Как устроена лаборатория геномной инженерии МФТИ для школьников

Если школьная лабораторная по биологии ассоциируется у вас исключительно с выращиванием плесени на хлебе, а хорошая оценка в четверти — с цветком, который вам пришлось забрать домой на каникулы, то знайте, что эти времена понемногу уходят в прошлое. Ученику средней школы всё еще приходится смотреть на червяков под лупой (если повезёт!), но в душе он мечтает научиться синтезировать ДНК.

Для передовых экспериментов часто недостаточно ресурсов основной школы, но у современных школьников уже в средних классах есть возможность дополнительного образования. C 2017 года по всей России при поддержке АСИ начали активно открываться технопарки, которые позволяют школьникам познакомиться с реальными научными задачами. Параллельно с ними появляются кружки при лабораториях вузов, где под руководством действующих учёных ребёнок может познакомиться, например, с последними достижениями молекулярной биологии и генной инженерии. Такой образовательный центр существует при лаборатории геномной инженерии МФТИ.

Зачем школьникам занятия по генетике

Лаборатория была открыта в 2015 году и практически сразу учёные взяли курс на обучение школьников. Сначала уклон был сделан только на практические занятия, но постепенно программа расширилась: появились лекционные занятия и обсуждения научных новостей по биологии.

Преподаватели стараются раскрыть детям темы со всех сторон. Например, если речь идёт про ДНК, то учёные не только рассказывают, что это двойная спираль и из чего она состоит, но и проговаривают ключевые эксперименты, которые привели к тому, что известно сейчас. Когда дети узнают логику исследований, то начинают воспринимать эксперименты не только как работу руками, но и как большую логическую и мыслительную деятельность. Они начинают строить гипотезы, учатся сопоставлять многие факты сразу и понимать, что и где им можно искать, если они хотят делать эксперименты самостоятельно.

Как дети знакомятся с наукой

Первыми посещать кружок начали ученики Физтех-лицея — одной из сильнейших школ Подмосковья, расположенной по соседству с МФТИ. Информация об учебном центре быстро получила распространение, и уже вскоре такое дополнительное образование оказалось востребованным и для детей из других регионов. Так на последних январских выходных в лабораторию приехали чебоксарские школьники «Биоквантума» — подразделения сети детских технопарков «Кванториум». В «Биоквантуме» Чебоксар много направлений исследований, но генная инженерия и молекулярная биология ранее не были представлены.

На трёхдневный январский интенсив приехало 10 детей с 5 по 9 класс. Каждый ребёнок уже был заинтересован в конкретном проекте.

«Недавно я пробовал себя в гистологии: нужно было выявить количество слоёв в клетках. Для этого мы делали продольные и поперечные срезы растения. Затем смачивали срез, клали под микроскоп, фотографировали. Потом красили йодом и снова фотографировали. Так мы смогли определить различия», — поделился впечатлениями от недавних опытов пятиклассник Борис Долгов. Ему всего 11 лет, но он уже с полной серьёзностью рассказывает над чем и для чего работает.

Детей поделили на две группы. Младшая работала с растениями в стерильных условиях «in-vitro». По словам Натальи, это тонкая работа, требующая аккуратности и усидчивости, но ребята с ней успешно справились: готовили питательные среды, стерилизовали семена, отрабатывали введение растений в культуру и размножали растения.

Дети рассказывают, что в обычной школе возможностей для таких экспериментов у них пока нет: «Когда в 5 классе стали преподавать биологию, мне сразу стало интересно, что за гранью того, что нам рассказывают. В обычной школе мы работаем только с микроскопами, но это уже не очень увлекательно: я уже знаю, что будет, и как всё это делать», — рассказывает шестиклассница Настя Семяхина.

Старшая группа работала над основными этапами создания генно-инженерной конструкции. После лекционного курса ребята выделяли собственную ДНК, нарабатывали необходимое количество нужного фрагмента, изучали необходимые для разрезания и сшивания ДНК ферменты, а также пробовали посеять бактериальные клетки с флуоресцентным белком. После трансформации бактериальных клеток ребята выбирали только те из них, в которых была целевая ДНК.

Пространство интеллектуальной смелости

Педагог «Биоквантума» Галина Рост планирует ввести опыты по размножению растений в «пробирке» в постоянную практику:

Стандартные занятия в «Биоквантуме» представляют собой смесь практических работ и семинаров, подобных вузовским. Детей подводят к мыслительной деятельности: вопрос задаётся на доске, а затем с помощью текстов, видеоряда и наводящих вопросов учитель даёт школьникам додумать, над чем будет вестись работа сегодня. Например, на одной из первых работ дети знакомятся с разными видами микроскопов и выясняют, почему один и тот же препарат по-разному выглядит в разных приборах под одним увеличением.

Галина рассказывает, что контроль усвоения практических работ она старается проводить в два этапа. Сначала дети должны сделать общий отчёт, а затем предложить свою идею по работе с микроскопом или определённым методом исследований — так зарождаются будущие проекты.

«Биоквантум», как и образовательный центр при лаборатории геномной инженерии МФТИ, стремится вывести детей за рамки школьной программы и научить их творчески мыслить: самим придумывать эксперименты и исследования. Помимо развития независимости мышления, это позволяет им в раннем возрасте освоить азы научного подхода и определиться с отношением к профессии учёного.