Максим Никитин: На три буквы

Изначально я поступил на МФТИ, понимая, что мне интересна и физика, и биология. Но вообще длительное время я думал, что я стану программистом, потому что долго и много программировал в школе и понимал, какой будет моя жизнь, если я пойду этим путем.

Но в 11-м классе меня увлекла биология (во многом из-за моего учителя — Киселева Игоря Александровича), причем настолько, что я рискнул все поменять. В качестве аргумента говорил себе: IT часто решает проблемы, о которых люди даже не знают, что они у них были, а биологи и медики бьются над решением задач, которые перед нами стоят тысячи лет. Я до сих пор студентам говорю: «Если у вас есть желание и энергия попробовать сделать лекарство, то рискуйте — бросьте все и делайте его. Человечество отблагодарит».

Моей основной специализацией изначально была доставка лекарств. То есть как сделать такое лекарство, которое бы шло точно в цель. Допустим, мы хотим вылечить рак, но нам нужно попасть строго в опухоль, а не ударить по всему организму, как нынешние лекарства. И этим направлением я занимался довольно долго и все еще активно занимаюсь. Но в какой-то момент я осознал, что скучаю по программированию, хотелось и им позаниматься в свободное от основной работы время.

Биоинформатика в каком-то смысле объединяет биологию и программирование (и еще ряд дисциплин). И в ней есть большая область, в которой анализируется геном. То есть анализируется все, что мы знаем о генах, на что они влияют и т. д. Очень популярная штука, у меня много друзей этим занимались и занимаются. Мне туда не хотелось. Я искал что-то, чем еще особо никто не занимается.

В какой-то момент я посмотрел в сторону ДНК и меня осенило: я осознал интересное свойство ДНК, которое никто не использовал. И затем, пытаясь догадаться, зачем его может использовать природа, понял, что есть некий нестандартный механизм хранения информации в ДНК и других молекулах, о котором мы ничего не знали. Семьдесят лет изучали эту макромолекулу и не заметили фундаментальный механизм, вокруг которого могут быть построены самые базовые биологические сущности. «Вот оно, мое», — подумал я и начал это развивать.

***

Помните, нам в школе преподавали, что две прямые, параллельные заданной прямой, не пересекаются? Для большинства людей это сверхочевидно и непогрешимо. Но на самом деле это аксиома в евклидовой геометрии, то есть постулат, принятый без доказательства. Но в какой-то момент Лобачевский и другие математики рискнули сказать: «А давайте представим, что это не так», и у них получились альтернативные стройные геометрические теории.

Что-то похожее произошло и в биологии. Я на своих презентациях показываю выжимку из великой статьи Уотсона и Крика 1953 года, в которой они открыли двойную спираль ДНК. В ней они как раз написали такую аксиому про ДНК: «Если последовательность одной цепи ДНК дана, то последовательность на второй цепи [с которой она связывается] строго предопределена». Грубо говоря, против буквы А будет буква Т, напротив G — C. Им в тот момент было важно произнести данную фразу именно так, потому что она давала возможность до проведения полного экспериментального изучения процесса заявить, что это открытие предполагает то, как генетическая информация копируется. И это очень глубоко вошло во все учебники и так далее, всех так учат: если есть одна цепь, то вторая комплементарна.

А я предложил подумать: что, если вдруг это тоже аксиома? Тоже предложил представить, что это не так. И увидел очень интересный большой мир, который скрывался от нас.

***

До этого у меня уже было много разных идей исследований. Какие-то хорошо реализовались, какие-то мне или моим руководителям казались рискованным или трудновыполнимыми, поэтому мы их зарубали, а потом зачастую видели в научных журналах, что люди делали ровно то же самое и у них все получалось. В целом задача ученого как раз понять, где стоит рисковать, а где риск не приведет к успеху. Это стандартная история в науке, к ней все привыкли.

Но в этой истории с новым механизмом хранения информации все сразу было понятно. На уровне теории все работало, потому что основывалось на базовом законе, который сформулировали еще в 1864 году. Закон действующих масс. В этом была главная сложность моей работы — ее требовалось делать в строгом секрете, потому что для того, чтобы понять всю идею, биологам достаточно всего пяти слов: «молекулярные вычисления законом действующих масс», а специализированному биологу достаточно даже четырех — «булева алгебра некомплементарными взаимодействиями». Четыре слова — и все, девять лет моей работы могли бы оказаться напрасными, потому что я бы потерял приоритет.

***

До этого все мои исследования были абсолютно экспериментальными: приходишь в лабораторию, начинаешь что-то делать и смотреть, сработает или нет. В случае этой идеи все было исключительно завязано на программировании. Я моделировал на компьютере, как передавать информацию между цепями ДНК. И этим я занимался долго, лет шесть примерно.

И только после этого пошли эксперименты, которые я делал по выходным. Не столько из-за секретности, а потому, что в будние дни у меня была моя основная работа — другие исследования, тоже очень интересные и значимые. Плюс мне критически важно было работать в чистой лаборатории, я тогда не знал, насколько критично попадание в образцы ферментов, деградирующих РНК и ДНК. Я приходил и драил лабораторию: стол, вокруг стола. А потом начинал работать.

Давайте попробую объяснить, что именно я делал. Сейчас вместо чашек Петри используются пробирки 0,2-1,5 мл максимум. Их можно выставить до 96 штук обычно. Я смешивал разные реакции, а потом относил в спектрофотометр (это прибор, который смотрит цвет света). По итогу у меня получается 96 реакций и взаимодействий со светом. Но, наверное, становится детализированно и научно-скучно.

Тогда давайте я просто скажу, что мои эксперименты были довольно быстрыми, но при этом хорошо работали и подтверждали теорию. В целом то, как нити, любые цепи ДНК, между собой взаимодействуют в отсутствие тех самых уотсон-криковских полностью комплементарных цепей, описывает базовый химический закон, тысячи раз протестированный. Он настолько основной, что затрагивает вообще любые молекулы, не только нити ДНК. Поэтому теория довольно неплохо сходилась с экспериментом, плюс я не зря шесть лет занимался программированием — работало все очень хорошо. То есть я капал в пробирку и видел результат, который ожидал увидеть.

Представьте себе кастрюлю, в которой сварили бульон и не достали из нее курицу. И вот, грубо говоря, раньше считалось, что самое полезное в этой кастрюле — как раз кусок мяса. А моя идея в том, что на самом деле и вода, и специи, и все ошметочки куриные, и все-все внутри тоже определяет вкус.

****

Момент максимальной эйфории случился, думаю, когда я получил ответы рецензентов. В тот момент, когда ты что-то придумываешь, тебе сразу становится интересно, ты в азарте. Пока у меня за карьеру таких «эврика!» было три, если брать те, что вылились в большие статьи на разные темы. Следить в момент придумывания за мозгом очень интересно, потому что он начинает продумывать огромный объем информации. Мысли не ходят, они действительно летают.

Потом, разумеется, начинается этап сомнений. Что где-то ошибся, что не все так гладко. Ученый — это человек, профессионально сомневающийся в себе.

Следующий этап — долгая работа. Я регулярно оказывался в ситуациях, когда работал с очень маленьким количеством выходных: один день раз в два-три месяца. Но я тут не уникален, ученые часто так живут. Более того, часто в этот единственный выходной ты головой все равно в лаборатории.

Наконец пишется статья, отправляется и наступает томительное ожидание ответа рецензентов.

Еще когда я эту статью писал, то уже визуализировал будущие рецензии. Мне очень хотелось, чтобы рецензенты оценили красоту открытого механизма и сказали: «Вау!» Обычно рецензии довольно спокойные, тебе, скорее, говорят, что еще доделать, чтобы опубликовать статью. А здесь два фактора: во-первых, это история из фундаментальной науки, потенциально влияющей сразу на множество биологических процессов; а во-вторых, это у всех было перед глазами, но это 70 лет не замечали. Поэтому я надеялся, что это будет интересным чтением для рецензентов.

Когда я начал читать рецензии, они оказались именно такими: позитивными, эмоциональными и искренними. Очень благодарен рецензентам, что они написали ее именно в таком стиле.

Но все равно ощущение удовлетворения и спокойствия наступает только тогда, когда статью публикуют. Как после экзамена. Но только тут эта эмоция растягивается на 9 лет, поэтому ты вроде и счастлив, а вроде уже сильно устал.

***

Один из прикладных и бытовых смыслов исследования заключается в том, что теперь нам открылось совершенно новое гигантское поле, где могут быть спрятаны ключи к самым важным загадкам природы — механизмам различных заболеваний, как мы стареем, как обрабатывает информацию наш мозг и так далее. Особенно интересно то, что этот механизм был ключевым в стадии зарождения жизни: после того как на первичной планете образовались эти буквы — A, T, G, C — и превратились в короткие цепи, природе надо было запустить эволюцию, накапливая и сохраняя все более сложную информацию. Именно этот механизм позволил бы это делать до того, как появилась рибосома и белки. Не думаю, что при появлении двойной спирали полностью комплементарных цепей ДНК все остальные взаимодействия резко потеряли свой смысл.

Несерьезные вопросы с очень серьезными ответами

Как у вас проявляется профдеформация?

Мне очень интересно, как что устроено. Интересно подробно во всем разбираться. Например, на приеме у врачей после короткого общения довольно многие из них меня сами спрашивают: «А вы случайно не в науке работаете?»

Или, например, если я сажусь на какой-то новый для меня тип аттракциона, то мне приходится заставлять себя отвлекаться от размышлений о том, как он устроен, и просто получать удовольствие от момента. Очень нравятся технологичные музеи современного искусства, у меня даже локальная мечта — сделать собственный музей с вовлечением самых современных технологий в арт-объекты. Может быть, в какой-то момент решусь заняться и этим. Есть, конечно, и совсем забавные профдеформационные моменты — например, когда я во время активной пешей прогулки закрываю бутылку воды, то делаю особое движение, чтобы сбросить капли с внутренней части крышки внутрь самой бутылки, — точно так же, как биологи это делают, чтобы сбросить капли с крышки пробирки (они портят результаты экспериментов). Друзья смеются, но я это делаю совершенно на автомате.

Есть ли генетическое объяснение тому, что мужчины понимают намеки намного хуже, чем девушки?

Ну, если результаты каких-то исследований на это намекали, то я явно это не понял.

Насколько связаны гены и вообще генетика с вредными привычками, которые у нас есть?

В свете моего исследования я бы привел такую аналогию. Представьте, что вы строите дом. Вы где-то купили чертежи — наши гены. Построили дом, но невнимательные строители сделали угол дома не прямым, под 90 градусов, а немного кривым — это мутация, то есть отклонение от начального чертежа. Из-за кривого угла пришлось вешать не удобный шкафчик, о каком вы мечтали, а лишь небольшой шкафчик, который совпал с кривизной стен и в который влезают только маленькие круглые тарелки. Сначала вам не понравились такие тарелки, но со временем стало нравиться с них есть. Это как раз неидеальная, вредная привычка. Потом через десятки лет начал проседать фундамент, и угол стал еще более кривым и потрескался — это старение. В какой-то момент фундамент совсем просел, угол перекосился и шкафчик упал — это заболевание. Вроде бы все ясно и понятно.

Но на самом деле в этой аналогии есть важный вопрос — не факт, что вы о нем задумывались. А с чего вдруг вы решили строить дом с прямыми углами, если тарелки в шкафчике будут круглые?.. Почему вам изначально дали такой чертеж? Мы понимаем, что чертеж действительно эволюционировал: изменялись гены — менялись углы, размеры стен, материалы, в какой-то момент в Европе были распространены круглые дома, а после римлян стали распространены прямоугольные. Но почему? В этой аналогии открытый мной механизм «молекулярной коммутации» играет роль культуры — результата общения многих людей друг с другом: они медленно передают друг другу вроде бы незначительную информацию, но в итоге это общение кардинально меняет чертежи.

Соответственно, мне кажется, здесь хорошо видно, от чего зависит ваша вредная привычка есть из маленьких тарелок. И если суть чертежей и ошибок строителей мы уже довольно неплохо понимаем, то вопрос изучения культуры, которая определяет облик дома и его чертежи, мы только начинаем изучать. Но я уверен, что для нас это объяснит очень многое. В частности, в лечении заболеваний. Большая часть видов рака исследуется очень-очень давно, а лекарства мы никак не можем найти. Может быть, дело не только в чертежах и генах?

Погодите, а как же теория о том, что фармакологические гиганты давно придумали все лекарства, но им пока невыгодно выпускать их на рынок?

Если бы кто-то уже придумал универсальное лекарство, он бы заработал столько, что слово «невыгодно» тут вряд ли применимо. Понимая, насколько сложно делается лекарство, насколько долго, насколько дорого, как разные виды рака отличаются друг от друга, насколько природа вариативна, я не могу представить, что реально придумать все лекарства. Это тяжелый путь, который требует много времени, усилий и умных людей. Причем этот прогресс не ограничивается усилиями фармкомпаний: для того чтобы делать всё лучшие лекарства, требуются всё более точные и чувствительные физические приборы, требуется развитие химической индустрии и т. п.

Как вы относитесь к популярной услуге по взятию анализа и предоставлению результатов генетического теста?

Генетические тесты — круто и важно, у них большое будущее. Но важно не прятать под этим то, чего нет. В случае генетического теста некорректная реклама может приводить к проблемам со здоровьем людей, которые рассчитывают на эти тесты. Поэтому для начала лучше погрузиться в эту тему. Сейчас есть огромное количество понятных и интересных видео про гены. То, что мы годами учили по скучным книжкам, сейчас упаковывают в очень крутые формы. Это позволит вам самим понять, как использовать генетические тесты. Например, есть тесты, которые говорят, что сломан конкретный жизненно важный ген, единственный отвечающий за уже проявившееся заболевание. Тогда, понятно, нужно думать о том, как этот ген исправлять. А есть другого типа тесты. Допустим, набор генов таков, что заболевание может реализоваться с вероятностью 30%. Тут важно не пропускать информацию о том, что с вероятностью 70% заболевание не реализуется. Более того, важно понять, на основе каких исследований сделан такой вывод, качественные ли это были исследования, насколько им можно доверять. В случае болезней, конечно, качество исследований, лежащих в основе рекомендаций к лечению, должно отслеживать государство. Но если это касается не заболеваний, а стиля жизни и т. п., то это вряд ли должно быть задачей государства. Там надо очень внимательно разбираться, можно ли доверять этим данным или нет.

Короче говоря, проблема не в тестах, а в интерпретации. Если вы по результатам теста начинаете перестраивать свою жизнь — не факт, что вы ее перестроите в лучшую сторону. Знания — сила!

Насколько мы далеки от того, чтобы победить генетику?

Смотря какую. Генетическое вмешательство в человека — это очень сильная перетряска организма. Поэтому не стоит ждать историй, когда вы в 40 лет, решив что-то в себе поправить, принимаете генетическое лекарство некое и меняете себе цвет глаз или что-то подобное. В ближайшей перспективе я точно бы с этим не рисковал.

Мне кажется, что на данном этапе развития науки генетическая терапия должна назначаться только в случаях, когда очевидно, что будет улучшение, строго по показаниям, одобренным государством. В генетический биохакинг человека я бы никому не рекомендовал играть: мы еще плохо понимаем, какие могут быть побочные эффекты.

Но вы не расстраивайтесь: наука сейчас развивается все быстрее. Есть шанс, что возможность безопасно отредактировать свою генетику появится быстрее, чем мы сейчас ожидаем.