Три года для фундаментального исследования не срок. А у первых 40 вузов, получивших мегагрант на создание лабораторий под руководством ведущих ученых (согласно Постановлению Правительства РФ №220), времени на работу было и того меньше, так как финансирование поступило лишь в октябре. Поэтому по результатам фактически двухлетней работы лабораторий было принято решение о продлении финансирования еще на два года. На продление поступило 37 заявок, из которых были удовлетворены 24. Теперь аналогичное решение предстоит принять и по 39 лабораториям “второй волны”, у которых заканчивается последний год проекта.
Лаборатория биолюминесцентных биотехнологий Института фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского федерального университета — одна из них.
Все необходимые показатели за первый год участниками этого проекта были выполнены, за исключением одного: ее руководитель нобелевский лауреат Осаму Шимомура (ему недавно исполнилось 85) не находился в Красноярске положенные четыре месяца. “Поиск” уже писал, как в аналогичной ситуации другой вуз и другой приглашенный ученый, наш соотечественник, фальсифицировали показатели в отчете, и проект был признан выполненным (“Невозможно отказать?”, “Поиск” №12, 2013). В случае, о котором мы пишем сегодня, цифры отчета соответствовали реальности.
И… финансирование второго года проекта оказалось под большим вопросом. Только в июле — после того, как специальная комиссия побывала в лаборатории с “сайт-визитом”, ознакомилась с ее работой и доложила о своих выводах Совету по грантам, поддержку проекта продолжили.
Накануне нового учебного года Осаму Шимомура снова приезжал в Красноярск. Он провел в лаборатории биолюминесцентных биотехнологий серию семинаров и неформальных встреч, обсуждая с учеными, аспирантами, студентами достигнутые научные результаты. На некоторых из них присутствовал корреспондент “Поиска”.
Знакомство с работой лаборатории и ее руководителем стало поводом задуматься о принципах поддержки фундаментальной науки.
Руководитель
“Когда б вы знали, из какого сора растут стихи, не ведая стыда…” Научные открытия и потрясающие применения их на пользу человечеству тоже подчас начинаются с изучения таких, казалось бы, бесполезных вещей!
На фотографии 60-х годов прошлого века — группа молодых веселых людей на фоне океанского залива, в руках — сачки. Это Осаму Шимомура в окружении своих аспирантов. Тут же его неизменная спутница жизни, жена и ассистент Акеми Шимомура, и двое маленьких детей, они тоже с сачками. Когда молодой химик мобилизовал все свое семейство на ловлю медуз Aequorea victoria, контуры которых в темноте мерцали зеленоватым цветом, кто бы мог подумать, что это путь к поистине революционной методологии исследования процессов, происходящих в живой клетке, и… к Нобелевской премии?
Медуз требовалось очень много. Светящиеся кольца вырезали ножницами. Потом, поскольку вручную уже не успевали обрабатывать такую массу биоматериала, изобрели специальный станок. И все для того, чтобы понять, почему же они светятся. Известное к тому времени объяснение — в результате взаимодействия двух составляющих, люциферина и люциферазы (так “работает” биолюминесцентная система светлячков) — не подходило: как ни бились, выделить подходящие под эту схему вещества из медузьей массы не удавалось. Осаму Шимомура предположил, что причина свечения медуз — в каком-то другом светоносном веществе и механизм свечения отличается от уже известного.
Хотя его научный руководитель не поддерживал эту идею, Шимомура не отступился. И в конце концов достиг цели: в процессе очистки белка медузы эквореи — экворина, который ярко светился голубым светом при взаимодействии с ионами кальция, был обнаружен еще один белок, светящийся светом зеленым. Он получил название GFP (green fluorescent protein), зеленый флуоресцентный белок. На открытие, изучение, синтез GFP Осаму Шимомура потратил почти 20 лет.
GFP “переизлучает” энергию, получаемую от обычной биолюминесцентной системы медузы. Но его можно “возбудить” и светом. Именно это обстоятельство и создало ему всемирную популярность спустя десятилетия, когда GFP научились использовать в качестве “биологической метки”. Уже другие ученые обнаружили, что, клонировав ген GFP, его можно включать в ген другого белка и наблюдать за процессами, происходящими в клетке. “Пометив” GFP клетки раковой опухоли и вживив их мыши, по распространению свечения, наблюдаемого с помощью флуоресцентного стереомикроскопа, можно видеть, как развивается болезнь и как действуют на ее течение различные виды лекарств. Сейчас ученые научились синтезировать флуоресцентные белки разного цвета и маркировать ими различные биологические процессы.
Нобелевскую премию по химии Осаму Шимомура получил в 2008 году, то есть спустя 40 с лишним лет после того дня, запечатленного на старой фотографии, — вместе с Мартином Челфи и Роджером Тсиеном, за “открытие и развитие использования GFP”.
Сам Шимомура подчеркивает, что к прикладным исследованиям равнодушен — его всегда интересовали чисто фундаментальные результаты. И поскольку до сих пор остается непознанным механизм свечения грибов и червей, он очень увлечен этой проблемой. Выйдя на пенсию в 2001 году, ученый вместе со своей спутницей жизни продолжал исследования в домашней лаборатории. Почему согласился участвовать в проекте по мегагранту? Красноярск, считает он, уникальное место. “Еще лет двадцать назад биолюминесценцию изучали очень многие ученые в мире, — говорит Осаму Шимомура. — Сегодня исследования физико-химического механизма биолюминесценции идут только здесь. Хотя в мире есть люди, которые занимаются ее применением в биологии, но не химией биолюминесценции или биохимией грибов, но не их биолюминесценцией”.
Лаборатория
Мегагрант на создание лаборатории под руководством Осаму Шимомуры получил Сибирский федеральный университет, но, по сути, вместе с нобелевским лауреатом его выиграли ученые двух организаций: СФУ (кафедра биофизики) и Института биофизики (ИБФ) СО РАН, в котором исследованием природы биолюминесценции занимаются еще с 1960-х годов. В частности, ими на основе многолетних морских экспедиций дано первое обобщенное описание биолюминесцентного поля Мирового океана.
Тут стоит упомянуть об исторически сложившейся очень эффективной системе взаимодействия академического института с классическим университетом. Красноярский госуниверситет (КГУ), на основе которого потом вырос СФУ, был создан в конце шестидесятых на базе филиала и по модели Новосибирского госуниверситета. Но всерьез научная работа в области биофизики и экологии в КГУ начала набирать обороты в 1999 году, когда университет и ИБФ получили грант по российско-американской программе “Фундаментальные исследования и высшее образование”, организованной Минобразования РФ и Американским фондом гражданских исследований и развития (CRDF), и создали НОЦ “Енисей”. После этого постоянно были другие программы, другие гранты, публикации в российских и международных изданиях. К слову, на международных конференциях по биолюминесценции в иной раз добрая половина докладчиков — из России.
Сейчас на кафедре биофизики СФУ практически нет штатных университетских профессоров: здесь читают лекции совместители, доктора наук, представляющие все лаборатории ИБФ СО РАН. Заведует кафедрой ведущий научный сотрудник этого академического института профессор Валентина Кратасюк — ИБФ “командировал” ее на эту должность в том же 1999-м.
Возглавить лабораторию по мегагранту Осаму Шимомуре предложил академик Иосиф Гительзон, бывший директор, а сейчас советник РАН в ИБФ и научный руководитель Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ, инициатор биолюминесцентного направления в Красноярске.
Нобелевский лауреат хорошо знал сибиряков по их работам, и, хотя, надо признать, с самого начала сомневался, позволит ли его здоровье выполнить жесткое требование четырехмесячного присутствия в лаборатории, предложение все же решился принять. Возможность разгадать тайну светящихся живых организмов притягивала. И, конечно же, работа в домашней лаборатории не открывала таких перспектив, как исследования на самом современном оборудовании вместе с сильным научным коллективом.
Задача этого проекта, как сформулировано в заявке, — проведение широкомасштабных мультидисциплинарных исследований по направлению “Биолюминесцентные биотехнологии”: изучение молекулярно-клеточной организации биолюминесцентных систем различных организмов, разработка и применение высокоэффективных способов аналитического использования явления биолюминесценции для биологии, медицинской диагностики и при мониторинге состояния внешней среды. А еще — создание образовательных программ на основе явления биолюминесценции.
К выполнению проекта были привлечены и другие признанные в этой области ученые, например группа академика Сергея Лукьянова из Института биоорганической химии (Москва). В феврале с визитом в СФУ приезжал почетный профессор Департамента биохимии и молекулярной биологии Университета штата Джорджия (США) Джон Ли. Он прочел открытые лекции по механизмам и применению биолюминесценции, принял участие в экспедиции по поиску новых светящихся организмов. С группой ученых из ИБФ СО РАН Джон Ли, по его словам, “активно и очень продуктивно” сотрудничает уже лет двадцать и высоко оценивает “научные стандарты” этого сотрудничества и исследовательские компетенции красноярских ученых (об этом он написал в письме, отвечая на вопрос корреспондента “Поиска”).
Лаборатория сегодня — это четыре большие, по последнему слову научной техники оборудованные комнаты в СФУ. Кроме того, университет занимает площади в ИБФ, где также установлено уникальное оборудование, закупленное по мегагранту. “Если раньше для проведения некоторых исследований нашим ученым приходилось ездить в Москву или за рубеж, то теперь едут к нам”, — не без гордости говорит профессор Валентина Кратасюк.
Созданы новые рабочие места. Всего в лаборатории около 80 человек, среди которых много студентов и аспирантов.
— Когда приезжала летом комиссия, нам задавали вопрос: зачем вам Осаму Шимомура, вы и так сильная команда? На самом деле значение того, что лабораторию возглавил нобелевский лауреат, исследователь биолюминесценции, для нас трудно переоценить, — подчеркивает В.Кратасюк. — Но особенно это важно для молодых — он приезжает, читает лекции, разговаривает буквально с каждым сотрудником лаборатории, внимательно разбирается в деталях, выдает идеи. Молодежь начинает понимать, что мы работаем на мировом уровне. Они в это не очень верят, пока не начнут по миру ездить. А теперь процесс быстрее пошел. Ускорение — ключевое слово. Потому что мы все равно всего добились бы — мы упорные!
Результаты
Число совместных публикаций с Осаму Шимомурой, подготовленных за первый год выполнения проекта, соответствует необходимому минимуму — их две. Ученые объясняют: невозможно начать исследования почти с нуля и за два года провести эксперименты и выдать результат, которого другие ученые, в чьей квалификации не приходится сомневаться, не могли добиться в течение сотни лет. И не просто выдать, но и описать их в статьях, и опубликовать эти статьи в рейтинговых изданиях. А сделано, на самом деле, немало. Например, удалось расшифровать механизм биолюминесценции сибирских почвенных олигохет двух видов. Эти светящиеся черви были, можно сказать, случайно обнаружены одним из красноярских ученых — профессором Л.Левиным на своем огороде и оказались не похожи на всех изученных ранее. Заметим, что он обратил внимание на олигохет благодаря своему опыту изучения биолюминесценции в морях. Еще один пример того, как совершенно непреднамеренно начинается порой путь к новым научным открытиям. К первому десятку расшифрованных ранее совокупным и многолетним трудом многих исследователей биолюминесцентных систем добавились еще две.
Другая группа ученых лаборатории продвинулась по пути познания механизма свечения грибов. Биолюминесцентные системы этих живых организмов наиболее трудно поддаются расшифровке.
— Открыть новую биолюминесцентную систему — значит понять структуру субстрата (люциферина) и фермента, катализирующего реакцию окисления, в результате которой происходит свечение, — объяснила Людмила Франк, заведующая лабораторией биолюминесцентных технологий, ведущий научный сотрудник ИБФ СО РАН и профессор базовой кафедры биотехнологии СФУ. — Как правило, люциферин — низкомолекулярное соединение, структуру которого надо установить. Объединяет все биолюминесцентные системы только одно — они излучают свет. Все остальное может быть разным.
В ходе этого проекта ученым удалось впервые выделить in vitro субстрат грибов, отвечающий за их свечение, что открыло дорогу к определению его химических компонентов. “Претендентами” на роль люциферина выступают более 120 видов белковых молекул. Теперь нужно время, чтобы все их идентифицировать, проверить и выбрать одну “виновницу” свечения. Хотя вполне возможно, что механизм свечения грибов окажется каким-то принципиально иным, как это было в случае с медузами Aequorea victoria. И так же, как тогда, сразу невозможно сказать, зачем человечеству может понадобиться знание “механизма” свечения грибов и червей.
В лаборатории занимаются и прикладными вещами. Фундаментальные результаты, полученные в прежние годы, нашли практическое применение сейчас. В частности, разработаны и патентуются биолюминесцентные методы и реагенты для применения в медицинской диагностике, где они могут во многом заменить радиоизотопный анализ и использоваться в экологическом контроле.
Кроме того, биолюминесценция — хороший образовательный инструмент: ее видно! И ученые научились использовать ее для визуализации многих биологических процессов, в помощь преподавателям биологии в университете (пока только СФУ) и школах. Созданные в лаборатории методы были с исключительной эффективностью опробованы в школах Красноярска. В рамках проекта разработан “Школьный биолюминесцентный практикум” с использованием универсального реагента, соединившего в себе многие компоненты разных биолюминесцентных систем (ноу-хау красноярцев). Это маленькая сухая чешуйка, которая начинает светиться, если опустить ее в воду. Причем яркость света зависит от степени загрязненности воды.
У детей, рассказывают, особым успехом пользуется лабораторная работа “Осторожно, газировка!”: прибор размером с сигаретную пачку позволяет быстро выявить и наглядно показать токсичные вещества в составе жидкости. Зимой школьники по всему городу собирали снег и строили карты загрязнения Красноярска. Портативную аналитическую лабораторию разработали и своими руками собрали аспиранты. В рамках выполнения проекта по мегагранту создано малое предприятие “Прикладные биосистемы”, в котором налажен выпуск этих приборов. Стоимость вполне демократичная, школы проявляют большой интерес, делают заказы.
На очереди — воплощение новых идей применения метода. Например, биосенсор, который всегда можно носить с собой в кармане как авторучку. Достаточно поплевать на него (в буквальном смысле), чтобы увидеть, стоит ли продолжать спортивные тренировки или пора уже и отдохнуть (степень утомленности анализатор определит по уровню токсинов в слюне). Подобным образом можно предупреждать переутомление и от умственной нагрузки у школьников.
Государственный подход
Напомним, из-за невыполнения требования о четырехмесячном пребывании приглашенного исследователя в возглавляемой им лаборатории финансирование второго года исследований оказалось под вопросом. На продление гранта, видимо, тоже рассчитывать не приходится?
Мы задали этот вопрос Григорию Гольцману, члену Совета по грантам и одному из группы экспертов, приезжавших в СФУ с сайт-визитом. Он поделился своим мнением о лаборатории и сложившейся ситуации:
— Я провел там почти целый день, после чего выступал на заседании совета. После обсуждения члены совета с небольшим перевесом проголосовали за продление финансирования. Голосующих против было довольно много. Дело в том, что эти четыре месяца заложены в постановлении правительства с самого начала и совет в принципе не может что-то изменить. Мы были вправе только отложить часть невыполненных визитов на следующий год.
У меня сложилось самое положительное мнение о квалификации этих ученых, о молодых участниках, об их желании работать, об оборудовании, о ходе исследований. Единственное, что, на мой взгляд, было сделано неправильно (кстати, это встречается и в некоторых других “мегагрантных” проектах, когда приезжает ученый, нероссиянин по происхождению), — приглашенному руководителю не объяснили достаточно настойчиво, что в России, к сожалению, все еще надо работать по-другому, не так, как привыкли в западных университетах. По условиям конкурса надо уже в первый год отчитываться статьями. Но такая возможность, в принципе, есть. Просто за рубежом этого никто не требует. А люди, хорошо представляющие нашу реальность, кроме больших перспективных задач пытаются решить более мелкие, по которым можно сразу начать работать, быстро получить результат, написать статью. На мой взгляд, у красноярцев мало статей в соавторстве с Осаму Шимомурой именно из-за того, что он редко и ненадолго приезжал, а также из-за того, что ему не интересны мелкие задачи. Я согласен со всеми объяснениями, которые приводят красноярцы, но другие лаборатории работают в таких же условиях. А ситуация там иная: кроме выдающихся работ есть другие и публикации по ним, причем достаточно много, до нескольких десятков.
— А если человек не мог приезжать по состоянию здоровья?
— Был случай гораздо более печальный. Мы продлили финансирование одной лаборатории, которая хорошо работала, но чуть ли не в день заседания совета ее руководитель, приглашенный ученый, умер. И решение о продлении финансирования было отменено.
Чтобы обойти требование о продолжительности пребывания ученого в его российской лаборатории, необходимо новое решение правительства. Добиться его — путь, наверное, возможный, но крайне трудный, к тому же с непредсказуемым концом. Мотивации к этому у членов совета пока нет. Эта программа — с огромным конкурсом. Количество мест невелико, заявок очень много, и поэтому проходят проекты, исключительно хорошие со всех точек зрения. Конечно, четыре месяца — срок большой, и из-за этого некоторые ученые отказываются участвовать в конкурсе. Но и тех, кто не отказывается, более чем достаточно. Если заявок будет еще больше, качество экспертизы и результат могут даже ухудшиться.
Взгляд со стороны
Осаму Шимомура на вопрос о трудностях, с которыми пришлось столкнуться при выполнении проекта, ответил, что с большим запозданием поступали деньги по гранту и это мешало использовать их более эффективно. Он отметил также, что в России очень сложный и инерционный механизм приобретения оборудования — на получение нужных приборов уходили месяцы, если не годы, в то время как западный ученый получает их за дни и недели.
Что же касается пресловутого срока пребывания в лаборатории, нобелевский лауреат припомнил, как ему рассказывали, что в позапрошлом веке путешествие из Москвы в Красноярск занимало четыре месяца. А сегодня — четыре часа. Потому что вместо лошадей стали использовать самолеты. На его взгляд, Россия недооценивает современные возможности дистанционного общения, которое позволяет совместно работать не то что четыре, а все двенадцать месяцев в году, практически не ощущая расстояния.
Собственно, так он и работал с красноярцами в перерыве между приездами.
Продолжение следует
В конце августа Осаму Шимомура наряду с остальными учеными-мегагрантчиками получил предложение от Минобрнауки РФ подать вместе с СФУ документы для продления гранта еще на два года. Среди условий — все то же четырехмесячное пребывание в России. Сейчас уже ясно, что выполнить его нобелевский лауреат не сможет, поскольку должен находиться под наблюдением своих американских врачей. Но делать все, что в его силах, для продолжения исследований он готов: современные дистанционные технологии действительно это позволяют. Осаму Шимомура очень хочет вместе с сибирскими биофизиками все же найти разгадку тайны и понять биохимическую природу свечения грибов и червей. Поэтому свой гонорар по мегагранту он отдал на развитие лаборатории, тем самым создав, похоже, прецедент.
— Эти средства переданы в эндаумент СФУ. На их основе будет создан фонд Осаму Шимомуры. На проценты от вклада собираемся выплачивать стипендии наиболее отличившимся в исследованиях студентам и аспирантам, — рассказала Валентина Кратасюк. — Уже несколько человек из нашей лаборатории решили внести в этот фонд деньги в размере месячной зарплаты. Таким образом, мы хотим увековечить в истории университета имя Осаму Шимомуры, который так много сделал для изучения биолюминесценции в мире в целом и в Сибирском федеральном университете в частности.
А исследования, начатые в лаборатории Шимомуры, что бы там ни было, продолжатся. Сейчас ее российские руководители готовят заявку на новый мегагрант с другим приглашенным исследователем, который занимается сходными проблемами.
На ближайшем, 18-м Международном симпозиуме по био- и хемилюминесценции Осаму Шимомура намерен выйти с предложением провести следующий такой симпозиум в Красноярске, на базе СФУ. Ректор университета Евгений Ваганов идею поддержал. Впервые ученые со всего мира, работающие в этой области, соберутся в России, и молодые сотрудники лаборатории биолюминесцентных биотехнологий СФУ смогут поучаствовать в международном научном общении высокого уровня.
Резюме
Наше государство не доверяет ученым, требуя от них ежегодного отчета, хотя заведомо известно, что для достижения результата нужны годы (иначе бы не был получен мегагрант). Показатели отчетности выбраны по критерию “легкопроверяемости”. Видимо, поэтому и появился показатель “сроки пребывания приглашенного руководителя” и неведомо кем, неведомо почему установленная норма в четыре месяца (почему не три или не пять?). Дистанционное сотрудничество может дать порой даже больше, чем физическое пребывание ученого в лаборатории, но продолжительность интернет-общения не измерить. И его не учитывают.
Отчет становится важнее самого исследования: ведь не отчитаешься — не получишь средств на дальнейшую работу. Формальность показателей приводит к отказу ведущих зарубежных ученых участвовать в проекте, к концентрации сотрудников лаборатории на мелких проблемах, вместо сосредоточения на главном, и даже к подмене данных в отчете о сроке пребывания приглашенного ученого (об этом говорят многие, пре-дупреждая, что “не для печати”).
Между тем, как показывает история, результаты фундаментальных исследований и особенно то, как их можно будет использовать потом, зачастую невозможно запланировать заранее. Доверие ученым, их репутации и опыту должно, по идее, весить больше, чем показатели за год — если, конечно, считать главной ценностью новые открытия, а не отчет. Недоверие к ученым — наша системная проблема. Подтверждение тому — недавние события вокруг РАН.
…Наука интернациональна, однако в каждой стране свои принципы организации научной деятельности. Ученому с мировым именем, который никогда не жил и не работал в России, конечно, непросто привыкнуть к нашим реалиям. Опыт, о котором мы рассказали, рождает вопрос: надо ли привыкать?
Наталия БУЛГАКОВА
Фото автора
Нет комментариев