В мае в «Сириусе» состоялась образовательная программа по генетике. Школьники под руководством старшего преподавателя кафедры иммунологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, кандидата биологических наук Евгения Шилова, научных сотрудников и педагогов ведущих вузов приняли участие в лекционных и практических занятиях по классической, популяционной, молекулярной и медицинской генетике, а также попрактиковались в генетическом хакатоне. Итогами работы поделились преподаватели программы.
Первая неделя обучения была посвящена молекулярной генетике. Ребята рассмотрели фундаментальные принципы регуляции работы генов и молекулярные методы, применяемые в разных областях генетики. Второй отрезок интенсива был посвящен генетическому анализу и популяционной генетике, а на третьей неделе школьники посещали занятия по медицинской и генетике растений, молекулярной филогении и биоинформатике. Также старшеклассники участвовали в нескольких практикумах. Ребята изучали синтез ДНК в результате полимеразной цепной реакции, учились делать рестрикцию ДНК, строить филогенетические деревья. На программе были рассмотрены как классические методы генетики, так и современные открытия в этой сфере. Например, технологии геномного редактирования и секвенирования нового поколения.
«В генетике нет разделения методов на более актуальные и менее актуальные. Не всегда самое новое будет означать самое нужное и необходимое. Во время пандемии коронавируса тестирование проводились методом ОТ-ПЦР. Эта методика была открыта более 30 лет назад, но, как мы видим, она максимально актуальна для решения современных проблем. К тому же большинство новых методов берет начало из классических работ 80-х и 90-х годов. Поэтому невозможно двигаться вперед без фундамента. На этом мы и строили наше обучение», – рассказывает руководитель программы Евгений Шилов.
Каждый педагог на программе вел занятия, посвященные той или иной области знаний. Старший преподаватель СУНЦ Новосибирского государственного университета Владимир Соловьев преподавал школьникам молекулярную филогенетику. Благодаря этим знаниям ученые могут установить родственные связи между организмами или видами. Данную методику применяют эксперты самых разных, порой даже неожиданных специальностей. Например, молекулярная филогенетика помогает бороться с браконьерами.
«В лаборатории эксперты могут провести анализ образцов изъятой древесины. После фрагмент ДНК расшифровывают и сравнивают с ДНК других образцов, которые есть в базах, в том числе заповедных. Были случаи, когда благодаря такому исследованию удавалось выявить нарушителей. Используя филогенетические методы, можно, например, понять, в какой области растет данное растение», – рассказывает Владимир Соловьев.
Еще один яркий пример пользы применения филогенетических методов – вирусология. Молекулярная филогенетика очень востребована в области систематизации штаммов вирусов: когда идет разработка вакцин и требуется понять, какие части вирусов нужно использовать для получения наиболее эффективных вакцин. Важно, чтобы препарат работал на максимально возможном количестве штаммов. Генетики могут проанализировать, какие элементы вируса быстро изменяются, а какие – медленнее. После этого ученые определяют необходимые фрагменты и используют их при производстве лекарств.
На программе школьники изучали математические методы, с помощью которых можно строить различные филогенетические деревья.
На занятиях по медицинской генетике старшеклассники проходили онкогенетику. Учились предсказывать потенциальный эффект новых мутаций в опухолях и определять, насколько они опасны для течения заболевания. В рамках молекулярной генетики ребята занимались эпигенетикой. Эта наука позволяет выяснить, как разные клетки нашего организма, имея один и тот же набор генов, так по-разному регулируют их работу. Биохимическая генетика, которая также была на программе, исследует биохимические процессы и позволяет расшифровывать цепочки взаимных превращений веществ в нашем организме. Большой блок программы был посвящен анализу задач, которые были приближены к реальным проблемам. Например, школьники учились конструировать генно-инженерные растения для решения прикладных задач сельского хозяйства: как сделать овощи более морозоустойчивыми, приспособить к определенным условиям среды, защитить от паразитов, повысить урожайность.
Участниками программы стали 74 школьника из 8–10-х классов 44 регионов. Девятиклассница Арина Попова приехала в «Сириус» из Санкт-Петербурга.
«Больше всего мне запомнились занятия в лабораториях, где мы ставили ПЦР-тесты, учились работать с оборудованием. Были очень интересные эксперименты. Например, мы работали с собственной ДНК и определяли свой генотип. Также мы попробовали себя в решении задач. Мне запомнилось задание, где нужно было предложить способы модификации огурцов, чтобы они могли расти в условиях Севера. Это позволило почувствовать себя настоящим исследователем», – говорит Арина.
Софья Кондрашова из Тулы в генетике около года. Девушке интересны сферы медицины и психиатрии.
«Я бы хотела связать жизнь с изучением наследования заболеваний. Мне очень интересна эта область. Программа была действительно актуальна для меня. Она дала мне общие знания по всем областям генетики, в том числе медицинской. Очень важно, что был и блок прикладной генетики с практическими занятиями», – рассказывает старшеклассница.
Еще одним элементом программы стал генетический хакатон. Школьники разделились на команды и в формате интеллектуальных состязаний изучали разные направления исследования и инноваций в сфере генетики, предлагали идеи собственных стартапов и решений по актуальным вопросам науки.
