый research bug, останутся в ней на всю жизнь, от этого невозможно излечиться – уверен Северинов. – Ведь настоящему учёному в лаборатории хорошо, потому что это очень особенное место. Примерно как монастырь, только весёлый».

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK