Разобраться в сути понятия «научный фронтир», в том, откуда возникают идеи и куда они порой исчезают, смогли участники лекции, посвящённой передовым направлениям в современной науке, которая прошла 27 февраля в Информационном центре по атомной энергии (ИЦАЭ) Калининграда.

 «Это слово звучало буквально из всех утюгов, и мне стало интересно что же оно означает? Если обратиться к определению, фронтир — это граница между освоенными и неосвоенными поселенцами свободными землями, как, например, на Диком Западе», — так начала своё выступление нейробиолог, кандидат биологических наук, доцент Балтийского федерального университета (БФУ) им. И. Канта Ирина Шалагинова.

Эксперт отметила, что метафоры завоеваний, некогда популярные, сегодня звучат уже не так убедительно. В какой-то момент дух авантюризма, связанный с покорением новых территорий, стал восприниматься иначе, утратив прежнюю привлекательность. Однако в середине ХХ века появилась новая концепция — научный фронтир. С её помощью учёные стали описывать границу между известным и неизвестным. Эту метафору предложил изобретатель Ванневар Буш, осознавая, что уже нет необжитых территорий для завоевания, но дух авантюризма, стремление исследовать и открывать новое, остался. Эта метафора сегодня стала инструментом, с помощью которого учёные описывают свои исследования, подчеркивая их важность и значимость.

«Всё чаще в СМИ и публичных выступлениях учёных и политиков звучит фраза “На переднем крае науки”. Её используют, чтобы обозначить будущие направления исследований и привлечь внимание аудитории, обладающей ресурсами. Однако СМИ нередко искажают информацию о науке, и сами учёные, к сожалению, становятся соучастниками этого, активно используя риторику о “фронтирах”, говоря чуть ли не о каждом своём исследовании. Готовясь к выступлению, я изучила множество источников и пришла к выводу, что для настоящего фронтира характерен высокий уровень неопределённости: результаты таких исследований могут быть абсолютно непредсказуемыми. Мы выдвигаем гипотезу и лишь приблизительно представляем, что может получиться», — продолжила спикер.

Она обратила внимание на ещё один важный аспект: современная наука — это, безусловно, кооперация, но при этом в ней сохраняется элемент национальной идентичности. «Так же, как когда-то происходило завоевание новых территорий, сегодня мы говорим о “завоевании” знаний у природы, — отметила эксперт. — Это особенно ярко проявляется в гонке искусственного интеллекта, где ключевыми становятся вопросы: кто будет быстрее, эффективнее, дешевле? Однако, с другой стороны, наука — это всегда совместная работа. Любой фронтир требует огромных ресурсов, и любое открытие, сделанное кем-то одним, в конечном итоге становится достоянием всех».

Хорошим примером, который привела спикер, стал проект «Геном человека». В 1985 году Роберт Синшеймер предложил идею секвенирования (определения последовательности) генома человека. Однако на тот момент эта идея была встречена скептически, поскольку требовала колоссальных усилий и ресурсов. Даже появилась шутка: мол, секвенировать ДНК будут заставлять преступников, а размер хромосомы будет прямо пропорционален тяжести совершённого преступления. Тем не менее, спустя пять лет, идея обрела поддержку, и проект получил государственное финансирование.

Спикер описала проект «Геном человека» как научное авантюрное путешествие, где человеческое тело стало своего рода «территорией дикой природы» — общим наследием, которое учёным было предначертано исследовать и осваивать. Это была территория, за которую исследователи из разных стран соревновались, стремясь первыми сделать открытия и закрепить их за собой (что позже вылилось в патентные войны).

«Проект “Геном человека” кардинально изменил подходы в науке и медицине, открыв новые горизонты для исследований и лечения. Однако эти изменения принесли с собой и новые вызовы, особенно в области приватности и этичности использования генетических данных. То, что ещё недавно казалось революционным прорывом, сегодня уже стало рутиной», — отметила Ирина.

На вопрос о том, кто формирует научный фронтир, спикер ответила: «Может казаться, что это кто-то “спускает сверху”, но на самом деле всё идёт снизу. Да, об этом говорят ведущие учёные, но ведущими они становятся уже после того, как внесли свой вклад. Важно сразу понимать, что “может и не выгореть”. Мне очень нравится, как об этом говорил Константин Северинов: фронтир — это не трамвай, в который можно просто запрыгнуть».

Современный фронтир в биологии сосредоточен на органоидах — трёхмерных клеточных культурах, которые точнее моделируют ткани и органы, чем традиционные методы. В 2009 году Сато и его коллеги показали, что стволовые клетки кишечника могут формировать структуры, похожие на настоящие кишки, а позже команда Клеверса создала органоиды рака толстой кишки, открыв новые возможности для изучения онкологии. Сегодня учёные создают даже мини-мозги, которые интегрируют в живые системы, где они демонстрируют функциональность: нейроны работают, гены активируются, что открывает перспективы для восстановления повреждённых тканей. Другое направление — «органы на чипе», моделирующие ткани и их окружение. Также важным открытием стала ось «микробиота-кишечник-мозг», показавшая, что микробиом регулирует нервную и иммунную системы, влияя на здоровье и болезни, включая ожирение, диабет и психические расстройства, что подтвердили эксперименты на стерильных мышах. Эти достижения открывают новые горизонты, но ставят и этические вопросы.

«Мой любимый пример — это палеогенетика. Она начиналась как дикая идея, развивалась и в итоге увенчалась Нобелевской премией. Сванте Паабо, шведский биолог и генетик, посвятил себя изучению древней ДНК и эволюции человека. Он начал свою карьеру с исследования древней ДНК, что в то время было абсолютно новой и неизведанной областью. В 1985 году он, можно сказать, втихушку, решил попробовать извлечь ДНК из мумии и опубликовал первую статью на эту тему. Правда, позже выяснилось, что это была контаминация — ДНК современного человека, оставленная кем-то, кто работал с мумией. 

Но Паабо не остановился. В 1990-х он продолжал совершенствовать методы извлечения и анализа древней ДНК. Одно из его ключевых достижений — секвенирование митохондриальной ДНК неандертальца в 1997 году. Она оказалась очень похожей на человеческую, но не совпадала ни с одной из современных. А в 2010 году он и его команда опубликовали полный геном неандертальца, что позволило сравнить его с геномом современных людей. Это открытие показало, что неандертальцы смешались с предками современных людей около 120 000 лет назад, оставив следы своей ДНК в нашем геноме. Возможно, мы их не уничтожили, а ассимилировали», — рассказала Ирина.

Механизм формирования фронтирной темы можно наглядно разобрать на примере работы Сванте Паабо. Всё началось с новаторской идеи извлечения и анализа ДНК из древних останков, что само по себе казалось невозможным. Паабо и его команда разработали методы работы с сильно деградированной и загрязнённой ДНК, открыв путь к открытиям, которые раньше были недостижимы. Его исследования объединили генетику, археологию, палеонтологию и антропологию, сформировав новую междисциплинарную область — палеогенетику. Ключевую роль сыграли технологические прорывы в секвенировании ДНК, которые позволили добиться точности и масштаба. Паабо активно сотрудничал с учёными и институтами по всему миру, что сделало его проекты глобальными. Широкое признание в научном сообществе и обществе привлекло дополнительное финансирование, а в 2022 году его работа была увенчана Нобелевской премией, окончательно утвердившей палеогенетику в мейнстриме науки.

На лекцию пришла академическая аудитория, даже те, кто всё еще грезит изучением биологии. «Я долго не была в ИЦАЭ, но сегодня наконец удалось вырваться. Лекция произвела на меня огромное впечатление. По образованию я биолог, но, к сожалению, судьба сложилась так, что работать по специальности не получилось. Поэтому я посещаю такие встречи, чтобы немного “закрыть” свой гештальт учёного. Обязательно приду ещё», — поделилась слушательница Александра Кирпо.