Original Material
Наталия Демина: Ученые кролики
Наталия Демина
На 23 мая 2011 года намечена встреча президента Дмитрия Медведева с получателями мегагрантов — ведущими российскими и западными учеными. Подтвердили свое участие в этой встрече лауреат премии Филдса 2010 года, профессор Университета Женевы математик Станислав Смирнов, а также молекулярный биолог, профессор Мичиганского университета Алексей Кондрашов. Последний на вопрос «Какова повестка дня?» ответил, что она ему точно неизвестна. «Президент желает видеть мегагрантовладельцев. В 12 часов в понедельник нас собирают где-то на Тверской (в Минобрнауки, кажется), а потом везут куда-то организованно (надеюсь, не на Бутовский полигон...) — и там Медведев в какой-то момент появится. … И мы будем резко бить челом — вот и все, что пока ясно». Он также сообщил, что до встречи с Медведевым мегагрантники в течение нескольких часов буду обсуждать между собой, какие вопросы обсудить с президентом. «Хочется ограничиться 2-3 самыми существенными вопросами, но пока много о чем говорят», — отметил он.
О том, какие реальные вопросы есть смысл затрагивать на этой встрече, может рассказать полугодовой опыт работы Лаборатории алгоритмической биологии, созданной в Академическом университете РАН в Санкт-Петербурге. Ее руководители — один из победителей конкурса мегагрантов 2010 года, профессор факультета компьютерных наук и инженерии Университета Калифорнии (Сан-Диего), директор Центра вычислительной масс-спектрометрии Национального института здоровья Павел Певзнер и его коллега по лаборатории, assistant professor информатики из Университета Южной Каролины Максим Алексеев.
* * *
В ноябре 2010 года «Полит.ру» опубликовало интервью с Павлом Певзнером, в котором он поделился своими впечатлениями накануне старта проекта. «Я предвижу много потенциальных проблем. Самая большая, которую я уже упомянул, — отсутствие системы профессиональной научной администрации, которая должна обеспечивать организационную поддержку проекту. Мне кажется, что если какие-то мегагранты провалятся из-за административных или бюрократических проблем на местах, это будет важным сигналом для Министерства образования и науки, что что-то не так», — подчеркнул он тогда.
Что же поменялось к маю 2011 года? Говорит Павел Певзнер:
«Продолжающаяся работа по мегагранту внушает мне оптимизм. Свою роль в этом проекте мегагрантов я вижу с двух сторон. Во-первых, я пытаюсь создать современную лабораторию в Санкт-Петербурге с нуля, так как здесь почти нет специалистов в моей области (алгоритмической биологии и биомедицине). Но мне приходится играть и другую, не менее важную роль.
Я являюсь «подопытным кроликом», привезенным в Россию для хорошо спланированного эксперимента по выживанию. Его цель выяснить, насколько этим «кроликам» будет некомфортно,
а по итогам этого эксперимента поменять «Правила по обращению с лабораторными животными», чтобы использовать их позднее, когда приедут еще больше «подопытных кроликов» (в Сколково?)
Подозреваю, что существуют другие «подопытные кролики» (получатели мегагрантов), и этот эксперимент уже удался (правительство находится с нами на связи и уже пытается помочь). В самом деле, «подопытные кролики» быстро поняли, что «клетки» для жизни в России менее удобные, чем на Западе, а время «кормления» нерегулярное (особенно в январе-марте, когда не платят зарплату). И что их «потомство» (наши аспиранты) через два года, когда закончатся проекты мегагрантов, столкнутся с большими трудностями. Однако
этот эксперимент по выживанию дал важную информацию для российского правительства, и я уверен, что дизайн «клеток» вскоре будет изменен.
В действительности, я рад, что трудности, через которые пришлось пройти при организации лаборатории в начальный период, были проанализированы в Министерстве и уже привели к некоторым улучшениям. Жизнь «подопытных кроликов» потрачена не зря!
Сейчас меня больше волнуют более серьезные системные проблемы российского образования (и таким образом науки), что является наиболее важной причиной для появления проекта мегагрантов. Если завтра «кролики» в клетках будут жить по западным стандартами, поможет ли это «отремонтировать» российскую систему образования? Боюсь, что правильный ответ — «Нет», особенно в моей сфере (Computer Science).
Образование в сфере информатики находится в тяжелом состоянии и ремонт «клеток» не поможет его улучшить. На мой взгляд, образование по математике и физике по-прежнему остается сильным, хотя мои коллеги говорят мне, что математическое образование в России 20 лет назад было более сильным. Но образование в области Computer Science никогда не было сильным в России, что демонстрирует малое число профессоров из России в ведущих университетах США (по контрасту с математикой и физикой — на любом факультете математики и физики в США есть представители российской диаспоры).
Но Computer Science и биотехнология — это две дисциплины, которые «рулят» Кремниевой долиной сегодня (как физика и электроника 60 лет назад).
Российская статистика пугающая: лишь малая часть (10% в некоторых университетах) аспирантов защищает свои кандидатские диссертации и только небольшая часть этих диссертаций соответствует западным стандартам. В результате, ведущие университеты выпускают крошечное число квалифицированных кандидатов наук в области CS. Университетское образование по CS в России такое плохое, что IT-компаниям не удается набрать хороших студентов даже с бакалаврскими и магистерскими степенями (не говоря уже о кандидатах наук), и для решения этой проблемы приходится организовывать структуры дополнительного образования (такие как Компьютерный клуб в СПб), где учат как раз тому, чему должны учить в университетах.
Конечно, есть исключения и некоторые новые программы просто отличные (такие как недавно стартовавшая элитная магистерская программа по CS в Академическом университете СПб), но это очень маленькие программы, которые выпускают небольшое число выпускников.
В результате я вижу огромную нехватку квалифицированных ученых Ph.D. уровня, которые могли бы работать над проектами Сколковского уровня. Тогда кто там будет работать?
У меня были трудности в том, чтобы набрать на работу 10 талантливых алгоритмистов, несмотря на то, что мы можем платить конкурентные по сравнению с бизнесом зарплаты и может нанимать людей из ведущих IT-компаний страны. А ведь Сколкову понадобятся тысячи таких компьютерных специалистов!
На мой взгляд, ключевой проблемой российского образования является нехватка талантов Ph.D. уровня.
Я могу говорить только о моей области, но CS — это стратегическое направление для модернизации всех других дисциплин.
CS — это новый матанализ для многих дисциплин, главным образом для современных биологии и геномики. В университеты поступают много талантливых ребят, но большинство их талантов гибнет в существующей образовательной системе университетов. А эту проблему во много раз труднее решить, чем отменить ФЗ-94».
* * *
Его коллега Максим Алексеев, выпускник Нижегородского государственного университета, уехавший в США в 2001 году, — это одна из первых историй успеха среди российских программ мегагрантов. 34-летний профессор информатики из Университета Южной Каролины — ведущий эксперт в области биоинформатики, новой дисциплины, которая совершает цифровую революцию в современной биологии и биомедицине. После того, как Максима пригласили возглавить проект в рамках программы мегагрантов в ноябре 2010 г., он сразу начал собираться и уже в январе 2011 г. стал руководителем недавно созданной Лаборатории алгоритмической биологии, которая финансировалась мегагрантом. Максим (который родился в Нижнем Новгороде) стал первым среди молодых блестящих ученых, решивших вернуться в Россию благодаря этой программе мегагрантов.
Почему Алексеев уехал в 2001 году в США? «Во-первых, у меня образование чистого математика, но меня всегда привлекали компьютеры, и я хотел приложить свои знания на практике. Поэтому, когда представилась возможность поступить в аспирантуру по биоинформатике в UCSD, я долго не раздумывал — биоинформатика привлекла меня сложными и интересными теоретическими и алгоритмическими задачами, связанными с ними вычислениями и практическими приложениями. А, во-вторых, на момент, когда я уезжал, я работал на трех работах и о какой-то серьезной научной деятельности было тяжело говорить. Т.е. у меня выбор стоял либо бросать науку, чтобы иметь возможность прокормить семью, либо уезжать», — отмечает он.
«Что касается меня, то я могу быть более оптимистичным по поводу мегагрантов. Кроме ряда организационных проблем, которые нам приходится решать, я вижу также желание помочь как со стороны Академического университета, так и Министерства. И я надеюсь, что очевидные препятствия (как, например, ФЗ-94 несовместимый с исследовательскими организациями) будут вскоре устранены», — в свою очередь, замечает Павел Певзнер.
В ноябре 2010 г. Максим и Павел опубликовали в журнале Genome Biology работу, содержащую ответ на давно возникший вопрос о зонах геномных разломов, области, где геномы ломаются и перестраиваются. Периодически в ходе эволюции фрагмент хромосомы вдруг отделялся от генома, переворачивался и возвращался обратно. «Такие перестраивания подобны землетрясениям, которые с большей вероятностью происходят по линиям тектонического нарушения; поэтому землетрясение в Токио более вероятно, чем в Санкт-Петербурге», — говорит Максим.
Долгие годы биологи полагали, что эти перестановки спонтанны, и поэтому в геноме человека нет никаких зон разлома. Восемь лет назад Певзнер и его соавтор опровергли эту модель «спонтанного разламывания» и доказали, что зоны разлома в геноме человека на самом деле существуют. Тем не менее, оставался открытым вопрос о численности и положении всех этих зон разлома. Этот вопрос особенно важен потому, что геном рака можно рассматривать как очень быстро развивающийся и перестраивающийся геном человека.
«Известно, что некоторые виды рака связаны с перемешиванием геномов. Если понять, как именно геном был перемешан по сравнению с нормальным человеческим геномом, то можно понять, регуляции каких генов были нарушены. И сделать вывод о том, какое лечение и какие лекарства человеку нужны.
То есть благодаря анализу геномов можно не столько вылечивать рак, сколько бороться с его последствиями. Таким образом, человек с раком, принимая лекарство, может прожить долгие годы»,
— отмечает Максим Алексеев.
«Архитектура генома любой особи на Земле меняется на эволюционной шкале времени, и люди в этом не исключение. Что станет следующим большим шагом в человеческом геноме — остается неясным, но наш подход может быть полезен в обнаружении, где такие изменения в нашем геноме могут произойти», — заявил Павел Певзнер в интервью сайту Science News Examiner.
Очевидно, что временные масштабы таких изменений весьма различны, так же, как и последствия этих процессов: болезнь и даже смерть от рака или рождение нового вида в результате эволюции. Этот момент акцентировался в опубликованной в 2005 году в New York Times статье “The History of Chromosomes May Shape the Future of Diseases” («История хромосом, вероятно, определяет будущие заболевания»). В статье рассказывается о работе Певзнера над темой геномных разломов, но говорится, что о местонахождении таких изломов известно очень мало.
«Геномы не играют в кости», — тогда заявил газете Павел Певзнер, явно перефразируя известные слова Альберта Эйнштейна. «Отдельные зоны генома ломаются снова и снова».
«После того, как в 2003 г. доказали существование зон разлома, потребовалось еще 7 лет, чтобы установить, где именно находятся эти “разломы” в геноме человека», — отмечает Максим Алексеев.
После многих лет исследований они внесли уточнение во Fragile Breakage Model (модель излома хромосом с хрупкими местами), ее место теперь заняла Turnover Fragile Breakage Model (модель излома хромосом с переменными хрупкими местами).
Главное открытие Алексеева и Певзнера состоит в том, что зоны разлома (genomic fault zones) подвергаются процессу «рождения и смерти». Их исследование показало, что положение зон разлома у мыши (излюбленной модели биологов) плохо коррелируется с положением таковых у человека. Они смогли смоделировать положения зон разлома в геноме человека, распространив на него информацию о положении зон разлома у шимпанзе и макак — видов, наиболее близких человеку, с более развитыми геномами. Это также означает, что для более точного понимания хрупкости человеческого генома, нужно секвенировать (расшифровывать) последовательности геномов приматов, а для этого надо разработать новые алгоритмы обработки полученных данных (ассемблирования геномов, их функциональной аннотации и реконструкции метаболических сетей). Это один из ключевых пунктов вычислительной геномики и протеомики, которыми в основном занимается Лаборатория алгоритмической биологии, где с января работает Максим.
Алексеев отмечает, что биоинформатика в России только зарождается. «Меня поразило, что на биоинформатических докладах, которые я делал, народ очень живо участвует в дискуссии, задает интересные вопросы. Видно, что люди жаждут тех знаний, которые мы хотим им передать.
Биоинформатика — область не новая на Западе, но в России, в Санкт-Петербурге она только-только начинает набирать обороты».
Вместе с тем, после трех месяцев работы в России, его первоначальный энтузиазм сменился более трезвым пониманием, что работать на родине не так удобно, как в США. Сейчас он оказался перед дилеммой: продолжать исследования в России или вернуться к управлению своей лабораторией в США. В чем же состоят основные трудности?
Максим три месяца жил (со своей женой и 11-летним сыном) без зарплаты, потому что, как он быстро понял, в России научным сотрудникам вовремя почти никогда не платят, даже когда речь идет о высокоуровневой программе мегагрантов. «В начале я жил на свои сбережения, а потом просто влез в долги. Сейчас деньги стали выплачивать, и этих проблем больше нет… Павел в своем комментарии правильно сказал, что мы сейчас напоминаем таких «подопытных кроликов».
Мне очень нравится работать в России, но условия, в которых это происходит, очень тяжелые. Не будь я русским человеком, то, возможно, через месяц я бы все бросил и уехал бы назад»,
— отметил он.
И хотя коллеги Максима стараются не нагружать его административными проблемами, ему с ними все равно приходится, так или иначе, соприкасаться. До сих пор ни у Алексеева, ни у девяти молодых исследователей, которые пришли в Лабораторию в январе, нет необходимых для работы компьютеров. Пока в распоряжении Максима есть только привезенный с собой из США ноутбук. Более того, мощные компьютеры, которые им нужны, появятся у них в лучшем случае осенью.
«Прожив три месяца в России, я узнал, что для покупки карандаша, картриджа для принтера или, Боже упаси, самого принтера требуется масса документов, и чтобы что-то заказать, нужен как минимум месяц», — говорит ученый. Да и заправка картриджей в Екатеринбурге.
«Если какие-то канцтовары нам удалось быстро купить, как только деньги пришли, то с компьютерами так вопрос и не решен…
Пока не будет кардинальных изменений в административных вопросах я, наверное, не готов в таких условиях работать.
Это довольно большой стресс. Возможно, я «изнежен» теми порядками, которые установлены в США. Когда тебе там нужно какое-то оборудование, то ты тыкаешь пальцем в прайс-лист онлайнового магазина и через 1-2 недели (сколько нужно для доставки) оно у меня есть. Сколько здесь головной боли с закупкой оборудования! А задержки зарплаты — это тоже вещь невообразимая. За 10 лет в США у меня ни разу такого не было. Для меня это было, на самом деле, большим шоком. Как же так: Лаборатория работает, люди проводят исследования, а зарплату им не платят».
«Я, конечно, очень рад работать здесь с молодыми талантливыми российскими учеными, но я уже понял, что заниматься наукой в России — дело не для слабонервных. Я месяц получал пропуск в здание, где я работаю. Современная наука не может существовать без профессиональной научной администрации — этого в России отчаянно не хватает.
Даже если бы в Академическом университете или в Министерстве образования и науки все хотели помочь, они бы не смогли изменить основные правила российской экономики и финансирования.
Согласно этим правилам, ученые способны жить без зарплаты в течение трех первых месяцев года (а обычно дольше); приглашение коллеги из-за границы для совместной работы превращается в административный кошмар; специалисты по информатике, как сапожники без сапог, должны полгода ждать, пока им привезут компьютеры. Если российская система управления в научной среде не изменится, я боюсь, что российским ученым будет трудно состязаться со своими западными и восточными (Китай и Индия) коллегами», — подчеркивает молодой ученый.
Его также беспокоит кадровая проблема. «На самом деле, в России есть только несколько центров, которые серьезно занимаются биоинформатикой. Прежде всего, это у Михаила Гельфанда в Москве и Лаборатория, которую мы организовали в Питере… Мы столкнулись с проблемой, что нам очень сложно найти кадры.
Похоже, что толковые люди уже ушли в индустрию и сидят на хороших зарплатах, а мы не можем до них достучаться, чтобы их нанять».
«Нам тяжело найти даже трех специалистов. Мы сейчас думаем о том, чтобы привлечь людей из других городов, пытаемся их заинтересовать. Я ездил в Нижний Новгород, мой родной город, и пользуясь случаем, выступал там в университете, рекламировал нашу лабораторию. Надеюсь, что эта информация распространится, и люди к на захотят приехать ради интересной работы и достойного заработка».
«Нам нужны люди, так как есть научные задачи, которые нужно решать. Как только у нас появятся человеческие ресурсы, мы сразу откроем новые исследования по вычислительной протеомике», — рассказывает он по Скайпу, находясь в питерском аэропорту, ожидая вылета в США.
Его лаборатории нужны как выпускники вузов, так и кандидаты наук. «В стране очень много людей, которые позиционируют себя в качестве программистов, у них большой программистский опыт, но нет опыта в исследованиях, а нам нужны специалисты по математике или информатике (computer science). Мы все-таки надеемся, что это не потому, что их в России нет, а потому, что мы не можем найти», — дополняет он.
Что бы Алексеев сказал президенту России, если бы участвовал бы на встрече мегагрантников? «Я бы посоветовал использовать опыт стран, где наука находится на передовом уровне, проанализировать, как они решают административные вопросы. Безусловно, видно, что у России сейчас происходят реформы, связанные как раз с привлечением ведущих ученых, повышением престижа профессии ученого, облегчения всяких административных вещей. Но все эти меры какие-то половинчатые», — замечает он.