Zinātnes vārdā

Kurp virzās šūnu pētījumi? Viesos LU Medicīnas fakultātes profesore Una Riekstiņa

Zinātnes vārdā

Zinātnes ētika: viesos LU asoc. prof. Signe Mežinska un RSU docents Ivars Neiders

Metabolisma vizualizācija, bites un roboti: viesos LU mikrobiologs Egils Stalidzāns

Bišu mākslīgā apsēklošana jeb kur noder matemātika. Intervija ar zinātnieku Egilu Stalidzānu

Bišu mākslīgā apsēklošana, metabolisma modelēšana un citi pētījumi parāda, ka matemātika noder dažādās zinātņu nozarēs. Latvijas Universitātes Mikrobioloģijas un tehnoloģijas institūta direktors un Latvijas Lauksaimniecības universitātes profesors Egils Stalidzāns intervijā ar Ivaru Austeru radio "Naba" uzsver, ka skolā jauniešiem māca tik daudz dažādu matemātisko metožu, ka nav laika pastāstīt, kur tās praktiski noder. Piemēram, šogad sāksies pētījums, kur no ražošanas atkritumiem paredzēts iegūt omega-3 taukskābes.

Tev ir vairāki atbildīgi amati, plašs interešu loks, ievērojams skaits publikāciju, kuras ir labi citētas. Kā viens cilvēks to visu var apvienot un kā tu vispār nonāci līdz zinātnei?

Savā dzīvē, vismaz sākumā, esmu vadījies pēc principa “labāk zīle rokā nekā mednis kokā”. Strādāju ar bitēm, jo tas bija mans hobijs, kas vēlāk attīstījās zinātnes virzienā. 1992. gadā 22 gadu vecumā mani pielaida pie bišu māšu mākslīgās apsēklošanas, ko tobrīd neviens vēl nebija izdarījis, un pusgada laikā man tas izdevās. Tajā brīdī sapratu, ka, iespējams, spēju kaut ko vairāk, neesmu tāds muļķis, kā biju domājis. Tolaik biju students Rīgas Tehniskajā universitātē 3. vai 4. kursā, tur arī vēlāk ieguvu doktora grādu. Tad man šķita, ka varētu darboties zinātnē, bet, tā kā tas bija pārmaiņu laiks un nebija naudas, pievērsos biznesam. 

Pēc kaut kāda laika tu atgriezies.

Biznesā darbojos 10 gadus, un tajā laikā biju stresā un fiziski faktiski sabruku. Es sev pajautāju – “ar ko, neskatoties uz apstākļiem, es visvairāk gribētu darboties?” Sapratu, ka tā ir zinātne. Un tad devos atpakaļ – iestājos doktorantūrā un strādāju pie disertācijas. Būtībā sāku no nulles jaunā nozarē un sekoju, lai iedvesma nepazustu – ja nepieciešams, biju gatavs mainīt nozares, iestādes, bet man ir jābūt uz viļņa, man ir jābūt laimīgam. Un tā tas notiek. 

Tad tev kļūšana par zinātnieku bija dziedinoša pieredze?

Stāstu zinātniekiem, ka universitāte un valsts zinātniskā iestāde, salīdzinot ar mežonīgo biznesu, ir kā sanatorija. Un tādas Latvijā ir vairākas – var strādāt vienā vai vairākās, galvenais lai pašam un vēl kādam tas ir interesanti un aizraujoši. 

Pastāsti par saviem bišu pētījumiem. Tava pirmā saskarsme ar bitēm bija nejaušība? 

1992. gadā saņēmu drosmi un aizbraucu uz Ogres Dārzkopības un selekcijas staciju, kur bija biškopības nodaļa. Tur strādāja zinātnieki. Biju gatavs viņiem noslaucīt kurpes vai sasiet šņores, man bija milzīga cieņa pret zinātni, taču man tā šķita kaut kas neaizsniedzams. Tur uzzināja, ka es pie vecākiem mājās kaut ko ar bitēm esmu darījis, un pielika mani pie instrumentālās apsēklošanas, un mana inženiera intuīcija skaidri pastāstīja, ka tas, kā pašlaik mēģina, neiet cauri, un kopā ar tēvu, kurš ir inženieris, mēs tur sataisījām dažādas lietiņas.

Ko tu teici draugiem, kuri jautāja ar ko no tu nodarbojies?

Mani draugi zināja, ka savā brīvajā laikā strādāju ar bitēm. Tolaik domāju, ka būšu biškopis, ka nemāku komunicēt ar cilvēkiem, man tas nepatīk, dzīvošu mežā un, ja kāds nāks mani mācīt, iesperšu ar stropu pa kāju, un visi būs prom. Domāju, ka būšu meža dīvainītis. Tagad es sevi nespēju atpazīt, ka tā gribēju dzīvot. 

Papētot, ko esi rakstījis par bitēm un biškopību plašākā nozīmē, sāk izskatīties, ka tā ir visai plaša un attīstīta nozare, bet tu salīdzinoši vienkāršas lietas, labā nozīmē, apraksti. Piemēram, kā izmērīt temperatūru, kādus secinājumus izdarīt pēc tā, ka stropa dažādās vietās ir dažādas temperatūras. Vai to nevienam nebija ienācis prātā darīt? 

Iespēja tā mērīt temperatūru radās tad, kad parādījās digitālie devēji un dators varēja uztaisīt mērījumus, jo cilvēkam ik pēc 10 minūtēm veikt mērījumus 10 stropa punktos, netraucējot bites, ir praktiski neiespējami. Almārs Bērzonis, inženieris, kurš ir aptuveni 30 gadus vecāks par mani, bija to darījis. Tās bija viņa idejas un viņa skatījums uz temperatūras mērījumu kā enerģijas indikatoru. Šajā pieejā saskatu eleganci, ko augstu vērtēju – ar vienkāršiem līdzekļiem iegūt informāciju un pēc tam no tā izlobīt kaut ko skaistu. Tā ir zinātnes maģija, kurā es gribu piedalīties, nevis uzbūvēt kaut ko par miljoniem un miljardiem un pateikt: “Jā, tas strādā”. Izglītība nozīmē ieraudzīt to, ko citi neredz – skatās tam pašam virsū un neredz, bet es ieraugu. 

Tu nevarētu būt tikpat labi inženieris kādā industriālā uzņēmumā?

Augstskolās un universitātēs man patīk, ka pats varu izvēlēties tēmas. Protams, tām ir jābūt svarīgām arī citiem. Šeit tomēr valda akadēmiskā brīvība, kamēr rūpniecībā var gadīties, ka tu nedrīksti pētīt to, kas kādam neliekas svarīgi, tev var būt lieliska ideja, bet tev pasaka: “Aizveries, tu tagad darīsi tā, jo mēs esam investējuši”. Rūpniecībā nāk savi ierobežojumi. Ja nenoturēšos zinātnē, tad došos uz rūpniecību, taču zinātnē man ļoti patīk. 

Tev ir arī citi pētījumu temati, viens no tiem, ja pareizi saprotu – tu esi mēģinājis vizualizēt metabolismu. Kādā veidā var vizualizēt metabolisma modeļus? 

Pēc bišu matemātiskās modelēšanas man radās sajūta, ka matemātiski varu mēģināt aprakstīt jebko un, ja es noķeru kaut kādas nesaskaņas esošajos priekšstatos, tad man ir liels prieks, jo – vai nu esmu atradis kaut ko jaunu nezināmu, vai arī tūlīt kļūšu gudrāks un uzzināšu kaut ko jaunu. Matemātiskajā modelēšana bioloģijā nonākam līdz lietām, kuras nevar nedz redzēt, nedz nofilmēt – kā molekulas satiekas viena ar otru, kā tās viena otrai atņem vai atdod kādu atomu. Lietu izprašanas dzinējspēks - saprast, kā tās funkcionē, un prognozēt, kas notiks tad, ja mēs tajā visā kaut ko pamainīsim. Un tā būtībā ir inženierija. 

Un kas tur beigās sanāk?

Vizualizācija ir tāds jauks izaicinājums. Pamatojoties uz to, ka viela nekur nepazūd un no jauna neparādās, ir iespējams analizēt, kādi scenāriji ir un nav iespējami. Piemēram, ja Latvijas budžets ir 6 miljardi, tad iztērēt 7 miljardus nav iespējams, jo tās naudas nav. Ar vielmaiņu ir nedaudz sarežģītāk, jo cilvēkā notiek desmitiem tūkstošu vielmaiņas procesu, mēs tos sametam kopā un rodas jautājums – kā tos analizēt? Pat ja datoram ir milzīgs ekrāns, visus datus redzēt nevar. Izaicinājums ir deleģēt datoram daļu no analīzes, kas būtu jādara cilvēkam. Šī ir atsevišķa sfēra, kur laiku pa laikam kādam ienāk prātā metode, kas varētu atvieglot konkrēta tipa uzdevumus. Arī mēs ar šīm lielajām sistēmām darbojamies, un mums tur rodas kaut kādas idejas. 

Bet kā jūs sākat? Vai jums ir kādas konkrētas hipotēzes vai jūs sākat pēc principa “paskatīsimies, kas tagad būs”?

Viss sākas ar instrumentu. Mums ir kaut kādas matemātiskās metodes, un tad skatāmies, kur tās būtu labi pielietot. Cilvēcei ir vairāki ļoti sāpīgi temati – veselība, ekoloģija, tajā skaitā atkritumu pārtaisīšana par vērtīgām lietām. Mēs pētām, kādā veidā visur var piedalīties mikroorganismi vai cilvēku šūnas, un tad skatāmies, kam mēs ar savu instrumentu, šajā gadījumā matemātiku, varam palīdzēt. Pēc tam mēs meklējam jautājumu, kuram mēs ar savu instrumentu varētu “uzbrukt”.

Kur mēs tavu darbu redzēsim pēc 5-10 gadiem?

Iedomājos, ka pēc 20-30 gadiem mums visiem savi genomi būs sekvenēti – mēs precīzi zināsim, kādi ir mūsu gēni. Pašlaik tam nav milzu nozīme, jo mēs tos datus vēl neprotam interpretēt. Pieļauju, ka, ja es sajutīšos nelāgi, uzticēšu sevi kādam mēraparātam – iedošu tam informāciju, kas es esmu, un tas man sniegs padomus, piemēram, ka šovakar nevajag ēst ķirbi. Tur iekšā būs matemātiskais aparāts, pie kuras izstrādāšanas mēs varētu būt pielikuši savu roku. 

Vai jūs taisāt arī kādas lietotnes, vai tas ir nākotnes jautājums?

Tas ir nākotnes jautājums, bet tā ir tā motivācija. Man mazliet piemīt biznesa domāšana, un esmu redzējis, kā labas idejas netiek īstenotas, jo ir bijušas vai nu par agru, vai arī pārāk optimistiskas, tādēļ es savā darbībā meklēju durvis, kuras nevar neatvērties. Ja intensīvi pēta ģenētiku, vielmaiņu un aiz tā visa stāv valstis un firmas, kuras grib to saprast, tad 20-30 gadu laikā šajā jomā vajadzētu būt kādam progresam, un es priecātos būt maza daļiņa no tā. 2009. gadā bija zinātnieku diskusija par to, vai mēs varam uztaisīt cilvēka modeli, un 90% cilvēku teica, ka 30 gadu laikā to izdarīt nevar, bet tad viens vīrs, kurš zinātnē jau daudz ir izdarījis, teica, ka jā, tas nav iespējams, bet mums nav cita ceļa. Un tā ir lieliska ilustrācija. Mēs gribam sevi saprast, pašlaik tas šķiet neiespējami, bet vienalga, tas ir mūsu mērķis. Tas būs īsāks vai garāks ceļš, kas to lai zina, bet tas ir tā vērts. 

Kāda proporcija sekmīgu pētījumu ir biotehnoloģijā?

Šeit ir tā problēma, ka zinātniekiem patīk izpētīt kaut ko, ko viņi gribētu, nolikt to atvilktnē “Izpildīts” un tad saņemt nākošo pasūtījumu. Līdz realizācijai, kur jau ir pilnīgi citi stresi, citas iemaņas, zinātniskie atklājumi bieži nenonāk. Daudzas valstis, īpaši Eiropas, pēdējā laikā cenšas ievirzīt, lai šis process noslēgtos ar uzņēmēju iesaisti, taču tas ne pārāk labi izdodas. Gaidīšanas laiks no brīža, kad ir veikts zinātniskais atklājums, līdz tam, kad tas vai labākie no tiem tiek ieviesti, ir diezgan ilgs. Bet var arī zinātnieks aiziet ar savu ideju, uztaisīt SIA un bliezt vaļā. 

Ko viens normāls cilvēks var mācīties no tā, kā domā inženieris. Man šķiet, ka inženieru domāšana atšķiras. Kā domā inženieris?

Man likās, ka esmu inženieris un man vajadzētu būt sajūsmā par elektroniku, jo tā zēniem patīk, bet izrādās, ka man pret to ir diezgan liela imunitāte. Inženierzinātnes man patīk, bet bioloģija salīdzinoši ir daudz interesantāka. Tajā pašā laikā bioloģisku jautājumu risināšanā es pielietoju savas inženierzināšanas un matemātiku, un tā man ir milzīga priekšrocība.

Kā inženieris risina bioloģijas jautājumus?

Viņš pārvērš lietas skaitļos. Ja bite lido, var izmērīt ātrumu, cik daudz degvielas jeb medus viņa patērē, cik tas ir “izmaksājis”, kas ir iespējams, kas ne. Skolas laikā un arī universitātē eksaktās disciplīnas – fizika, matemātika -  tiek stumtas iekšā tik intensīvi, ka to ir ļoti grūti izbaudīt. Nebiju domājis, ka kādreiz strādāšu ar matemātiku, bet tagad tas tā nu ir sanācis, un es to izbaudu, jo kopš 2006. gada strādāju tikai ar divām vai trim matemātikas metodēm jeb nozarēm, kamēr skolā man iekšā sagrūda kādus 40 virzienus.

Ko tu saproti ar matemātiku? Man šķiet, ka ar to var saprast ļoti dažādas lietas.

Man kopš skolas nav bijusi darīšana ne ar integrāļiem, ne ar trigonometriju, mazliet darbojos ar logaritmiem, bet lielākoties strādāju ar diferenciālvienādojumu sistēmu un lineāro algebru. Ja šīm lietām var pievērsties ilgāku laiku, tad tās uzzied, parādās savā krāšņumā un skaistumā. Ja tam dod laiku, tas viss izskatās savādāk. Skolā īsā laikā mums grib sabāzt visu maksimāli iekšā, bet nepastāsta, kam tas ir vajadzīgs, jo tam vienkārši pietrūkst laika – ja skolotājs pievērsīsies šiem jautājumiem, tad viņa skolēniem būs sliktāki rezultāti eksāmenos, pēc kuriem vērtē skolotāju darba rezultātus. Bērniem rodas alerģija, un viņi uztver mācības kā kaut ko, kas viņiem jāizcieš par to, ka ir piedzimuši. Lietas ir jāmācās skatīt kopsakarībās, un tagad tāda tendence ir – vienā lietā saskatīt dažādas nozares. 

Kas ir tavs ideālais pētījums? Piemēram, par pusmiljonu?

Pētījums, kuram ir daudzas ideālā pētījuma pazīmes, sāksies šī gada aprīlī. Tā mērķis ražot omega-3 taukskābes. Parasti tās iegūst no zivīm, bet mēs grasāmies to iegūt ar divu mikroorganismu palīdzību no biodīzeļa ražošanas blakusprodukta glicerīna un no cukura ražošanas blakusproduktiem. Tātad no atkritumiem mēs gribam radīt to, kā ražošanai pasaulē zivju resursu sāk pietrūkt. Turklāt šīm omega-3 taukskābēm, kas iegūtas no mikroorganismiem, nav ne zivju smaržas, ne garšas. Viena ideālā pētījuma komponente te ir tā, ka mēs no nekā vai no kaut kā slikta uztaisām kaut ko tādu, kas ir ļoti vajadzīgs. Otra komponente – šo pētījumu īstenosim sadarbībā ar Latvijas firmu, kura ražo bioreaktorus, un mums vajadzēs tādu bioreaktoru sistēmu, kādas tagad vēl nav. Mēs sadarbojamies arī ar Koksnes ķīmijas institūtu, kur no aļģveidīgajiem organismiem spiedīs ārā omega-3 taukskābi, bet to, kas paliks pāri, mēs iebarosim citam mikroorganismam, lai tas pārtiktu no tā, ko mēs neesam izmantojuši, nevis tiktu īpaši barots.

Šajā pētījumā sadarbosies daudzi zinātnieki, trīs iestādes, katra spēcīga savā jomā. Pētījumam ir finansējums, un tas ilgs trīs gadus. Ideāls šis projekts būtu, ja būtu mazāk birokrātijas, bet arī tas ir siets, arī birokrātijā jābūt izciliem un konkurētspējīgiem. Ja mēs vēl beigās pēc 10 gadiem uztaisītu rūpnīcu, kas dara kaut ko tādu, kas daļēji balstīts šajā pētījumā, tad es naktīs raudātu aiz laimes. Taču varbūt pēc gadiem omega-3 vietā būs atklāts cits vērtīgāks produkts, un, ja mēs tagad iemācīsimies omega-3 iegūt faktiski no atkritumiem, tad nākotnē to citu vērtīgo produktu mēs arī iemācīsimies. Un tieši tāpēc jāinvestē zinātnē – šīs prasmes ilgtermiņā uzkrājas, un, ja mēs neinvestējam, tad pēc kāda laika mēs pat nespēsim atkārtot to, ko citi ir izdarījuši pirms 10 gadiem, jo ir nepieciešams pastāvīgs treniņš. Es uzskatu, ka finansējums zinātnē jāsaņem labākajiem, par to ir jācīnās. Līdzīgi kā ar sportu – tur medaļas tiek tikai pašiem labākajiem, un tas ir jāsaprot.

0 komentāri
Pievienot komentāru
Komentēt vari ar kādu no saviem sociālo mediju profiliem
Tehnoloģijas un zinātne
Dzīve & Stils
Jaunākie
Interesanti