U znanosti je važna interdisciplinarnost

Može li znanost spasiti svijet i civilizaciju od čovjeka i politike? Može li znanost spasiti čovjeka od starosti? Koliko na znanost utječu ekonomski interesi? Je li i znanost jedna od devijantnih činjenica civilizacije koja se sve više guši u svojem smeću ili je ona jedina šansa da civilizacija preživi, humanija i bolja od današnje? To su samo neka od pitanja na koja u ovom razgovoru odgovara hrvatska znanstvenica svjetskog ugleda Iva Tolić.

Gospođo Tolić, uvršteni ste među četrdeset najboljih znanstvenica na svijetu. Čime ste to zaslužili?

Jedan od najuglednijih znanstvenih časopisa na svijetu, Cell, u povodu obilježavanja 40. godišnjice prije nekoliko godina, odabrao je „generaciju budućnosti“ – 40 znanstvenika mlađih od 40 godina koji rade u raznim područjima biologije bilo gdje u svijetu. Uvrstili su me u „generaciju budućnosti“ zbog nekoliko nedavnih znanstvenih članaka moga tima, među kojima je rad u kojemu opisujemo otkriće kako stanica hvata kromosome za vrijeme diobe uz pomoć vrtnje minijaturnih proteinskih cjevčica zvanih mikrotubuli, čime preispitujemo teoriju o uhvatu kromosoma uvedenu 80-ih godina prošloga stoljeća.

Tu je i rad u kojem smo razvili metodu promatranja motornih proteina na razini pojedinačne molekule u živoj stanici te tim novim i tehnički zahtjevnim zapažanjima objasnili ponašanje motornoga proteina dineina. Osim toga, identificirali smo afrički kvasac kao prvi organizam koji ne podliježe replikativnom starenju te doveli u pitanje dogmu da svi organizmi, uključujući mikroorganizme, stare. Mislim da je izboru pridonijelo i to što sam održala više od sto pozvanih predavanja na vrhunskim znanstvenim konferencijama, sveučilištima i institutima u dvadesetak zemalja svijeta.

Vaš rad objavljen je u časopisu Developmental Cell, a otkriće istaknuto na naslovnici. To je veliko priznanje?

Sretna sam i ponosna na svoje mlade suradnike zato što je znanstveni časopis Developmental Cell, veoma cijenjen na području stanične biologije, na naslovnici objavio rezultate našega najnovijeg istraživanja o razdvajanju kromosoma u ljudskim stanicama. Slika na naslovnici stilizirani je kolaž od stvarnih mikroskopskih slika nastalih tijekom našeg istraživanja nadahnut hrvatskom čipkom, koja se nalazi na UNESCO-ovoj listi nematerijalne kulturne baštine čovječanstva, a ujedno predstavlja analogiju funkcioniranja diobenoga vretena unutar stanice.

Biste li preciznije pojasnili sadržaj spomenutog otkrića?

Kao što je poznato, tijekom diobe stanica se dijeli u dvije stanice kćeri. Diobeno je vreteno minijaturni stroj sastavljen od proteinskih štapića mikrotubula koji dijele kromosome u dvije stanice kćeri. Prošle smo godine u znanstvenom časopisu Nature Communications objavili otkriće nove klase mikrotubula u ljudskom diobenom vretenu, koje smo nazvali premošćujućim mikrotubulima zato što poput mosta povezuju dva snopa kromosomskih mikrotubula. U najnovijem smo radu pokazali da upravo ti premošćujući mikrotubuli igraju bitnu ulogu tijekom anafaze, ključne faze diobe stanica za koju znanstvena zajednica još nije u potpunosti sigurna kako funkcionira, pogotovo u ljudskim stanicama.

Izvođenjem mikrozahvata unutar živih stanica laserskim smo škarama prerezali jedno kromosomsko vlakno te opazili da se sestrinski kromosomi unatoč tomu nastavljaju razdvajati ako je premošćujuće vlakno sačuvano. Premošćujuća vlakna ponašaju se tako da, kližući jedno preko drugoga kao klizne ljestve na vatrogasnom kamionu, odguruju pridružena kromosomska vlakna i sestrinske kromosome jedne od drugih, a u nedostatku premošćujućih vlakana dioba stanice ne odvija se ispravno.

Tko je sve bio uključen u istraživanje?

Prvi su autori objavljenog rada mladi znanstvenici Kruno Vukušić i Renata Buđa, doktorandi u mojoj grupi na Institutu Ruđer Bošković. Oni su proveli najveći dio tih zahtjevnih eksperimenata kakve još nitko u svijetu nije napravio. U istraživanju je sudjelovala i Agneza Bosilj, doktorandica s Fizičkog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu i njezin mentor profesor Nenad Pavin, te diplomantica Ana Milas.

Je li ga bilo teško provesti u Hrvatskoj?

Posebno mi je drago što su u istraživanju sudjelovali isključivo mladi znanstvenici obrazovani na hrvatskim institucijama te što je cijelo istraživanje napravljeno u Zagrebu, čime pokazujemo da se vrhunski znanstveni rezultati mogu ostvariti i u Hrvatskoj.

Bavite se istraživanjem mitoze, mikrotubula i motornih proteina te staničnim starenjem. Što vam je primarno?

Primarno nam je istraživanje diobe stanice. Diobeno vreteno, struktura sastavljena od nekoliko stotina vrsta proteina koja dijeli kromosome u dvije stanice kćeri, za mene je najzanimljiviji dio žive stanice. Trenutno nam je najuzbudljivija tema kako nastaju sile koje razdvajaju kromosome. Iako su te sile ključne za pravilnu podjelu kromosoma, one još nisu razjašnjene i to je jedno od najvrućih pitanja u staničnoj biologiji. To je glavno znanstveno pitanje u mom projektu koji financira Europsko istraživačko vijeće (ERC).

Projekti Europskog istraživačkog vijeća najprestižniji su znanstveni projekti u Europi. Što je presudno da bi se projekt financirao?

Dvije su stvari bitne pri evaluaciji ERC-projekata: znanstvena izvrsnost predlagača projekta i izvrsnost sama projekta. Europska komisija namijenila je ERC Consolidator Grant izvrsnim glavnim istraživačima u srednjem razdoblju karijere, kada već neko vrijeme vode vlastiti nezavisni istraživački tim, da bi ojačali tim i program.

Je li konkurencija za novac velika?

Konkurencija je izrazito jaka, ali nadala sam se da će recenzenti prepoznati vrijednost moga prijedloga jer je uzbudljiv i zasnovan na potpuno novoj pretpostavci koja preispituje trenutni model diobe stanice.

Koliko ste dugo projekt pripremali?

Pripremala sam ga dvije godine, a to što sam ga dobila posebno mi je važno jer mi omogućuje da radim znanost u Hrvatskoj na istoj razini kao u zapadnoj Europi. Projekt se odvija u potpunosti na Institutu Ruđer Bošković.

Jeste li na projektu koga zaposlili?

Od dodijeljenoga sam novca zaposlila sedmero mladih znanstvenika i kupila najmoderniji mikroskop, uz pomoć kojeg se mogu izvoditi i mikrozahvati unutar živih ljudskih stanica, po čemu je on jedinstven u Hrvatskoj. Vodim i projekt koji financira Hrvatska zaklada za znanost te sam zaposlila još dva doktoranda. Osim toga, postala sam 5000. dobitnica ERC-projekta od početka postojanja Europskog istraživačkog vijeća. Na proslavi tog događaja predstavila sam svoj projekt i Institut Ruđer Bošković u Bruxellesu, te održala govor u Europskom parlamentu o važnosti bazične znanosti i o znanosti u Hrvatskoj.

U svjetskim istraživanjima hrvatski znanstvenici nisu zanemarivi, što donekle iznenađuje s obzirom na uvjete u kojima su se obrazovali i u kojima rade. Je li to „posljedica“ posebne nadarenosti?

Ne bih rekla da je riječ o posebnoj nadarenosti, ali zanimljivo je da se u „generaciji budućnosti“ po izboru časopisa Cell nalazi još jedan Hrvat, Mario Halić, kojega osobno ne poznajem, a koji trenutačno radi na sveučilištu u Münchenu. Neobično je da su se među četrdeset mladih znanstvenika biologa iz cijeloga svijeta našlo dvoje Hrvata. To je fantastičan uspjeh.

Broj bi se vjerojatno povećao kada bi Hrvatska povećala izdvajanja za znanost?

Bio bi to neprocjenjiv dobitak za hrvatsku znanost, prilika za ostanak mladih znanstvenika u Hrvatskoj i napokon velika korist za gospodarstvo i ukupni prosperitet nacije. Vrhunski bi znanstvenici došli iz inozemstva u Hrvatsku, kako Hrvati tako i stranci, kad bi uvjeti bili barem slični onima na odličnim europskim i svjetskim institucijama.

Što je sve nužno napraviti da se to i dogodi?

Ti uvjeti uključuju jednokratno financiranje uspostave laboratorija, zatim kontinuirano osnovno financiranje rada znanstvene grupe koje pokriva zapošljavanje nekoliko članova tima i osnovnu opremu te mogućnost natjecanja za veće projekte iz kojih se može proširiti tim i program. Da se više ulaže u znanost, znanstvenici bi mogli posvetiti više vremena istraživanjima i manje se trošiti na razne druge neznanstvene probleme.

Je li veći problem hrvatske znanosti loša organizacija istraživanja ili nedostatak novca?

Moje je iskustvo na Institutu Ruđer Bošković jako pozitivno. Institut aktivno potiče znanstvenu izvrsnost. Osim toga, kad sam tek preselila labos na Ruđer, dosta toga nam je nedostajalo, nije bilo teško naći kolege koji su spremni pomoći. Mnogi su nam pomogli na razne načine, ustupili svoju opremu i prostor. A najviše mi se sviđa to što je među našim studentima i mladim znanstvenicima velik broj izvrsnih i izrazito motiviranih.

A što je loše?

Loše su strane, u usporedbi s odličnim institutima u inozemstvu, manjak novca i pojedinih većih znanstvenih uređaja i opreme, ali za sve takve probleme postoje i rješenja.

Da se to riješi, bi li mladi znanstvenici trebali odlaziti u inozemstvo?

Mislim da bi svi mladi znanstvenici trebali otići na doktorat, poslijedoktorsko usavršavanje ili specijalizaciju u inozemstvo. To nije važno samo za Hrvate nego i za sve druge znanstvenike u svijetu. U svakoj je zemlji važno da mladi znanstvenici odu na neko vrijeme u neku drugu državu kako bi se usavršavali na najboljim mjestima. Tako mogu naučiti nove tehnike, nov način rada, a nakon toga pitanje je osobne odluke žele li se vratiti u svoju zemlju ili ne. Mislim da znanstvenici koji su se već izborili za svoje mjesto u svjetskoj znanstvenoj zajednici u području u kojem rade mogu raditi istraživanja gdje žele.

Jeste li se zato vratili u Hrvatsku i mislite li da ćete se ovdje moći jednako uspješno baviti znanošću?

Iako sam dobila ponude za posao na vrhunskim europskim institutima i sveučilištima, koje su uključivale mnogo veća sredstva za istraživanja i veću plaću, prevagnula je želja da se vratim u Hrvatsku. Želim sa svojom obitelji živjeti u Zagrebu. Petnaest godina živjela sam i radila u inozemstvu, mislim da je to bilo dovoljno dugo. Dovoljno sam naučila i stekla kontakte da bih se sada mogla baviti znanošću jednako uspješno ovdje kao u zapadnoj Europi. Zasad istraživanja lijepo napreduju i sretna sam što sam se vratila.

I dalje surađujete s kolegama izvan Hrvatske?

Surađujem sa znanstvenicima u raznim zemljama, najviše s kolegama u Njemačkoj, Americi i Austriji, a povezana sam i s kolegama u Velikoj Britaniji, Nizozemskoj, Švicarskoj, Portugalu, Italiji i Indiji. Budući da nijedan znanstvenik ne može biti stručnjak u raznim područjima istraživanja i u brojnim metodama koje su potrebne za rad na nekoj temi, interdisciplinarna istraživanja ovise o uspješnoj suradnji više znanstvenih timova s različitom ekspertizom, koji se često nalaze i u različitim državama.

S obzirom na interdisciplinarnost istraživanja, znači li to da su sve prirodne znanosti međusobno uvjetovane i povezane, kao što su povezane prirodne zakonitosti?

Da, uvjetovane su, pa bi stoga i trebale biti povezane. Danas je u znanosti važna interdisciplinarnost. Tako su zamišljeni i moji projekti, u kojima je ključna interdisciplinarna suradnja. Moja grupa najviše surađuje s grupom Nenada Pavina. Divno je vidjeti kako na tjednim zajedničkim sastancima članovi moje grupe, molekularni biolozi i kemičari, raspravljaju s teorijskim fizičarima iz Nenadove grupe. Učimo jedni od drugih, miješamo znanja iz biologije, kemije, fizike, matematike i računarstva te razvijamo nove ideje uz pomoć kojih želimo objasniti komplicirane procese u živim stanicama.

Kad već govorite o stanicama, možete li reći dokle se došlo u produženju čovjekove „mladosti“?

Proces je starenja složen i ima brojne uzroke. Čak i na razini stanice brojni mehanizmi utječu na starenje stanica. U ljudskim se stanicama pri svakoj staničnoj diobi skraćuju krajevi kromosoma, takozvane telomere. Osim toga, stare stanice nakupljaju štetne tvari, poput slobodnih radikala, koje uništavaju proteine i DNK. Da bi se starenje zaustavilo, potrebno je, među ostalim, zaštititi kromosome te poboljšati razgradnju štetnih tvari i onemogućiti njihovo nakupljanje.

Može li se starenje odgoditi?

Na razini organizma teorija genetski programiranog starenja govori da se ekspresija gena programirano mijenja sa starošću organizma. I hormonska se slika mijenja s godinama, što utječe na starenje. S druge strane, stohastička teorija starenja govori da se pod utjecajem okoliša štetne tvari nakupljaju u organizmu i oštećuju ga iznutra, a oštećenja, koja se gomilaju s vremenom, dovode do starenja.

Znači li to da onaj tko živi uredno
i dulje živi?

Brzina starenja ovisi o stilu života. Obje su teorije točne, ali nije poznato koja od njih u većoj mjeri objašnjava proces starenja. Što se više bude znalo o uzrocima starenja, to će se ono moći uspješnije ublažiti ili usporiti.

Istraživali ste starenje na pivskom kvascu, što je privuklo najviše interesa javnosti.
O kakvu je istraživanju riječ?

Moja je grupa proučavala starenje na posebnoj vrsti kvasca, koji je izoliran iz afričkog piva i već se pedesetak godina koristi u laboratorijskim istraživanjima. Za taj se organizam može reći da je besmrtan jer ne podliježe starenju i ne umire zbog razloga povezanih sa starošću.

Ne podliježe starenju i ne umire?

Razlog njegove besmrtnosti krije se u načinu diobe stanica. Pri diobi većine drugih kvasaca stanica majka stvara mladu stanicu kćer, a sama nastavlja živjeti i dijeliti se te stari. Smatra se da je starenje korisno jer pomaže preživljavanju populacije tako što se starije stanice majke „žrtvuju“ preuzimajući na sebe stanično „smeće“, što na kraju uzrokuje njihovu smrt, dok se njihove mlade stanice kćeri rađaju čiste s maksimalnim potencijalom za rast i diobu. Nasuprot tomu, kod našega se kvasca stanica majka dijeli u dvije jednake stanice kćeri. To znači da nakon diobe stara stanica majka prestaje postojati, a ostaju samo stanice kćeri, koje su mlade jer su tek rođene. Time smo identificirali kvasac afričkog piva kao prvi jednostanični organizam koji ne stari, dok god živi pod povoljnim uvjetima.

Kako uspijevaju ostati vječni?

Organizmi koji ne stare, kao što je naš afrički kvasac, vjerojatno koriste drukčiju životnu strategiju, gdje preživljavanje populacije ne ovisi o žrtvovanju dijela populacije, nego o efikasnoj regeneraciji na razini pojedine stanice. Kad se pak stanice afričkog kvasca podvrgnu negativnim utjecajima poput štetnih kemikalija ili visoke temperature, naš kvasac počinje starjeti. Pod takvim se stresnim uvjetima kvasac počne dijeliti na mlađe i starije stanice kćeri baš kao i ostale vrste stanica. Dok starije stanice sve više stare i na kraju umru, mlađe se reproduciraju bez problema, čak i u teškim stresnim uvjetima. Dalja će istraživanja reći koji molekularni mehanizmi omogućuju takvu regeneraciju. Naše je otkriće izazvalo pozornost medija diljem svijeta. Zvali su nas iz Bilda i Zeita te iz britanskih, francuskih, brazilskih, kineskih i američkih medija. NASA-in časopis za astrobiologiju objavio je članak o našem radu.

Je li veća vjerojatnost da će čovjek dulje živjeti ako je fizički aktivan?

Da, fizička aktivnost poboljšava zdravlje na više razina. Brojna su istraživanja pokazala da ljudi koji su fizički aktivni imaju manju vjerojatnost da će prerano umrijeti od kardiovaskularnih bolesti ili dobiti određene vrste raka. Ljudi koji imaju rak, a fizički su aktivni, imaju veću vjerojatnost da će živjeti dulje od onih koji su manje fizički aktivni.

Nedavno ste na Hvaru organizirali međunarodnu konferenciju na kojoj su gostovali vrhunski znanstvenici. Odaziv je bio velik?

Bila je to najveća dosad znanstvena konferencija o mejozi, posebnoj vrsti stanične diobe kojom nastaju spolne stanice, na kojoj su vodeći svjetski molekularni biolozi predstavili najnovija otkrića o mehanizmima tog procesa važna za gensku rekombinaciju, genetičku raznolikost te razvoj reproduktivne medicine. Konferencija je održana prvi put u Hrvatskoj, uz pokroviteljstvo Europske organizacije za molekularnu biologiju (EMBO) i počasno pokroviteljstvo predsjednice Republike Hrvatske Kolinde Grabar-Kitarović. Odlučila sam organizirati taj događaj jer već desetak godina sudjelujem na konferencijama o mejozi od Engleske do Japana te sam željela da ta važna konferencija dođe i k nama, što je postavilo Hrvatsku na zemljovid istraživanja mejoze.

Jesu li sudionici bili ugledni znanstvenici?

Tijekom šest dana trajanja konferencije više od 240 sudionika iz dvadesetak zemalja imalo je priliku pratiti šezdesetak predavanja najuglednijih svjetskih predavača s poznatih svjetskih sveučilišta poput Harvarda, Stanforda i Oxforda te instituta Massachusetts Institute of Technology, National Institutes of Health i Instituta Max Planck te sa Sveučilišta u Zagrebu. Sudionici su se upoznali s više od 150 znanstvenih postera i sudjelovali u brojnim znanstvenim raspravama. Kao poseban fokus ovogodišnje konferencije izabrala sam biofiziku i modeliranje mejoze, a upravo je uključivanje fizičara pridonijelo još snažnijem poticanju novih ideja, koje će omogućiti razvoj područja u novom smjeru.

Kakva su vaša iskustva s farmaceutskom industrijom, pomaže li znanstvena istraživanja i njihovu primjenu?

Moja su istraživanja bazična. Zato nisam dosad surađivala s farmaceutskom industrijom, niti je ona financirala moje projekte.

Može li se znanost mjeriti brojkama ili to određuje kvaliteta i veličina istraživanja?

Brojke nisu naodmet, ali najvažnija je kvaliteta istraživanja. Motiviranost, pozitivna kompetitivnost i ambicije, uz puno rada, važni su za uspjeh općenito, pa tako i u znanosti. Znanost je strast, a ne samo posao.

Kako ste se i kada zainteresirali za znanost?

U obitelji sam već od najranije dobi upila ljubav prema znanju i knjigama. U školi sam voljela matematiku, ali sam se prije upisa na fakultet počela više zanimati za prirodne znanosti. Najviše me fasciniralo, a fascinira me i danas, pitanje što je život i kako funkcionira. Zato sam odlučila studirati molekularnu biologiju. Moja se stara ljubav prema matematici vraća u moja sadašnja istraživanja tako što biološka otkrića opisujemo uz pomoć matematičkih i fizikalnih modela.

Osim strasti, što je sve zaslužno za vaše i općenito znanstvene uspjehe?

Ključne su dobre ideje i intelektualna okolina u kojoj se radi. Imala sam sreću što sam radila i danas radim s vrhunskim kolegama i suradnicima, od kojih bih htjela istaknuti profesora Nenada Pavina s Fizičkog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu, s kojim surađujem već deset go­dina na projektima iz biofizike stanice. Zatim, važno je raditi s motiviranim doktorskim studentima i postdoktorandima koji su ambiciozni, fokusirani i žele sudjelovati u zahtjevnim projektima. Naši rezultati ne bi bili mogući bez interdisciplinarne suradnje, u kojoj smo kombinirali znanja iz molekularne i stanične biologije, genetike, računarstva i teorijske fizike te suvremenu mikroskopiju zasnovanu na eksperimentalnoj fizici. I, naravno, važno je uživati u tome što radite jer onda sve ide lakše i uspješnije.

Što je vama najveće znanstveno pitanje?

Meni je to pitanje kako funkcionira živa stanica. Najviše me zanima kako funkcionira diobeno vreteno, odgovorno za podjelu genetičkog materijala i ključno za život. Iako se bavim bazičnom znanošću, moram istaknuti da je razumijevanje procesa u stanicama na molekularnoj razini nužno i za razvoj primijenjene znanosti, da bi se poslije razvile i poboljšale metode liječenja brojnih bolesti.

Bojite li se katkad znanstvenih rezultata, bojite li se da bi mogli biti na štetu čovječanstva? Da bi znanost svijet mogla pretvoriti u eksperimentalni poligon?

Ne bojim se znanstvenih rezultata. Predivno je znati što više o našem svijetu. Znanstvena se otkrića, naravno, mogu i zloupotrijebiti, ali primjena znanosti ne ovisi samo o znanstvenicima nego i o kulturnim, ekonomskim i političkim utjecajima. Pozitivan utjecaj znanosti na ljudski život neusporedivo je veći od negativnoga. Znanost je dosad višestruko poboljšala kvalitetu ljudskog života.

Vjerujete li u Boga i jeste li vjernica?

Da, znanost i vjera nisu u suprotnosti.