Учёные кафедры генетики и клеточной биологии Биологического института Томского государственного университета при поддержке кафедры беспозвоночных исследуют микробиом кишечника клещей – чтобы выявить микроорганизмы, которые наиболее часто встречаются у паукообразных. Первые результаты исследования показали, что сообщества микробов, обитающих в кишечнике здоровых и инфицированных особей, различаются. Новые фундаментальные данные станут основой для регулирования популяции заражённых клещей через микробиом кишечника и снижения рисков инфицирования населения. 

Исследования проводятся в рамках стратпроекта «Инженерная биология» при поддержке программы «Приоритет 2030».

– Мы не случайно выбрали в качестве объекта исследования микробиом кишечника клеща. Именно в кишечнике происходит первый контакт клеща с инфекцией, поскольку возбудитель заболевания попадает с кровью от заражённого животного, которого клещ выбрал в качестве прокормителя, – рассказывает доцент кафедры генетики и клеточной биологии БИ ТГУ Алина Коханенко. – В ходе первого этапа проекта мы проанализировали около 100 особей трёх видов клещей, обитающих на территории нашего региона, – это клещ Павловского, луговой и таёжный.

Биологи ТГУ впервые в истории изучения данных клещей секвенировали микробиом кишечника. Ранее другими исследователями проводилось только секвенирование микробиома целого клеща. Оказалось, что сообщества микробов, обитающих в кишечнике, различались, во-первых, в зависимости от вида клещей, во-вторых, были разными у здоровых и инфицированных особей.

– Так, у лугового клеща отмечено наименьшее биоразнообразие микроорганизмов в кишечнике по сравнению с таежным и клещем Павловского, – говорит участник проекта, магистрант БИ ТГУ Максим Апанасевич. – Было установлено, что у особей лугового клеща с клещевым энцефалитом разнообразие микробов (в том числе полезных) ещё меньше. Это говорит о том, что не все микроорганизмы могут «уживаться» с патогеном. 

Магистрант БИ ТГУ Максим Апанасевич

Например, у особей с энцефалитом не встречается ряд бактерий, которые характерны для растений и, возможно, связаны именно с условиями обитания лугового клеща. Вероятно, отсутствие этих микробов снижает адаптационные возможности особи.

Вместе с тем у здоровых особей клеща Павловского и таёжного была обнаружена Rickettsia buchneri. Согласно литературным данным, она отвечает за синтез питательных веществ, которые помогают клещу предотвращать рост патогенных микроорганизмов.

– Мы уже имеем представление о микробиоме кишечника здоровых клещей, поэтому на следующем этапе проекта планируем расширить выборку инфицированных особей, – поясняет Алина Коханенко. – Мы хотим проанализировать видовое разнообразие микробов в кишечнике у клещей, зараженных бореллиозом, эрлихиозом, анаплазмозом и некоторыми другими инфекциями.

Имея данные о том, какие микроорганизмы уживаются в кишечнике с патогенами, а какие нет, генетики получат возможность направленного регулирования численности зараженных членистоногих. Создание модифицированных микроорганизмов, способных подавлять размножение патогенной микробиоты, и дальнейшее подселение их в кишечник зараженного клеща приведет к уничтожению патогена. При этом популяция клещей не будет нарушена. 

Этот аспект биологи называют очень важным, поскольку клещи являются составляющей различных экосистем. Сокращать их численность массовыми обработками отравляющими средствами опасно не только для членистоногих, но и для других представителей фауны.

 

1/2

Как в ТГУ сократили срок обучения программированию с четырех лет до двух семестров

Есть известная шутка: «Как выучить английский за месяц?» – «Никак». Научиться программировать за месяц – тоже утопия. А вот за пару семестров… Когда в Томском госуниверситете создавалась Высшая IT-школа (HITs), перед ее руководителями встал вопрос: какие инструменты использовать, чтобы прогресс студентов по профильному предмету был стремительным? Первая версия платформы для обучения основам программирования была сделана на зарубежной системе, позже она переехала на собственный движок и получила название CODE Hedgehog («Еж» в переводе на русский). Подробнее о платформе – в специальном проекте Tomsk.ru и ТГУ. 

Как учат программированию в стандартном варианте? 

В высшем образовании до сих пор главную роль играет преподаватель. Это справедливо, но, помимо творческой работы, у него очень много рутинной нагрузки: выдать задание, проверить задание... Например, обучение основам программирования у айтишников происходит так: студент приходит на пару, получает лабораторную работу, пишет ее, сдает на проверку, и преподаватель выясняет: а нет ли там ошибок? А правильно ли все работает? В таком «ручном режиме» удается сделать максимум две «лабы» в неделю, всего, получается, около 30-ти за семестр. Прогресс происходит медленно… 

Когда айтишников нужно много и быстро, интенсивность обучения должна возрасти в разы. Но это требует пропорционального увеличения числа преподавателей. А их физически нет... Выход один: использовать инструмент, который позволяет студенту учиться без активного вмешательства «живых» людей. Таким инструментом и стала платформа адаптивного обучения программированию CODE Hedgehog. 

– Мировой рынок программных продуктов складывался достаточно долго, с 1960-х годов прошлого века, и заместить иностранное ПО в условиях ограниченного времени и ограниченных ресурсов невозможно. Поэтому если мы рассматриваем задачу импортозамещения в пользовательском сегменте, то сначала, на наш взгляд, надо написать математический пакет, а не средства разработки для этого математического пакета, – рассказывает академический директор HITs ТГУ, профессор Олег Змеев. 

«Еж» и стал таким проектом – на HITs сделали не ПО для создания образовательной платформы, а самую платформу. 

Академический директор HITs ТГУ, профессор Олег Змеев

– Проект мы задумали еще к первому набору школы в 2017 году – понимали, что для того, чтобы справиться с заявленным темпом подготовки программистов, нужно кратно увеличивать скорость освоения базовых навыков. Мы хотели «упаковать» все программирование, которому по обычной бакалаврской программе учат четыре года, в два семестра, – добавляет Олег Змеев.

Кто создал «Ежа»? 

HITs – в каком-то смысле айти-компания: школа может сама себе заказывать программные продукты, потому что у нее есть свои разработчики – преподаватели и студенты. Первая версия CODE Hedgehog была сделана ими на импортной системе, которая называлась Ejudge (студенты сократили ее до «Еж» – отсюда и пошло название собственной платформы). 

– Первые два-три года мы эксплуатировали систему, в основе которой лежало зарубежное ПО с открытым кодом. Мы ориентировались на платформы, которые применяются, например, на чемпионатах мира по программированию. Потом мы выявили места, которые нас не устраивали по производительности и безопасности, и сделали собственный движок. В текущем семестре первокурсники HITs на «Еже» сдали уже пять тысяч задач. Учитывая, что на первом курсе учится 90 человек, каждый студент за 2,5 месяца сделал в среднем 55 задач, – говорит Олег Змеев. 

Как это работает? 

Студент садится дома, открывает платформу, пишет код, отправляет на проверку – и система сама проверяет, правильно или нет. Не справился – есть время подумать, погуглить, понять ошибку и с новым вариантом повторить попытку. Преподаватель, конечно же, не выключен из системы, но на его долю приходятся только те задания, которые автоматически проверить нельзя (например, стиль кода). Но при этом на проверку стиля преподаватель садится полностью уверенным, что то, что написано – работает. Машина сэкономила ему время. 

Студенты-первокурсники начинают работать на «Еже» с первой пары. Преподаватель в реальном времени видит их прогресс – в систему вшита рейтинговая система. 

Студенты HITs ТГУ на занятиях

– Как и любая платформа, «Еж» допиливается постоянно, мы хотим расширить наш подход на другие предметы. Например, один из ключевых навыков backend-разработчика – уметь писать оптимальные запросы к базам данных, чтобы достать оттуда данные. Сейчас мы работаем над тем, чтобы у студентов-второкурсников соответствующей специальности платформа формировала навык написания запросов, – поясняет Олег Змеев. 

Автоматизация обучения позволяет нам добиваться целей по скорости обучения: к концу второго курса наши студенты проходят собеседования на позиции junior-разработчика (начинающего программиста, которые владеет базовыми инструментами). На четвертом – становятся middle-разработчиками. Причем учебу не бросают: типа, больше учиться нечему. Мы им сразу говорим: если за первые два года обучения вы смогли получить полноценную работу, то за следующие два года мы теоретически упакуем опыт, который вы получаете на работе, чтобы вы его отрефлексировали и очень быстро карьерно росли. Ваша рыночная стоимость к концу бакалавриата как минимум удвоится. И у нас это реально получается». 

Платформу CODE Hedgehog также используют Тюменский и Югорский госуниверситеты.