Исследователи из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН разрабатывают новый метод лечения рака и инфекций с использованием молекул иммуностимулирующих РНК. Эти молекулы помогают организму бороться с болезнями и предотвращают опасное осложнение — фиброз легких. Статья об этом опубликована в международном журнале Biochimie.

«Главная идея новой технологии заключается в способности иммуностимулирующих РНК повышать возможность организма защищаться от заболевания самостоятельно, не вызывая значительных побочных эффектов. ИсРНК запускают активность иммунной системы и усиливают защиту против инфекций и болезней», — рассказывает главный научный сотрудник лаборатории биохимии нуклеиновых кислот ИХБФМ СО РАН доктор биологических наук Елена Леонидовна Черноловская.

Эти молекулы действуют сразу несколькими путями. Одна из ключевых функций — стимуляция выработки интерферонов первого типа, специальных белков, которые блокируют размножение вирусов и поддерживают иммунитет. Потенциал применения исРНК распространяется не только на борьбу с онкологическими заболеваниями, но и на лечение вирусных инфекций. Попав в организм, молекула запускает выработку широкого спектра сигнальных белков — цитокинов, часть из которых тормозит опухолевое деление клеток, другие же, наоборот, могут способствовать воспалительным процессам. При этом важно отметить, что эффект исРНК определяется именно составом выделяемых цитокинов. Конкретная молекула, которую исследуют ученые ИХБФМ СО РАН, обладает уникальным спектром: высокий уровень интерферонов первого типа сочетается с низким уровнем провоспалительных веществ, что делает ее особенно перспективной.

Фиброз легких представляет серьезную опасность, поскольку часто выступает осложнением других заболеваний. Часто он возникает у больных онкологией из-за химиотерапевтического лечения, а также у рабочих, подверженных воздействию частиц тяжелых металлов и кремния в промышленной среде.

«Для изучения воздействия исРНК на процессы фиброза легкого мы выбрали две экспериментальные модели. Первая имитировала побочные эффекты химиотерапии с использованием препарата “Блеомицин” при злокачественных новообразованиях. Вторая модель отражала последствия инфекционных поражений дыхательной системы, вызванные липополисахаридом. Мы проанализировали влияние иммуностимулирующей РНК на динамику формирования фиброза у мышей. Оказалось, что такая терапия не только не усиливает проявления болезни, но напротив — способствует снижению степени поражения тканей и предупреждает дальнейшее развитие фиброза», — отметила Елена Черноловская.

Исследователи проверяли эффективность препарата как профилактически, так и терапевтически, выявив оптимальную схему введения, при которой наблюдалось максимальное улучшение показателей здоровья животных. Эксперимент проводился на нескольких группах грызунов, причем в каждую группу входило не меньше шести-десяти особей. Такое количество позволило специалистам собрать точные и надежные научные данные. Ученые установили, что для защиты от вирусных заболеваний максимальная защита достигается при профилактическом применении препарата. В свою очередь, для лечения раковых опухолей оптимальным вариантом стала следующая схема: лекарство вводили раз в четыре дня. Именно такой промежуток идеально соответствовал естественной реакции организма на повторную стимуляцию выработки защитных белков — интерферонов.

При исследовании влияния исРНК на терапию злокачественных новообразований клетки меланомы вводили мышам подкожно, чтобы проследить рост первичной опухоли. Метастазы изучали, внедряя опухоль внутривенно, при этом метастазы образуются главным образом в легких. Гепатома чаще метастазировала в печень и почки. Когда появлялось небольшое новообразование, животных делили на группы. Одним давали только иммуностимулирующую РНК с липидом, другим — цитостатик (препарат, подавляющий рост опухолевых клеток), третьим — оба препарата. Постоянно контролировали размеры опухолей, массу животных и показатели крови.

Затем гистологические препараты органов изучали под микроскопом, оценивая иммунную инфильтрацию, а также численную или объемную плотность патологических структур методом морфометрии. Изучение селезенки показывало интенсивность иммунного ответа, а анализ крови позволял увидеть изменение клеточного состава и концентрации цитокинов.

Метод лечения зависел от вида опухоли. Комбинированная терапия цитостатиками и иммуностимулирующей РНК оказалась лучшей для меланомы, поскольку одного лишь цитостатика зачастую недостаточно. При этом способ введения молекулы в организм играет ключевую роль. Дело в том, что сама по себе РНК нестабильна и быстро разрушается в кровотоке, для активации защитных свойств она должна проникнуть внутрь клетки. Решением становится использование специальных переносчиков — катионных липосом. Различные составы липидных комплексов влияют на активность иммуностимулирующей РНК. Одни способствуют максимальному производству защитного белка — интерферона и обеспечивают лучшее противовирусное воздействие, другие лучше подходят для уничтожения раковых клеток. Каждый случай требует своего подхода к доставке активного компонента.

«Мы продолжаем изучать, насколько разные типы опухолей чувствительны к лечению иммуностимулирующими РНК. Наша главная задача — определить, какие виды онкологии эффективнее всего отвечают на такое лечение, и выявить биологические признаки, предсказывающие их реакцию. Так мы сможем точнее выбрать область применения наших разработок. Это исследование проводится в рамках проекта РНФ № 19-74-30011», — подчеркнула Елена Черноловская.

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

Ирина Баранова

Похоже, японские фермеры решили реабилитировать крупных рогатый скот в глазах борцов с глобальным потеплением. Напомним, что в нынешнем столетии коровы вошли в «черный список» ООН как один из источников парниковых выбросов. Речь, в основном, идет о метане – очень сильном парниковом газе. Метан содержится и в коровьей отрыжке, и выделяется из коровьего навоза. Некоторые европейские страны уже пошли по пути сокращения поголовья крупного рогатого скота (о чем мы писали). И такой подход к решению проблемы уже задал определенные ориентиры для западных стран.

Японцы в этом смысле оказались более прагматичными и не стали рубить с плеча. Руководство этой страны, конечно же, также демонстрирует высокую экологическую сознательность, приняв соответствующие планы по снижению парниковых выбросов до 2050 года. Но что касается животноводства, то здесь возник важный «зеленый» прецедент, широко транслируемый в мировых СМИ. Так, недавно появилось сообщение о том, что на острове Хоккайдо на одной из коровьих ферм из навоза и мочи животных начали производить энергетический водород.

На Хоккайдо находится основная часть молочных ферм Японии, дающих стране более половины молока и молочной продукции. Здесь содержится более миллиона голов крупного рогатого скота, который ежегодно оставляет не менее 20 миллионов тонн навоза. При таких скоплениях этот навоз запросто становится источником выбросов метана. Как совместить такое количество опасных отходов с принципами «устойчивого развития», да еще с прицелом на борьбу с глобальным потеплением?

Выход был найден как раз в контексте водородной темы. Водород, как мы знаем, объявлен «топливом будущего», а метан, со своей стороны, может стать сырьем для производства водорода. Известно, что промышленный водород получают, в основном, из природного газа (то есть того же самого метана). Чаще всего это осуществляют путем взаимодействия метана с перегретым водяным паром. То есть технология эта хорошо известна. Но точно так же хорошо известна технология получения метана из органических отходов, включая и навоз. Если совместить одно с другим, получим переход от отходов к модной водородной теме. Так и поступили на одной японской ферме с острова Хоккайдо.

Технологическая цепочка здесь такая. Вначале навоз перерабатывается в анаэробном реакторе, где его расщепляют микроорганизмы без доступа кислорода. В результате распада образуется так называемый биогаз, содержащий большой процент метана. Затем этот метан очищается и далее перерабатывается в водород. Одна такая «водородная» ферма способна за день получить примерно 70 кубометров водорода. Этого количества хватает для заправки 28 автомобилей, использующих водородные топливные элементы. Стоит напомнить, что Япония является лидером по производству автомобилей, использующих топливные элементы на водороде. В разработку таких технологий были вложены значительные средства. Поэтому появление «водородной» фермы и соответствующей заправочной станции выглядит вполне логичным шагом.

Заправочная станция этого маленького предприятия была как раз спроектирована для обслуживания «зеленой» сельхозтехники – тракторов и вилочных погрузчиков, работающих на топливных элементах. Жидкие навозные фракции, остающиеся после извлечения биогаза, используются в качестве удобрения. Муравьиная кислота, также образующаяся в процессе производства, применяется в качестве консерванта кормов.

Важно отметить, что появление «водородной» фермы на Хоккайдо не является спонтанным событием, а стало частью реализации национального проекта, запущенного Министерством окружающей среды Японии еще в 1915 году. Проект как раз направлен на производство водорода из сельскохозяйственных отходов для местного потребления в рамках экономики замкнутого цикла. Пример с переработкой коровьего навоза важен в том смысле, что это не просто научный эксперимент. Он призван наглядно продемонстрировать, каким путем сельских общины могут создать дополнительный продукт, используя отходы. Тем самым сделан очередной шаг к «устойчивому будущему». И надо надеяться на то, что место в нем найдется и коровам.

Что касается производства водорода из органических отходов, то оно началось не сегодня. Та же Япония имеет на этот счет и другие примеры. Так, в городе Фукуока для производства водорода используются сточные воды. По сути, речь идет об отходах человеческой жизнедеятельности. Сточные воды поступают на очистные сооружения, где после очистки воды остается ил, содержащий значительное количество органики. Эта органика перерабатывается по той же схеме, что и коровий навоз в вышеописанном случае. Данная инициатива явилась плодом сотрудничества городской администрации с Университетом Кюсю. Предприятие по переработке сточных вод в водород появилось в 2015 году. Затем к этому делу подключилось несколько крупных компаний, включая компанию Toyota. В 2024 году Toyota помогла городским властям запустить первый в Японии парк служебных транспортных средств, работающих на водородном топливе. Сюда относятся машины скорой помощи, фургончики для доставки и мусоровозы. Очистные сооружения позволяют получать за 12 часов примерно 300 кг водорода. Этого хватает для заправки 30 грузовиков. Причем, такой транспорт работает совершенно бесшумно и без выхлопных газов.

Производством водорода из отходов занимаются и в других странах. Так, в Таиланде для этих целей используется свиной навоз, куриный помет и даже кокосовая шелуха. Не так давно специалисты Иллинойсского Университета (Чикаго) усовершенствовали данный способ получения водорода, сделав технологию менее энергоемкой. В том же направлении работают специалисты из Университета Ковентри (Великобритания), исследуя способы переработки сточных вод. Для работы они использую аммиак, содержащийся в сточных водах. Обычно аммиак уничтожается на очистных сооружениях, поскольку он относится к токсичным веществам. В то же время он является хорошим источником для получения энергетического водорода. Данная инициатива финансируется в рамках специальной программы, которую поддерживает консорциум из 24 организаций.

В целом, такие инициативы по переработке отходов настраивают на оптимистический лад. На наш взгляд, любой способ превращения отходов в доходы выглядит вполне здраво. Единственный момент, которые вызывает у нас вопросы: почему необходимо зацикливаться на водороде? Если отходы животноводства достаточно легко превратить в горючий биогаз, насколько оправданно использовать дополнительное технологическое звено, используя при этом не такие уж маленькие энергетические затраты?

Надо сказать, что этот момент прекрасно осознается самими разработчиками и производителями. Водород из навоза – весьма затратное дело как в плане самого производства, так и в плане хранения и транспортировки. К примеру, при хранении в баллонах водород подвержен утечкам из-за его предельно низкой молекулярной массы.

Кроме того, он вызывает коррозию металла, делая его хрупким. Также он подвержен внезапным воспламенениям, что требует дополнительных мер безопасности. Мы знаем, к каким разрушительным последствиям иной раз приводят утечки природного газа. Но с водородом таких ЧП может стать еще больше.

Если сравнивать водород с бензином, то при равной массе он дает в три раза больше энергии. И это хорошо. Но проблема в том, что если перевести это в объем, то для водорода потребуются емкости куда большие, чем для бензина. Так, литр жидкого водорода содержит только четверть энергии от такого же объема бензина. Соответственно, он потребует для хранения куда большие по объему емкости, чем это имеет место в случае с ископаемым топливом.

В силу указанных причин водородная тема вряд ли может рассчитывать на ажиотажный спрос. Да, на уровне пилотных проектов, имеющих дополнительную финансовую поддержку (в том числе и государственную) всё выглядит замечательно. Но возможна ли массовая коммерциализация таких водородных проектов – остается под вопросом.

На наш взгляд, остановка на производстве биогаза стала бы более взвешенным решением. Но, случилось так, что «топливом будущего» был назван именно водород. По этой причине экспериментаторы решили шагнуть до самого предела. Да, результат получен. Но вот сможет ли он и в самом деле предопределить будущее? В этом случае борцам за «зеленый» энергопереход не остается ничего другого, как уповать на появление каких-то принципиально новых чудодейственных технологий.

Константин Шабанов

В Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ) разработан опытный образец студийных акустических мониторов ближнего поля, обеспечивающих высококачественное воспроизведение звука. Максим Шушнов, заведующий кафедрой цифрового телерадиовещания и систем радиосвязи СибГУТИ, поделился подробностями о проекте.

По словам Максима Шушнова, мониторы ближнего поля, в отличие от обычных акустических колонок, предназначены для работы со звуком на небольшом расстоянии (1,5–2 метра) и призваны выявить самые даже малозаметные недостатки записи. Это позволяет звукорежиссеру выполнять на высоком профессиональном уровне корректировку обрабатываемого материала.

Разработка СибГУТИ, созданная преимущественно на основе компонентов российского производства, по своим характеристикам сопоставима с зарубежными аналогами, а в некоторых аспектах даже превосходит их.

Он отметил, что идея создания собственных мониторов возникла в связи с увеличением стоимости профессионального оборудования из-за ухода с рынка иностранных брендов. А доступные к приобретению модели азиатских брендов часто не соответствуют требованиям к качеству. Команда СибГУТИ полностью с нуля разработала свой конструктив электронных схем и функциональных блоков активных мониторов: активные фильтры и усилители с минимальным уровнем искажений, корпус с вибропоглощением, выполнила модификацию динамических головок для их применения в проекте. Оптимальные решения, примененные в итоговом варианте прототипа, стали результатом опытно-конструкторской работы коллектива, которая сопровождалась многочисленными испытаниями различных решений.

«Основными проблемами были: отсутствие готовых методик проектирования студийных мониторов и крайне ограниченная доступность отечественных компонентов. В ходе работ мы использовали нестандартные схемотехнические решения для компенсации дефицита современных микросхем, тестировали компоненты, характеристики которых не всегда соответствовали заявленным, и, конечно же, самостоятельно разрабатывали печатные платы», – пояснил Шушнов. Результаты исследований будут включены в «справочник решений» — базу данных проверенных конструкций, актуальную в условиях санкций.

Для оценки качества акустических мониторов проведены объективные измерения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), уровня искажений различных видов, звукового давления и ряда других. Кроме того, звучание протестировано в акустически подготовленной студии для выявления нюансов, которые сложно обнаружить с помощью приборов. Например, оценивалась разрешающая способность системы и способность выявлять дефекты в записанном звуковом материале.

«Чтобы «выжать максимум» проекта, важно создать технически оснащенную лабораторию. Создание такой лаборатории открывает новые возможности. Мы сможем обучать студентов на современном оборудовании собственной разработки, готовить высококлассных звукооператоров и звукорежиссеров. Это, на мой взгляд, значительный потенциал для университета и отрасли в целом», – поделился начальник отдела технического сопровождения СибГУТИ Денис Ковалев.

На основе проведенных исследований по проекту опубликованы научные публикации, включая работы, посвященные анализу динамических головок. Полученные результаты уже применяются в образовательном процессе, предоставляя студентам возможность участвовать в разработке инновационных проектов. Созданный прототип полностью подготовлен к началу этапа предсерийного производства.

Александра Карафинка, руководитель Медиацентра СибГУТИ,

Мы уже неоднократно обращались к теме геотермальной энергетики. В наше время ее настойчиво поднимают сотрудники Института теплофизики СО РАН, выступая на различных форумах и конференциях. Особо интригующе для нас звучит проблема использования глубинного тепла Земли, поскольку, как выясняется, территории Западной Сибири как раз богаты этим энергетическим ресурсом.

К сожалению, на уровне руководства страны энергетические ресурсы сибирских недр в большей степени ассоциируются с нефтью и природным газом, чем с глубинным теплом. По этой причине у нас регулярно оглашаются планы по увеличению добычи углеводородов, в то время как прорывные проекты в области геотермальной энергетики никак не находятся в первых рядах. Нельзя сказать, что эта тема совершенно игнорируется. Однако очевидно то, что на данном этапе ее не связывают с магистральным направлением развития энергетической отрасли. И даже непонятно, связывают ли с ней энергетику будущего.

А ведь в послевоенные годы глубинное тепло Земли прямо рассматривалось как основной энергетический ресурс будущего (о чем мы также писали). Как утверждали советские ученые того времени, тепловые запасы нашей планеты настолько велики, что почти не поддаются учету. Считалось, что, если человеку удастся использовать хотя бы тысячную или даже миллионную долю глубинного тепла, энергетические ресурсы мира увеличатся многократно.

В то время это были не просто отвлеченные рассуждения теоретиков. Между СССР и США уже тогда разворачивалось соревнование за овладение этим энергетическим ресурсом. Как нетрудно догадаться, практические шаги в данном направлении были напрямую связаны с разработкой технологий сверхглубокого бурения. К началу 1970-х годов самую глубокую скважину удалось пробурить американцам. Речь идет о скважине «Юниверсити Е-Е-1» в Техасе. Ее глубина составляла 7 724 метра. В СССР самая глубокая на тот момент скважина была пробурена на территории Белоруссии. Ее глубина – 7 410 метров.

Задача, которую тогда ставили наши ученые – проникнуть на глубину 15 – 20 километров. Согласно расчетам, на таких глубинах температура должна составить 400 – 600 градусов Цельсия, что укладывается в параметры температуры пара самых современных угольных ТЭС. Вопрос заключался в том, как добраться до таких глубин? Эта проблема озадачивала ученых разных стран мира. И больше всего над этим работали в США и в СССР.

В начале 1970-х в мире сформировалось два основных проекта сверхглубокого бурения – американский и советский. Американцы сосредоточились на работах в районе Тихого океана, пытаясь через океанское дно добраться до зоны верхней мантии, чтобы изучить ее состав и свойства. Считалось, что под океанами земная кора очень тонкая – примерно 5 – 10 километров. Первую попытку сверхглубокого бурения американцы предприняли в самом начале 1970-х годов у берегов Южной Калифорнии. Здесь была установлена плавучая буровая вышка. Однако задачу решить не удалось. Пройдя первые двести метров, алмазный бур уперся в очень прочный базальтовый слой. Работы по непонятной причине были приостановлены. Параллельно начинались работы по сверхглубокому бурению в районе Гавайских островов.

В отличие от американского проекта, советский проект предусматривал сверхглубокое бурение не на в море, а на суше. Такие работы в начале 1970-х годов организовывались в самых разных регионах страны, в том числе и в Прикаспийской впадине в Азербайджане, где параллельно решалась и другая задача – выяснить наличие углеводородов в глубоких слоях. Ученые не исключали наличия нефти и газа на глубине 6 – 7 километров.

Аналогичные работы проводились на Урале, в Средней Азии, Забайкалье и на Курильских островах. По ходу проводимых работ наши ученые создавали и саму технологию сверхглубокого бурения. Под решение этой задачи, например, конструкторы Уралмашзавода разработали проект буровой установки, способной пробурить скважину на глубину 15 километров. Данная установка представляла собой целый комплекс со своей электроподстанцией, машинным залом, насосной и т.д. При этом ученые искали принципиально новые пути проходки сверхглубоких скважин. В то время на эту роль выдвигались два новых метода – взрывной и кавитационный. Первый заключался в том, что на забой скважины через колонну буровых труб спускаются заряды. Каждый обеспечивал последовательное углубление.

Кавитационный метод тоже был связан со взрывом. В скважину опускали стеклянные или пластмассовые шарики, содержавшие воздух при атмосферном давлении. На большой глубине при высокой температуре и огромном давлении оболочки шариков разрушались, и происходил взрыв.

Благодаря появлению указанных методик традиционный механический способ бурения уже тогда казался нашим ученым совершенно устаревшим. Некоторые вообще полагали, что в скором времени для бурения скважин будет использоваться ультразвук, пучок электромагнитных волн или электрогидравлический удар. Некоторые мыслили еще смелее, предлагая технологии с использованием искусственной шаровой молнии или струи плазмы. Перед таким «инструментом», полагали они, не устоят даже самые твердые породы. При этом затраты труда и времени должны были сократиться. Были даже размышления о создании специальных кораблей для бурения – «подземоходов». То есть сверхглубокому бурению у нас в стране придавали значение не меньшее, чем освоению космоса.

Одновременно с тем наши ученые размышляли о методах использования глубинного тепла для выработки электроэнергии и теплоснабжения. На подземном тепле, уверяли они, можно обеспечить работу очень мощной электростанции. Замкнутое кольцо из глубоких скважин будет подавать пар температурой более 300 градусов Цельсия под давлением в несколько атмосфер. Пар направляется в турбины для получения электрической энергии, в то время как отработанная горячая вода (из турбин) может использоваться для отопления или же возвращаться в глубинные слои для последующего нагрева. Подобные геотермальные электростанции могут иметь мощность более гигаватта (то есть равняться по мощности тогдашним атомным энергоблокам).

Как долго будет работать такая электростанция? Поскольку она отнимает мизерную часть глубинного тепла, ее работа может быть практически неограниченной. Преимущество геотермальных электростанций в том, что они не нуждаются в подвозе топлива. Для них не нужны котельные цеха, не нужны подъездные пути, склады для топлива (или газовые хранилища). Тепло Земли будет питать их без всяких перебоев. Так рассуждали наши ученые и, очевидно, во многом они были правы.

Однако несмотря на все указанные преимущества, геотермальная энергетика развивалась слишком медленно. Это досадное обстоятельство отмечалось еще полвека назад. Правда, тогда это находило свое объяснение, поскольку технологии сверхглубокого бурения только-только выходили на старт и были в то время относительно дорогими. И тем не менее, у наших ученых была абсолютная уверенность в том, что использованию глубинного тепла Земли принадлежит будущее. Причем, эти перспективы вырисовывались куда более отчетливо, чем в случае с управляемым термоядерным синтезом.

В этой связи перед нами встает один и тот же злободневный вопрос: почему спустя полвека на этом направлении у нас не произошло революционного прорыва, несмотря на то, что мы тогда шли след в след за американцами? Как мы уже успели показать, к технологиям сверхглубокого бурения у нас относились весьма серьезно, а значит, логично было бы ожидать ближе к нашему дню появления хотя бы одной экспериментальной электростанции, работающей на тепле земных глубин. Полагаем, что полвека назад в этом не видели ничего фантастического.

Тем не менее, с приходом «эффективных менеджеров», сделавших ставку на покупку готовых технологий, под вопросом оказалась не только тема глубинного тепла, но и наши лидерские позиции по части бурения скважин. Случалось так, что в начале нашего столетия нефтяные скважины в северных морях уже бурила приглашенная американская компания. После наложения санкций она вышла из проектов по освоению Арктики, и в итоге их реализация «подвисла».

В этой связи мы специально обращаемся к разработкам полувековой давности, чтобы было понятно, чем оборачивается для нашего экономического благополучия ставка на «готовенькое» - в ущерб собственному интеллектуальному потенциалу. Надеемся, что руководство страны уже сделало из этой истории надлежащие выводы. 

Николай Нестеров

7 июня 1957 года вышло постановление Президиума Академии наук СССР № 448 об образовании первых научных институтов в составе Сибирского отделения АН СССР. В их числе был и наш Институт цитологии и генетики, поэтому эта дата традиционно считается днем рождения института.

Но институт рос и менялся, в результате превратившись в федеральный исследовательский центр – самое крупное многопрофильное научное учреждение, занимающееся генетическими исследованиями в системе Российской академии наук. Приказ о реорганизации института в ФИЦ был подписан 31 декабря 2014 года и эту дату можно считать еще одним «днем рождения» ИЦиГ, теперь уже в новом формате – исследовательского центра.

В состав ФИЦ в момент его образования на правах филиала ИЦиГ СО РАН вошел Сибирский НИИ растениеводства и селекции (СибНИИРС) – одно из старейших научно-селекционных учреждений Сибири. СибНИИРС ведет свою историю с 1936 года, когда в соответствии с постановлением Совнаркома СССР, на территории Новосибирского района была организована Западно-Сибирская краевая опытная станция зернового хозяйства. В 1972 году на базе опытной станции был создан Сибирский филиал Всесоюзного НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова. А статус самостоятельного научно-исследовательского института он получил в соответствии с постановлением Совета министров РСФСР № 160 от 21 марта 1977 года. И эту дату тоже можно отнести в список памятных дат для ФИЦ ИЦиГ СО РАН

В декабре 2016 года в состав ИЦиГ СО РАН также на правах филиалов вошли два медицинских научно-исследовательских института – НИИ клинической и экспериментальной лимфологии (НИИКЭЛ) и НИИ терапии и профилактической медицины (НИИТПМ).

НИИТПМ был организован приказом Министерства здравоохранения СССР № 976 от 21 сентября 1981 года. Коллективу института были пставлены задачи изучения особенностей распространенности в Сибири заболеваний терапевтического профиля, разработки новых методов диагностики, лечения и профилактики внутренних заболеваний, подготовки и усовершенствования врачебных и научных кадров.

НИИКЭЛ был создан приказом Министерства здравоохранения СССР № 183 от 10 июля 1991 года с целью проведения исследований в области реабилитации поврежденных структур организма, создания новых высокоэффективных индивидуализированных технологий восстановления нарушенных структур и функций лимфатической системы в комплексном лечении социально значимых патологий.

Эти две даты мы также можем смело отнести в список «дней рождений» Федерального исследовательского центра.

А сегодня – 7 июня – мы поздравляем всех сотрудников ИЦиГ СО РАН с днем рождением института и напоминаем, что именно здесь, почти семьдесят лет назад началось возрождение генетики в нашей стране! С праздником!

Старший научный сотрудник отдела синхротронных исследований ЦКП «СКИФ» Михаил Платунов совместно с коллегами из российских научных организаций изучил атомную структуру и свойства магнитных наноматериалов, образованных бактериями, обитающими в стоках промышленных предприятий. Исследование показало, что материалы обладают уникальными магнитными свойствами и имеют высокий потенциал применения для очистки сточных вод и хвостохранилищ, а также перспективны в качестве бионаночастиц, применяемых в таргетной терапии заболеваний.

В исследовании приняли участие ученые ЦКП «СКИФ», Томского государственного университета (ТГУ), НИЦ «Курчатовский институт» (Москва), Института физики СО РАН (Красноярск), Института ядерной физики СО РАН, Института химии твердого тела и механохимии СО РАН. Результаты опубликованы в международных журналах Inorganics https://www.mdpi.com/2304-6740/13/2/34 и Environmental Science: Advances  https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2024/va/d4va00040d

Ученые исследовали наноматериалы, синтезированные штаммами анаэробных сульфатредуцирующих (способных получать энергию в отсутствии кислорода за счет сульфатного дыхания – восстановления сульфатов до сероводорода) бактерий Desulfovibrio sp. Некоторые штаммы Desulfovibrio sp. относятся к магнитотактическим бактериям – микроорганизмам, способным ориентироваться вдоль силовых линий магнитного поля Земли благодаря наличию магнитосом – формирующихся внутри клеток нанокристаллов железосодержащих минералов, таких как грейгит или магнетит.

В процессе жизнедеятельности эти бактерии поглощают ионы металлов из окружающей среды и формируют биоминералы как внутри, так и вокруг клеточной оболочки. Эта способность делает Desulfovibrio sp. перспективным объектом для создания биосовместимых наноматериалов, применимых в медицине, электронике и промышленности.

Бактерии для экологии

«Зеленый» (биогенный) синтез наноматериалов имеет множество преимуществ перед химическим, включая отсутствие токсичных химикатов, экологически чистый процесс производства стабильных наноструктур и более низкую стоимость.

Штамм Desulfosporosinus sp. OL был выделен учеными Кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Томского государственного университета из хвостохранилища Комсомольского золоторудного месторождении в Кемеровской области. Полученные бактерии синтезировали нанокристаллы, которые были переданы для анализа в отдел синхротронных исследований ЦКП «СКИФ».

В результате исследований на источниках синхротронного излучения в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН и НИЦ «Курчатовский институт» было установлено, что данный штамм образует наночастицы железосодержащих минералов с выраженными магнитными свойствами, включая грейгит, ферригидрит, виванит и сидерит. Эти бактерии, живущие в шламах промышленных предприятий, действуют как биосорбенты, эффективно поглощая фосфор и формируя фосфорсодержащие минералы. Это подтверждает высокую перспективность использования Desulfosporosinus metallidurans в технологиях биологической очистки сточных вод и извлечения фосфора из промышленных отходов. Более того, магнитные свойства синтезированных частиц позволяют не только эффективно отделять фосфорсодержащие соединения, но и восстанавливать фосфор с последующим использованием в производстве сырья для фосфорных удобрений, компонентов для литиевых батарей и в катализе.

Таким образом, исследователям удалось показать, что использование Desulfosporosinus metallidurans обладает высоким потенциалом для создания экономически и экологически эффективных решений в области утилизации промышленных отходов и устойчивого фосфорного цикла.

Бактерии для медицины

Штамм Desulfovibrio sp. A2 также был выделен учеными Томского государственного университета в рамках изучения биомеханизмов синтеза наноматериалов.

Ученые исследовали наноструктуры, сформированные этими бактериями, и выявили, что они представляют собой смесь железосодержащего минерала вивианита, кристаллических фаз серы и наночастиц ферригидрита. Существенная доля серосодержащх минералов оказывает важное влияние на кристаллохимические и магнитные свойства полученного материала.

Исследования показали, что биогенные материалы обладают уникальными магнитными характеристиками. В частности, незначительные изменения в локальной атомной структуре этих материалов могут значительно влиять на такие параметры, как намагниченность насыщения и магнитная жесткость, открывая возможности для точной настройки магнитных свойств. Это может быть особенно важно при разработке функциональных материалов для биомедицинского применения, например в таргетной доставке лекарств или гипертермической терапии опухолей.

Таким образом, штамм Desulfovibrio A2 представляет собой перспективную биоплатформу для создания биосовместимых и управляемых магнитных наноматериалов с заданными характеристиками.

Справка:

Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» — проект класса «мегасайенс» с синхротроном поколения 4+, который создается в новосибирском наукограде Кольцово.

ЦКП «СКИФ» представляет собой комплекс из 34 зданий и сооружений, а также инженерного и технологического оборудования, обеспечивающий выполнение научных исследований на пучках синхротронного излучения (СИ).

Реализация проекта находится на особом контроле полномочного представителя Президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе Анатолия Серышева.

Уникальные характеристики нового источника СИ позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках. Также ЦКП «СКИФ» поможет решить актуальные задачи инновационных и промышленных предприятий.

Как мы уже неоднократно отмечали, тему «низкоуглеролного» развития советские и зарубежные ученые поднимали задолго до того, как ее подхватили политики и включили в свои экономические стратегии. Так, еще в самом начале 1970-х годов в научной периодике вовсю обсуждалась проблема парниковых выбросов и их влияния на климат. Уже тогда это вызывало некоторую тревогу. По расчетам американских ученых, только 10% выбрасываемого CO₂ может быть усвоено растениями. Остальное накапливается в атмосфере и приводит к глобальному потеплению.

Правда, для советских ученых данное обстоятельство не становилось поводом для паники. Они резонно замечали, что парниковый эффект частично компенсируется запылением атмосферы. А кроме того, в ближайшие 20-30 лет, по их мнению, приток углекислого газа в атмосферу может понизиться в силу того, что ископаемого топлива будет сжигаться намного меньше! Советские ученые еще в самом начале 1970-хгодов выражали уверенность в том, что в ближайшей перспективе на смену тепловым электростанциям начнут приходить атомные энергоблоки. А в недалеком будущем автомобили с двигателями внутреннего сгорания начнут вытесняться электромобилями. Подчеркиваем, что эти мысли высказывались более полувека назад. Поэтому современный «зеленый» энергопереход, целенаправленно осуществляемый в европейских странах, совсем не является каким-то недавним изобретением. Когда-то его обсуждали как вполне себе «нормальный» (и даже неизбежный) сценарий развития мировой цивилизации.

Тем не менее, даже указанные меры, по мысли советских ученых, не в состоянии полностью свести углеродные выбросы до нуля. Количество углекислого газа в атмосфере все равно будет возрастать, пусть и не такими темпами, как в наблюдаемое ими время. Свою лепту сюда должно вносить постоянно растущее население планеты, а также растущее поголовье скота (на что также обращали внимание более полувека назад). Однако это не должно становиться поводом для тревоги, поскольку рост концентрация CO₂ постепенно превратит атмосферу в… новую «кладовую» важного углеводородного ресурса.

Как отмечали ученые, углекислый газ – это, прежде всего, углерод, который является главным «строительным материалом» органического вещества, включая нефть и природный газ. Связь между углеродом и нефтью была очевидной. И что самое важное: в начале 1970-х годов путь от углекислого газа до нефти считался абсолютно понятным и реальным с практической точки зрения. Отсюда вытекала убежденность в том, что со временем, когда сильно истощатся нефтегазовые месторождения, человечество встанет на путь добычи нефти не из земных недр, а прямо из атмосферы!

Согласно ходу указанных рассуждений, именно в этих обстоятельствах возникнут объективные условия для осуществления энергетически емкого синтеза нефти из углекислого газа.  Прежде всего на этом пути придется решить одну принципиально важную задачу – найти рациональный способ выделения CO₂ (в виде углекислоты) из огромных масс воздуха, причем – в совершенно чистом виде, без всяких примесей. На тот момент уже существовало масса таких способов – как химических, так и физических. Например, вымораживание или разделение с помощью пористых мембран и т.д.

Не исключался вариант, когда воздух, содержащий углекислоту, после осушки будет соединяться с газообразным аммиаком. Аммиак, вступая во взаимодействие с углекислотой, образует углекислый аммоний. Данное соединение представляет собой белый кристаллический порошок, легко отделяемый механическим способом от всех газообразных компонентов. Такая операция может осуществляться в специальных аппаратах типа циклонов или центробежных сепараторов. Воздух, освобожденный от углекислоты (то есть лишенный углекислого газа) будет возвращаться обратно в атмосферу. Дальнейший этап – выделение углекислоты из углекислого аммония. Это вещество само по себе является термически нестойким, и под действием тепла оно легко разлагается на аммиак и двуокись углерода. После указанной процедуры аммиак возвращается на повторное технологическое использование, а углекислота поступает на дальнейшую переработку

Уже с этого технологического этапа углекислоту можно рассматривать в качестве потенциального «полуфабриката» для синтезирования нефти. Но для того, чтобы она стала реальным сырьем, ее надлежало разложить на окись углерода (так называемый «угарный газ») и кислород. К сожалению, такая реакция требует высоких энергетических затрат. По мысли советских «рационализаторов», для этого стоило бы подключить атомную энергетику. Так, не исключалось использование жесткого гамма-излучения. В любом случае, у наших ученых была уверенность в том, что техника «завтрашнего дня» обеспечит самый оптимальный вариант решения этой задачи.

Здесь их внимание сосредотачивалось на самой смеси окиси углерода и кислорода. Эту смесь также надлежало разделить, чтобы оставить чистую окись углерода. Собственно, она и является тем сырьем, из которого надлежало получить «небесную» нефть. Факты такого химического превращения были ученым хорошо известны. В свое время, еще в 1908 году русские химики показали возможность синтеза нефтяных углеводородов из окиси углерода и водорода.

Позже этой возможностью воспользовались немцы. Так, во время Первой мировой войны Германия была отрезана от природных нефтяных источников. Тем не менее, немецкие химики нашли выход из ситуации, создав крупное производство синтетической нефти. Источником для получения водорода послужили бурые угли. Сам синтез нефти осуществлялся при контакте водорода при температуре 180 – 200 градусов Цельсия с окисными железно-цинковыми катализаторами.

Показательно, что в течение ряда лет Германия успешно эксплуатировала заводы по производству синтетического жидкого топлива, где использовался указанный метод. Лишь после того, как увеличилась мировая добыча нефти и последняя двукратно упала в цене, эти заводы уже не смогли конкурировать с природными углеводородами. Постепенно они были остановлены и задействованы для других целей. Значение технологии было утрачено. Однако, по мнению советских «рационализаторов», оно будет полностью восстановлено после того, как начнется массовое производство синтетической нефти на основе «атмосферного» сырья. То есть технология возродится, но у же в совершенно новых условиях и с использованием принципиально других сырьевых ресурсов.

Правда, такое производство потребует много воды и много дешевой электрической энергии. Однако на этот счет, как мы уже показали, у советских ученых особых переживаний не было, поскольку они жили в оптимистическую эпоху. В то время, о чем мы часто говорили, у многих людей существовала глубокая убежденность в том, что вхождение цивилизации в «атомный век» обещает энергетическое изобилие. Мы уже не говорим о создании термоядерных реакторов, в появлении которых полвека назад мало кто сомневался.

Конечно, может возникнуть вопрос: для чего в условиях энергетического изобилия осуществлять синтез «небесной» нефти? Судя по контексту указанных «рацпредложений», такую нефть в большей степени рассматривали как сырье для химической промышленности, чем в качестве топлива. Но главное – был показан путь снижения концентрации углекислого газа в атмосфере. Это именно то, чем сейчас активно занимаются в западных странах, разрабатывая немыслимо дорогие технологии улавливания и захоронения CO₂ (о чем мы в свое время много писали). Согласимся, что в этом контексте предложение от советских ученых полувековой давности выглядит куда более рационально. Ведь есть разница – «хоронить» атмосферный углерод в каких-то морских скальных породах или использовать его как сырье для химической промышленности. Вне всяких сомнений, второй вариант кажется намного практичнее.

Николай Нестеров

Как мы знаем, тема освоения северных территорий в течение последних десяти лет поднимается у нас на самом высоком уровне. В последнее время она стала еще более актуальной в силу того, что северные регионы планеты попали в поле зрения наших так называемых «геополитических» конкурентов, в первую очередь – США.

В ряду неотложных задач, связанных с указанной темой, находятся вопросы энергетического снабжения осваиваемых территорий (о чем мы говорили неоднократно). Далеко не последнее место занимает и вопрос продуктового снабжения жителей и работников Крайнего Севера. Он также поднимается, однако пока ему не придается слишком большого значения.

В этой связи нельзя не обратиться к опыту советских времен, когда Крайнему Северу придавали значение не меньшее, а скорее – большее, нежели в наши дни. «Продуктовый» вопрос был здесь одним из ключевых. Речь, как мы понимаем, шла о создании местных сельскохозяйственных предприятий. Завоз продуктов (как и завоз топлива) был слишком накладным делом. Поэтому советские ученые вполне ожидаемо попытались осуществить интродукцию растений в условиях Крайнего Севера.

Подчеркиваем, что это дело с самого начала было поставлено на научную основу. Началось это уже с 1923 года, когда в Хибинах возник первый опорный пункт, впоследствии реорганизованный в полярную опытную станцию Всесоюзного института растениеводства. Сразу же началась селекционная работа. За короткий срок ученым удалось вывести более пятидесяти сортов, пригодных для возделывания в северных условиях. В 1930 году был создан первый за Полярным кругом совхоз. В том же году в Калерии был создан совхоз «Полярный пионер».

В 1937 году в Ленинграде открылся Научно-исследовательский институт полярного земледелия, животноводства и промыслового хозяйства (впоследствии перенесенный в Норильск как НИИ сельского хозяйства Крайнего Севера). Институт имел девять опытных станций и девять опорных пунктов, расположенных во всех зонах Крайнего Севера. Разработкой близких к земледелию теоретических вопросов (почвоведение, микробиология, геоботаника, физиология растений) занимались также в Кольском, Коми и Якутском филиалах Академии наук СССР.

Как утверждали специалисты, важнейшим фактором, сдерживающим развитие земледелия в условиях Крайнего Севера, является вечная мерзлота. За короткое северное лето здесь оттаивает только верхний слой почвы толщиной от 10 -20 см до полутора метров. Мерзлота задерживает влагу, не пропуская ее внутрь. Поэтому громадные пространства Севера являются заболоченными. В болотистых почвах под влиянием водных микроорганизмов образуются соли железа, угнетающие растения. Аэробных микроорганизмов в северных почвах очень мало, и активность их весьма низкая. По этой причине все процессы разложения органических соединений протекают крайне медленно, в результате чего почвы бедны питательными веществами.

Из-за того, что летние температуры колеблются, вечная мерзлота то уходит вглубь, то подбирается к самым корням растений. Суммы активных температур (свыше 5 градусов Цельсия) крайне невысоки.  В арктической пустыне они едва достигают 500 градусов. Поэтому там практически ничего не растет. В тундре и лесотундре этот показатель находится в диапазоне 700 – 1300 градусов. В таежной зоне – от 1200 до 1900 градусов. Но этого также мало. Поэтому здесь вызревают только самые скороспелые сорта некоторых культурных растений.

Интересно, что борьба с вредителями на Севере не менее актуальна, чем в южных широтах страны. Правда, здесь есть свои специфические особенности. На Крайнем Севере отсутствуют многие вредители, которые характерны для юга. Однако те, что есть, встречаются здесь в чудовищных количествах. По подсчетам советских ученых, с одного квадратного метра почвы, засеянного луком, вылетает до пятисот луковых мух. С одного квадратного метра почвы, засеянного картофелем, было собрано свыше ста сорока проволочников – личинок жуков-щелкунов (злейших вредителей клубней и корней). На поле, засеянном рожью, на одном квадратном метре число проволочников могло превысить триста пятьдесят экземпляров. Для сравнения, в средней полосе их количество почти в семь раз ниже.

В то же время на Крайнем Севере у растений были определенные преимущества. В первую очередь это касается полярного дня. Если сопоставить сумму света, получаемую растениями за вегетационный период (складывая часы солнечной освещенности в течение трех летних месяцев), то мы получим следующую картину: на широте Москвы с июня по август солнце в среднем светит 1 498 часов; в Ленинграде – 1 585 часов; в Салехарде – 1 864 часа; к северу от Мурманска – более 2 000 часов. Как мы понимаем, чем больше светит солнце, тем больше длится фотосинтез, соответственно, тем больше органических веществ могут создать растения.

Как отмечали советские ученые, на севере процесс фотосинтеза идет быстрее, чем на юге. Объяснялось это тем, что в северном спектре преобладает красно-оранжевая (то есть длинноволновая) часть солнечного освещения. Именно эта часть спектра максимально поглощается хлорофиллом растений, поэтому рост идет очень быстро. К примеру, белокочанная капуста сорта Номер Первый в лесотундровой зоне в фазе формирования кочана может за одни сутки дать прирост урожая до 15 центнеров на один га!

После многолетних исследований ученые выявили два основных направления земледелия на Крайнем Севере: овощеводство (особенно выращивание ранней продукции) и производство кормов для животных. Последний момент особо примечателен тем, что северные территории оказались весьма благоприятными для развития молочного животноводства. К началу 1970-х годов около миллиона голов крупного рогатого скота уже разводили на территориях вплоть до Диксона. Практика показала, что овощи и корма для животных гораздо выгоднее выращивать на месте, чем завозить издалека.

Если говорить конкретно о том, что выращивалось на Крайнем Севере, то здесь всё зависело от конкретной широты. В арктической пустыне ничего не возделывалось. В тундровой зоне различные овощи выращивались в теплицах, часть овощей – в пленочных укрытиях. На наиболее защищенных участках в открытом грунте возделывались некоторые местные травы. Южнее, в лесотундре, выращивали некоторые овощи и овес на зеленый корм. В зоне северной тайги набор овощей увеличивался. В открытом грунте выращивался еще и ячмень на зерно. В зоне средней тайги набор овощей и трав оказался уже довольно обширным.

Причем, благодаря высокой интенсивности фотосинтеза, травы и овощи растут здесь очень быстро. Так, травы за сутки могут вырастать на 2 – 2,5 сантиметра, а в особо теплые дни – до восьми сантиметров! Урожаи овощей оказались примерно такими же, как и в средней полосе. В советские годы с одного гектара поля собирали 450 центнеров картофеля, свыше 1 000 центнеров капусты и до 600 центнеров силосных культур. И хотя затраты на выращивание здесь были заметно выше, овощеводство все равно оказалось рентабельным.

Интересны и некоторые наблюдения, особо важные для фундаментальной науки. Так, простое перенесение на Север южных сортов приводило к изменению признаков внешнего и внутреннего строения. Например, у картофеля, перенесенного с юга, вес клубней начинал превышать вес ботвы, причем на корешках образовывалось громадное количество мелких клубеньков. У ячменя изменчивость шла в сторону уплотнения колоса. Даже у тепличных растений наблюдались отклонения от нормы. Таких наблюдений было сделано достаточно много. По этой причине большое значение придавалось выведению новых, специфических как раз для Севера сортов.

В этом смысле Крайний Север можно назвать гигантской естественной генетической лабораторией. По мнению советских ученых, развитие сельского хозяйства на Крайнем Севере должно напрямую сопрягаться со становлением северной промышленности. Дело в том, что избыточное тепло предприятий рассматривалось как источник обогрева теплиц. Первые примеры уже появились к началу 1970-х годов. Так, в Воркуте был построен гигантский тепличный комбинат. Такие же комбинаты строились в Норильске, Мурманске и Магадане. Планировалось создать тепличные хозяйства для каждого района. К указанному времени население Крайнего Севера примерно на 25 – 30% обеспечивалось продуктами местного происхождения. По мнению ученых, были все предпосылки к тому, чтобы добиться стопроцентного собственного обеспечения некоторыми овощами. В этом виделось важнейшее условие для дальнейшего освоения северных территорий.

В принципе, в наше время указанные идеи переживают ренессанс. Причем, на более высоком технологическом уровне, где планируют задействовать атомные реакторы малой мощности (о таких проектах мы уже сообщали ранее). Насколько эти замыслы воплотятся в жизнь, время покажет. Как раз в этой связи мы и обращаемся к советскому опыту, чтобы обозначить здесь некоторую преемственность, которая, безусловно, имеет место.

Николай Нестеров

Очередное намерение властей США выйти из Парижского соглашения может иметь куда более серьезные последствия, чем прекращение строительства ветряков. Как уже стало окончательно известно, за этим решением просматривается стремление новой команды радикально «переформатировать» науку о климате, полностью отказавшись от нагнетания страхов по поводу климатических изменений. Замах весьма серьезный, который уже взбудоражил определенную часть американского научного сообщества (и не только американского).

Отметим, что в сообществе ученых-климатологов давно уже установился консенсус по двум принципиально важным пунктам: 1) климатические изменения имеют причины антропогенного характера (промышленный выброс парниковых газов); 2) наблюдаемые изменения происходят очень быстро по историческим меркам и могут иметь катастрофические последствия для всего человечества. Этих взглядов теперь придерживается большинство ученых, так или иначе исследующих данную проблему. И лишь небольшое число аутсайдеров (назовем их этим словом) не разделяют этой позиции. Однако их голоса никак не влияют на установившийся консенсус, а тем более – на мировую политику.

Так вот, команда Трампа намеревается перечеркнуть оба пункта, выдвинув на первый план позицию аутсайдеров. По сути, Трамп и его соратники вторгаются в «святая святых» современной науки о климате, что не может не вызвать ропота среди статусных представителей научного сообщества. Стоит напомнить, что исследования климатических изменений и их негативных последствий (именно негативных) с определенных пор щедро финансируются как на уровне отдельных государственных программ, так и на международном уровне (по линии ООН). Конкретно в США в эту работу вовлечены сотни ученых, и потому крутой «климатический» вираж новой администрации может запросто оставить их не у дел. В первую очередь это касается научных сотрудников таких известных правительственных учреждений, как NASA и NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных явлений), а также сотрудников сети национальных лабораторий Министерства энергетики США.

Американские климатологи забили тревогу уже в конце прошлого года – после победы Трампа на выборах. Участники конференции Американского геофизического союза высказали опасения, что приход нового президента угрожает им потерей работы. Беспокойство вызывала как сама позиция Трампа в отношении климатической угрозы, так и реальный подвижки, осуществленные им во время первой каденции. Трамп в этом плане оказался «крепким орешком», чьи скептические взгляды на проблему невозможно пошатнуть никакими цифрами и фактами.

Еще до своего президентства Трамп позволял себе насмешливо-ироничные высказывания по поводу глобального потепления. Так, в 2012 году, находясь в Нью-Йорке, он написал у себя в Твиттере, что, мол, сейчас здесь так холодно, что глобальное потепление совсем не помешало бы. Год спустя он прямо объявил глобальное потепление «мистификацией», сославшись на арктический шторм, докатившийся до Техаса. В 2016 году он заявил о том, что климатические изменения в реальности являются лишь очень дорогой формой налога.

В общем, Трамп изначально выступал как типичный климатический скептик, мало разбирающийся в климатологии (что очень характерно для климатических скептиков). Однако с тех пор его взгляды претерпели заметную эволюцию. Теперь он и его команда уже не отрицают самого факта климатических изменений – они просто отметают утверждения насчет негативных последствий этих изменений. И именно этот момент больше всего вызывает обеспокоенность у статусных климатологов. Ведь одно дело – не разбираться в фактах (что очень легко разоблачить), и совсем другое дело – не соглашаться в оценках. Если в привычной трактовке глобальное потепление связывается с грядущими апокалиптическими ужасами, то новая команда, наоборот, исходит из того, что климатические изменения пойдут на пользу человечеству. То есть администрация Трампа просто поменяла минусы на плюсы. Причем, она не ограничилась решением чисто теоретических вопросов. Незамедлительно последовали и практические шаги. В первые же недели началось увольнение климатологов и удаление правительственных веб-страниц, посвященных климатической проблеме. Логика нового руководства совершенно понятна, поскольку в свете данной трактовки глобального потепления так называемое «климатическое регулирование», на которое тратились огромные бюджетные суммы (ввиду предполагаемых угроз), становится совершенно ненужным. В самом деле: если нет никакой угрозы, то тогда не с чем бороться.

Как видим, Трамп и его команда решили «бить в корень». Причем не важно, насколько глубоко новая администрация проникает в суть проблемы. Реально ощутимым бонусом для нее является сокращение государственных расходов. Противники Трампа прекрасно осознают этот меркантильный аспект проводимой политики, что только лишний раз подтверждает серьезность намерений новой команды. Ведь у нее есть материальный стимул для осуществления такой «климатической ревизии»! К примеру, Агентство по охране окружающей среды (EPA) еще с 2009 года сформулировало в отдельной декларации основные опасности, связанные с выбросами парниковых газов.  Посредством данного документа научно обосновывались меры по упомянутому климатическому регулированию. Как нетрудно догадаться, в число этих мер входили все мероприятия по сокращению углеродных выбросов, что выразилось в принятии соответствующих правил и нормативов.

Фактически, EPA претендовало на ключевую роль в этом процессе, поскольку именно его сотрудники – в силу своих официально признанных компетенции в области климатических изменений – определяли упомянутую нормативную базу. Учитывая «актуальность» такой работы, она имела солидное бюджетное финансирование. Мало того, в рамках «зеленого» энергоперехода EPA обладало реальными рычагами влияния на целые сектора экономики. И, похоже, его сотрудники уже свыклись с этой ролью, считая себя «спасителями» планеты. Приход Трампа поломал им всю игру.  И дело даже не в том, что он взялся за урезание расходов. Самым ошеломляющим решением стало назначение нового главы Агентства - откровенного климатического скептика Ли Зельдина. В свое время Ли Зельдин писал у себя в социальных сетях о том, будто теорию глобального потепления выдумали… китайцы, чтобы снизить конкурентоспособность американской промышленности! Правда, не понятно, говорил ли он об этом серьезно или просто так пошутил (подобные шуточки о «китайском» влиянии в свое время отпускал и сам Трамп). Сути дела это не меняет. Важно то, что новый администратор EPA решил аннулировать документ об опасностях, связанных с парниковыми выбросами. Тем самым Агентство выказало намерение наступить «на горло собственной песне». Белый дом уже принял соответствующие рекомендации, предлагающие ревизию установленных федеральных нормативов по климатическому регулированию.

В свете сказанного борцы с глобальным потеплением уже забили тревогу, объявив посягательства на упомянутые нормативы «самым агрессивным» действием команды Трампа в отношении всех предыдущих усилий американского руководства по предотвращению климатических изменений. Естественно, американское научное сообщество выступает теперь чуть ли не единым фронтом против такой политики, обвиняя новую команду в некомпетентности, граничащей с мракобесием. Особое раздражение, как мы понимаем, вызывает попытка властей заручиться поддержкой ученых-аутсайдеров, выступавших против консолидированной позиции статусных климатологов.

В числе этих аутсайдеров на первое место выдвигается Дэвид Легатс – бывший директор Центра климатических исследований Университета Делавэра. Он получил скандальную известность категоричным отрицанием антропогенных причин климатических изменений. По его логике, если климатические изменения имеют естественные причины, то меры по борьбе с глобальным потеплением окажутся ненужными, неэффективными и даже вредными в с точки зрения экономики. По убеждению этого ученого, паника вокруг глобального потепления разгоняется исключительно ради того, чтобы правительства вводили ограничительные нормативы, которые приведут к значительным экономическим последствиям. Сам Легатс считает, что климатические изменения не только не несут угрозы, но даже полезны для человечества, в то время как климатическая политика не принесла людям ничего, кроме вреда.

В общем, совершенно понятно, кто теперь является для администрации Трампа главным научным консультантом по климатическим вопросам. Интересно отметить, что Легатс сотрудничает с так называемым Корнуоллским альянсом – группой консервативных христианских ученых, посвятивших себя делам просвещения общественности и просвещения политиков относительно Библейских принципов управления Землей. Судя по всему, как раз таких ученых администрация Трампа намерена вывести из «маргинального» состояния, повысив их статус и, возможно, наделив кого-нибудь из них определенными полномочиями.

Пока что мы находимся в самом начале этой захватывающей эпопеи. Чем она завершится, говорить пока еще сложно. Но ясно одно: намерения новой президентской администрации по данному пункту вполне серьезны, и все ее действия продиктованы не вопросами пиара, а вполне искренней убежденностью в своей правоте и столь же искренним неприятием сложившегося «климатического консенсуса». Насколько прочным окажется сопротивление научного сообщества, покажет время.

Константин Шабанов

Председатель Сибирского отделения Российской академии наук академик Валентин Николаевич Пармон, перечисляя выдающиеся результаты сибирских ученых за 2024 год, привлек внимание к новому диагностическому методу, предложенному в Институте физики полупроводников им А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН). Речь шла об оптическом методе локального спектрального анализа для нанодиагностики элементной базы микроэлектроники.

Предложенный подход позволяет очень точно измерять (на уровне нескольких нанометров) механические деформации и дефекты в полупроводниковых структурах.

В методе используется особый эффект — так называемое усиление ближнепольного комбинационного рассеяния света в режиме щелевого плазмона. Упрощенно говоря, — это способ сделать очень слабые световые сигналы намного ярче с помощью специальных «нанощелей» между металлами. В таком режиме свет проходит через узкий промежуток между металлическими нанообьектами и сигнал комбинационного рассеяния света усиливается за счёт колебаний электронов (щелевых плазмонов). Так появляется возможность увидеть изменения в структуре и дефекты даже в атомарно тонких материалах, с очень высоким разрешением — около 10 нанометров.

Но, чтобы применять метод, требуется специальное оборудование – атомно-силовой микроскоп, совмещенный со спектрометром комбинационного рассеяния света, а также подготовленные подложки, включающие металлические нанообъекты, например, нанодиски.

«С помощью нового подхода, можно обнаружить сверхмалые деформации, напряженные состояния в структуре материалов. Ближнепольное усиление комбинационного рассеяния света в режиме щелевого плазмона позволяет на порядки увеличивать оптический сигнал именно в области контакта материала с металлическими нанодисками, что делает измерения локальными и очень точными. В отличие от некоторых других диагностических методов, новый подход не повреждает образец, что особенно важно для деликатных наноматериалов. С другой стороны, метод подразумевает использование иглы атомно-силового микроскопа, которой можно контролируемо наноструктурировать материал — “вырезать” объекты нужной формы, или формировать рисунок на поверхности образца.

Подход особенно эффективен для исследования деформаций и дефектов в двумерных материалах (графене, селениде молибдена и подобных), где традиционные способы не всегда подходят из-за малой толщины структур.

Метод пригодится ученым и технологам, работающим с наноматериалами, исследователям в области физики полупроводников, разработчикам новых электронных компонентов и микроэлектронных устройств. Он позволит лучше понять свойства наноструктур, повысить качество и характеристики создаваемых приборов», — комментирует один из авторов подхода, заместитель директора по научной работе ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Александр Германович Милёхин.

Первые результаты, полученные с помощью оригинального подхода, связаны с исследованием графена, помещенного на золотые нанодиски. Ученым ИФП СО РАН удалось «увидеть» графеновые наноскладки, образующиеся при «расстилании» моноатомного слоя графена поверх нанодисков.

 Новый метод позволил добиться локального 150-кратного плазмонного усиления основных колебательных мод графена при высоком пространственном разрешении 10 нанометров и обнаружить локальные области, подверженные механической деформации растяжения до 1,5%. Результаты работы опубликованы в журнале Royal Society of Chemistry Advances.

Пресс-служба ИФП СО РАН

Автор иллюстрации Илья Милёхин