В «Сириусе» продолжается февральская естественнонаучная программа. Ее участники знакомятся с современными методами в области физики, биологии и химии. Основная задача программы – показать школьникам многогранность и одновременно комплексность науки. В прошлой публикации мы поговорили с преподавателем программы по химии. Сегодня поговорим о биологии.
Современная биология представляет огромное количество задач, в решении которых могут принять участие не только выпускники биофаков, но и других факультетов. Яркий пример такого вмешательства случился в 50-е годы, когда в биологическую науку пришло много представителей физики. Благодаря новым междисциплинарным подходам произошло одно из самых знаковых открытий XX века – расшифрована структура ДНК. Тенденция «вмешательства» продолжается. Системная биология, одно из актуальных направлений современной науки, яркий тому пример.
Что это такое: углубляемся в термин
Эта междисциплинарная область появилась на стыке биологии и теории сложных систем – научной концепции исследования объектов как части общей системы. Направление довольно молодое – широкое распространение получило после 2000 года. Об этом школьники в «Сириусе» узнали от педагогов естественнонаучной программы.
Как можно понять из названия, системные биологи изучают биологические процессы и явления как системы взаимосвязанных компонентов.
«В этой области изучают жизнь в целом и формируют представление о биологических объектах не как об отдельных частях, которые не взаимодействуют между собой, а как об едином сложном механизме, изучение которого требует системного подхода», – объясняет преподаватель программы, младший научный сотрудник биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова Григорий Глухов.
Например, одна из задач сегодняшнего дня – понять, как генетическая информация транслируется в функции и свойства человека и других организмов. Результаты таких исследований помогают разрабатывать новые методы диагностики и лечения болезней, создавать новые лекарства. При этом не стоит путать это направление с генетикой.
«Если генетики исследуют, как передается наследственная информация – в популяции, от человека к человеку, то для системные биологи изучают, как работают гены. И это лишь малая часть общей картины», – отмечает эксперт.
.jpg)
.jpg)
«Сухая» и «мокрая»: от теории к практике
На естественнонаучной программе школьники создавали новый генетический элемент. Задачу условно можно разделить на два типа – это так называемая «сухая» работа и «мокрая». Ребята сначала моделировали новую структуру на компьютере, а потом учились собирать ее в лаборатории – вместе с преподавателем участники резрезали две молекулы ДНК и соединили материал в новый элемент с нужными характеристиками.
Ученые могут придумать и сконструировать на компьютере некую программу клетки в виде кода ДНК, а потом в соответствии с этими кодами фактически собрать с нуля рабочую клетку, которая будет выполнять функции, которые отвечают запросам индустрии и способны помочь в решении актуальных проблем.
Такие манипуляции сегодня воспринимаются как рутина, с которой знакомят школьников, хотя еще 20 лет назад это казалось экспериментом для самих ученых. Что-то похожее, если сравнить современные мобильные телефоны с кнопочными аппаратами, которыми мы пользовались в 2000-х. Сегодня мы знаем, как устроен атом, но не до конца понимаем, как устроены биологические системы. Восстанавливать эти пробелы в будущем предстоит в том числе и сегодняшним школьникам.
