Программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО и МГУ имени М.В.Ломоносова подвели итоги конкурса «Моя лаборатория». Мы с удовольствием публикуем лучшие работы.
.
.
.
Процесс научных открытий – это, в сущности,
непрерывное бегство от чудес.
(Альберт Эйнштейн)
Наблюдать, изучать, работать.
(Майкл Фарадей)
Святая святых науки – лаборатория… Место, где творятся чудеса. Чудеса химии, биологии, физики и других естественных наук. Чудеса, подчас неподвластные умам простых обывателей, людей, далёких от науки. Как, впрочем, и любые чудеса. Если есть чудеса, то кто-то их совершает. Это учёные, научные работники и другие люди, занимающиеся наукой. То, что для других является тайной, скрытой завесой незнания, для них является закономерной повседневностью, предстающей во всей своей красе. Они видят всю суть происходящего особым зрением. Имя этому зрению – знание. Знанием постигаются самые глубокие тайны мироздания, открываются любые двери. А за дверью лежит ещё больше загадок и вопросов, которые требуют новых ответов.
Биотехнологическая лаборатория Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева (старейшего и ведущего аграрного вуза России) – необычная лаборатория. Это то, что можно назвать «инкубатором юных умов». Здесь занимаются научными изысканиями с первых дней поступления в университет и, иногда, даже до начала учебной деятельности. Все студенты, желающие постигать не только теорию, но и методы биотехнологии растений могут заняться наукой с первых дней обучения. Множество научных конференций и других мероприятий дают огромный стимул к продвижению вперёд, к новым открытиям.
Однако не все выдерживают работу в биотехнологической лаборатории. Здесь серьёзную проверку проходят моральные качества человека. Биотехнология растений хоть и отличается увеличенной по сравнению с классической селекцией скоростью получения новых организмов, все же довольно неспешна. Поэтому особое значение имеет терпение и выдержка исследователя. И не надо боятся неудач, особенно на первых этапах! Неудача – важный шаг на пути к открытию, а отрицательные результаты так же важны, как и положительные. Как сказал Альберт Эйнштейн: «Кто никогда не совершал ошибок, тот никогда не пробовал что-то новое». Ошибка кому-то может показаться тупиком, но на самом деле это новая возможность. Возможность попробовать что-то новое, подумать в совершенно другом направлении. Для достижения успеха следует проявить настойчивость и упорство, ну и, конечно, смекалку. Куда без неё?
Но все же основной камень в фундаменте успешной работы в научной лаборатории – это тяга к науке. Нет ничего непостижимого, если есть цель; нет ничего невозможного, если есть желание. Если Ты тянешься к науке, то и наука потянется к Тебе. Интерес, как правило, возникает спонтанно, при знакомстве с той или иной наукой, бывает даже ещё в детстве. Человек может проявить интерес ко всему, но ненастоящий будет выглядеть как вспышка, и лишь настоящий – как яркое и ровное пламя. С возрастом это перерастает в работу, которой отдаёшься весь, без остатка. Ведь никакая работа не даётся так легко, как та, которая нравится.
Немаловажная роль на первых этапах работы в лаборатории принадлежит научному руководителю – человеку, который станет надёжным помощником и наставником при выполнении работы и достижении поставленных целей. Именно он является проводником и маяком студента в новом, пока ещё неизведанном мире экспериментальной науки. Его роль – это обеспечение комфортной работы студентов и качественного обучения методам биотехнологии. Это поистине титанический труд. Только с хорошим научным руководителем можно заложить надёжный фундамент для будущих исследований, открытий и побед. Однако нельзя забывать, что это прежде всего Твои исследования и научный руководитель не будет сопровождать Тебя на всем жизненном пути. Он лишь даёт основные принципы выполнения работы, но только Ты сам, мой дорогой читатель, сможешь создать комфортные для своей работы условия.
Посещение лаборатории нельзя считать каким-то развлечением. Это работа, работа серьёзная, подчас изматывающая, но, как говорится, «самый счастливый человек, это тот, от кого вечером, после возвращения с работы, веет чувством удовлетворения». А ведь работа с растениями приносит настоящее успокоение и умиротворение. Согласись, дорогой читатель, что нет ничего приятнее, чем осознавать, что Ты являешься свидетелем зарождения новой жизни, данной Тобой. Когда с Твоей лёгкой руки начинает развиваться живой организм – вот настоящая радость. Учитывая, что основная работа проходит с семенами и молодыми проростками необходимо действовать максимально осторожно и нежно, чтобы не повредить их.
Ещё одно требование - внимательность. Это требование предъявляется из-за условий проведения экспериментов. Все манипуляции со стерильными семенами, растениями и инструментами проводятся в ламинаре – камере, изолированной от окружающей среды воздушным потоком. В этих условиях все зависит только от Твоих рук и головы. Необходимо не только правильно и максимально удобно расположить нужные Тебе инструменты и оборудование на небольшой площади, но и следить за несколькими вещами сразу: соблюдение стерильности, движение рук, перемещение оборудования внутри бокса. Вопреки тому, что это на первый взгляд кажется простым, оно таковым не является. Основной принцип работы в ламинаре - «Не носить руки над стерильным».
«Но как же добиться стерильности в ламинаре? – спросишь Ты – Неужели простой поток воздуха позволяет этого добиться?» Конечно же, нет! Поток воздуха – это всего лишь один из способов поддержания стерильности. Причём именно поддержания, а не создания. Он не делает стерильным нестерильное, он лишь не впускает бактерии и споры грибов из окружающего воздуха.
Для получения стерильности до начала непосредственной работы пространство ламинара вместе со всеми инструментами и оборудованием, которое может понадобиться, обрабатывается ультрафиолетовым излучением. Для этих целей бокс оборудован УФ-лампами. Такая обработка убивает все микроорганизмы. Непосредственно перед работой рекомендуется вымыть руки по локоть, и, если есть возможность, работать в одноразовых перчатках. Но независимо от того в чем Ты работаешь, руки сразу после внесения в ламинар протирают спиртом, опять же по локоть. Это убивает остатки бактерий на руках и обеспечивает практически полную стерильность.
Во время работы в ламинаре каждый инструмент перед прикосновением к стерильным растениям следует обработать в спирте и обжечь на горелке. Это убьёт не только бактерии, но и грибы и их споры. Сама горящая горелка действует как стерилизатор, обеззараживая воздух вокруг себя. И, конечно же, немного паранойи не помешает. Лучше обжечь инструменты лишний раз, чем потом пожинать плоды нарушения стерильности в виде грибных и бактериальных заростов. Работа требует точности, выверености и хладнокровия в действиях экспериментатора. Не стоит паниковать в непредвиденных ситуациях. Нужно решить проблему максимально быстро, но аккуратно.
При посадке семян следует обратить внимание на одну особенность. Несмотря на то, что мы работаем с растениями, семена высевают не в почву, а в специально приготовленные питательные среды, разлитые по чашкам Петри. Процесс приготовления питательных сред довольно сложен. Вначале готовятся маточные растворы. Маточные растворы – это концентрированные растворы витаминов, макро-, микросолей и других элементов, необходимых для приготовления нужной питательной среды. Затем эти маточные растворы смешиваются с водой в нужных концентрациях. После этого добавляется сахар, раствор доводится до нужного значения кислотности (pH), и добавляется агар-агар. Агар-агар – углевод растительного происхождения, добываемый из красных и бурых водорослей, являющийся растительным заменителем желатина. На этом этапе работы как никогда важна точность и аккуратность, ведь на неправильно приготовленной среде растения будут либо расти плохо, либо не расти вовсе.
После добавления агар-агара будущая среда ставится в автоклав. Автоклавирование – важный и необходимый этап в приготовлении стерильной среды. Герметично закрытая колба нагревается до 120 °C водяным паром при повышенном давлении. Цель такой обработки – уничтожить все формы жизни всех микроорганизмов на внутренней стороне колбы и непосредственно в среде. Здесь важно не только обладать навыками, но и иметь терпение, так как автоклавирование – достаточно долгий процесс.
Посадка растений – это ещё только часть дела, лишь первый этап на пути к получению каких-либо данных. Далее начинается этап ожидания. Ожидания прорастания. Длительность этого этапа зависит от выбранного Тобой для эксперимента растения. Семена могут прорасти как через два-три дня, так и через два-три года. Этот этап обычно проходит в так называемой «световой комнате». Это комната, в которой поддерживаются оптимальные и комфортные условия (влажность, температура, освещённость) для прорастания и дальнейшего развития молодых растений. Во время этого этапа собирается информация о динамике частоты прорастания семян, об эффективности стерилизации и другие сведения, которые можно собрать путём непосредственного наблюдения. На этом этапе важны анализаторские способности. Данные, полученные на этом этапе, в будущем могут быть использованы для самых разных целей: нахождение причин тех или иных проблем, оценка эффективности стерилизации и многое другое.
На выращивании растений в чашках Петри дело не заканчивается, а только лишь начинается. Дальнейшее развитие молодых проростков происходит уже не в чашках Петри по 10 или 20 экземпляров, а, чаще всего, в пробирках или других емкостях (пластмассовые контейнеры, стеклянные банки, колбы и т.д.). В них растения развиваются обособленно и изолировано от других растений и от окружающей среды. Это уменьшает риск массовой гибели растений, к примеру, от внутренней инфекции, так как они отделены от других и заболевшее растение не заразит остальные. Нужно набрать достаточное количество материала для, например, экстрагирования эфирных масел? Не проблема! Для получения большой растительной массы применяется метод клонального микроразмножения. Он заключается в разделении одного растения на черенки с листом и междоузлием и посадке их в емкости на питательную среду. Это позволяет добиться быстрого увеличения растительной массы и при этом сохранить стерильность. На этом этапе собираются данные о динамике роста пробирочных растений, а также об особенностях их развития. К примеру, некоторые черенки могут развиваться без корней или зацвести в пробирке. Такой метод размножения позволяет получить ценный посадочный материал, в котором отсутствуют внутренние инфекции.
Подводя итог, замечу, что в работе биотехнологической лаборатории есть множество нюансов и особенностей, порой индивидуальных для каждого человека. Несмотря на некоторые сложности, она даёт возможность каждому человеку раскрыть свой потенциал в этой области, развить свои личностные качества и расширить познания в научной сфере. РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева предоставляет все условия и, самое главное, возможности для теоретического и практического применения научных методов работы, служащих для достижения успехов, поставленных целей и совершения новых открытий. И хотя не каждому человек дано сделать выдающееся открытие, кто знает, может быть именно Тебе, дорогой читатель, в этой жизни повезёт? Кому-то этот шанс может показаться ничтожным, но разве одного наличия этого шанса недостаточно? Чудо может произойти именно с Тобой. Чудо, которое во время своего появления даст жизнь миллионам новых чудес, и возможно, сделает мир, в котором мы живём, чуточку лучше.
Об авторе
 |
Алексей Ермолаев, родился в городе Владимире. Наука привлекала его, как только он научился читать. В начале интересовало множество наук, в основном естественные. Но по-настоящему Алексей увлекся именно биологией, а точнее ботаникой. В шестом классе занял первое место на Международном конкурсе «Одарённые дети – будущее России» в номинации «Союз юных экологов». Не раз становился призёром олимпиад второго и третьего уровня по биологии и экологии. Посещал Владимирский ботанический сад на протяжении всего периода обучения в школе. В 13 лет увлекся генетикой наравне с ботаникой. Узнав о биотехнологии растений, понял, что сможет объединить свои увлечения в нечто большее. Сейчас Алексей студент МСХА имени К.А. Тимирязева, учится на первом курсе факультета агрономии и биотехнологии на кафедре генетики, биотехнологии, селекции и семеноводства. С первых дней учёбы начал работать в биотехнологической лаборатории кафедры. |
.
