Смета без фундамента (какую науку финансировать ?) (/)
03/12/2009 | Виктория Доронина
12 марта 2009 г., четверг
Адрес страницы: http://www.polit.ru/analytics/2009/03/12/fudscience.html
АНАЛИТИКА
Смета без фундамента
Биолог Виктория Доронина. Зачем нужно финансировать фундаментальную науку
По фундаментальной науке ударило еще до кризиса. В правительствах многих стран, которые могут позволить себе такую роскошь, появилась идея, что наука только тогда чего-то стоит, когда ее находки можно внедрить в производство здесь и сейчас. Это понятно для ныне независимых стран – бывших республик Советского Союза, где зачастую нет денег на финансирование здравоохранения и образования. Но и, например, в богатой Британии стал развиваться именно такой подход, хотя и по другим причинам: здесь решили, что одной из основ «экономики знания», базирующейся не на производстве, а на продаже ноу-хау, станет быстрая оборачиваемость знаний. Однако не ясно, насколько быстро знания готовы «оборачиваться». Этот вопрос мы рассмотрим на конкретном примере внедрения одного из достижений фундаментальной науки в жизнь.
Как мы знаем из школьной программы, белок синтезируется на матричной РНК (мРНК), начиная с трех стартовых нуклеотидов (кодона) АУГ, которые кодируют аминокислоту метионин. Транспортная РНК (тРНК), связанная с метионином, узнает кодон АУГ и занимает свое место. Все последующие аминокислоты доставляются другими транспортными РНК, которые узнают соответствующие кодоны. Всем этим процессом управляет рибосома – сложный комплекс, состоящий из особых рибосомальных РНК и белков. Рибосома катализирует образование химической связи между предыдущей аминокислотой и последующей, в результате чего постепенно образуется цепочка аминокислот – белок. В конце кодирующего белок участка мРНК находится один из трех кодонов, которым не соответствует никакая тРНК, так называемый «стоп-кодон». Когда рибосома доходит до него, специальные рибосомальные белки – факторы терминации – высвобождают синтезированную цепочку аминокислот. Если мутация в гене привела к появлению стоп-кодона в его середине, с мРНК будет считываться только часть белка, он будет короткий и дефектный.
Еще в конце 1950-х, вскоре после расшифровки структуры ДНК, Уотсон и Крик предположили, что генетический код универсален. То есть знание принципов организации генетической информации у безъядерных организмов (бактерий) будет применимо и к более высокоорганизованным, ядерным организмам, к которым относится и человек. Первые мутации, приведшие к тому, что стоп-кодон оказался в середине гена, были получены в начале 1960-х гг. у вирусов кишечной палочки, бактериофагов T4, двумя группами исследователей -- под руководством Эдгара в США и Келлнеберга в Швейцарии. У вирусов нет собственного белок-синтезирующего аппарата, только инструкция по синтезу – ДНК. Бактериофаги используют рибосомы и все необходимые для синтеза факторы бактерий, вводя свою ДНК внутрь клетки-хозяина. Поэтому, изучая генетическую организацию вируса, который содержит гораздо меньше генов, чем самая простая бактерия, легче делать выводы о том, как организовано считывание информации в бактериальной клетке.
В конце 1970-х гг. исследования стали развиваться на более сложных объектах. В качестве простейшей модели были выбраны пекарские дрожжи: как и человек, они относятся к ядерным организмам (эукариотам), многие фундаментальные процессы, такие, как синтез белка, у дрожжей идут по тем же принципам, что у человека, например, рибосомы у них той же величины (бактериальные меньше, потому что рибосомальная РНК и белки рибосом устроены у них несколько иначе). В то же время, технически работа с дрожжами мало чем отличается от работы с кишечной палочкой. Они растут в простой жидкой среде и на чашках Петри, мутации легко получить с помощью химических веществ и ультрафиолетового света. В Советском Союзе эти исследования проводились в Москве, в частности, в Институте им. Энгельгардта, в лаборатории ныне покойного Л. Л. Киселева, который был авторитетом мирового уровня в области изучения процессов белкового синтеза.
В результате работы, в том числе и советских ученых, у дрожжей были получены мутации такого же типа, что и у бактериофагов и бактерий. К тому времени было уже известно, что на синтез белка у бактерий влияют некоторые антибиотики. Например, всем известный стрептомицин вызывает у кишечной палочки ошибки в работе рибосомы. При исследовании дрожжей оказалось, что некоторые вещества также изменяют работу и рибосомы таким образом, что обычные тРНК узнают стоп-кодоны и с «ненормальной» мРНК считывается почти нормальный белок.
В 1980-е гг. начались исследования молекулярных механизмов наследственных болезней человека. Оказалось, что некоторые из них вызваны тем же типом мутаций – стоп-кодонами в различных генах, что приводит к отсутствию определенного нормального белка. Этим вызван, например, муковисцидоз, который выражается в нарушениях в дыхательной и пищеварительной системах, и другая болезнь – прогрессивная мышечная дистрофия. Устранить причину заболевания современными методами до сих пор невозможно, потому что она требует «переписывания инструкции», то есть ДНК. В 1990-х ученые для облегчения симптомов таких заболеваний предложили использовать антибиотики, которые, как было показано сначала на дрожжах, увеличивают процент считывания стоп-кодонов случайными тРНК.
Исправить саму инструкцию, которая приводит к появлению дефектного белка, таким способом нельзя, но увеличить количество ошибок обычно точной рибосомы можно, что приведет к считыванию белка нормальной длины. Но, во-первых, для заметного эффекта уже имеющихся антибиотиков, например, паромомицина, необходимы большие дозы лекарства, которые вызывают серьезные побочные эффекты. А во-вторых, результат действия антибиотиков зависит от конкретной мутации, которые у разных людей отличаются.
В конце 1990-х один из ученых, работавших в области изучения механизмов синтеза белка в дрожжах, американец Алан Якобсон (Alan Jacobson), решил использовать их для нахождения веществ, позволяющих специфически увеличить считывание стоп-кодонов. Его группа начала поиск с большого количества низкомолекулярных веществ, которые добавляли к дрожжам. За несколько лет из нескольких десятков тысяч веществ-кандидатов отобрали два или три, с которыми стали проводить клинические испытания. Сначала на мышах, теперь и на людях (2007), больных муковисцидозом. У большинства людей при приеме лекарства было получено облегчение симптомов заболевания без серьезных побочных эффектов. Есть большая вероятность, что самый перспективный из «кандидатов» будет внедрен в клинику.
А теперь посмотрим на временные рамки. От первых исследований до конкретного продукта прошло больше 50 лет. В настоящее время Алан Якобсон получил бы деньги на разработку системы проверки веществ на дрожжах. А вот с деньгами на предыдущие этапы (исследование оторванных от жизни мутантов дрожжей, а тем более бактериофагов, которые трудно привязать к конкретному заболеванию) было бы плохо.
Политики редко мыслят в пределах длиннее сроков следующих выборов: 3 – 5 лет. С учетом кризиса этот горизонт принятия решений сужается до годового бюджета. А финансирование получают те, кто обещает разработать и внедрить чудо-технологию сегодня. Но подобная технология не создается с нуля. Для нее нужна материально-техническая база и квалификация специалистов. И если первое решается выделением достаточных для покупки оборудования средств, второе – тот самый долгосрочный проект, который закладывается за десятки лет до сегодняшнего дня. Это видно на примере Южной Кореи, где хорошее финансирование при отсутствии западной традиции подготовки кадров пока не привело к получению результатов мирового уровня.
Возможно, к переоценке значения фундаментальной науки привело бы понимание того, что наука, как и искусство, делится на ту, которую можно применить в обозримом будущем (эквивалент массового искусства) и ту, результатов которой не видно в ближайшие 10 лет (элитарное). И как при распределении бюджетных денег на культуру политики не рассматривают финансирование поп-групп, а выделяют деньги на музеи и библиотеки, так же им нужно понимать, что прикладная наука сможет позаботиться о себе в большей степени, чем наука фундаментальная.
В Британии фундаментальная наука, за редким исключением, - именно университетская. Преподавателей отбирают на основе их научных достижений. Зарплату им платят за учебную нагрузку, а деньги на финансирование собственной лаборатории они получают из внешних грантов. В условиях финансового кризиса теряют работу научные сотрудники, но основа, сами преподаватели с их немодным интересом к фундаментальной науке, остаются. Это полумера, но она как-то работает.
Возможно, проблемы обучения специалистов с достаточным кругозором, и проведения исследований, не рассчитанных на быстрый результат, можно на постсоветском пространстве решить путем выделения денег на конкурсной основе на университетскую науку. Пока же в России львиная доля бюджетных средств, выделенных на науку, достается Академии наук, а львиную долю от оставшегося получает один центр – МГУ.
Никто не пытается выстроить дом на голой земле, без основы. Выделение же денег на прикладную, но не фундаментальную науку можно сравнить как раз с выделением денег на постройку стен с прочерком в графе «фундамент».
Виктория Доронина
Ph. D., Институт Клеточной и Молекулярной Биологии, Университет Ньюкасла на Тайне, Великобритания
12 марта 2009, 09:25При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна. При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка www.polit.ru. Все права защищены и охраняются законом. © 1999—2008 Полит.ру
Адрес страницы: http://www.polit.ru/analytics/2009/03/12/fudscience.html
АНАЛИТИКА
Смета без фундамента
Биолог Виктория Доронина. Зачем нужно финансировать фундаментальную науку
По фундаментальной науке ударило еще до кризиса. В правительствах многих стран, которые могут позволить себе такую роскошь, появилась идея, что наука только тогда чего-то стоит, когда ее находки можно внедрить в производство здесь и сейчас. Это понятно для ныне независимых стран – бывших республик Советского Союза, где зачастую нет денег на финансирование здравоохранения и образования. Но и, например, в богатой Британии стал развиваться именно такой подход, хотя и по другим причинам: здесь решили, что одной из основ «экономики знания», базирующейся не на производстве, а на продаже ноу-хау, станет быстрая оборачиваемость знаний. Однако не ясно, насколько быстро знания готовы «оборачиваться». Этот вопрос мы рассмотрим на конкретном примере внедрения одного из достижений фундаментальной науки в жизнь.
Как мы знаем из школьной программы, белок синтезируется на матричной РНК (мРНК), начиная с трех стартовых нуклеотидов (кодона) АУГ, которые кодируют аминокислоту метионин. Транспортная РНК (тРНК), связанная с метионином, узнает кодон АУГ и занимает свое место. Все последующие аминокислоты доставляются другими транспортными РНК, которые узнают соответствующие кодоны. Всем этим процессом управляет рибосома – сложный комплекс, состоящий из особых рибосомальных РНК и белков. Рибосома катализирует образование химической связи между предыдущей аминокислотой и последующей, в результате чего постепенно образуется цепочка аминокислот – белок. В конце кодирующего белок участка мРНК находится один из трех кодонов, которым не соответствует никакая тРНК, так называемый «стоп-кодон». Когда рибосома доходит до него, специальные рибосомальные белки – факторы терминации – высвобождают синтезированную цепочку аминокислот. Если мутация в гене привела к появлению стоп-кодона в его середине, с мРНК будет считываться только часть белка, он будет короткий и дефектный.
Еще в конце 1950-х, вскоре после расшифровки структуры ДНК, Уотсон и Крик предположили, что генетический код универсален. То есть знание принципов организации генетической информации у безъядерных организмов (бактерий) будет применимо и к более высокоорганизованным, ядерным организмам, к которым относится и человек. Первые мутации, приведшие к тому, что стоп-кодон оказался в середине гена, были получены в начале 1960-х гг. у вирусов кишечной палочки, бактериофагов T4, двумя группами исследователей -- под руководством Эдгара в США и Келлнеберга в Швейцарии. У вирусов нет собственного белок-синтезирующего аппарата, только инструкция по синтезу – ДНК. Бактериофаги используют рибосомы и все необходимые для синтеза факторы бактерий, вводя свою ДНК внутрь клетки-хозяина. Поэтому, изучая генетическую организацию вируса, который содержит гораздо меньше генов, чем самая простая бактерия, легче делать выводы о том, как организовано считывание информации в бактериальной клетке.
В конце 1970-х гг. исследования стали развиваться на более сложных объектах. В качестве простейшей модели были выбраны пекарские дрожжи: как и человек, они относятся к ядерным организмам (эукариотам), многие фундаментальные процессы, такие, как синтез белка, у дрожжей идут по тем же принципам, что у человека, например, рибосомы у них той же величины (бактериальные меньше, потому что рибосомальная РНК и белки рибосом устроены у них несколько иначе). В то же время, технически работа с дрожжами мало чем отличается от работы с кишечной палочкой. Они растут в простой жидкой среде и на чашках Петри, мутации легко получить с помощью химических веществ и ультрафиолетового света. В Советском Союзе эти исследования проводились в Москве, в частности, в Институте им. Энгельгардта, в лаборатории ныне покойного Л. Л. Киселева, который был авторитетом мирового уровня в области изучения процессов белкового синтеза.
В результате работы, в том числе и советских ученых, у дрожжей были получены мутации такого же типа, что и у бактериофагов и бактерий. К тому времени было уже известно, что на синтез белка у бактерий влияют некоторые антибиотики. Например, всем известный стрептомицин вызывает у кишечной палочки ошибки в работе рибосомы. При исследовании дрожжей оказалось, что некоторые вещества также изменяют работу и рибосомы таким образом, что обычные тРНК узнают стоп-кодоны и с «ненормальной» мРНК считывается почти нормальный белок.
В 1980-е гг. начались исследования молекулярных механизмов наследственных болезней человека. Оказалось, что некоторые из них вызваны тем же типом мутаций – стоп-кодонами в различных генах, что приводит к отсутствию определенного нормального белка. Этим вызван, например, муковисцидоз, который выражается в нарушениях в дыхательной и пищеварительной системах, и другая болезнь – прогрессивная мышечная дистрофия. Устранить причину заболевания современными методами до сих пор невозможно, потому что она требует «переписывания инструкции», то есть ДНК. В 1990-х ученые для облегчения симптомов таких заболеваний предложили использовать антибиотики, которые, как было показано сначала на дрожжах, увеличивают процент считывания стоп-кодонов случайными тРНК.
Исправить саму инструкцию, которая приводит к появлению дефектного белка, таким способом нельзя, но увеличить количество ошибок обычно точной рибосомы можно, что приведет к считыванию белка нормальной длины. Но, во-первых, для заметного эффекта уже имеющихся антибиотиков, например, паромомицина, необходимы большие дозы лекарства, которые вызывают серьезные побочные эффекты. А во-вторых, результат действия антибиотиков зависит от конкретной мутации, которые у разных людей отличаются.
В конце 1990-х один из ученых, работавших в области изучения механизмов синтеза белка в дрожжах, американец Алан Якобсон (Alan Jacobson), решил использовать их для нахождения веществ, позволяющих специфически увеличить считывание стоп-кодонов. Его группа начала поиск с большого количества низкомолекулярных веществ, которые добавляли к дрожжам. За несколько лет из нескольких десятков тысяч веществ-кандидатов отобрали два или три, с которыми стали проводить клинические испытания. Сначала на мышах, теперь и на людях (2007), больных муковисцидозом. У большинства людей при приеме лекарства было получено облегчение симптомов заболевания без серьезных побочных эффектов. Есть большая вероятность, что самый перспективный из «кандидатов» будет внедрен в клинику.
А теперь посмотрим на временные рамки. От первых исследований до конкретного продукта прошло больше 50 лет. В настоящее время Алан Якобсон получил бы деньги на разработку системы проверки веществ на дрожжах. А вот с деньгами на предыдущие этапы (исследование оторванных от жизни мутантов дрожжей, а тем более бактериофагов, которые трудно привязать к конкретному заболеванию) было бы плохо.
Политики редко мыслят в пределах длиннее сроков следующих выборов: 3 – 5 лет. С учетом кризиса этот горизонт принятия решений сужается до годового бюджета. А финансирование получают те, кто обещает разработать и внедрить чудо-технологию сегодня. Но подобная технология не создается с нуля. Для нее нужна материально-техническая база и квалификация специалистов. И если первое решается выделением достаточных для покупки оборудования средств, второе – тот самый долгосрочный проект, который закладывается за десятки лет до сегодняшнего дня. Это видно на примере Южной Кореи, где хорошее финансирование при отсутствии западной традиции подготовки кадров пока не привело к получению результатов мирового уровня.
Возможно, к переоценке значения фундаментальной науки привело бы понимание того, что наука, как и искусство, делится на ту, которую можно применить в обозримом будущем (эквивалент массового искусства) и ту, результатов которой не видно в ближайшие 10 лет (элитарное). И как при распределении бюджетных денег на культуру политики не рассматривают финансирование поп-групп, а выделяют деньги на музеи и библиотеки, так же им нужно понимать, что прикладная наука сможет позаботиться о себе в большей степени, чем наука фундаментальная.
В Британии фундаментальная наука, за редким исключением, - именно университетская. Преподавателей отбирают на основе их научных достижений. Зарплату им платят за учебную нагрузку, а деньги на финансирование собственной лаборатории они получают из внешних грантов. В условиях финансового кризиса теряют работу научные сотрудники, но основа, сами преподаватели с их немодным интересом к фундаментальной науке, остаются. Это полумера, но она как-то работает.
Возможно, проблемы обучения специалистов с достаточным кругозором, и проведения исследований, не рассчитанных на быстрый результат, можно на постсоветском пространстве решить путем выделения денег на конкурсной основе на университетскую науку. Пока же в России львиная доля бюджетных средств, выделенных на науку, достается Академии наук, а львиную долю от оставшегося получает один центр – МГУ.
Никто не пытается выстроить дом на голой земле, без основы. Выделение же денег на прикладную, но не фундаментальную науку можно сравнить как раз с выделением денег на постройку стен с прочерком в графе «фундамент».
Виктория Доронина
Ph. D., Институт Клеточной и Молекулярной Биологии, Университет Ньюкасла на Тайне, Великобритания
12 марта 2009, 09:25При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна. При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка www.polit.ru. Все права защищены и охраняются законом. © 1999—2008 Полит.ру
Відповіді
2009.03.12 | Георгій
Re: Смета без фундамента (какую науку финансировать ?)
Виктория Доронина пише:> В Британии фундаментальная наука, за редким исключением, - именно университетская. Преподавателей отбирают на основе их научных достижений. Зарплату им платят за учебную нагрузку, а деньги на финансирование собственной лаборатории они получают из внешних грантов. В условиях финансового кризиса теряют работу научные сотрудники, но основа, сами преподаватели с их немодным интересом к фундаментальной науке, остаются. Это полумера, но она как-то работает.
(ГП) У CША тeж є такe, і дужe багато хороших наукових праць виходить самe з унівeрситeтів. Протe є і наукові цeнтри, дe співробітники зовсім нe мають пeдагогічного навантажeння, або мають його суто символічно (скажімо, повинні прочитати одну або дві лeкції на рік). Такі співробітники особливо ранимі до втрати грантових грошeй, тому що гранти цe фактично єдинe джeрeло їхньої заробітної плати (нe кажучи вжe про лабораторнe обладнання і плату постдокам та тeхнічним помічникам). Коли вони втрачають гранти, їм залишається тільки пeрeйти на роботу в якусь фірму, наприклад для біологів цe біотeхнологічні компанії чи фармацeвтична промисловість.