Erice-i nyilatkozat a molekuláris élettudományok oktatásának döntő fontosságáról - globális felhívás cselekvésre
Anna Pascucci¹*, Miguel Allende², Carol O’Donnell³, Peter McGrath⁴, Chris Bowler⁵, Marty Samuels⁶, Davide Cacchiarelli⁷, Alia Qatarneh⁸, Badin Borde⁹, Joe Niemela¹⁰, Cristina Miceli¹¹, Francesca Gale¹² és Bruce Alberts¹³
1. Ettore Majorana Alapítvány és Tudományos Kultúra Központ, Nemzetközi Tudományos Oktatási Iskola (ISSE), Erice, Olaszország; 2. Millennium Intézet Genomszabályozási Központ (MI-CGR), Chilei Egyetem, Santiago, Chile; 3. Smithsonian Tudományos Oktatási Központ, Washington DC, USA; 4. InterAcademy Partnership (IAP), Trieszt, Olaszország; 5. CNRS, École Normale Supérieure (ENS), Párizs, Franciaország; 6. Columbia Egyetem, New York, USA; 7. Nápolyi „Federico II” Egyetem (UNINA) és Telethon Genetikai és Orvostudományi Intézet (TIGEM), Nápoly, Olaszország; 8. Harvard Oktatási Főiskola, Boston, USA; 9. Siemens Stiftung, München, Németország; 10. Abdus Salam Nemzetközi Elméleti Fizikai Központ (ICTP) – UNESCO, Trieszt, Olaszország; 11. Camerino Egyetem (UNICAM), Camerino, Olaszország; 12. Wellcome Sanger Intézet, Cambridge, Egyesült Királyság; 13. Kaliforniai Egyetem, San Francisco, USA.
*Kapcsolattartó szerző: pascucci.isse@gmail.com
Miért érdemes molekuláris biológiát tanulni?
„Minden biológiai probléma kulcsát végül a sejtben kell keresni, mert minden élő szervezet vagy sejt, vagy valamikor sejt volt.” Ez a nagy amerikai biológustól, E.B. Wilsontól (1856-1939) származó megállapítás erőteljes ösztönzést ad ma nekünk azokhoz az erőfeszítéseinkhez, hogy a „molekuláris biológia” tanításán keresztül megosszuk a sejtek molekuláris szintű működéséről szerzett ismereteinket.
A sejt alapjában véve nem más, mint egy önmagát replikáló katalizátorgyűjtemény. Több ezer tudós és oktató erőfeszítésének köszönhetően, akik megosztják tudásukat és készségeiket, ma már sokat tudunk arról, hogy a sejt molekulái – különösen a fehérje-, DNS- és RNS-molekulák – hogyan működnek együtt abban, hogy megalkossák a komplex magját annak a csodálatos rendszernek, amely létrehozza és fenntartja az életet. Ezen, az evolúció által folyamatosan alakított és diverzifikált, az ökoszisztémákban egymással hálózatba szerveződött fajokkal rendelkező, önmagát replikáló kémiai gépezeten osztozik a Föld minden élőlénye – minden állat, minden növény, minden gomba és minden baktérium.
A molekuláris biológia kulcs ahhoz, hogy megértsük a sejt molekuláris koreográfiáját és környezettel való interakcióit, feltárva, hogy az egyes sejtkomponensek miként működnek együtt az élet fenntartásában.
Miért hiszünk abban, hogy e minden élet alapját képező rendszer megértésének alapszintű elsajátítása a középiskolai oktatás egyik alapvető célja kell legyen?
Először is azért, mert izgalmas, inspiráló és hatalmas kiváltság megérteni azt, hogy miként lehetséges az élet, beleértve az emberi létezést is. Sejtekből állunk, sejtekkel táplálkozunk, és lakhatóvá is a sejtek teszik világunkat. Sejtek, amelyek testét képezik mindannak a biodiverzitásnak, amellyel bolygónkon osztozunk.
Számos gyakorlati érv is szól amellett, hogy a molekuláris biológiát az általános oktatás részévé tegyük. Ahhoz, hogy a Föld polgáraiként valamennyien meg tudjunk küzdeni mindazzal, amit a modern világ jelent, tudnunk kell valamit erről a témáról. Az elmúlt évtizedekben a molekuláris biológia kutatási területe óriási mértékben bővült, és létrejött a molekuláris élettudományok területe, amely a molekuláris biológiai ismereteket és technológiákat szélesebb biológiai, orvosi, környezeti és társadalmi kontextusba helyezi.
A legmeghatározóbb eredmények között olyanok szerepelnek, mint a
Genomok és gének működése
A Humán Genom Projektnek és olyan hatékony új eszközöknek köszönhetően, mint amilyen az RNA-Seq, vagy a közelmúltból az egysejtes és térbeli transzkriptomika, a tudósok ma már példátlan felbontásban a teljes genomban feltérképezhetik a génexpressziót, egészen az egyes sejteknek és azok térbeli elrendeződésének a szintjéig. Ez lehetővé teszi a sejtek heterogenitásának és a komplex szövetek és betegségek molekuláris alapjainak feltárását, olyan megfigyeléseket, amelyek néhány évtizeddel ezelőtt még elképzelhetetlenek voltak.
Fehérjék és molekuláris hálózatok
A modern proteomika, amit olyan fejlett módszerek támogatnak mint a tömegspektrometria és a számítógépes modellezés, világított rá arra, hogy az életet nem izolált molekulák irányítják, hanem dinamikus, egymással összekapcsolt hálózatok, amelyek folyamatosan kommunikálnak és alkalmazkodnak.
A megértéstől az alkalmazásig
Az olyan áttörések, mint a CRISPR-Cas génszerkesztés, a génmódosított növények és mikrobiómák, valamint a precíziós orvoslás – és leginkább a COVID-19 elleni mRNS-vakcinák példátlanul gyors fejlesztése – megmutatják, hogy a molekuláris felfedezések miként alakíthatók rekord idő alatt olyan életmentő alkalmazásokká, amelyeknek alapvető hatásuk van a globális egészségre, az élelmiszerbiztonságra és a környezetre.
A jövő határai
A mesterséges intelligencia, a gépi tanulás és más újonnan megjelenő molekuláris technológiák lehetővé teszik a fehérjék térszerkezeti modelljének prediktív meghatározását, és a betegségek mechanizmusainak és gyógyszerkutatásnak olyan léptékű fejlődését, amely korábban nem volt lehetséges, új irányokat nyitva ezzel mind a tudomány, mind a társadalom számára.
A molekuláris kutatás ma a tudományos vizsgálatnak egy olyan területe, amely hidat képez az alapkutatás és a valós/gyakorlati alkalmazások között, összekapcsolva a molekuláris mechanizmusokat az emberi egészséggel, a biológiai sokféleséggel, a fenntarthatósággal és számos új technológia fejlesztésével. Ez az integráció indokolja, hogy oktatási fókuszunkat a hagyományos molekuláris biológiáról a molekuláris élettudományokra mint tudományterületre terjesszük ki, hangsúlyozva, hogy folyamatosan bővülő molekuláris ismereteinknek szélesebb körű relevanciája és társadalmi hatása van.
Miért fontos a molekuláris élettudományok oktatása?
A „molekuláris élettudományok” természettudományos tantárgyként szélesebb körű oktatási célokat is támogathat. A COVID-19 világjárvány élesen rávilágított a széles körű tudományos műveletlenség veszélyeire – nemcsak a molekuláris ismeretek terén, hanem annak megértésénél is, hogy miként működik a tudomány, hogyan lehet megítélni azt, hogy mi megbízható, és hogy a tudományos ismeretek hogyan járulnak hozzá az emberi jóléthez.
Az emberiség jövője függhet attól, hogy kifejlesztünk-e és biztosítunk-e egy olyan oktatást, amely „tudományos gondolkodásmódot” alakít ki, ide értve a természet iránti kíváncsiságot, a kérdezés gyakorlatát és a szigorú törekvést arra, hogy ezeket a kérdéseket bizonyítékokkal és adatokkal alátámasztva válaszoljuk meg, hozzájárulva ezzel egy olyan társadalom kialakulásához, amely nagy hangsúlyt fektet a tudományos bizonyítékok felhasználására a döntéshozatalban, és bizonyítékokat követel azoktól, akik megpróbálják lekicsinyelni vagy cáfolni a tudományos ismereteket.
A tudományt gyakran pusztán az átadás módszerével tanítják, egymástól független „tények” halmazaként, amelyeket meg kell jegyezni, és amiket a motiválatlan diákok általában gyorsan el is felejtenek. Ugyanakkor az oktatás gyakorlata az idők folyamán fejlődik. A jelenlegi oktatási kutatások azt mutatják, hogy azok a tudományos ismeretek, megértés, készségek és attitűdök, amelyekre minden diáknak szüksége van (függetlenül attól, hogy továbbtanul-e, vagy tudományos pályára lép-e), legjobban a kutatásalapú természettudományos oktatás (Inquiry-Based Science Education – IBSE) keretében fejleszthetők. Ennek keretei között a diákok fokozatosan kulcsfontosságú tudományos elképzeléseket fejlesztenek ki azáltal, hogy megtanulják, hogyan vizsgálják a körülöttük lévő világot, és hogyan bővítsék annak ismeretét és megértését. A diákokban mély tisztelet alakul ki a bizonyítékok iránt, és olyan tudományos készségeket alkalmaznak, mint a problémák meghatározása és kérdések felvetése; adatok gyűjtése és elemzése; vizsgálat, érvelés; a bizonyítékon alapuló vita a már rendelkezésre álló tudás tükrében; következtetések levonása (vagy megoldások kidolgozása); valamint az eredmények megvitatása.
Az IBSE-t magába foglaló molekuláris élettudományi oktatás inspirálhatja a kutatók következő generációját, hiszen számos lehetőséget kínál az oktatóknak arra, hogy bemutassák, miként fejlesztette az alapkutatás időről időre az ismereteket és eszközöket, hatalmas hasznot hajtva ezzel az emberiségnek: a konkrét orvostudományi eredményektől (amiket a diákok egyébként természetesnek vennének), az élelmiszerellátás javításáig.
Végül pedig mindenkinek meg kellene tanulnia, hogy miként állítja elő a tudományos közösség a megbízható tudást – meg kellene értenie, hogy a tudományos döntések nem véleményen alapulnak, hanem a világ tudósainak folyamatos, kumulatív munkáján, akik folyamatosan eredményeket generálnak, adatokat gyűjtenek, és kritikus szemmel értékelik egymás eredményeit, technikáit és következtetéseit. Ezt a megértést leginkább az IBSE oktatás tudatos alkalmazásával – beleértve a molekuláris élettudományok oktatását is – lehet elősegíteni, hogy megtanítsák mind a tudományos konszenzus fontosságát, mind a tudományos ismeretek dinamikus, folyamatosan fejlődő természetét.
Összefoglalva, a molekuláris élettudományok oktatásával négy kritikus célt tűzünk ki, amelyek röviden a következők:
Az életben megtapasztalható tudományos jelenségekre támaszkodva inspirálni a diákokat az élet csodájával és annak megértésével, hogy ez hogyan lehetséges.
A diákokat a lehető legközvetlenebb módon bevonni a tudományos jelenségekbe az osztálytermen belül és kívül, hogy megértsék az alapkutatás szerepét és mindazt a jót, amit az emberiségnek nyújt.
Felkészíteni a diákokat a bizonyítékok értékelésére és a kritikus gondolkodás alkalmazására, olyan ismeretekkel, készségekkel, gyakorlatokkal és képességekkel, amelyek segítenek megbirkózni azzal a számtalan egészségügyi, környezeti és egyéb döntéssel, amely életük során felmerül.
Ösztönözni a diákokat arra, hogy keressenek bizonyítékokat a tudományos jelenségek magyarázatára, hogy tiszteletet tanuljanak a bizonyítékok túlsúlyán alapuló tudományos konszenzus iránt, például a klímaváltozás vagy az oltások kérdésében.
A molekuláris élettudományok oktatásának globális szövetsége felé
Ez a jövőkép közös cselekvésre ösztönöz bennünket.
Ahhoz, hogy a molekuláris élettudományok oktatásának ígéretét valóban megvalósítsuk, túl kell lépnünk az egyéni programokon és a nemzeti határokon. Az olyan nemzetközi kezdeményezések, mint például az UNESCO Open Science keretrendszere már ebbe az irányba mutatnak, hangsúlyozva az oktatásban a globális együttműködés és világszerte a tudományos ismeretekhez való egyenlő hozzáférés biztosításának fontosságát. Ezért mi egy új globális szövetség létrehozására teszünk javaslatot: egy együttműködő, inkluzív, új és tartós kezdeményezésre tudósok, oktatók, fiatalok, intézmények és hálózatok között, amelynek tagjai elkötelezettek amellett, hogy átalakítsák azt, ahogy ma az élet molekuláris alapjait és azok gyakorlati alkalmazásait tanítjuk, tanuljuk, és kommunikáljuk.
A Molekuláris Élettudományok Oktatásáért Globális Szövetség:
Kialakít egy közös keretrendszert a molekuláris élettudományok oktatásához, amelyet tanárok és diákok közösen hoznak létre, a fent vázolt négy alapvető célra építve;
Elősegíti az innovációt és a méltányosságot az erőforrások, gyakorlatok és képzési modellek kontextusok és kontinensek közötti megosztásával;
Hidakat épít az oktatók és a kutatók, a politika és a gyakorlat, a tudomány és a társadalom között;
Létrehoz egy platformot, amely befolyásolja a tanterveket, a finanszírozási prioritásokat és az oktatáspolitikát nemzeti és nemzetközi szinten;
Támogatja az oktatókat, nemcsak tartalommal és eszközökkel, hanem szakmai fejlesztéssel és szakmai közösségekkel is;
Bevonja a fiatalokat, hogy a tanulók, földrajzi helytől és háttértől függetlenül, mindenütt hozzáférjenek ehhez az alapvető tudományos látásmódhoz.
Hiszünk abban, hogy egy ilyen globális szövetség nemcsak kívánatos, hanem szükséges is ahhoz, hogy fel tudjuk készíteni a következő generációt arra, hogy tudással, bölcsességgel és integritással felvértezve nézzen szembe a rá váró kihívásokkal.
