Специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН совместно с коллегами из Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» и ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» изучают, как алмаз превращается в графит. Исследование важно для разработки новых технологий обработки алмазов и расширения их применения в технике. Статья об этом опубликована в журнале International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.

При нормальных условиях алмаз — это метастабильное состояние углерода. Когда алмаз подвергается воздействию высоких температур при атмосферном давлении, он превращается в графит. Оказалось, что в первую очередь трансформация происходит с гранями кристалла, причем этот процесс идет вполне закономерно и предсказуемо. Частичное превращение в графит меняет структуру поверхности алмаза, что открывает новые возможности применения алмаза в современных устройствах и оборудовании.

«Чтобы изготовить инструменты или устройства с использованием алмазов, недостаточно просто ввести кристаллы в металл. Нужно закрепить их в металлической матрице. Главная сложность в том, что некоторые металлы (например, медь) плохо смачивают поверхность алмаза. Поэтому поверхность кристаллов сначала обрабатывают металлом, который смачивает алмаз или образует карбидные фазы, то есть твердые соединения металла с углеродом, улучшающие прочность сцепления. Например, если алмаз нужно соединить с медью в композите, то на поверхность кристаллов наносят тонкий слой железа или вольфрама. Формирование слоя графита на поверхности алмаза помогает надежно соединить его с металлом. Благодаря такому подходу алмаз крепко фиксируется в изделиях и выдерживает большие нагрузки», — рассказывает ведущий научный сотрудник ИХТТМ СО РАН доктор химических наук Борис Борисович Бохонов.

Коллектив ИХТТМ СО РАН занимается подготовкой поверхности алмазов перед их введением в композиты, а специалисты ИГиЛ СО РАН создают композитные образцы, объединяя модифицированные алмазы с металлической основой методом спекания. В ходе исследований был обнаружен ряд уникальных особенностей. Так, выяснилось, что покрытия могут формироваться селективно на определенных гранях искусственных алмазов.

Сейчас технологии позволяют целенаправленно наносить слой металла на квадраты или шестиугольники, формирующие поверхность кристалла. Это открывает интересные перспективы, ведь присутствие разных металлов на различных гранях способно придать материалам новые характеристики и варьировать их теплопроводность.

Процесс электроискрового спекания проводится в ИГиЛ СО РАН на специальной установке, работающей в условиях вакуума. Суть метода заключается в следующем: смесь порошков помещается в пресс-форму, где одновременно оказывается под давлением и подвергается воздействию электрического тока. Цель процедуры — создание композитного материала, состоящего из металлической основы и внедренных частиц алмаза.

«Исследование процесса превращения алмаза в графит сталкивается с рядом технических сложностей. Одна из основных проблем заключается в том, что образование графита создает условия для протекания электрического тока через образец. Контролировать значение проходящего тока становится проблематично, поскольку определенная его доля проходит и через графитовую оснастку. Из-за этих трудностей эксперименты по изучению графитизации алмаза проводились отдельно, в специальных высокотемпературных печах, где создавались условия высокого вакуума и температуры около 1600—1800 °C», — комментирует ведущий научный сотрудник ИГиЛ СО РАН доктор технических наук Дина Владимировна Дудина.

Для исследования использовались различные методы. Один из основных инструментов в данной работе — растровый электронный микроскоп. Для детального изучения структуры и морфологии полученных материалов дополнительно использовалась техника рентгеновской диагностики и оптическая микроскопия.

Сначала исследователи изучили процессы преобразования синтетического алмаза в графит и выявили, что графит формируется вдоль граней кристалла. Природные алмазы образуются глубоко под землей, примерно на глубинах 100—200 километров, при экстремально высоких температурах и давлениях. Искусственный алмаз получают в лабораторных условиях: используется установка с высоким давлением, специальные катализаторы и высокие температуры, а исходным веществом служит чистый углерод. Механизмы образования природных и синтетических алмазов различаются, соответственно, различия наблюдаются и в структуре кристаллов. 

«Мы планируем провести эксперименты с применением метода дифракции обратнорассеянных электронов, что позволит определить ориентацию графита относительно алмазной структуры. Сформулировать окончательные выводы станет возможным после исследования образцов с применением аналитических возможностей станции “Микрофокус” в Центре коллективного пользования “Сибирский кольцевой источник фотонов”», — отметил Борис Бохонов. 

При сравнении графитизации плоскогранных кристаллов природных алмазов и искусственных алмазов существенных различий не наблюдается. Обычно графитизация происходит упорядоченно: параллельно отдельным граням алмаза или под определенным углом к ним. Однако если рассмотреть кривогранные природные алмазы, то видно, что процесс превращения алмаза в графит идет по всей поверхности кристалла. Во всех случаях образующийся графит имеет ориентационное соответствие с кристаллом алмаза. 

Ученые заметили, что эта особенность позволяет управлять процессом формирования тонких слоев графена — материала, состоящего из отдельных атомов углерода, соединенных в сетку шестиугольников. Определив закономерности роста графита на алмазе, исследователи разработали метод нанесения графеновых покрытий на поверхности алмаза. Такие гибридные материалы демонстрируют высокую прочность и электрическую проводимость.

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Ирина Баранова

Фото автора 

Как мы знаем из школьного курса физики: действие рождает равное по силе противодействие. Похоже, в борьбе идей и мнений проявляется тот же закон. После того, как Трамп объявил климатическую повестку «чепухой», в стане его идейных противников произошло вполне ожидаемое оживление, возможным итогом которого стал всплеск радикальных предложений по спасению человечества от глобального потепления. Предложений настолько «нестандартных», что они в состоянии шокировать немалую часть простых обывателей.

Возможно, мы прошли бы мимо, если бы не одно обстоятельство – такие радикальные идеи неизменно высказываются от имени науки. И совсем не исключено, что их пропаганда не лучшим образом скажется на репутации научных сообществ. Отметим, что Трамп уже воспользовался ситуацией, когда усилиями таких вот радикальных защитников планеты тему борьбы с глобальным потеплением довели до абсурда. Это дало новой американской администрации хороший повод обвинить в шарлатанстве целые научные организации, и даже лишить их финансирования. Но, как видим, к примирению сторон это не привело.

Судя по всему, в головах идейных борцов ничего не поменялось, и радикальные идеи насчет «спасения планеты» продолжают выплескиваться на просторы информационных ресурсов. Так, в конце июля этого года на одном таком вполне уважаемом ресурсе, посвященном биоэтике, появилась статья двух американских ученых из Университета Западного Мичигана, где они огласили свои нестандартные соображения по поводу методов «исправления» любителей красного мяса.

Напомним, что крупный рогатый скот давно уже включен в список загрязнителей атмосферы парниковыми газами, и кое-где уже вовсю звучат призывы покончить с разведением коров. Но главная претензия, конечно же, адресуется любителям говяжьих стейков и молочных продуктов, из-за которых, собственно, этот скот и разводят. Мы уже много писали на эту тему, и как видим, ее обсуждение до сих пор не утихает даже в Америке. Долгое время любителей говядины пугали страшными последствиями для здоровья из-за употребления красного мяса. Но это не очень сильно повлияло на повышение «экологической сознательности». Далее в борьбу вступили защитники прав животных, призывавшие прекратить «издевательства» в отношении тех же коров (и не только). Пару лет назад в Германии сам министр сельского хозяйства обещал вдвое сократить поголовье, ссылаясь на то, что те испытывают «страдания» в тесных загонах, и вообще – «мясо есть вредно».

Очевидно, не видя повального отказа от мясных и молочных продуктов, борцы за спасение планеты решили не церемониться с «несознательными» гражданами, и стали искать радикальный способ воздействия на их организм, прикрываясь нормами биоэтики. Такой способ как раз и предложили упомянутые ученые в своей статье, чье название прямо раскрывает ее «нестандартное» содержание: «Благотворное сосание крови» (Beneficial Bloodsucking). Речь идет о человеческой крови, которую должны пососать генетически «отредактированные» луговые клещи, специально выпущенные на волю в больших количествах.

В чем суть предложения? Как указывают авторы, укус лугового клеща приводит к так называемому синдрому альфа-гал (AGS). Это заболевание, приводящее к стойкой аллергии на красное мясо млекопитающих животных (говядину, свинину, баранину и так далее). Учитывая опасность этого заболевания, в Департаменте здравоохранения предостерегают людей от контактов с клещами и параллельно создают вакцину от синдрома альфа-гал. Такая забота о людях, естественно, диктуется соображениями морали. Однако у авторов статьи на этот счет другое мнение. Они полагают, что если употребление мяса является «аморальным» (именно так они и думают), то и попытки предотвратить распространение клещевого AGS также аморальны! Такова логика «спасителей планеты». По их мнению, симптом альфа-гал благотворен как раз тем, что отбивает у людей охоту есть мясо. В этом случае болезнь, вызванная укусом клеща, выступает в роли «биологического усилителя морали» (moral bio enhancer), мотивируя людей отказаться от мясной пищи.  

Еще более впечатляет дальнейший ход рассуждения. Здесь выстраивается следующая логическая цепочка: если некое действие не позволяет миру стать значительно хуже, не нарушая при этом чьи-либо права и содействуя «добродетельным поступкам», то такое действие «в определенной степени» (pro tanto – лат.) становится общеобязательным! По мнению авторов, продвижение заболевания, передающегося через клещей, удовлетворяет каждому из этих условий. Стало быть, заключают они, распространение клещевого AGS в определенной мере является необходимым. По их словам, в настоящее время имеется объективная возможность генетического редактирования способности клещей распространять данное заболевание. Если такую практику и в самом деле можно применить к клещам, распространяющим AGS, то таким действиям необходимо способствовать как раз по моральным соображениям. Ведь что мы получим на выходе: чем больше людей будет заражено, тем меньше они будут потреблять мяса, а значит, начнется сокращение поголовья скота. Соответственно, сократятся парниковые выбросы, что само по себе (как принято думать в наше время) является благом для человечества. Отсюда следует, что клещи выполнят очень нужную, очень полезную работу.

В общем, ради борьбы с глобальным потеплением и ради предотвращения «страданий» животных оправдывается намеренное заражение людей достаточно опасной болезнью. Еще раз подчеркнем, что об этом пишут не уличные эко-активисты, а университетские ученые! Причем, размещают эту статью в весьма солидном и уважаемом журнале.

Понятно, что их «нестандартное» предложение взывало бурную реакцию читателей. Многие, безусловно, недоумевали, как вообще представители науки могли – пусть даже в теории - допустить и морально оправдать подобную практику? Надо сказать, что авторам пришлось оправдываться за свои идеи. Они попытались убедить читателей, будто с их стороны это был всего лишь «мысленный эксперимент». Но, как говорят в нашей стране, «слово – не воробей, вылетит – не поймаешь». Если они на полном серьезе моделируют такую ситуацию с клещами, да еще подводя под нее моральное обоснование, значит, они вполне благосклонно относятся к таким действиям.

В какой-то степени данная публикация очень сильно напоминает то, что сегодня принято называть «хайпом». Однако критики недоумевают: ведь этим «хайпом» занимаются представители науки, да еще используют для этого респектабельную площадку научного издания. Здесь явно есть какой-то умысел, и появление подобной публикации случилось неспроста. Возможно, таким путем пытаются прозондировать общественное мнение, а может, здесь имеются какие-то далеко идущие расчеты.

Последнее предположение не лишено оснований. Некоторые критики резонно замечают, что кое-какие идеи, когда-то считавшиеся совершенно бредовыми и морально неприемлемыми, первоначально высказывались в малоизвестных научных изданиях, но со временем их настолько «раскрутили», что они стали превращаться в политическую силу с далеко идущими последствиями. Наглядным примером является кампания по принуждению детей к необратимым медицинским процедурам по смене пола. Когда-то такое предложение тоже казалось бредовой идеей, но затем оно превратилось в часть государственной политики, проводимой под флагом «гендерной терапии».

Надо сказать, что это весьма здравое замечание. Напомним, что несколько лет назад среди пропагандистов веганской диеты уже звучали высказывания о том, что массового отказа людей от мясной пищи невозможно добиться только лишь через воспитание и внушение. Необходимо-де использовать некие «биологические» методики. То есть целенаправленно воздействовать на людской организм в целях выработки у человека отвращения к мясу. И вот, как видим, со стороны университетских ученых поступило конкретное предложение, и прозвучало оно на страницах весьма солидного научного журнала. Возможно, мы уже имеем дело с началом кампании по физическому «принуждению к веганству».

Да, пока что в такое предположение верится с трудом. Но ведь точно так же совсем недавно никому и в голову не приходило, что в США начнут практиковать смену пола у детей, преподнося это действо как великое благо для них. Мало того, отдавая под суд тех родителей, которые выражают открытое несогласие с такой практикой. Долго ли осталось ждать того момента, когда в СМИ начнут рекламировать процедуры по «излечиванию» людей от любви к мясу, показывая при этом счастливых пациентов, получивших дозу «аллергена»?

Константин Шабанов

13-14 ноября 2025 года Институт цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН) проводил Школу молодых ученых «Системная биология и Биоинформатика» SBB-2025 («Systems biology and Bioinformatics»).

Такие школы для молодых ученых в ИЦиГ проводят ежегодно для подготовки научных кадров по широкому спектру направлений в области современной биологии, начиная с 2008 года. Однако в этом году сам формат Школы серьезно изменился.

«Обычно в рамках школы проводят лекции уже состоявшихся ученых, признанных экспертов в своем направлении научной работы и затем – серию практических занятий. В этот раз мы решили отойти от привычной схемы и предложили молодым аспирантам и соискателям, которые планируют защититься, рассказать о новинках в их областях науки», — рассказал член Программного комитета Школы, главный научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, д.б.н. Сергей Лашин.

Единственным исключением стал доклад заместителя директора по научной работе ИЦиГ СО РАН, профессора, д.м.н. Андрея Летягина «Моделирование дренажных соотношений и массопереноса в системе лимфатических, венозных сосудов и дальних экстраваскулярных путей интерстиция», который вызвал у слушателей Школы живой интерес.

По словам организаторов, такой формат (когда Школа становится чем-то вроде небольшой конференции молодых ученых) – имеет свои очевидные преимущества, равно как есть они и у лекционных курсов от маститых ученых.

«Эксперимент получился удачным и теперь нам предстоит подумать, возможно ли в рамках одной школы совмещать оба подхода, взяв от каждого лучшее. Возможно, мы опробуем это уже на следующей школе, которую будет проводить институт», — подытожил Сергей Лашин.

Организаторы школы отметили высокий уровень всех представленных докладов, среди которых было крайне сложно выделить лучшие. Тем не менее экспертной комиссии Школы удалось определить несколько победителей.

Дипломы 1-й степени получили:

– Долматова Анастасия Алексеевна, студент, НГУ, доклад «Математическая модель оценки риска саркопении у пациентов с ревматоидным артритом»;

– Терехова Мария Сергеевна, студент, НГУ, доклад «Использование проточной цитометрии для оценки Т-клеточного ответа у мышей, иммунизированных мРНК-вакцинными конструкциями против COVID-19».

Диплом 2-й степени получил Авзалов Дмитрий Рафаилович, аспирант, инженер-исследователь, ИЦиГ СО РАН, доклад «Анализ характеристик текстуры оболочки зерен пшеницы, полученных с помощью цифровых изображений».

Дипломы 3-й степени получили:

– Соколов Владислав Сергеевич, студент, НГУ, доклад «Предсказание расположения в геноме длинных некодирующих РНК методами глубокого машинного обучения»;

– Шелудяков Никита Алексеевич, лаборант, НГУ, доклад «Предсказание сайтов посадки транскрипционных факторов по аминокислотным последовательностям белков с использованием методов искусственного интеллекта».

Как видно из перечисленных тем, они охватывали практически все области биологии, от генетики микроорганизмов до медицины.

«Интересная особенность, подмеченная в рамках Школы, примерно половина представленных работ опирается на большие данные в биологии, обработка которых требовала применения методов машинного обучения и искусственного интеллекта. Радует, что уже в рамках студенческих работ активно осваиваются эти современные технологии. Мы видим, что владение этими инструментами перестало быть прерогативой профильных специалистов в сфере ИТ, а стало важным инструментом исследовательской работы, и Школа это отчетливо продемонстрировала», — отметил член организационного комитета Школы, старший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Федор Казанцев.

Он также выразил надежду, что часть докладов, которые были опробованы на Школе, в следующем году, уже в доработанном виде станут частью программы крупнейшей международной мультиконференции «Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология» (Bioinformatics of Genome Regulation and Structure / Systems Biology, BGRS\SB-2026), которую традиционно раз в два года проводит ИЦиГ СО РАН.

Пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН

Фонд содействия инновациям подвел итоги конкурса «Старт-1». По результатам отбора пять проектов из Новосибирской области были рекомендованы к финансированию на общую сумму 25 миллионов рублей. Всего на конкурс было подано более 1800 заявок из 77 регионов России, а поддержку получили 158 проектов.

Конкурс «Старт-1» направлен на поддержку малых инновационных предприятий и стартап-команд на самой ранней стадии. Его ключевая задача — помочь разработчикам трансформировать научные идеи в работающие технологические решения с перспективой коммерциализации. В рамках гранта победители должны провести прикладные научные исследования и экспериментальные разработки, а также оформить заявку на регистрацию прав на интеллектуальную собственность (РИД).

Среди победителей от Новосибирской области — проекты в сфере высоких технологий, медицины и образования не только от компаний, но и от физических лиц. Поддержку получит разработка умного помощника для незрячих «ВидеоНавигатор», SaaS-платформа умного поиска с AI-ассистентом для интернет-магазинов Resosearch, а также образовательный чат-бот для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ по истории, использующий технологии искусственного интеллекта. Кроме того, финансирование одобрено для создания доступного отечественного лабораторного оборудования и на разработку лабораторного образца аддитивной системы для прямой прецизионной лазерной печати из газовой фазы.

Директор Новосибирского областного инновационного фонда Алексей Низковский, региональный представитель Фонда содействия инновациям, отметил важность конкурса для новосибирских разработчиков:

«Гранты программы "Старт" — это один из самых эффективных инструментов государственной поддержки для начинающих инноваторов. Они позволяют талантливым командам сконцентрироваться на исследованиях и разработках, не отвлекаясь на поиск "первых" денег. Для Новосибирской области, обладающей мощным научным потенциалом, такая поддержка крайне важна. Она помогает превратить перспективные идеи наших ученых и инженеров в конкурентоспособные продукты, которые в будущем могут завоевать не только российский, но и мировой рынок».

Грант предоставляется на финансовое обеспечение выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), включая затраты на заработную плату, аренду помещений и покупку необходимых комплектующих. Эти работы позволят проверить реализуемость заложенных научно-технических подходов и решений. Кроме того, эта стадия поможет оценить возможность создания на последующих этапах продукта, востребованного на рынке. Результаты выполненных НИОКР должны создать предпосылки для привлечения инвестора и софинансирования проекта на следующем этапе.

Конкурс проводится в рамках федерального проекта «Технологии» государственной программы РФ «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».

Полную "библиотеку" всех генов кукурузы для сотен линий растений создали специалисты ИЦиГ СО РАН. В ходе работы они изучили набор некодирующих РНК у более чем полутысячи сортов культуры, сообщили в пресс-службе организации. По мнению исследователей, выявленные связи помогут при селекции новых, устойчивых к холоду и засухе сортов кукурузы.

Функции длинных некодирующих РНК (днРНК) в геномах живых организмов до сих пор были плохо изучены, так как считалось, что они не несут в себе инструкции по созданию белков. Долгое время ученые относились к этим молекулам как к "шуму" на фоне изучения РНК, кодирующих белки. Однако на сегодняшний день исследователи установили, что днРНК играют важную роль во многих жизненных процессах.

"ДнРНК являются "регулировщиками" в клетке. Они указывают другим генам, когда включаться и выключаться. Мы их начали изучать, потому что появляется все больше информации об их влиянии на ключевые процессы у растений: рост, развитие и, что особенно важно для сельского хозяйства, устойчивость к засухе, болезням и другим видам стресса", — рассказал младший научный сотрудник Cектора биоинформатики и информационных технологий в генетике ИЦиГ СО РАН Артем Пронозин.

По последним научным данным, днРНК регулируют устойчивость растений к холодовому, солевому и тепловому стрессу и к недостатку кислорода, участвуют в развитии плодов, корней и листьев, а также во многих других процессах роста и развития растений. Поэтому изучение и анализ последовательностей днРНК может дать ученым дополнительную информацию о функциональной роли этих молекул. Однако до сих пор только для небольшой части днРНК их функции были установлены экспериментально, для большинства днРНК они остаются неизвестными.

Чтобы решить эту задачу, исследователи Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН (ИЦиГ СО РАН) воспользовались современной концепцией пан-транскриптома — "генетической карты" всех РНК кукурузы, сделав акцент не на обычных генах, которые кодируют белки, а на длинных некодирующих РНК.

"С помощью разработанной нами программы мы оценили разнообразие последовательностей и эволюционные закономерности днРНК кукурузы. Мы определили гены днРНК, которые являются уникальными для отдельных линий кукурузы, а значит могут быть связаны с адаптацией растений к уникальным условиям среды или стрессу. Полученные знания позволят проводить более точную селекцию растений, выявлять кодирующие и некодирующие гены, отвечающие за регуляцию устойчивости растений к различным видам стресса, а также помогут увеличить количество новых сортов, адаптированных к климатическим особенностям разных регионов нашей страны", — рассказал Артем Пронозин.

Исследование проводилось в рамках консорциума "Курчатовский геномный центр", ведущей научной организацией которого ИЦиГ СО РАН стал в 2025 году, при поддержке гранта РНФ, проект№ 23-12-00103.

Исследования коллектива ученых из России, Украины и Эстонии подтвердили гипотезу о связи скифов с населением, жившим на территории Алтая и соседних регионов более двух тысяч лет назад. Об этом сообщил ТАСС заведующий межинститутской лабораторией молекулярной палеогенетики и палеогеномики Института Цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН Александр Пилипенко.

"Проблема происхождения и распространения скифской культуры, которая за довольно короткий период возникла и распространилась практически во всем степном поясе Евразии, от Алтая и даже Тувы до северного Причерноморья, обсуждается достаточно давно и в различных аспектах. Основной вопрос для Северного Причерноморья заключался в том, сопровождалось ли наступление скифской эпохи прибытием в регион нового населения из других районов Евразии, или в данном случае происходило лишь изменение культуры. В новом исследовании ученые показали, что внешнее генетическое влияние на население северного Причерноморья в скифскую эпоху все-таки было", - сказал Пилипенко.

Он отметил, что такая возможность в той или иной степени и раньше признавалось генетиками, но современный этап исследований характеризуется новыми технологиями и подходами.

"Авторы исследования провели анализ "полных" ядерных геномов, что дает больше генетической информации. Другая важная особенность работы - анализ разновременного населения одного и того же региона. Этот подход позволяет сравнивать группы, сменявшие друг друга на одной территории в различные эпохи и видеть появление новых генетически отличных групп населения", - добавил Пилипенко, уточнив, что основным наблюдением ученых стало то, что в скифское время в северном Причерноморье появляются генетические компоненты новые для региона, которые, вероятно, связаны генетически с древним населением Южной Сибири, а именно населением скифского времени Алтая и сопредельных регионов.

Врио директора Института археологии и этнографии СО РАН Андрей Кривошапкин сообщил ТАСС, что полиэтничный характер скифской культуры предполагался и ранее, но с большим фокусом на бассейн Днепра по происхождению.

"Роль других территорий не отвергалась, поэтому возможный восточный вектор происхождения скифского мира не неожиданен, если мы не рассматриваем его как исключительный, а как один из", - отметил Кривошапкин.

Статья коллектива ученых из России, Украины и Эстонии под руководством Ричарда Виллемса из Тартуского университета была опубликована в авторитетном журнале Current Biology. Ученые исследовали геномы 31 жителя Евразийской степи, скифов и родственных им сарматов, а также живших до их появления и после их исчезновения народов. 

Исследователи из Института археологии и этнографии СО РАН с помощью компьютерной микро-томографии впервые изучили содержимое костяных игольников из неолитических погребений Сибири возрастом в 5 тысяч лет и реконструировали способ их ношения. Результаты исследования получены при поддержке Российского научного фонда и опубликованы в престижном международном журнале Archaeological and Anthropological Sciences.

Несколько игольников — футляров для игл, сделанных из трубчатых костей птиц — были найдены в начале 1950-х академиком АН СССР А.П. Окладниковым на Верхоленском могильнике в Прибайкалье и хранятся сегодня в собрании музея Института археологии и этнографии СО РАН. Два из них оказались заполнены внутри землёй, и потому наполнение игольников сохранилось в том же положении, в каком его оставили 5 тысяч лет назад. Благодаря неинвазивному методу исследования — компьютерной микро-томографии, выполненной в Центре коллективного пользования «Геохронология кайнозоя», — внутри игольников были обнаружены не только костяные иглы, но и бусины из раковины моллюска. Древние охотники и собиратели регулярно пользовались иглами при жизни и поместили игольники в могилы своих сородичей, по всей видимости, чтобы они послужили им и в загробном мире. Но как именно обитатели берегов Байкала, постоянно мигрирующие за добычей, носили игольники с собой?

Дарья Кожевникова, кандидат исторических наук, научный сотрудник лаборатории «ЦифрА» Института археологии и этнографии СО РАН, рассказывает: «Микро-томография позволила нам заглянуть внутрь предметов, и оказалось, что иглы и бусины в игольнике были расположены вдоль центральной оси, не касаясь стенок. Вероятно, между самим игольником и его внутренним содержимым была кожаная полоска-прокладка, истлевшая со временем. Концы полоски, по-видимому, пристегивались к одежде или поясу, и таким образом нужные мелочи всегда были под рукой». 

Открытие позволяет по-новому взглянуть на материальную культуру неолитического населения Сибири, так как подтверждает высокую мобильность древних сообществ и демонстрирует преемственность технологий от неолита до этнографической современности — подобные игольники хорошо известны в регионе у коренного населения XIX — первой половины ХХ веков. Метод микро-КТ открывает новые возможности для изучения археологических артефактов неинванзивным способом, сохраняя артефакты в их первоначальном виде для дальнейшего изучения. 

Дарья Гаркуша

В исследованиях на мышах новосибирские ученые показали, что большое количество бактерий Akkermansia muciniphila и Bacteroides acidifaciens в здоровом кишечнике может быть связано с колоректальным раком в будущем. В то же время эти бактерии выполняют в организме много полезных функций и широко используются при создании современных пробиотиков. Статья об исследовании опубликована в Scientific Reports.

«Наша группа на протяжении нескольких лет изучала микробиоту кишечника и то, как она вовлечена в воспалительные процессы. Нам стало интересно исследовать ее роль в развитии рака, связанного с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК). Однажды, работая с экспериментальной моделью колоректального рака, мы обнаружили, что у мышей одной и той же генетической линии, но полученных из разных вивариев, эта модель развивается по-разному: у одной группы животных опухоли в кишечнике почти не появлялись, у другой, наоборот, их было очень много. Мы предположили, что это может быть связано с различиями в составе микробиоты. Секвенирование 16S рРНК с последующим биоинформатическим анализом продемонстрировало: у животных, развивших меньше опухолей, оказалось больше бактерий Akkermansia muciniphila. Это было логично. По широко известным данным, эта бактерия обладает противовоспалительными свойствами и способствует повышению барьерной функций кишечника», — рассказывает научный сотрудник лаборатории моделирования патологий человека Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН (на момент исследования. — Прим. ред.) кандидат биологических наук Ксения Михайловна Ачасова.

Однако ученых смущало одно обстоятельство: в большинстве исследований о взаимосвязи бактерий с колоректальным раком, как правило, изучалась микробиота кишечника животных (или пациентов) с уже развившимися опухолями. В таких случаях всегда есть вероятность, что наблюдаемое состояние — не причина развития патологии, а его следствие. Поэтому исследователи решили изучить состав микробиоты кишечника у мышей до того, как на них воздействовали веществами, стимулирующими опухолеобразование на фоне хронического воспаления. 

«Поскольку мы уже выявили потенциального кандидата, то решили посмотреть именно на A. muciniphila, и оказалось, что в начальной точке эксперимента наблюдалась абсолютно противоположная ситуация: у животных, развивших больше опухолей, было больше этой бактерии на момент, когда они еще находились в здоровом состоянии», — отмечает Ксения Ачасова.

Затем ученые совместно с коллегами из Научно-исследовательского института нейронаук и медицины, Международного томографического центра СО РАН и Новосибирского государственного университета решили расширить исследование. В этот раз эксперимент проводился на мышах той же генетической линии из одного института, но содержащихся и разводимых в разных комнатах (они различались как раз по количеству A. muciniphila в кишечнике). Изучали микробиоту кишечника подопытных животных в трех разных точках: в начальной, то есть в здоровом состоянии, в промежуточной, после того как развилось хроническое воспаление, и в конечной, когда уже ожидалось появление опухолей. 

Исследование показало, что наиболее сильные различия в бактериальном сообществе наблюдались в первых двух точках. Удалось выделить три бактерии, количество которых коррелирует с развитием опухолей. Помимо уже известной A. muciniphila, ими оказались Bacteroides acidifaciens и Desulfovibrio fairfieldensis (эта бактерия известна как маркер микробиоты, ассоциированный с хроническим колитом). Если первые две прогнозировали более выраженное развитие опухолей, будучи распространенными в первой точке, то количество третьей увеличивалось на второй стадии исследования и также коррелировало с опухолеобразованием. Причем возрастание числа D. fairfieldensis при хроническом воспалении положительно коррелировало с количеством A. muciniphila и B. acidifaciens до воздействий. Ученые предположили, что эти эффекты могут быть связаны со сложным взаимодействием внутри сообщества между отдельными видами бактерий A. muciniphila и B. acidifaciens и D. fairfieldensis в контексте воспаления и ассоциированного с ним опухолеобразования.

Пока не известны механизмы, которые объясняли бы, почему так происходит. Есть только гипотезы. Одна из них касается того, как бактерии воздействуют на иммунную систему. Известно, что микробиота вносит огромный вклад в ее развитие и функционирование, в защитные функции кишечника и физиологию эпителиальных клеток. Возможно, в некоторых обстоятельствах A. muciniphila и B. аcidifaciens в ходе воспаления запускают механизмы, которые могут в большей степени способствовать появлению опухолей. Для бактерий рода Desulfovibrio показаны провоспалительные свойства, и увеличение их количества также могло привести к усилению воспалительных реакций.

Другая гипотеза может объяснить происходящее через взаимодействие бактерий в составе микробиоты на уровне метаболитов. «В сообществе между бактериями происходит обмен: некоторые бактерии способны расщеплять сложные вещества и в результате выделять метаболиты, которые могут быть использованы другими бактериями.  Бактерии A. muciniphila и B. аcidifaciens производят короткоцепочечные жирные кислоты, что сопровождается выделением водорода, который может использовать сульфатредуцирующая бактерия D. fairfieldensis, — объясняет Ксения Ачасова. — Однако в рамках данной работы мы не проверяли это предположение в экспериментах».

Ученые подчеркивают, что все имеющиеся на сегодняшний день объяснения взаимосвязи A.muciniphila и B.аcidifaciens с развитием опухолей на фоне воспаления в кишечнике — лишь гипотезы. «На данный момент на основе нашей работы нельзя что-то рекомендовать или делать какие-то однозначные выводы. Однако она может стать основой для дальнейших, более подробных исследований. Микробиота изучается обширно и достаточно давно, и при этом часто новый результат порождает еще больше вопросов. Интересно было бы изучить механизмы, которые лежат в основе взаимодействия между микроорганизмами внутри сообщества, и найти новые способы регулировать микробиоту, — говорит Ксения Ачасова. — Обращать внимание на эти процессы важно еще и потому, что перекрестные метаболические взаимодействия между бактериями часто упускаются из виду при разработке пробиотиков».
Исследование было выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-75-01094).

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.

Диана Хомякова

Фото автора

Мы уже неоднократно уделяли внимание производству так называемых «альтернативных» белков в качестве еды будущего. Не так давно у всех на устах была тема искусственного и культивированного мяса, и особенно – тема выращивания съедобных насекомых. Напомним, что даже в Новосибирске появились стартапы по выращиванию сверчков. А на кафедрах некоторых новосибирских вузов (о чем мы также писали) проводят опыты с использованием белка опарышей для приготовления различных блюд (в том числе – десертов).

Правда, в последние годы (из-за напряженной внешнеполитической обстановки) внимание к указанным темам заметно ослабло, причем, не только у нас, но и на Западе. Но всё же мы вполне допускаем, что интерес к «альтернативным» белкам в ближайшее время возродится с прежней силой.

В этой связи считаем необходимым еще раз обратить внимание на то, что сам поиск «альтернативной» еды никак не является особенностью наших дней. В свое время мы уже отмечали тот факт, что поиски в данном направлении ведутся почти столетие. Это, если можно так выразиться, одна из «фишек» научно-технического прогресса, основанная на уверенности в том, что поступательное развитие технологий должно привести к повальной индустриализации всех отраслей, включая и производство продуктов питания. Последнее традиционно связывают с сельским хозяйством, делая с помощью самого слова «сельский» неизменный акцент на связь с землей, с почвой. Однако в логике индустриализма рано или поздно должен обязательно наступить, отрыв от почвы, и в этом плане производство еды полностью утратит свой «сельский» характер, став частью предельно урбанизированной промышленной среды. 

Поиск «альтернативных» белков всегда осуществлялся именно в этом контексте. Поэтому на роль альтернативы намеренно подбирали те организмы, которые как раз и можно выращивать в полном отрыве от почвы, в типично заводских условиях. Причем так, чтобы питательная масса в процентном отношении максимально превосходила всё «лишнее» и несъедобное – чего так много у обычных сельскохозяйственных культур или животных, когда на килограмм еды вы получаете несколько килограммов отходов.

В послевоенные годы на роль таких организмов прочили микроскопические одноклеточные водоросли, такие, например, как всем известная хлорелла. Работы с хлореллой (и ей подобными) активно велись как у нас в стране, так и за рубежом. В частности, в 1950-е годы исследования на данную тему проводили в Московском институте рыбной промышленности (на кафедре гидробиологии).

Как подчеркивали ученые в публикациях тех лет, еще в XVIII столетии натуралисты выявили роль микроскопических растительных организмов в питании водных животных, аналогичную роли высших растений для наземных животных. Вызывало удивление то, почему эти организмы так долго оставались вне практического использования человеком за всю его историю. Самое интересное, что одноклеточные водоросли широко использовались в биохимических и физиологических исследованиях, что привело к созданию различных методов их культивирования в малых объемах в условиях лабораторий. Почему бы, спрашивается, не масштабировать эти методы, наладив массовый выпуск одноклеточных водорослей на промышленной основе?

Для начала выясним, чем же микроскопические водоросли так привлекали ученых. Насколько они были пригодны для производства «альтернативной» еды? Судя по публикациям тех лет, та же хлорелла и прочие водоросли из группы протококковых чуть ли не идеально подходили для здорового сбалансированного питания. К тому времени их химический состав был уже хорошо изучен. Как отмечали ученые, эти организмы поражают богатством протеинов. Так, в условиях достаточного азотистого питания хлорелла содержит более 50% протеинов, 35% углеводов (из которых лишь несколько процентов приходится на клетчатку), 5% жира и 10% минеральных солей. По богатству протеинов, отмечали исследователи, протококковые водоросли заметно превосходили лучшие источники растительного белка, употребляемые для кормления сельскохозяйственных животных и культивируемые для пищевых целей.  

Другая привлекательная черта протококковых водорослей связана с их пластичностью, многосторонней реакцией на изменение условий выращивания. Эта реакция вполне может быть направлена по нужному пути. Например, путем изменения газового и минерального питания хлореллы, а также температурных и световых условий, можно добиться разного соотношения протеинов, углеводов и жиров. В итоге одна и та же культура даст биомассу с разным составом указанных компонентов. Допустим, в одном случае будет получен такой состав: 58% белка, 37,5% углеводов и 4,5% жира. А в другом случае получим такое соотношение: 8,7% белка, 5,7% углеводов и 85,5% жира! В столь же широких пределах, подчеркивали ученые, можно управлять сухим весом и содержанием золы, хлорофилла и фосфора.

Впрочем, высокое содержание протеина само по себе не гарантирует полноценности пищи. Необходимо, чтобы протеины содержали определенный набор аминокислот. В этом случае поразительным фактом стало то, что в той же хлорелле содержатся все десять аминокислот, которые должны обязательно присутствовать в пище. Точнее, они составляют примерно 42% состава ее белков. Это означает, что даже при питании одной только хлореллой их будет достаточно, чтобы обеспечить человеку аминокислотную норму! Кроме того, в ней были найдены аспарагиновая и глютаминовая кислоты, гликоколь, серин, аспарагин, аланин, тирозин, глютамин, пролин, гамма-аминомасляная кислота и бета-аланин.

Жиры хлореллы при комнатной температуре остаются жидкими, что связано с высоким содержанием в них ненасыщенных жирных кислот. По составу этот жир близок к другим растительным жирам, обычно употребляемым в пищу.

Углеводы протококковых представляли меньший интерес. Главной положительной особенностью их состава было весьма низкое содержание целлюлозы, которая почти не переваривается человеческим организмом. Среди сахаров отмечалось преобладание глюкозы и фруктозы.

Также выяснилось, что микроводоросли являются исключительным по богатству источником витаминов. Чтобы обеспечить их суточную норму для человека, достаточно 100 граммов сухой хлореллы. В свежих водорослях одного только витамина C содержится столько же, сколько в лимоне!

Учитывая столь впечатляющий состав, ученые сосредоточились на оценке пищевой пригодности микроводорослей, для чего, начиная уже с 1940-х годов, проводились соответствующие испытания на животных. Опыты, проведенные в США, Англии и Германии на крысах, давали обнадеживающие результаты. Ни в одном случае не обнаружилось никакой токсичности или какого-либо другого неблагоприятного воздействия. Равным образом не наблюдалось и отказа животных от пищи, содержащей хлореллу. Причем, как отмечалось, для прироста веса животных протеин этих водорослей оказался даже более эффективным, чем протеин сухих пивных дрожжей, плесени, грибов, и в особенности – соевой и арахисовой муки. По мнению некоторых ученых, протеин водорослей практически равноценен белку сухого молока.

Разумеется, хлорелла имеет свой особый вкус и запах, в силу чего пришлось бы решать вопрос о способах ее использования в кулинарии. Было отмечено, что при добавлении сухой хлореллы к другим пищевым продуктам ее вкус и запах ничем себя не выдавал. В Японии в 1950-е годы уже разрабатывались рецепты блюд, содержащих приличные количества этой микроводоросли. Таким путем, отмечали ученые, продукты обогащались важными белками, жирами и витаминами. В США, в время проведенных испытаний в Институте Стэнфорда, такие блюда получили положительную оценку.

Естественно, перед исследователями вставал вопрос о наиболее оптимальных технологиях массового производства микроводорослей. Речь шла не только о пищевой промышленности. Хлорелла, например, рассматривалась как ценная кормовая, а также техническая культура. Самое интересное, что к середине 1950-х годов в разных странах уже существовали серьезные наработки относительно способов ее культивирования, подробно описанные в научных журналах тех лет. Наша страна, по сути, пыталась встроиться с это направление, и наши ученые предлагали свои собственные варианты технологий для выращивания водорослей. Речь даже шла о создании целой инновационной отрасли – «водорослеводстве».  

Останавливаться на технических подробностях здесь не имеет смысла, поскольку это узкоспециальная проблема. Важнее обратить внимание на другой аспект данной темы. Его можно назвать «идеологическим». Дело в том, что уже в середине прошлого века в научном сообществе циркулировала мыль о том, будто сельское хозяйство слишком зациклилось на культивировании высших растений, из-за чего игнорируется разнообразие форм и функций растительного мира. Этот стереотип предложено было сломать. Низшие растения, такие, как упомянутые здесь одноклеточные водоросли, обнаруживали явные преимущества перед традиционно возделываемыми культурами. По крайней мере, такие выводы напрашивались на основе проводимых тогда экспериментов.

Впечатляющие результаты окрыляли тогдашних ученых. Несмотря на то, что в 1950-е годы еще не было достаточных данных для анализа экономической составляющей «водорослеводства», существовала уверенность в том, что водоросли станут вполне доступным по цене продуктом. В этом как будто убеждала их высокая урожайность и относительная несложность механизации их производства.

Разумеется, остается вопрос: почему остановился прогресса в этом направлении? Ведь если исходить из того, что было сделано к середине 1950-х годов, в наше время хлорелла уже должна была бы стать «вторым хлебом», а может, даже основным продуктом питания. Выходит, в логике научных рассуждений на этот счет закралась какая-то ошибка. Вполне возможно, нынешние пропагандисты «альтернативного» белка из насекомых совершают ту же самую ошибку. Причем, ошибку фундаментальную, лежащую в основе самой концепции «альтернативной» еды. Пока мы оставляем этот вопрос открытым, однако постараемся к нему вернуться в ближайшее время.

Николай Нестеров

Научный сотрудник Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН к.ф.-м.н. Алексей Сергеевич Петров награжден премией имени выдающихся ученых Сибирского отделения РАН.  Торжественное вручение прошло сегодня, 19 ноября на общем собрании отделения в 125 годовщину со дня рождения основателя СО РАН академика Михаила Лаврентьева.

Алексей Петров получил премию имени Константина Константиновича Свиташева — за цикл работ «Исследование атомарных процессов на поверхности кремния Si (111) при осаждении германия и олова для разработки методик их in situ контроля при изготовлении структур для наноэлектроники».

Современная электроника работает быстрее и становится компактнее во многом благодаря тому, что её ключевые элементы уменьшаются до нанометровых размеров. Но на таких масштабах даже отдельные атомы играют решающую роль, поэтому контроль поведения поверхности материалов на атомарном уровне определяет свойства гаджетов завтрашнего дня.

Основой большинства микросхем остаётся кремний, поэтому нужно уметь управлять свойствами его ростовой поверхности на всех стадиях создания полупроводниковой гетероструктуры. Требуемую точность при выращивании дает метод молекулярно-лучевой эпитаксии, когда в вакуумных камерах строго контролируется концентрация атомов, скорость их осаждения и другие параметры.

Ученых и технологов, создающих перспективные материалы, интересуют структуры на основе кремния, германия и олова, так как они совместимы с кремниевой технологией производства электроники. При их получении методом молекулярно-лучевой эпитаксии важно понимать, что происходит на поверхности: как адсорбируются осаждаемые атомы, как они двигаются вдоль атомарно-гладкой поверхности, образуют покрытия с требуемыми свойствами.

Возможность наблюдать эти процессы в режиме реального времени у Алексея Петрова с соавторами была благодаря сверхвысоковакуумному отражательному электронному микроскопу — установке, которая есть только в ИФП СО РАН.

Основным результатом из цикла, поданного на конкурс, Алексей считает работу, где удалось показать возможность управляемого создания на поверхности кремния участков с разной зонной структурой. То есть, говоря упрощенно, — формирования нанометровых участков, где можно управлять поведением электронов и протеканием тока.

«Это интересно как для технологии изготовления полупроводников ―  можно формировать последовательность открытых и закрытых участков для протекания тока, так и для базовой физики — влияние примесного покрытия на структуру границы раздела кристалл-вакуум», — поясняет ученый.

Алексей добавляет, что цикл исследований включал несколько работ с 2020 г., но на конкурс были поданы три из них, опубликованные за последние три года. Статьи объединяет общая цель — понять, как атомы германия и олова взаимодействуют с поверхностью кремния и как это можно использовать для управления свойствами будущих наноэлектронных структур.

«В ключевой работе, вышедшей в журнале Applied Surface Science в 2023 г. приведены самые яркие результаты с точки зрения наглядного представления физики процессов при нанесении металлических покрытий на поверхность кремния. В исследовании мы впервые показали, как может перераспределяться олово по поверхности в процессе осаждения, как оно может перемешиваться с атомами кремния, всегда присутствующими на ростовой поверхности. Продемонстрировали, как оловянное покрытие меняет структуру поверхности кремния.

Уже в этой работе сделали предположение, что, меняя скорость осаждения олова и температуру подложки, можно варьировать структуру формируемого примесного покрытия. То есть менять свойства двумерного оловянного покрытия от чисто металлических к полупроводниковым из-за увеличения доли кремния в нём», — подчеркивает победитель конкурса.

Работы Алексея Петрова с коллегами открывают возможности совершенствования технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, более точного контроля полупроводниковых слоёв во время роста и формирования новых, гибридных структур на основе кремния, олова и германия. На основе последних могут быть сделаны приборы высокочастотной электроники, сенсоры нового поколения, элементы перспективной логики.

В конкурсе молодых ученых на премии имени выдающихся ученых Сибирского отделения Алексей участвовал впервые. Он отмечает, что главной сложностью при подаче заявки стала необходимость ограничиться недавними работами. «Важно было показать, как три разные работы складываются в единый цикл. Для полноты картины хотелось бы включить и статьи 2020–2021 годов, но правила допускали только публикации последних трёх лет.

Кроме того, требовалось всё компактно изложить на двух страницах так, чтобы и суть работы была ясна, и не потерялись важные результаты. При принятии решения о подаче заявки определяющим для меня фактором было наличие публикации в Applied Surface Science — одном из топовых журналов по тематике наших исследований», – поясняет молодой ученый.

Пресс-служба Института физики полупроводников СО РАН

Фото Надежды Дмитриевой