Когда начинаешь писать о состоянии российской биологии за последние 15 лет, первое, что приходит на ум, - недоумение. О чем, собственно говоря, писать? Вроде и так все понятно: СССР был одной из величайших мировых научных держав, советская наука и советское образование находились на высочайшем уровне; после развала СССР мы наблюдаем печальный процесс падения этого уровня, деградацию науки, как, впрочем, и других отраслей человеческой деятельности. Биологию этот разрушительный процесс коснулся в полной мере.
Причина этого падения вроде тоже банальна и очевидна: если исследования не финансируются годами, ученым платят зарплату в несколько раз ниже прожиточного минимума, а то и вовсе не платят месяцами (напомню тем, кто забыл: такое в 90-х было почти что нормой в госучреждениях, и это при 1000-процентной инфляции в год!), о какой науке тут вообще может идти речь? Логически говоря, никакой науки вообще в России к настоящему моменту быть не должно. Как сказал юморист, а чего ж вы хотели за пять копеек?
Тем не менее многие научные направления в нашей стране продолжают существовать, институты и лаборатории проводят исследования, результаты которых публикуются в иностранных журналах, имеют международное признание.
Парадокс! Воспетая поэтом прирожденная русская смекалка? Невероятный стахановский энтузиазм? Прямо как в стихах: "Сливеют губы с голода, но губы шепчут в лад: через четыре года здесь будет город-сад!"?
Об особенностях биологии и объектах ее исследования
Особенность биологии как науки состоит в том, что непосредственный экспериментальный объект изучения биолога - живой организм - существует в природе независимо от ученого. К примеру, химик проводит эксперимент, он работает с колбой, в которой находится смесь некоторых веществ в определенной пропорции, - в природе вы такую смесь точно в такой же пропорции вряд ли найдете. А вот мушка дрозофила - излюбленный объект генетиков - существует и в природе и даже существовала до появления науки генетики. На эту особенность биологии обратил внимание великий русский ученый, мыслитель и философ Александр Гаврилович Гурвич (1).
На самом деле это не совсем так. Мушка дрозофила в природе существует, а вот конкретная генетическая линия этих мушек под названием эбони разводится в научных лабораториях. Однако, поскольку эта генетическая линия существует в очень многих лабораториях в разных странах, потеря этой линии в одной конкретной лаборатории не является серьезным уроном для мировой науки. Были бы деньги - и мух можно купить заново.
Есть, однако, уникальные объекты, существующие только в данной стране и даже только в данной лаборатории. Это может быть обнаруженная в ходе скрининга генетическая линия животных, допустим, мышей, или крыс, или тех же дрозофил, культура клеток, полученная лет двадцать-тридцать назад от больного с очень редкой болезнью, или, например, коллекция семян пшеницы, с риском для жизни собранная великим русским генетиком Николаем Вавиловым в начале XX века в африканской глубинке и на Ближнем Востоке. (Эта коллекция была спасена героическими усилиями сотрудников лаборатории во время блокады Ленинграда; часть сотрудников погибли от голода, но коллекцию при этом есть не стали.)
Если такие уникальные объекты утерять, то восстановить их, даже имея деньги, невозможно либо очень трудно, - точно такую же мутацию у мышей вы вряд ли найдете опять (шанс ее повторения невелик), больной с редкой болезнью, возможно, за это время умер, а редкие подвиды и сорта пшеницы, собранные Вавиловым, скорее всего, уже исчезли.
Потеря уникальных объектов - трагедия для всех. В ходе научного сотрудничества ученые обычно делятся уникальными объектами друг с другом - тогда объекты становятся широко распространенными и вероятность их потери для человечества уменьшается. Поскольку Советский Союз был частично изолирован от мировой науки, сотрудничать с западными учеными было непросто, то очень многое из того, что было в СССР, оставалось уникальным и аналогов на Западе не имело. Теперь многое из советского научного наследия потеряно, увы, навсегда! Оценить масштабы этих потерь сложно, да и никому уже не нужно; поезд ушел.
Вторая особенность биологии в том, что ее объекту - живому организму - нужны ресурсы и определенные условия для жизни и размножения (пища, вода, воздух, определенная температура). Если эти условия прервать хотя бы на короткое время, а потом восстановить, то живой организм не вернется обратно к жизни. Нельзя, например, отрубить на несколько дней отопление или электричество физиологическому исследовательскому институту и ожидать, что после их включения биологи как ни в чем не бывало приступят к работе. Не приступят: животные погибнут.
То же самое относится к ситуации, если нет денег на покупку корма для животных. Без еды они не выживут. Как правило, на самом-то деле ученые, конечно, на свой страх и риск спасают подопытных питомцев, покупают им еду на собственные деньги или меняют на бартер, пытаются отогревать кустарными методами и т.п. Но вечно так продолжаться не может.
Есть методы замораживания живых объектов и возвращения их к жизни (в первую очередь это относится к культурам клеток и эмбрионам), но все это тоже требует денег, помещений и прочих ресурсов. Немного легче работать с коллекцией семян - пища им не нужна, они выдерживают скачки температуры на короткое время, но и для семян есть пределы выживаемости. Таким образом, вторая особенность биологии в том, что для поддержания жизни объекта биологии - организма - необходимы ресурсы и определенные условия. Это значит, что биологи нуждаются в некотором базовом финансировании хотя бы на поддержание своих объектов в жизненном состоянии, даже если экспериментальных исследований они не проводят.
Разница между различными биологическими науками
Читатель, наверное, уже заметил: то, что я называю биологией, правильно было бы назвать "экспериментальной организменной биологией". Биология включает в себя как классические описательные науки, такие как ботаника (наука о растениях) и анатомия растений, зоология (наука о животных) и анатомия животных и человека, микология (наука о грибах), лихенология (наука о лишайниках), так и возникшие в Новое и Новейшее время относительно молодые экспериментальные биологические науки: физиологию, генетику, этологию, клеточную биологию, молекулярную биологию, биологию развития.
Есть еще науки, возникшие на стыке биологии и других наук: биофизика, биохимия, биоэнергетика, биомеханика, биометрия, антропология, экология, теория эволюции, палеонтология, биогеография, биогеохимия, биомедицина и биомедицинская химия, сельскохозяйственная наука и даже магнитобиология. Чаще всего эти области знания рассматривают как составные части биологии (за исключением, пожалуй, лишь биогеохимии), иногда - как самостоятельные синтетические науки на пересечении разных наук.
Очень часто разделение наук на описательные и экспериментальные весьма условно: например, классические микробиология и гистология - науки описательные по целям, но по методам ближе к экспериментальным. Сравнительная эмбриология - наука описательная, а вот экспериментальная эмбриология - экспериментальная наука (хотя обе эти науки - две составные части науки эмбриологии).
Разница между различными биологическими науками не только в методах исследования, но и в менталитете, жизненной философии и даже стиле жизни самих исследователей. Зоолог-полевик, неделями живущий в палатке на подножном корму, способный при надобности завалить медведя и взобраться на дикую горную вершину, настолько же отличается по менталитету от блуждающего по виртуальным компьютерным мирам биофизика-теоретика, насколько геолог-практик отличается от математика или программиста.
Другой очень важный момент: биология - наука очень разная по финансам, необходимым на проведение исследований! Так, реально работающий молекулярный биолог или вирусолог может потратить реактивов на десятки и даже сотни долларов в день, и это вполне нормальная ситуация. Зоолог, ботаник или палеонтолог таких больших денег на препарирование своих объектов обычно не тратят, но, с другой стороны, им нужны деньги на экспедиции, поездки в дальние уголки, проживание и питание, оружие для обороны от хищников - все это рабочие моменты в жизни полевых биологов. Сейчас мы наблюдаем тенденцию проникновения современных (и дорогих!) методов в классические (относительно дешевые) области биологии, но, несмотря на эту тенденцию, в классических областях биологии профессиональные знания, энтузиазм, а также доступ к уникальным объектам (например, амурских тигров осталось очень мало, живут они только в России, Китае и Корее) позволяют сделать очень многое даже при очень скромном финансировании (лишь бы добраться до места и обратно). А вирусологу и молекулярному биологу нужны дорогие реактивы и оборудование, энтузиазм и героизм здесь не помогут.
Вирусология и классическая зоология - два экстремальных примера финансовоемкости исследований различных областей биологии. Остальные науки где-то посередине, и, хотя в мире мы наблюдаем тенденцию заметного подорожания биологических исследований за счет проникновения в них современных молекулярно-биологических методов, до сих пор относительно дешевые методы позволяют получать впечатляющие и осмысленные результаты в физиологии, генетике, эмбриологии. Другое дело, что это уже не всегда соответствует общепринятым западным стандартам.
Основные стратегии выживания в постсоветскую эпоху
Для занятия биологической наукой необходимо финансирование, современные экспериментальные области биологии (например, вирусология или молекулярная биология) нуждаются в большем на несколько порядков финансировании, чем классические (например, зоология и сравнительная анатомия животных)
Экспериментальные биологи, работающие на живых организмах или модельных объектах (например, на культурах клеток), нуждаются в непрерывности финансирования и непрерывном поддержании инфраструктуры содержания животных (пища, отопление, электричество) даже в том случае, если они экспериментов не проводят. При нарушении непрерывности финансирования и поддержания инфраструктуры объекты их исследования необратимо элиминируются (смерть носит необратимый характер). Восстановить объекты либо невозможно (если это были уникальные объекты), либо возможно, но требует больших денег, времени и нервов научного персонала в связи с возникающими проблемами, зачастую непредвиденными (закупка животных, их перевозка, титаническая работа по оформлению необходимых бумаг, особенно если это закупка животных за рубежом, карантин, оборудование помещения заново и поиск квалифицированных сотрудников по содержанию животных и т.п.).
Резкое прекращение финансирования и сбои в работе инфраструктуры наносят урон научной деятельности, но для "дорогих" областей биологии (например, уже не раз упоминаемой молекулярной биологии) этот урон существеннее.
Из этого нетрудно вывести основные стратегии выживания научных коллективов в 90-е годы:
- совершить невозможное, сверхчеловеческим усилием вырваться за пределы возможностей человека;
- постараться найти финансирование любой ценой, несмотря на все трудности, - часто тоже через поистине сверхчеловеческие усилия, активно используя нетривиальность или уникальность производимых исследований, а также международные контакты;
- перейти на менее затратные методы исследования, что часто требует нетривиального подхода, так как очевидные исследования на дешевых методах, как правило, поставлены и результаты уже известны;
- развивать межлабораторное и международное сотрудничество, в том числе опираясь на сохранение уникальных лабораторных объектов, самостоятельно "латая дыры" в разрушающейся инфраструктуре;
- пересмотреть научную проблему под другим углом, перейти к более дешевым и более доступным исследованиям, сохранив при этом научные интересы, но взглянув на проблему более широко (например, заняться теоретическим моделированием молекулярных процессов вместо экспериментальной молекулярной биологии или заняться классической эмбриологией вместо более дорогой экспериментальной);
- заняться теоретической наукой и переосмыслить те результаты, которые получены еще во времена СССР (этот путь хорош для маститых ученых, но не для начинающих).
Большинство успешно работающих лабораторий в России использовало и продолжает использовать какие-то из этих стратегий.
Типичные примеры выживших научных коллективов
Я вовсе не собираюсь составлять здесь хит-парад биологических лабораторий в России или рейтинг величайших русских биологов. Тем, кто интересуется формальными рейтингами, советую подписаться на газету "Поиск", она часто публикует подобное. Я привожу здесь примеры успешно работающих российских ученых и коллективов с точки зрения демонстрации основных типов выживания научных коллективов в постсоветскую эпоху.
Прошу не обижаться на то, что большинство моих примеров касается московских ученых и научных коллективов, - я просто гораздо лучше знаю эту тему. Замечу, что биологические исследования подобного уровня проводятся также в Санкт-Петербурге, Новосибирске, Казани, Пущино-на-Оке и еще нескольких городах России.
Если ученый стал мега-звездой мирового уровня еще в советское время, то, конечно, шансы спасения научного коллектива повышались и в постсоветское время: не финансировать звезду такой величины как-то совсем уж неприлично даже для ельцинистов, да и иностранное финансирование найти при мировой известности легче. Если к тому же этот ученый еще и порядочный человек, любит науку, тратит нервы и силы ради спасения научного коллектива, то, как правило, науку и коллектив спасти удавалось.
Примером такого типа можно назвать исследовательский коллектив великого биохимика, живого классика биоэнергетики д.б.н. профессора МГУ и академика РАН Владимира Петровича Скулачева. Сейчас он возглавляет новый факультет МГУ - факультет биоинженерии и биоинформатики, но, несмотря на большую организационную работу, продолжает руководить научными исследованиями в области биоэнергетики в легендарном "Молекулярном корпусе "А", Институте физико-химической биологии имени Белозерского при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова.
Замечательным, поистине культовым событием в истории российской науки можно назвать создание Института биологии гена РАН. Институт этот создавался на излете СССР, с самого начала он обрел привлекательный для молодежи ореол нетривиальности, был взят курс на международное сотрудничество. Сплоченный коллектив, ставка на молодежь и нетривиальные идеи, международное сотрудничество - все это быстро вывело небольшой по размеру исследовательский НИИ на мировой уровень.
Руководит институтом академик РАН Георгий Павлович Георгиев. Успех ИБГ как уникального явления в современной российской науке - это во многом и его заслуга. В Институте биологии гена ведутся исследования в разных областях современной биологии - регуляции работы генов, канцерогенеза, нейробиологии и нейрогенетики.
В этом институте есть мощнейшая группа нейрогенетики, которой руководил до недавнего времени великий русский ученый Леонид Иванович Корочкин. Леонид Иванович погиб при трагических обстоятельствах. Его работы отличает невероятная научная и творческая смелость. Так, например, его группой произведены исследования по трансплантации нервных клеток мушки-дрозофилы в мозг млекопитающих и создание химерного мозга (2). В сотрудничестве с нейробиологом С.В.Савельевым и нейрохирургом В.В.Лебедевым в середине 90-х годов им были проведены уникальные операции по пересадке смеси зародышевых нервных клеток человека и дрозофилы для лечения болезни Паркинсона (3). Для того времени это было очень необычно и смело.
Здесь я хотел бы упомянуть о своем учителе, профессоре кафедры эмбриологии МГУ, великом русском ученом Льве Владимировиче Белоусове. Он был одним из первых на планете, кто понял, что механические напряжения играют организующую роль в регуляции биологического морфогенеза и поддержания формы живого организма. Белоусова можно считать основателем новой науки - морфомеханики. В частности, ему удалось объяснить биомеханику процесса гаструляции у амфибий (4).
В начале 70-х годов подобные идеи были весьма необычны. В настоящее время все больше ученых в мире осознают, что для понимания формы и строения органов, тканей и организмов необходимо учитывать структуру механических напряжений. Есть даже первые успешные попытки приложения искусственных механических напряжений для создания органов и тканей. Таким образом японским ученым недавно удалось получить искусственные сосуды.
Л.В.Белоусов плодотворно работает, несмотря на все те трудности, которые выпали на долю Московского университета в последние 15 лет. Влияние Льва Владимировича на развитие современной биологии колоссально. Многие из его учеников стали известными учеными с мировым именем: А.Зарайский, В.Черданцев, С.Савельев, С.Лукьянов, причем работают они в разных областях биологии.
Среди белоусовских воспитанников особенно хотелось бы отметить культового русского ученого, сотрудника кафедры теории эволюции МГУ Владимира Георгиевича Черданцева. Без преувеличения его можно назвать одним из самобытнейших и величайших мозгов планеты. Этот ученый пошел весьма непростым путем. Он объединил достижения весьма далеких друг от друга наук - экспериментальной эмбриологии, теории эволюции, топологии, геометрии, теории катастроф и нелинейной термодинамики - и попытался объяснить биологический морфогенез как череду взаимодействующих разверток клеточных пластов. Его идеи намного опередили время (5).
Классическая биология в России. Я уже упомянул о том, что стоимость исследований в разных областях биологии неодинакова, поэтому классическая биология в России в целом пострадала меньше, чем более дорогая экспериментальная. Огромную роль в этом сыграли энтузиазм и даже фанатизм русских биологов, их преданность делу и солидарность. Ученым приходилось терпеть невероятные лишения, но дело при этом они продолжают делать.
Уникальным для России и мира явлением можно считать Палеонтологический институт РАН. Работают здесь не только биологи, но и геологи и географы, вместе они пытаются разгадать загадочные и отдаленные события глубокой древности.
Одной из ключевых персон в российской классической биологии можно считать известного зоолога и анатома, д.б.н. профессора кафедры зоологии позвоночных МГУ Феликса Яновича Дзержинского. Его подход - сочетание классической описательной зоологии с функциональным анализом и биомеханикой. Поскольку он не только занимается научной работой, но и преподает зоологам в МГУ, трудно переоценить его роль в развитии зоологии в России. Среди его учеников хочется отметить сотрудника Зоомузея МГУ д.б.н. Александра Николаевича Кузнецова. Этот ученый занимается разработкой эволюционной функциональной биомеханики наземных позвоночных, происхождением ходьбы и бега.
Список литературы:
1) Гурвич А.Г. Принципы аналитической биологии и теории клеточных полей. М. 1991. 287 с.
2) Korochkin L.I. New approaches in developmental genetics and gene therapy: xenotransplantation of Drosophila embryonic nerve cells into the brain of vertebrate animals Genetika. 2000 Nov; 36(11):1436-42.
3) Lebedev V.V., Voityna S.V., Savel'ev S.V., Korochkin L.I., Molnar M., Sukhikh G.T. Stereotaxic destruction of the ventrolateral thalamic nucleus in combination with the transplantation of fetal and xenogeneic tissue in Parkinson's disease. Zh Vopr Neirokhir Im N N Burdenko. 1995 Jul-Sep;(3):3-5.
4) Beloussov L.V., Luchinskaya N.N., Ermakov A.S., Glagoleva N.S. Gastrulation in amphibian embryos, regarded as a succession of biomechanical feedback events. Int J Dev Biol. 2006;50(2-3):113-22.
5) В.Г.Черданцев. Морфогенез и Эволюция. Москва 2003. 358 с.