Инцидент, связанный с визитом спикера Палаты представителей Нэнси Пелоси на Тайвань, реально грозит остановкой в достижении целей, намеченных Парижским соглашением по климату. Пока политологи и военные эксперты гадают о возможности вооруженного конфликта, руководство Китая выразило готовность махнуть рукой на проблему глобального потепления и связанных с ней совместных международных программ. Во всяком случае, в качестве одной из ответных мер на американскую внешнюю политику стало приостановление сотрудничества с США в деле борьбы с изменениями климата.

Данный шаг со стороны официального Китая кажется весьма незначительным действием на фоне прогнозов третьей мировой войны, однако его ни в коем случае нельзя недооценивать. Мы уже неоднократно обращали внимание на то, что глобальные «зеленые» стратегии (после кратковременного периода всеобщей эйфории) начинают сталкиваться с объективными проблемами, и вполне может случиться так, что сотрудничество на этом поприще может неожиданно закончиться. А это, в свою очередь, означает для нас поиск новых ориентиров в плане технологического развития и подходов к модернизации энергетических мощностей.

Еще пару лет назад создавалось впечатление, будто Китай последовательно движется в русле «зеленой» повестки. Об этом свидетельствовал взрывной рост объектов возобновляемой энергетики, который во многом обеспечивался государственной финансовой поддержкой. Бурное строительство солнечных и ветряных электростанций как будто подчеркивало приверженность Китая сугубо «европейскому» пути развития. По крайней мере, в сфере энергетики. Кроме того, официальные заявления о построении (правда, к 2060 году) «безуглеродной» экономики снимали у неискушенных наблюдателей все сомнения на этот счет: в вопросах климатической политики Китай демонстрировал (на первый взгляд) полную солидарность со своими западными партнерами. Не говоря уже о том, что именно эта страна является сейчас главным поставщиком оборудования, материалов и комплектующих для «зеленых» технологий.

Однако при вдумчивом отношении к статистике и официальным планам вполне могли зародиться некоторые сомнения: в том ли направлении на самом деле движется Китай? Нет ли здесь какого-либо подвоха? Сегодня некоторые западные эксперты прямо заявляют, что китайское руководство в течение нескольких лет просто-напросто «убаюкивало» мировую общественность, пуская пыль в глаза своими декларациями и обещаниями.

Как отмечают наблюдатели, несмотря на красивые заявления, Китай до сих пор не сделал ровным счетом ничего для РЕАЛЬНОГО СОКРАЩЕНИЯ углеродных выбросов, которые на сегодняшний день более чем в два раза превышают выбросы США! При этом они ПРОДОЛЖАЮТ РАСТИ. Китай выбрасывает в атмосферу больше парниковых газов, чем все промышленно развитые страны вместе взятые. Отсюда делается вывод о том, что на самом деле китайское руководство совсем не озабочено климатическими изменениями, а все рассуждения и декларации на эту тему делаются для отвода глаз.

Примечательный момент: Китай, несмотря на бурный рост индустрии и развитие в этой стране высоких технологий, в соглашениях по климату выступает как РАЗВИВАЮЩАЯСЯ страна. Тем самым он добивается некоторых послаблений относительно графика декарбонизации. Так, китайское руководство может с чистой совестью намечать достижение пика выбросов лишь к 2030 году, и до этого времени принимать программы развития индустрии, даже если они далеки от реализации климатических целей. В принципе, именно так всё и происходит на практике.

По оценкам экспертов, если Китай увеличит выбросы хотя бы на 15-25%, это с лихвой перекроит все усилия развитых стран по сокращению выбросов. Причем, это произойдет без учета вклада в углеродное загрязнение таких быстро развивающихся стран, как Индия и Индонезия.

Особую тревогу у борцов с глобальным потеплением вызывает открытая ставка китайского правительства на развитие угольной генерации как важной опоры дальнейшего индустриального развития. Еще год тому назад западные наблюдатели бурно обсуждали принятый в то время пятилетний правительственный план Китая, в котором очень слабо просматривались меры по достижению углеродной нейтральности и масштабному переходу на возобновляемые источники энергии. Зато намечался дальнейший рост инвестиций в угледобычу и угольные электростанции. Правительство Китая даже издало директиву об УВЕЛИЧЕНИИ доли угольных электростанций большой мощности. Подобное расхождение между официальными декларациями и конкретными планами вызвало нешуточную тревогу у западных экологов. При такой динамике рассчитывать на глобальное снижение выбросов к 2025 году не приходилось. Показательно, что даже по итогам «ковидного» 2020 года объемы углеродных выбросов в Китае оказались на полтора процента выше, чем было в 2019 году.  

По данным американских аналитиков, только в 2020 году Китай ввел в эксплуатацию угольных электростанций совокупной мощностью 38,4 ГВт. При этом выведено из эксплуатации было только 8,6 ГВт мощностей, представленных старыми угольными электростанциями. Таким образом, всего лишь за один год Китай нарастил угольные мощности почти на 30 ГВт! И эта тенденция, согласно официальным планам, только набирает обороты.

Помимо этого, китайские компании помогают развивать угольную генерацию в других азиатских странах, охотно строя там новые и довольно мощные УТЭС. Так, в Индии, Вьетнаме, Индонезии и ряде других азиатских стран в позапрошлом году количество построенных угольных электростанций превысило количество закрытых старых.

Эксперты вполне справедливо замечают, что при таких колоссальных инвестициях в угольные мощности разговоры о достижении углеродной нейтральности к 2060 году превращаются в пустую декларацию. Мало кому верится, что тот же Китай через пару десятилетий враз закроет строящиеся сейчас (согласно принятым планам) угольные электростанции. Как мы знаем, инвестиции в крупные УТЭС «обнуляются» как минимум лет через двадцать. Если Китай намерен и дальше строить такие объекты, то у нас не может быть никакой уверенности в том, что в этой стране энергетику намерены сопрягать с климатическими целями. Скорее всего, китайское руководство просто ведет с западным миром игру, пытаясь как можно дольше сохранять иллюзию партнерских отношений по вопросам «зеленой» политики.

В этой связи нельзя исключить того, что открытый разрыв отношений с администрацией Байдена из-за тайванского вопроса приведет к отрытому игнорированию соглашений по климату со стороны Китая. То есть при открытой конфронтации уже не будет никакой надобности в том, чтобы создавать какую-то видимость приверженности климатическим целям.

Впрочем, для нашей страны в этом противостоянии двух великих держав есть и свои плюсы. Как пишет Bloomberg, Китай усиливает «зависимость» от российских энергоносителей. С начала военной операции на Украине закупки угля, газа, нефти и нефтепродуктов выросли до 35 миллиардов долларов – по сравнению с 20 миллиардами годом ранее. Фактически это означает, что Россия своими поставками энергоносителей Китаю опосредованно оказывает содействие нарушению климатической повестки. Получается, что декларации российского правительства насчет достижения углеродной нейтральности к 2060 году также ничем не подкреплены. Мало того, реальные дела идут сейчас вразрез с провозглашенной целью. Стоит ли, в таком случае, и дальше наводить тень на плетень, вводя в заблуждение и мировое сообщество, и собственное население? Если теория не срастается с практикой, не лучше ли… изменить теорию?

Андрей Колосов

13 октября в Новосибирском государственном университете прошло очередное заседание Интеллектуального клуба НГУ, посвященное теме «Применение технологий Искусственного интеллекта на предприятиях сельхозпереработки».

Открывая заседание Клуба, ректор университета, академик РАН Михаил Федорук отметил: «Изначально основной миссией университета была подготовка кадров для научных институтов Сибирского отделения РАН. Мы продолжаем решать эту задачу, но теперь все больше внимания уделяем и развитию инженерно-технического направления. Мы заинтересованы в совместных проектах с индустриальными партнерами. Верю, что работа пойдет».  

Представители университета представили потенциальным партнерам целый набор решений, которые заметно повысят безопасность и эффективность производственных процессов.

Системы видеоаналитики, разрабатываемые в стенах НГУ могут решать самые разные задачи: производить подсчет готовых изделий, движущихся на конвейере и одновременно идентифицировать брак. Или автоматически определять несанкционированные проникновения на территорию закрытых объектов. А технология бесконтактного автоматического взвешивания животных заметно упрощает эту процедуру, снижая уровень стресса у самих животных, и легко интегрируется в информационные системы крупных ферм.

В числе других решений - терминал контроля доступа с распознаванием лиц и дистанционным измерением температуры человека, который закрывает все поставленные задачи в рамках противодействия распространению COVID-19 и требованиям Минздрава России и Роспотребнадзора. Прибор отличается высокой скоростью работы, способен определять температуру с точностью до 0,2 С°, а также различать – в маске человек или нет.

Система «Антисаботаж» способна выстраивать точную траекторию всех движущихся объектов в кадре и выводить на панель оператора. Это позволяет, в частности, автоматически определять несанкционированные проникновения на территории закрытых объектов. А модуль видеоаналитики «Идентификация по униформе» может в режиме реального времени идентифицировать сотрудников на территории организации посредством распознавания используемой униформы.

Помимо оригинальных технологических решений, университет готов предложить удобный механизм, заметно снижающий издержки на внедрение их в производство. «За счет полученных грантов НГУ обеспечивает аудит производственных линий и разработку программного обеспечения для оснащения их разными системами видеоаналитики. Предприятие же берет на себя расходы по приобретению, установке и обслуживанию необходимого оборудования – камер, компьютерной техники и т.п. По сути, речь идет о софинансировании, в рамках которого наши партнеры не только смогут оптимизировать собственные производственные процессы, но сэкономят до половины расходов на эту работу», - подчеркнул директор Центра взаимодействия с органами власти и индустриальными партнерами НГУ  Александр Люлько.

Среди гостей преобладали представители агропромышленных компаний. И судя по прозвучавшим вопросам, многое из представленного вызвало у них интерес. А замминистра сельского хозяйства Андрей Шинделов также выразил готовность заключить с НГУ соглашение о сотрудничестве, аналогичное, подписанным ранее на «Технопроме» с тремя другими министерствами Новосибирской области. После ряда презентаций общение продолжилось в неформальной обстановке, где обсуждались уже конкретные механизмы возможного сотрудничества. . «Это очень полезный формат, потому что он позволяет сторонам услышать друг друга. И способствует тому, чтобы мы быстрее находили общий язык. Итогом подобных встреч уже стали заключенные договоренности с некоторыми заводами. Надеемся, что после сегодняшнего заседания, круг партнеров университета еще расширится», - отметил по итогу мероприятия один из его организаторов, директор Высшего колледжа информатики НГУ, директор Суперкомпьютерного центра «Лаврентьев» Алексей Окунев.

Сергей Исаев

13 сентября 2022 года перестало биться сердце Галины Георгиевны Карповой — доктора химических наук, профессора, заведующей лабораторией структуры и функции рибосом Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. О замечательном учёном и человеке вспоминают её коллеги.

Начало пути

Жизнь и деятельность Галины Карповой — ярчайший пример преданности делу науки среди тех представителей научного сообщества, которых можно назвать «вторым поколением» ученых Новосибирского Академгородка, непосредственных учеников «отцов-основателей» Сибирского отделения Академии наук.

Одним из таких «отцов-основателей» по праву считается академик Дмитрий Георгиевич Кнорре, стоявший у истоков создания ИХБФМ СО РАН. В 1960 году молодой учёный основал лабораторию природных полимеров (позже переименованную в лабораторию химии нуклеиновых кислот) в Институте органической химии — на её основе четверть века спустя и был образован новый институт. Уникальность лаборатории состояла в том, что биологические задачи в ней решали прежде всего химики — и делали это химическими методами. Ближайшая сподвижница Кнорре профессор Нина Ивановна Гринева, приехавшая с ним из Москвы, выдвинула оригинальную идею комплементарно- адресной модификации нуклеиновых кислот.

«Нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) состоит из кирпичиков-нуклеотидов четырех сортов, соединённых в определённой последовательности. Если просто взять химическую молекулу, которая способна взаимодействовать с каким-либо из четырех нуклеотидов ДНК, она может атаковать любой из таких нуклеотидов в цепочке. Идея Нины Ивановны заключалась в том, чтобы создать химический инструмент – синтетическую короткую ДНК с присоединенной к ней химически активной группой, нацеленную на заданное место, которое должно узнаваться по принципу комплементарности последовательности синтетической ДНК и заданной последовательности атакуемой ДНК. Эта, в свое время революционная, идея теперь нашла воплощение во многих реально осуществленных в разных странах методах направленного воздействия на ДНК и РНК. Замечательно, что приоритет советских учёных в разработке комплементарно-адресованной модификации нуклеиновых кислот общепризнан в мире, что само по себе — явление достаточно редкое», — поясняет ведущий научный сотрудник ИХБФМ СО РАН, доктор химических наук Дмитрий Маратович Грайфер, ученик Галины Георгиевны.

В работе над воплощением в жизнь этой идеи и началась научная деятельность Галины Георгиевны Карповой. Девушка родом из простой рабочей семьи, появившаяся на свет в городе Искитим, ещё в школе твердо решила, что свяжет свою жизнь с биохимией. Окончив школу, она подала документы в Томский госуниверситет, но поступить туда не смогла. Однако не отчаялась, год отработала лаборантом и со второй попытки в университет поступила — но уже в Новосибирский, на факультет естественных наук. А на третьем курсе она впервые переступила порог здания, где размещалась группа Нины Гринёвой, чтобы никуда отсюда уже не уходить.

Школа Нины Ивановны была чрезвычайно суровой. «Она была очень жёстким человеком и больше всего на свете не выносила халтуры. Если сотрудник несколько дней подряд не заполнял лабораторные журналы, профессор Гринева приравнивала это к прогулу и на первый раз провинившегося ждала серьёзная выволочка, а на второй — увольнение», — вспоминает Дмитрий Грайфер. Выдерживали такой режим не все, но те, кто справлялся, становились выдающимися учёными. Такая же судьба ожидала и Галину Георгиевну.

Первый подход к рибосомам

Целеустремленность молодой девушки стала особенно заметна, когда на четвёртом курсе Галина стала мамой: она не стала брать «академ» и отошла от работы всего на два месяца. А когда профессор Гринёва вернулась из Новосибирска в Москву, Галина Карпова фактически заместила её во главе группы. В 1976 году молодая специалистка защитила кандидатскую диссертацию без обучения в аспирантуре, после чего отказалась от предложения Нины Ивановны продолжить работу в Москве с перспективой защиты докторской. Её заинтересовало другое направление: каким образом химические инструменты, изобретённые в лаборатории Н.И. Гриневой для воздействия на ДНК, можно применить для воздействия на рибосомы?

Почему это было так важно? Рибосома — это молекулярная «машина», которая есть во всех без исключения клетках живого организма и производит синтез всех белков, какие есть в организме. Тем самым она реализует генетическую информацию, которая поступает на рибосому в виде матричной РНК, скопированной с определенных участков ДНК, переводя ее с языка последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислотных остатков синтезированных белков согласно генетическому коду, общему для всех организмов. Таким образом, что делает рибосома — самая сложная молекулярная машина клетки, ученым было хорошо известно, но вот как именно она это делает, на тот момент оставалось загадкой. К решению этой загадки и собралась подступиться Галина Карпова, решив в конце 1970-х годов создать группу для изучения рибосомы — вначале рибосомы бактерии кишечной палочки. Продолжает рассказывать Дмитрий Грайфер:

«Это решение было удачным, но для нашего института изучение рибосом стало делом новым. Специалисты по рибосомам в Советском Союзе тогда были только в Институте белка в Пущино, основанном академиком Александром Сергеевичем Спириным. Очень осторожный Дмитрий Георгиевич Кнорре часто собирал нас у себя в кабинете, обсуждая предстоящую работу. Все риски — а они были очень большие — Галина Георгиевна брала на себя. Однако ее чутье и трудолюбие, помноженное на серьёзную научную школу, привели к тому, что уже в 1981 году мы отправили в международный журнал FEBS Letters статью о том, как устроен один из функциональных центров рибосомы, изученный нами с помощью химических инструментов. Затем каждый год в этом журнале стали публиковаться по одной-две наших статьи, что для советской науки было редким явлением. И когда Дмитрий Георгиевич в шутку журил нас, что мы заполонили все европейские журналы своими статьями, это было очень близко к истине».

Для защиты докторской диссертации Галине Георгиевне предстояло ехать в Институт белка — в Новосибирске соответствующего диссертационного совета не было. Вначале сибирский ученый отправилась в Пущино на научный семинар и её выступление там прошло с блеском, несмотря на все сомнения Д.Г. Кнорре — академик Спирин тоже имел непростой характер и мог буквально «размазать» западных ученых на международных конференциях, если видел в их работе какие-то натянутости и неточности. Так же успешно прошла и защита Галиной Георгиевной докторской диссертации, после чего группа, возглавляемая ей, была преобразована в лабораторию.

Как писал академик Д.Г. Кнорре в своих мемуарах, в конце 1980-х годов он стал всё больше склоняться к тому, что молекулярная биология должна разворачиваться в сторону изучения человека. Галина Георгиевна одной из первых откликнулась на призыв директора к ведущим сотрудникам института. В 1990 году ее лаборатория перешла к изучению рибосомы человека, которую в мире тогда ещё не научились даже выделять. Материалом для этой совершенно новой работы стала плацента, которую лаборатория получала в роддоме. И уже к середине 1990-х годов лаборатория получила результаты, которых не смог к тому моменту добиться больше никто: первую информацию о том, как устроены важнейшие функциональные центры рибосомы человека. Это было тем более значимо, что ученые мира к тому моменту как раз активно приступили к расшифровке генома человека.

Новые вызовы

Все эти успехи начинают выглядеть еще более значимыми при воспоминании о том, в каком положении в 1990-х годах существовала российская наука. В непростой обстановке, когда среди ученых стали преобладать «чемоданные» настроения, перед Галиной Георгиевной встала задача сохранения коллектива и поддержания высокой научной планки лаборатории.

«Здесь снова проявились ее организаторские качества, —  вспоминает и.о. заведующего лабораторией доктор химических наук Алексей Аркадьевич Малыгин. — Галина Георгиевна не позволила, чтобы лаборатория как-то снизила научную планку и развалилась. Некоторые ее сотрудники действительно уехали за границу, но костяк коллектива удалось сберечь. Заведующая сохранила у нас интерес к работе над нашей темой, нашла варианты международного сотрудничества, которые позволяли бы продолжать наши исследования, используя ресурсы дружественных международных коллективов. Молодые сотрудники, и я в том числе, выезжали в командировки в зарубежные лаборатории, и с нами считались, поскольку авторитет Галины Георгиевны в научном мире был очень высок».

Выезжала в такие командировки и сама Галина Карпова, неизменно производя фурор среди зарубежных коллег благодаря своей энергии и обаянию. В 1992 году она и Дмитрий Грайфер три месяца работали в США, результатом чего стали две полновесные статьи в журнале Biochemistry. Конечно, американцы надеялись, что талантливые русские ученые останутся у них на более долгий срок, если не насовсем, но для Галины Георгиевны это был не вариант. Более того, она стала одним из первых российских учёных, кто добился, чтобы в международных публикациях местом работы соавторов был указан НИБХ СО РАН, как до 2003 года назывался институт.

На протяжении полутора десятков лет успехи новосибирских ученых были в значительной степени недосягаемы для их коллег из других стран — прежде всего потому, что иностранцы изначально делали ставку не на химические методы, а использование высокотехнологичных приборов. Только к 2011 году западные специалисты с помощью рентгеноструктурного анализа смогли расшифровать строение рибосом более сложных, чем бактерии, организмов, после чего в этом направлении науки они добились паритета с российскими учеными. К слову, все структурные исследования рибосомы впоследствии подтвердили правильность выводов новосибирцев, хотя временами к этим выводам сибиряков приводили не только результаты экспериментов, но и интуиция. С 2015 года лаборатория структуры и функции рибосом ИХБФМ СО РАН начала постепенно переходить на новые направления, связанные с исследованием функций отдельных белков — составных частей рибосомы.

Галина Георгиевна всегда стремилась идти в ногу со временем и была открыта к внедрению новых методов. В 2013 году в институте в результате реорганизации появился Центр коллективного пользования «Геномика» с уникальными приборами — геномными секвенаторами, тогда еще мало известными ученым. И лаборатория Галины Карповой стала одной из немногих в институте, которая начала активно использовать возможности высокопроизводительного секвенирования в своих исследованиях.

«В наших совместных проектах с лабораторией структуры и функции рибосом комбинируются подходы молекулярной биологии и геномики. Последняя за счет параллельного анализа огромного набора мишеней позволяет выделить наиболее интересные из них, которые в свою очередь становятся объектами для классических методов молекулярной биологии и биоорганической химии, которыми славится школа академика Кнорре. Можно отметить, что часть освоенных нами нетривиальных методов в России практически не используется. Например, Clip-seq методы, направленные на изучение РНК-белковых взаимодействий, а также анализ транслятома клеток, который становится полноценной альтернативой протеомным подходам», — рассказывает руководитель ЦКП «Геномика» ИХБФМ СО РАН кандидат биологических наук Марсель Кабилов.

Штрихи к портрету

На протяжении долгого научного пути Галину Георгиевну отличала прежде всего высочайшая требовательность к себе и другим — за что она и пользовалась заслуженным уважением и любовью коллектива института.

«Сломить ее не могло ничто. Каждый день Галина Георгиевна работала до 10 часов вечера — и часто мы с ней оставались вдвоём в нашем коридоре, когда все уже расходились по домам. При оценке диссертаций, подаваемых на утверждение в ВАК, она проявила себя как один из самых принципиальных членов комиссии. Защищающиеся даже из других лабораторий приносили ей свои работы и просили посмотреть, насколько корректно и содержательно сформулированы выводы. И даже на самые жесткие замечания с ее стороны никто не обижался, поскольку делались они исключительно по существу, а больше всего она не могла терпеть халтурного отношения к работе», — говорит академик РАН, доктор химических наук, профессор Ольга Ивановна Лаврик. По словам директора ИХБФМ СО РАН, члена-корреспондента РАН Дмитрия Пышного, Галина Карпова непреклонно сопротивлялась любым попыткам что-то упростить в представлении материалов, считая, что работа должна быть безупречной. Поддерживая уровень академичности, она жёстко реагировала даже на орфографические ошибки в любом документе, от презентации до диссертации. Поэтому ее как лицо, отстаивающее высокий уровень квалификационных работ, не отпускали из состава экспертов ВАК вплоть до 2022 года, пропуская все ротации мимо нее. Не случайно её лаборатория остаётся одной из наиболее эффективных в ИХБФМ по показателю результативности на одного научного работника. «Своей деятельностью Галина Георгиевна создала весомую в мировой науке школу, остаётся надеяться, что мы сохраним эти наработки и само направление»,

«Она была очень эмоциональным человеком, порой даже слишком — от неудачи могла разрыдаться, от успеха — прийти в эйфорию. В молодости она выражала это и через художественное творчество — писала стихи и песни, в том числе и про наших сотрудников», — вспоминает Дмитрий Грайфер.

«В простом общении это был очень нежный человек, что явно диссонировало с образом волевой женщины. Она легко принимала чужие проблемы близко к сердцу. Восхождение по административной лестнице её совсем не интересовало: когда Галину Георгиевну назначили заместителем директора по научной работе, она через несколько месяцев оставила эту должность, чтобы снова стать, как она говорила, «настоящим учёным»», — рассказывает Дмитрий Пышный.

Несмотря на такую поглощенность работой, Галина Георгиевна была прекрасной матерью и бабушкой. Дочь тоже связала свою жизнь с наукой, став кандидатом биологических наук, и до самых последних дней Галина Георгиевна поддерживала с ней самые тёплые взаимоотношения. Жила дочь в Москве, и Галина Карпова пользовалась каждой подходящей минутой, чтобы навестить её и двух любимых внучек. В Москве же Галины Георгиевны и не стало.

«Даже мы, самые близкие ее коллеги и коллектив лаборатории, не знали, что она тяжело больна. Уезжая в Москву в последний раз, она предупредила, что задержится там на длительный срок. Но чтобы сотрудники лаборатории не расслаблялись и вовремя закончили несколько проектов, она дистанционно продолжала руководить работой до последнего вздоха. Всего за неделю до смерти она правила корректуру статьи, которая вскоре должна была выйти из печати, общалась с коллегами по телефону и электронной почте — и никто не подозревал, что трагическая развязка настолько близка», — говорит Ольга Лаврик.

Безусловно, Галина Георгиевна Карпова оставила после себя надёжных продолжателей своего дела. Однако ее уход — невосполнимая потеря для института, прежде всего как уход представителя того поколения ученых, которое полностью посвящало свою жизнь науке. Поддерживать заданную ими планку всегда непросто. Но у учеников Галины Карповой есть желание это делать, и каждое новое достижение лаборатории, каждая очередная публикация в авторитетнейших журналах станут в полном смысле слова памятниками основателю нового направления в работе ИХБФМ СО РАН.

Виталий Соловов

Наука в Сибири

В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) проведены прецизионные измерения J/ψ-мезона — частицы, за открытие которой в 1974 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Знания о параметрах J/ψ-мезона (джи/пси мезона) необходимы для проверки Стандартной модели физики элементарных частиц. Значения, полученные в ИЯФ СО РАН, имеют рекордную в мире точность и включены в международную базу данных по элементарным частицам.

Старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Татьяна Харламова получила премию мэрии города Новосибирска в сфере науки и инноваций за работу «Проверка Стандартной модели в экспериментах КЕДР и ATLAS». Исследование посвящено прецизионному измерению параметров J/ψ-мезона и инклюзивного сечения рождения адронов в столкновениях электронов и позитронов в области энергии от 5 до 7 ГэВ. Целью прецизионных экспериментов по физике высоких энергий является проверка теории взаимодействий элементарных частиц — Стандартной модели, а также поиск Новой физики — явлений, не описывающихся существующей теорией.

«В настоящее время подобные исследования проводятся в Китае, на коллайдере BEPC, но наши измерения параметров J/ψ-мезона имеют рекордную в мире точность. Точность измерения адронной ширины в четыре раза лучше точности предыдущих измерений. Кроме того, значения полной и парциальной ширин J/ψ-мезонов впервые измерены напрямую, без привлечения данных сторонних экспериментов. Полученные нами значения согласуются с результатами предыдущих мировых экспериментов и могут быть использованы в российских и зарубежных научных центрах, а также служат заделом для международного проекта Супер Чарм-Тау фабрика, строительство которого планируется в России», — прокомментировала Татьяна Харламова.

Электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-4М и универсальный магнитный детектор КЕДР в ИЯФ СО РАН — уникальные российские установки, позволяющие проводить эксперименты по измерению параметров элементарных частиц с высокой точностью. Проведенные в институте измерения параметров J/ψ-мезона значительно улучшили среднемировые значения и были включены в мировую базу данных ФЭЧ Particle Data Group. Во многих экспериментах в физике элементарных частиц J/ψ-мезон играет роль «стандартной свечи», поэтому точность определения его параметров напрямую влияет на точность других экспериментов.

«J/ψ-мезон представляет собой связанное состояние пары очарованных кварка и антикварка со временем жизни около 10-20 секунд. Моя задача состояла в измерении параметров J/ψ-мезона, необходимых для проверки теоретических расчетов и разработки методов вычислений в Стандартной модели физики элементарных частиц. Кроме того, я занимаюсь обработкой данных по измерению инклюзивного сечения рождения адронов при электрон-позитронной аннигиляции. Измерения позволяют определить адронную поляризацию вакуума в широком диапазоне энергий. Это играет ключевую роль при вычислении аномального магнитного момента мюона, для которого наблюдается отличие теоретического расчета от экспериментального измерения», — рассказала исследовательница.

Пресс-служба ИЯФ СО РАН

Фото Натальи Купиной

Пару лет назад мы уже писали о том, что в Европе серьезно дискутируется вопрос использования древесины в качестве топлива. Напомним, что древесная щепа, древесные гранулы и даже дрова до последнего времени официально рассматривались в качестве возобновляемого источника энергии. Сжигание лесной биомассы в топке не считалось каким-то смертельным «грехом» в отношении климата на том основании, что древесина – в отличие от ископаемого топлива – содержит в себе углерод, поглощенный в процессе жизненного цикла растения. Говоря по-простому, здесь вы как будто не нарушаете углеродного баланса, поскольку возвращаете в атмосферу ровно столько, сколько было поглощено до этого в ходе роста деревьев. То есть «плюс» накладывается на «минус», и в итоге мы как бы получаем нулевые выбросы.

Впрочем, не все специалисты оказались согласны с этой простой формулой. Это вызвало вполне закономерную дискуссию по вопросу использования биомассы в энергетике. Так ли уж «безвредно» для климата сжигать древесину? Не привносим ли мы тем самым дополнительный вклад в глобальное потепление, как это происходит с углем и нефтепродуктами?

В последние месяцы дискуссия вспыхнула с новой силой на фоне энергетического кризиса, когда в некоторых странах ЕС на полном серьезе стали рассматривать биомассу в качестве альтернативы российскому природному газу (о чем мы также писали). Судя по сообщениям в западных СМИ, «дровишки» теперь раскупаются как горячие пирожки, и уже стали дефицитным товаром. Производители древесных гранул, конечно же, потирают руки от предвкушения высоких прибылей, однако европейские борцы за экологию также не дремлют.

На днях в западных СМИ появилось сообщение о том, что часть депутатов Европарламента призвали своих коллег прекратить учет лесной биомассы в качестве возобновляемого источника энергии. Они напомнили, что достижение целей ЕС по нулевым выбросам требуют огромных усилий в деле восстановления лесов – важнейших поглотителей углерода. С этим положением, в принципе, никто не спорит в силу его очевидности. Тем не менее, в европейских странах, по данным Евростата, примерно 40% возобновляемой энергии до сих пор связывают со сжиганием древесины. И это несмотря на то, что таким путем происходит гораздо больше выбросов углекислого газа на киловатт энергии, чем при сжигании ископаемого топлива. Такое положение дел выглядит не совсем нормально, если учесть официальные планы по борьбе с климатическими изменениями.

Согласно тем данным, которые приводят соответствующие структуры Европейской комиссии, около половины сжигаемой древесины приходится на так называемую первичную древесную биомассу (то есть полученную непосредственно из срубленных деревьев). И только оставшаяся половина представлена отходами деревообработки и так называемой «пост-потребительской» древесиной.

Отметим, что использование лесной биомассы в странах ЕС стимулируется государственными субсидиями, идущими на поддержку возобновляемых источников энергии. В силу указанных причин сжигание древесины с 1990 года в Европе УТРОИЛОСЬ. Большая её часть идет на отопление жилых помещений. При этом миллиарды государственных субсидий наплавляется на поддержку «дровяных» электростанций, официально причисляемых к «зеленой» энергетике. 

Но в этом году европейские законодатели всё же решились исправить ситуацию. Предположительно, уже в сентябре депутаты Европарламента проголосуют за реформы в отношении использования лесной биомассы. Так, Комитет по окружающей среде одобрил поправку, согласно которой значительная часть древесины будет исключена из «зеленого» списка, то есть на нее перестанут распространяться государственные субсидии, выделяемые на развитие ВИЭ. Естественно, предлагаемая реформа (в случае ее принятия в окончательном виде) не ставит под запрет использование биомассы для выработки энергии. Граждане и предприятия спокойно могут использовать в этих целях дрова или древесные гранулы. Однако данный вид топлива лишится государственной финансовой поддержки. Парламентарии надеются на то, что таким путем будут высвобождены миллиардные суммы, которые могут пойти на поддержку реально «чистых» возобновляемых источников энергии. Или же на восстановление лесов. Субсидии сохраняются лишь в отношении «вторичной» древесины, такие как опилки и кора, идущие с деревоперерабатывающих предприятий. Этот вид топлива всё еще будет относиться к ВИЭ, а значит, здесь по-прежнему можно рассчитывать на субсидии (хотя совсем не исключено, что и эта льгота когда-нибудь также подвергнется пересмотру).

Впрочем, данная инициатива уже вызвала ответную реакцию со стороны крупных производителей древесных гранул. Причем, не только в Европе, но и в США (важном экспортере этого топлива для европейцев). Дело уже дошло до скандальных заявлений, в которых откровенно просматриваются лоббистские интересы представителей биоэнергетического бизнеса.

Как отмечают эксперты, производители «древесного» топлива пытаются убедить общественность в том, будто речь идет о рациональном использовании отходов лесозаготовки и деревопереработки, а значит, сжигание древесины не причиняет никакого экологического ущерба. Наоборот, такой подход якобы оправдан как раз с точки зрения экологии, поскольку так мы не только эффективно используем отходы, но также следим за состоянием лесов. Однако борцы за экологию считают, что людей просто-напросто вводят в заблуждение. Даже если бы в дело шли исключительно отходы, то и в этом случае, дескать, мы бы увеличивали выбросы углекислого газа.

На практике же ситуация выглядит еще хуже. Так, исследование прошлогодней давности показало, что безвредными действиями в данном случае могут быть только удаление небольших древесных остатков в виде ветвей малого диаметра, листьев, игл и т.д. На самом же деле производители гранул чаще всего работают с ЦЕЛЬНОЙ ДРЕВЕСИНОЙ (то есть используют срубленные стволы), что само по себе несет риск для биоразнообразия и для климата. Сжигание таких материалов не имеет ничего общего с нулевыми выбросами углерода.

Понятно, что в случае одобрения реформы деятельность производителей пеллет будет серьезно ограничена, поскольку возникнут новые «запретные зоны» для заготовки лесной биомассы. В настоящее время американские копании Drax  и Enviva, поставляющие в Европу древесные гранулы, вовсю используют древние (богатые углеродом)  леса юго-востока США. Параллельно они нацеливаются на относительно молодые лесонасаждения Британской Колумбии, а также рассчитывают на доступ к некоторым нетронутым лесным массивам Канады. Законодательные ограничения поставили бы эту отрасль на грань гибели. То же самое, отмечают эксперты, можно сказать о финской и шведской отрасли по производству лесной биомассы. В этих странах для указанных целей до сих пор вырубают первобытные леса. Причем, получая государственные субсидии по линии поддержки ВИЭ.

Конечно, защитникам лесов пока еще рано трубить о победе, поскольку окончательного решения не принято, а производители древесных гранул, судя по всему, без боя сдавать позиции не намерены. Тем не менее, настойчивость борцов за экологию в этом случае также умалять не приходится. В любом случае, экология становится серьезным яблоком раздора, вскрывая глубокие противоречия в западном обществе.

Николай Нестеров

Как мы знаем, в начале августа вступил в силу чрезвычайный план ЕС по сокращению потребления природного газа странами-участницами на 15 процентов. Данное решение является вынужденной мерой по предотвращению дальнейшего роста цен на энергоносители в связи с напряженной геополитической обстановкой (имеется в виду военная спецоперация РФ на Украине). Основная цель сводится здесь к тому, чтобы страны Евросоюза сумели пополнить запасы голубого топлива перед наступлением зимних холодов. Эти меры планируется продлить вплоть до марта следующего года, то есть до окончания отопительного сезона.

Впрочем, единогласия по данному вопросу в семье европейских народов пока что не наблюдается. Проблему дефицита энергоресурсов отдельные страны ЕС намерены решать по-разному. Венгрия, например, с чистой совестью заключает долгосрочные контракты с российским поставщиком, не выказывая при этом никаких намерений делиться газом с соседями. В Германии и Польше (о чем мы писали) очень рассчитывают на «альтернативные» поставки газа, а равно и на возврат к широкому использованию угля.

Тем не менее, Еврокомиссия серьезно настроена на экономию и уже морально готова к введению чрезвычайного положения применительно ко всему блоку. Если в странах ЕС предстоящей зимой возникнет острая нехватка газа, то будут применены меры к тому, чтобы жесткая экономия коснулась всех стран-участниц без всякого исключения. Отдельные страны уже сейчас демонстрируют полное понимание всей серьезности ситуации и готовятся к худшему. Так, правительство Швейцарии выразило готовность прибегнуть к принудительному нормированию голубого топлива, если других мер экономии окажется недостаточно. В настоящее время правительство этой страны настаивает на том, чтобы отключить отопление общественных зданий (в Швейцарии примерно 42% газа тратится на отопление жилых помещений, остальное расходуется транспортом, промышленностью и сферой услуг).  Дело дошло до того, что швейцарская комиссия по электроснабжению обратилась к домохозяйствам с призывом запасаться на зиму… свечами на случай отключения электроэнергии!  

Как видим, подготовка к зиме в Европе идет полным ходом и, судя по настроениям европейских политиков, там ожидают аномально суровую зиму. Очевидно, по контрасту с аномально жарким летом. Причем важно подчеркнуть, что как раз нынешнее аномально жаркое лето создает препятствия для благополучной «перезимовки».

Начнем с того, что в середине августа был поставлен новый ценовой рекорд на электроэнергию, усугубляющий и без того кризисную ситуацию на энергетическом рынке и грозящий рецессией. Так, в Германии цены за один мегаватт-час выросли шестикратно в сравнении с тем же периодом прошлого года. Всего лишь за два последних месяца произошло удвоение цены.

Такой стремительный рост цен в немалой степени подпитывается опасениями рынка по поводу снижения выработки электричества в условиях острого дефицита топлива предстоящей зимой. Ситуация развивается таким образом, что нехватку природного газа будет весьма сложно компенсировать за счет иных источников энергии. И здесь свою весомую лепту в осложнение проблемы вносит как раз погодная аномалия. Экстремальная жара, как ни странно, способствует удорожанию электроэнергии -  как в текущий период, так и на будущее.

Еще весной у европейских политиков были опасения насчет того, что сильная летняя жара вызовет сильный спрос на электричество ввиду необходимости кондиционирования помещений. Эти опасения сбылись в полной мере, и даже более того. Так, большие надежды возлагались на атомную генерацию Франции. Однако из-за сильного обмеления рек произошли сложности с эксплуатацией атомных реакторов, система охлаждения которых связана с использованием речной воды.

В Норвегии из-за падения уровня воды снизилась выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях. Напомним, что эта страна (как совсем недавно Франция), является одним из важных экспортеров электричества в Европе.

Обмеление рек сыграло злую шутку и с немецкой энергетикой. Как мы уже неоднократно писали, в условиях снижения поставок природного газа Германия переключилась на уголь.  Для пополнения запасов угля его приходится завозить на баржах. К сожалению, в условиях мелководья рентабельность таких перевозок резко снижается ввиду того, что баржи загружаются всего лишь на 30-40 процентов. Безусловно, удорожание поставок топлива скажется и на цене вырабатываемого электричества.

Отметим, что небывалая засуха охватила этим летом примерно 47% территорий Евросоюза. Не лучше выглядит ситуация и в Великобритании, всегда отличавшейся высокой влажностью и относительно прохладным летом. Нынешний июль считается здесь самым засушливым с 1935 года. По прогнозам, сток рек в центральной, южной и восточной Англии будет исключительно низким как минимум до октября.

Показательно, что те же проблемы охватили и территории США. Как отмечает агентство Bloomberg, снижение из-за жары уровня воды в реке Колорадо создало критическую ситуацию с водоснабжением в Аризоне и Неваде. Сильное падение уровня воды в водохранилищах угрожает падением выработки электричества на гидроэлектростанциях. Чтобы избежать остановки турбин вследствие прекращения подачи воды, власти штатов вынуждены как минимум на 15% сократить водопотребление, чтобы предотвратить дальнейшее усыхание водохранилищ.

Как видим, природа устроила «внештатную» проверку для энергосистемы западных стран. Ситуация во многом является беспрецедентной. Хотя вряд ли можно сказать, что она была абсолютно непредсказуемой. Во всяком случае, для российских специалистов в области энергетики здесь нет ничего неожиданного. Рост цен в Европе ожидался ими без учета погодных аномалий. Последние только дополнительно усложнили ситуацию, но они не являются причиной проблем.

Совсем недавно мне стало известно, что сотрудники Института теплофизики СО РАН еще лет восемь назад проводили специальное исследование для «компетентных органов». Предметом исследования были европейские программы «зеленого» энергоперехода. Судя по всему, в руководстве нашей страны интересовались возможными последствиями этих новомодных инициатив. Для наших специалистов было очевидно: ускоренный отказ от ископаемого топлива в угоду ВИЭ рано или поздно создаст кризисную ситуацию, поскольку солнечные электростанции и ветряки с их относительно невысоким КПД никогда не смогут полноценно заменить тепловые электростанции. Поэтому сегодня, наблюдая углубление энергетического кризиса в Европе, наши ученые с легко иронией замечают, что не испытывают ни малейшего удивления от происходящего, поскольку предвидели это много лет назад.

Однако посодействует ли этот кризис переосмыслению «зеленых» стратегий в головах самих европейцев, пока что не очень понятно. Как мы знаем, обвинения в адрес «путинской России» с недавних пор стало очень удобным оправданием реальных просчетов и поспешных решений.

Андрей Колосов

В Денисовой пещере на Алтае ученые Института археологии и этнографии СО РАН нашли еще два зуба, которые могли принадлежать одному из древних видов человека — денисовцу. 

До этого времени были известны только три такие находки: это моляр взрослого гоминида Denisova 4, зуб Denisova 8 и молочный моляр, найденный в 2010 году в культурном слое пещеры. Зубы представляют огромную важность в генетических исследованиях: с их помощью ученые могут определять родство обитателей Денисовой пещеры с другими древними подвидами людей.

В ходе минувшего полевого сезона археологи ИАЭТ нашли новые фрагменты, принадлежащие этому древнему подвиду человека.

«В этом году у нас две находки, — говорит советник директора ИАЭТ СО РАН, заведующий отделом археологии каменного века член-корреспондент РАН Михаил Васильевич Шуньков. — Это моляр, который является копией-близнецом знаменитого зуба Denisova 4, своими морфологическими данными и архаичностью сразу привлекший внимание специалистов. Секвенирование ДНК показало, что он принадлежит именно денисовскому человеку. В этом же году в более древних отложениях, чем моляр Denisova 4, был обнаружен идентичный зуб. Его палеогенетическое изучение еще не проведено, но мы уверены в том, что он тоже относится к денисовцу». 

Несмотря на сложную геополитическую ситуацию, сотрудничество с лабораторией эволюционной палеогенетики Сванте Паабо продолжается. «У нас широкая международная коллаборация ученых: мы постоянно находимся в контакте с нашими коллегами из Института археологии РАН, Института антропологии Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, а также со специалистами из Германии, Великобритании, Австрии и Австралии. У профессора Паабо отобрано достаточно образцов для дальнейшего изучения, и мы надеемся, что, невзирая на сложные внешние условия, эти работы будут плодотворно продолжаться», — отметил Михаил Шуньков. 

Министерство науки и высшего образования инициировало новый федеральный проект «Популяризация науки и технологий», направленный на развитие научно-просветительской деятельности. Его куратором станет вице-премьер РФ Дмитрий Чернышенко.

Проект будет реализован с 2023 по 2025 годы как самостоятельный, не входящий в список национальных проектов. Ставятся цели сделать науку более открытой для общества, повысить научную грамотность населения, дать россиянам представление о том, какие инициативы государство и бизнес выдвигают в области науки и технологий, а также привлечь в исследовательскую сферу талантливую молодежь. Образован общественно-экспертный совет по проекту, в состав которого вошли 26 человек, среди которых представители Российского исторического общества, Российской академии образования, Госдумы, Российской академии наук, вузов, научно-исследовательских институтов, телерадиокомпаний, информационных агентств.

По итогам реализации проекта по всей стране будут проведены сотни мероприятий, направленные на популяризацию науки и технологий. Например, конкурс грантов для популяризаторов науки, в котором смогут принять участие журналисты, блогеры, авторы фото- и видеоконтента, «Всероссийский фестиваль NAUKA 0+», Всероссийская премия «За верность науке» и многие другие. Кроме того, пройдут выставки достижений результатов отечественной науки и технологий, научно-популярные конкурсы и конференции. В рамках федерального проекта планируется ежегодно создавать более трех тысяч статей, репортажей, видеороликов, из которых миллионы граждан нашей страны смогут узнать о современных российских ученых и их достижениях и открытиях. Ожидается, что только в 2023 году в мероприятиях примут участие около 50 млн россиян разных возрастов, сообщает пресс-центр Минобрнауки.

Генетикам удалось выявить один из генов, отвечающих за важную хозяйственную характеристику – высокое содержание клейковины в зернах

Современные генетические технологии позволяют значительно ускорить процесс селекции новых сортов зерновых культур и сделать его более целенаправленным. Но это возможно при соблюдении нескольких важных условий. Одно из них – точное знание, какие именно гены отвечают в растении за тот или иной хозяйственно значимый признак. Поиском этих генов занимаются ученые Института генетики и цитологии СО РАН. Результаты работы одного из таких исследовательских коллективов представлены к опубликованию в международном научном журнале Euphytica.

«Конечное использование и ценность собранного зерна мягкой пшеницы определяется, в основном, уровнем содержания в нем белка и клейковины. Высокое содержание характерно для пшеницы высшей категории качества. Мы изучали этот признак у ряда видов-сородичей пшеницы и обнаружили, что вид T. timopheevii, отличается высоким уровнем белка и клейковины. А значит, он может быть донором генов, отвечающих за наследование этого признака», — рассказала один из авторов статьи, младший научный сотрудник сектора генетики качества зерна ИЦиГ СО РАН Людмила Щукина. Ранее зарубежным ученым удалось найти и ввести в селекционное использование один такой ген из другого дикорастущего вида пшеницы. Теперь новосибирским генетикам удалось выявить второй ген и локализовать его местонахождение с довольно высокой точностью — на хромосомном уровне. Важно, что полученные линии с новым геном были многократно испытаны в самых различных климатических условиях и везде демонстрировали один и тот же эффект – увеличивали содержание белка и клейковины в зерне. При этом не снижалась урожайность растения и другие технологические свойства зерна и муки.

«В настоящее время мы проводим дальнейшие исследования, у нас есть ещё несколько генов с аналогичным действием из других видов злаковых. И теперь нам надо подтвердить наши предположения о их положительном влиянии на поддержании высокого уровня белка и клейковины в зерне пшеницы», — отметила исследовательница.

Для этого ученые вводят генетический материал из разных хромосом растения-донора в селекционные сорта пшеницы (эта процедура называется интрогрессией) и сравнивают полученный урожай, определяя таким образом, какая комбинация интрогрессий дала наилучший результат. Для отслеживания интрогрессии используются ДНК-маркёры, что позволяет локализовать участки хромосом, где расположены нужные гены и заметно упростить его дальнейшие поиски. Эти молекулярные «метки» являются инструментами маркёр-ориентированной селекции — современного высокотехнологичного подхода к созданию сортов. «В дальнейшем мы передадим генетический материал селекционерам, с указанием, по каким маркерам они смогут отслеживать, передались ли необходимые гены при гибридизации. И таким образом, уже на ранних этапах селекционной работы получится с высокой точностью отбирать перспективные линии, заметно сокращая срок работы над новым сортом», — заключила Людмила Щукина.

Нобелевскую премию по химии в 2022 году получили ученые, разработавшие клик-химию — набор реакций, позволяющий быстро и надежно получать сложные молекулы из ранее несоединяемых веществ, на основе которых можно создавать лекарства и новые материалы. Как развивалась клик-химия и где она нашла применение сегодня, разбиралась «Газета.Ru» при помощи экспертов.

Нобелевская премия по химии в 2022 году досталась профессору Стенфордского университета Каролин Бертоцци, профессору Мортену Мелдалу из Копенгагенского университета и химику Барри Шарплессу из Института Скриппса в США за вклад в развитие клик-химии и биоортогональной химии (химические реакции, которые способны протекать внутри живых систем, не мешая естественным биохимическим процессам). Об этом представители Нобелевского комитета сообщили на церемонии в Стокгольме.

Для Шарплесса эта премия стала уже второй — в 2001 году он получил «Нобеля» за создание хиральных катализаторов окислительно-восстановительных реакций, нашедших применение в фармацевтике.

«Руками мы можем два объекта соединить легко, а когда мы переходим в микромир, мир молекул, атомов, мы не можем увидеть и потрогать то, с чем работаем. Когда перед нами стоит задача соединить функциональные молекулы, она решается с помощью химических реакций. Проблема в том, что они капризные и идут не селективно, то есть мы хотим сделать одну связь, получается другая или идут побочные процессы, которые мы не можем контролировать. Поэтому нужны суперэффективные реакции, которые легко протекают, дают продукты с высокими выходами. Эту проблему и решают клик-реакции», — объяснил «Газете.Ru» доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, заведующий лабораторией органических и металл-органических азот-кислородных систем Алексей Сухоруков.

Они изобрели специальные составляющие, это такие посредники, которые используются в клик-химии и позволяют без проблем соединять малые химические элементы. Это открытие позволило синтезировать сложные органические молекулы, которые близки к тем, которые синтезируют в нашем организме с помощью ферментов.

Даже самые экзотические молекулы с точки зрения органического синтеза теперь можно делать искусственно.

Фактически, с точки зрения фармацевтики, мы можем модернизировать молекулу до неузнаваемости, тогда ее селективность, специфичность повысится на несколько порядков. Грубо говоря, ученые открыли клик-химию, которая дала начало эре высокоселективных химических соединений», — добавил руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ Павел Волчков.

Химики стремились создавать все более сложные молекулы уже давно. В фармацевтике, например, это было необходимо для искусственного воссоздания естественных молекул с лекарственными свойствами. Исследования в этой области позволили получить множество важных молекулярных конструкций, но их производство занимало много времени и обходилось слишком дорого.

Путь к массовому созданию новых соединений проложил американский химик Барри Шарплесс из Института Скриппса, который в 2000 году ввел понятие клик-химии — химических реакций, приспособленных для быстрого и надежного получения химических веществ путем соединения между собой отдельных маленьких элементов. Такой подход позволяет синтезировать вещества почти так же совершенно, как это происходит в живой природе: без побочных продуктов и с высокой чистотой. Клик-химия, задуманная как подражание природе, где соединения тоже образуются из модульных элементов, оказалась пригодна для применения практически везде, от биохимии до материаловедения.

«Мортен Мельдал и Барри Шарплесс придумали клик-химию, а Каролина Бертоцци начала применять ее для живых систем. Почему клик? Потому что у нас есть две части, которые друг к другу очень хорошо приклеиваются, без побочных реакций и особенных условий. Побочные реакции — большая проблема органической химии. То есть вот идет реакция, которая нам нужна, и еще идет куча реакций, которые ведут к другим продуктам, от которых нам нужно избавиться, так как они могут быть токсичны и в лекарстве точно не нужны.

Реакции в клик-химии очень простые, их выход получается 100% — все молекулы, которые у нас были, образовали нужную нам связь в один клик без побочных продуктов»,

— рассказал «Газете.Ru» руководитель проектов Центра персонализированной медицины ЭНЦ МЗ РФ, химик Виктор Богданов.

Вскоре Шарплесс и Мелдал независимо друг от друга разработали реакцию, которая стала ключевой для клик-химии — катализируемое медью азид-алкиновое циклоприсоединение.

Реакция позволяла быстро и просто получать триазолы — вещества, производные которых использовались в медицине в качестве антибиотиков, нейролептиков, обезболивающих и гипотензивных препаратов, а в промышленности — для производства оптических отбеливателей, пластификаторов, гербицидов, антикоррозийных средств и для многих других целей.

Само азид-алкиновое циклоприсоединение, известное также как реакция Хьюсгена, было открыто еще в конце XIX века, но широко его использовать позволил катализ медью — теперь реакция протекала в 10⁷ раз быстрее, ее можно было проводить при температуре, близкой к комнатной и с практически любыми растворителями, включая воду. Реакция быстро нашла применение в фармацевтике, генетике и других отраслях, вплоть до разработки новых материалов.

«Клик-реакция Хьюсгена наиболее известна и используема в областях химии. С ее помощью можно соединить абсолютно разные молекулы — краситель и полимер или два лекарственных препарата с разными методами действия. Например, чтобы получить эффективный препарат противораковый, берется два уже известных препарата, но с разными механизмами противоракового действия, и соединяются с помощью этого метода. Получается препарат, на порядок более эффективный», — отметил Сухоруков.

Бертоцци вывела клик-химию на новый уровень, разработав реакции, которые могут протекать внутри живых организмов, при этом не нарушая химический состав клетки и не мешая естественным биохимческим процессам. Эти реакции она назвала биоортогональными.

Теперь ученые могли наблюдать за одновременным протеканием в клетках естественных и искусственных процессов — функциональные группы, задействованные в биоортогональных реакциях обычно не встречаются в молекулах естественного происхождения. Сегодня эти реакции используются во всем мире для изучения клеток и отслеживания биологических процессов. Используя биоортогональные реакции, ученые, в частности, улучшили таргетирование лекарств от рака. Сейчас препараты, разработанные с помощью такого подхода, проходят клинические испытания.

«Безусловно, клик-химия — это очень полезный и важный инструмент для органической химии.

Очень важно, что этот подход можно использовать для селективного синтеза непосредственно в живых системах.

Любые органические реакции протекают не со 100%-м выходом и сопровождаются образованием побочных продуктов, клик-реакции же очень селективны, а выход — высокий. Это обеспечивается тем, что оба компонента клик-реакций чрезвычайно чувствительны именно друг к другу и при этом нечувствительны к другим веществам, в том числе и присутствующим в живых клетках — белкам и так далее. Это позволяет присоединять те молекулы, которые вам хочется, к тем реакционным группам, которые вам нужны, не выделяя индивидуальные молекулы-мишени. Это уникальный инструмент, который находит широкое применение и в тонкой органической химии, позволяя относительно легко создавать сложные биологически активные молекулы», — отметил в разговоре с «Газетой.Ru» профессор Института органической химии СО РАН Константин Волчо.

Нобелевскую премию за клик-химию научный мир ждал не один год. В частности, в 2013 году ее прочили ученику Шарплесса, российскому ученому Валерию Фокину, который в то время работал по мегагранту в МФТИ.

«Одним из разработчиков клик-химии является Валерий Фокин, который сейчас живет и работает в США. Но образование он получил в России и периодически приезжает сюда. Очень жаль, что его не включили в коллектив лауреатов», — отметил Волчо.

«Всего клик-реакций, действительно эффективных для использования, около 20, а вообще в органической химии реакций миллионы. Открытие новой реакции — это достаточно серьезное событие, но самое главное — доказать, что эта реакция применима для разных веществ. Это можно показать только большой серии работ, применив эту реакцию в разных условиях и для разных задач», — рассказал Сухоруков.

Одну из клик-реакций открыли в московском Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН — боронат-триольную конденсацию.

«Она работает по такому же принципу: мы соединяем две молекулы с разными функциональными свойствами. У нас между собой взаимодействуют триол (это трехатомный спирт) и бороновая кислота.

У нашей клик-реакции есть такое свойство: классическая клик-реакция, за которую дали как раз Нобелевскую премию, необратима, в нашем случае молекулу можно не только собрать, но и расщепить. Это применимо при задачах, связанных с удалением каких-то загрязнений», — добавил Сухоруков.

Так, например, с помощью клик-реакции можно нанести на полимер соединение, связывающее тяжелые металлы. Если такой полимер поместить в загрязненную среду с примесями тяжелых металлов, после извлечения его можно будет очистить с помощью обратимой реакции, удалив фрагмент, который отвечает за связывание. После этого полимер можно будет снова использовать.

Боронат-триольная конденсация применима также и в медицине.

«Бывают ситуации, когда нужна адресная доставка препарата. Одна молекула отвечает за то, чтобы препарат попал в нужную часть организма, а другая и есть лекарство. А дальше нам нужно, чтобы этот лекарственный препарат с помощью внешнего воздействия или структуры раковой клетки освободился от части-курьера. Эта задача тоже решается с помощью обратимой клик- реакции», — добавил Сухоруков.