Российские ученые описали строение одного из ключевых объектов Тянь-Шаня — геодинамической триады «Нарынская впадина — поднятие Байбиче-Тоо — Атбашинская впадина». Авторы разработали двухмерную геолого-геофизическую модель, с помощью которой оценили деформации, происходящие на этой территории в условиях субмеридионального сжатия и связанные с альпийской активизацией Тянь-Шаня. Полученные данные могут помочь найти новые месторождения полезных ископаемых и объяснить историю возникновения древнейшей горной системы, а также реконструировать процессы, которые происходят в ней сейчас. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Geodynamics & Tectonophysics.

Тектонический комплекс «Нарынская впадина — поднятие Байбиче-Тоо — Атбашинская впадина» (НБА) относится к срединной части горной системы Тянь-Шаня. Его формирование проходило в течение всего кайнозоя (эры появления млекопитающих на Земле, длящейся по сей день уже 66 миллионов лет). Нарынская и Атбашинская впадины в системе Тянь-Шяня — это котловины, ограниченные высокогорными хребтами и имеющие сходные состав, возраст (от 12 до 8 млн лет) и мощность (250‒300 м) отложений. Самые глубокие их участки образованы песчано-глинистыми отложениями, а расположенные выше — красноцветными. Между впадинами находится поднятие Байбиче-Тоо в долине реки Карабук — участок, на котором мощность красноцветов минимальна (60 м). Специфика отложений на территории всего комплекса говорит о том, что ранее на месте впадин и разделяющего их поднятия существовал единый внутриконтинентальный бассейн. Однако затем в пределах поднятия фундамент и отложения периодически подвергались размыву и нарушались при тектонических движениях, а в итоге это привело к их деформации. На сегодняшний день в строении тектонической системы можно выделить две части: глубинные древние породы с жесткими структурными связями и более молодые отложения на поверхности. До сих пор внутренняя структура и эволюция впадин этого комплекса плохо исследованы, что приводит к спорам в научном сообществе.

Ученые из Геологического института РАН (Москва), Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН (Москва) и Научной станции РАН в г. Бишкеке (Кыргызстан) провели комплексные геолого-геофизические исследования в Срединном Тянь-Шане и создали двухмерную модель глубинного строения земной коры. Все собранные и обобщенные данные позволили построить так называемый генеральный геологический разрез, то есть поперечный разрез верхних слоев земной коры в вертикальной плоскости, который нужен для определения геологического строения местности и описания залегания горных пород. Он пересекает с севера на юг тектонический комплекс НБА и отражает структуру осадочного чехла.

При помощи метода магнитотеллурического зондирования авторы рассчитали численную двухмерную геоэлектрическую модель профиля «Карабук». Она с высокой точностью отображает распределение электропроводности до глубин свыше 40 км и детально определяет структуру верхней коры до глубин 10–15 км, что позволяет описать свойства горных пород. При этом оказалось, что основные структурные элементы геологического разреза проявляются в распределении геоэлектрических неоднородностей земной коры. Например, осадочные породы во впадинах имеют высокую электропроводность и субгоризонтальную структуру.

«Геологический профиль тектонической системы “Нарынская впадина — поднятие Байбиче-Тоо — Атбашинская впадина” имеет очень хорошую корреляцию с предлагаемой геоэлектрической двухмерной моделью. Это позволяет детально охарактеризовать тектоническую структуру Срединного Тянь-Шаня и важно для понимания истории его геологического развития и для выявления рудных месторождений», — рассказывает Елена Баталева, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Научной станции РАН в г. Бишкеке.

Мы уже неоднократно останавливались на «нетрадиционных» подходах к оценке глобального потепления и его реальных последствий. Актуальность данной темы переоценить невозможно, учитывая то обстоятельство, что в наше время проблема климата используется в качестве основного аргумента в пользу так называемого энергетического перехода. А это уже непосредственно затрагивает нашу экономику – со всеми вытекающими последствиями, которые коснуться каждого из нас. Вполне возможно, что кризисная ситуация, спровоцировавшая инфляцию в западных странах, не в последнюю очередь связана с проводимой там политикой декарбонизации. Следовательно, если Россия целиком примет «климатические» аргументы своих западных партнеров и будет на этом идеологическом фундаменте выстраивать свои стратегии развития, то нас запросто постигнет та же ситуация (если не хуже).

В свете сказанного крайне желательно избавиться в этих вопросах от слепого догматизма, навязываемого всему миру со стороны представителей МГЭИК и экспертов МЭА. Именно поэтому нам так важно иметь альтернативную точку зрения. Надо сказать, что в наших академических кругах пока что наблюдается довольно сдержанный скептицизм относительно «зеленого курса», проводимого на Западе. Но это не значит, что климатическую тематику можно полностью игнорировать. Наоборот, как сказал в частной беседе научный руководитель Института теплофизики СО РАН академик Сергей Алексеенко, энергетическую политику необходимо согласовывать с климатическими изменениями. Однако при этом необходимо руководствоваться более точными моделями, что, безусловно, потребует от нас дальнейшего изучения этой проблемы. Не удивительно, что вопросами климата уже всерьез заинтересовались специалисты в области теплофизики.  

В любом случае каких-либо алармистских настроений в нашей стране не наблюдается (их, собственно, здесь даже некому раздувать). По этой причине вызывает интерес противоположная точка зрения, идущая вразрез с теми тезисами, которые на Западе преподносятся в качестве непререкаемых истин.

Недавно скандально известный рупор американских правых консерваторов «Институт Хартленда» опубликовал большую обзорную работу по вопросам климатических изменений, адресовав ее «учителям и учащимся». Авторы данной работы претендуют на объективное освещение проблем изменений климата, сосредоточившись на конкретных фактах. С их точки зрения факты в сумме своей не дают никаких оснований для алармистских настроений и апокалиптических прогнозов. Судя по тексту, всё на самом деле обстоит не так уж и плохо.

С самого начала авторы обзора обращают внимание на то, что глобальное потепление совсем не достигло каких-либо угрожающих значений. И поэтому оно весьма благоприятно сказывается на урожайности многих сельскохозяйственных культур в разных странах, включая и США. Во многом это связано с удлинением вегетационного периода, со снижением частоты заморозков, с выпадением большего количества осадков. А также, не в последнюю очередь, на росте растений благоприятно сказывается и увеличенная концентрация углекислого газа. Наглядным примером является 2019 год, ставший для США рекордным по урожайности таких культур, как кукуруза, рис и пшеница. По данным министерства сельского хозяйства этой страны, рекордные урожаи кукурузы были получены в 2017, в 2018 и в 2019 годах. Пять самых высоких урожаев риса были получены за период с 2015 по 2019 годы. Самые высокие урожаи пшеницы зарегистрированы с 2011 по 2019 годы.

Точно так же объективные данные расходятся с опасениями по поводу учащения засух, якобы неизбежно вызываемых глобальным потеплением. Авторы обзора утверждают, что засухи сопровождали человечество на протяжении всей обозримой истории. Реальные же факты показывают, что на территории США количество засух, наоборот, уменьшилось. По мнению авторов, причинная связь современных засух с глобальным потеплением является чисто гипотетической. В противном случае невозможно объяснить, почему пик засух на территории США пришелся на начало и середину прошлого века.

Схожая картина и по сильным осадкам. Катастрофические ливни также происходили всегда. Даже эксперты МГЭИК, отмечают авторы обзора, не выражает абсолютной уверенности в том, что сильные затопления прямо связаны с изменением климата. Выстраивание подобной причинно-следственной связи лишено опоры на объективные данные. Что касается угрозы наводнений в будущем, то пока такие прогнозы носят исключительно спекулятивный характер, считают авторы.

Также, по мнению авторов, несостоятельны утверждения о неизбежном затоплении прибрежных зон в случае таяния ледников. Это, кстати, одна из самых популярных страшилок. Однако снимки НАСА, регулярно публикуемые с 1993 года, показывают, что за указанный период уровень мирового океана растет всего лишь на три сантиметра за десятилетие. Эта скорость фактически совпадает с тем, что было зафиксировано с середины позапрошлого века, когда об интенсивном таянии ледников не было и речи. Как утверждают авторы обзора, фиксируемое в наше время таяние льда в Гренландии не является чем-то экстраординарным. Подобное случалось много раз прежде. Поэтому предрекать катастрофу по этому поводу преждевременно.

Схожие заявления делаются и по поводу прогнозируемого затопления тихоокеанских островов и замедления океанских течений. Если верить авторам обзора, то в реальности все происходит как раз наоборот. Та же картина якобы наблюдается и в отношении разрушительных ураганов. Такие явления происходили еще до изобретения автомобилей и угольных электростанций. Поэтому их трудно напрямую увязать с результатом антропогенного влияния на климат (в чем будто бы признаются и представители МГЭИК). На этот счет характерен пример США, где с 2005 по 2017 год не фиксировалось ураганов третьей категории и выше. Фактически, это наиболее продолжительный «спокойный» период за всю историю наблюдений, утверждают авторы.

Точно так же ставится под сомнение и связь между тепловыми волнами и глобальным потеплением. Тепловые волны, читаем мы, на территории США происходили всегда. Якобы — это неотъемлемая часть климатической системы. Глобальное потепление, считают авторы, в большей степени влияет на зимние температуры, а также на климат приполярных областей (где он, действительно, смягчается). Если же говорить о тепловых волнах, влияющих на общую климатическую картину, то в США гораздо больше жарких экстремумов отмечалось в первой половине прошлого столетия, чем сейчас.

Не обошли стороной и тему воздействия интенсивного животноводства на климат. Как мы знаем, крупный и мелкий рогатый скот однажды был «уличен» в парниковых выбросах. Причем, проблема была озвучена на уровне ООН. В результате стараниями экологических активистов производители говядины оказались в числе «разрушителей» планеты. Однако, как указывается в обзоре, совокупная продукция животноводства выбрасывает меньше парниковых газов, нежели это делают производители сельхоз культур. На этом основании борьба за всеобщее вегетарианство лишается всякого смысла.

Не согласны авторы обзора и с утверждениями насчет катастрофического сокращения популяции полярного медведя. На самом деле, заявляют они, если суммировать факты, то все переживания на этот счет окажутся беспочвенными.

Наконец, следует обратить внимание и на некоторые социально-экономические аспекты проблемы. Например, какой смысл должна иметь такая мера «борьбы» с глобальным потеплением, как налог на углекислый газ? Для авторов причина данного нововведения очевидна: необходимо сделать слишком дорогой энергию от традиционных источников на ископаемом топливе, чтобы заставить людей покупать электричество от солнечных и ветряных электростанций. Действительно, такой вывод неизбежно будет напрашиваться в том случае, если мы отбросим алармистские настроения относительно климатической угрозы. Ведь если такой угрозы на самом деле не существует, то к чему тогда вся эта напряженная и очень затратная борьбы за углеродную нейтральность? Авторы обзора отмечают, что углеродный налог обязательно ударить по всей цепочке товаров и услуг, сделав нашу жизнь более дорогой. В тексте приводятся расчеты, которые показывают, что при уровне налога в 50 долларов за метрическую тонну цена на бензин повысится на 44 цента за галлон (3,7 литров). Параллельно вырастут цены на уголь и на природный газ, затронув почти две трети электрической генерации США (со всеми вытекающими последствиями).

Как видим, от правильного освещения климатической проблемы напрямую зависит наше экономическое будущее. Разумеется, мы не настаиваем здесь на переходе в другую крайность. Просто необходимо осознать, что научное понимание проблемы не терпит догматизма и требует открытых дискуссий. Именно этого сейчас так не хватает при освещении темы глобального потепления.

Константин Шабанов

ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» и АО «КОНЦЕРН ТИТАН-2» подписали государственный контракт на строительство Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП СКИФ) на период с апреля 2022 года по май 2023 года.

Цена контракта составляет 5,8 млрд рублей, срок выполнения работ задан Распоряжением Правительства РФ № 1262-р от 15.05.2021. Согласно подписанному документу, подрядчик принимает на себя обязательства по строительству ЦКП «СКИФ», в том числе по разработке рабочей документации.

«В настоящий контракт включено строительство части зданий ЦКП СКИФ, которые необходимы для запуска инжекционного комплекса к концу 2023 года. В этом комплексе происходит формирование пучка электронов с нужными параметрами. Потом будет заключен следующий контракт, куда будут входить все оставшиеся работы по созданию инфраструктуры ЦКП «СКИФ» в соответствии с рабочей документацией, в том числе ввод всего объекта в эксплуатацию», — рассказал директор ФИЦ ИК СО РАН академик РАН Валерий Иванович Бухтияров.

Так, к маю 2023 года должны быть завершены строительство и отделка корпуса стендов и испытаний. В этом здании ученые будут проводить тестирование оборудования ускорительного комплекса перед его монтажом в основные здания.

Также к этому сроку в высокой степени готовности должно быть здание инжектора (возведены стены и перекрытия). Кроме того, АО «КОНЦЕРН ТИТАН-2» рассчитывает построить инженерные сети, три трансформаторные подстанции, а также завершить основные работы в корпусах инженерного обеспечения и электрохозяйства. 

Параллельно будет вестись строительство и других объектов ЦКП СКИФ: разработка котлована здания накопителя, административного корпуса, столовой, также уплотнение их грунта, формирование фундаментов.

«АО “КОНЦЕРН ТИТАН-2” обладает большим опытом по созданию технологически сложных объектов и объектов использования атомной энергии, каковым является и ЦКП СКИФ. Поэтому подход к реализации проекта ЦКП СКИФ нам понятен. Уверен, что мы исполним все взятые на себя обязательства в установленные сроки и с надлежащим качеством», — прокомментировал директор программы по строительству ЦКП СКИФ АО «КОНЦЕРН ТИТАН-2» Василий Береснев. 

Пресс-служба ЦКП СКИФ

Участник Новосибирской сборной Александр Вронский стал победителем Всероссийской олимпиады школьников по экономике, войдя в десятку лучших по России. Последний раз в Новосибирскую область школьники привозили золотые медали в 2018 году. Призёрами олимпиады этого года также стали одиннадцатиклассники СУНЦ НГУ Денис Андриевич и Валерий Бигаев.

Александр Вронский, ученик 11 М класса лицея № 130 им. М.А. Лаврентьева, увлёкся экономикой в 9 классе. Сам углубился в чтение учебников и изучение экономической теории. Первой книгой, вдохновившей Александра, стал бестселлер Пола Хейне «Экономический образ мышления» о принципах микро- и макроэкономического анализа. Хорошая математическая база, интерес к аналитике разных событий общественной жизни привели к первым достижениям – призовым местам на региональных олимпиадах, международных школьных конкурсах, проводимых РЭШ. В 2021 году Александр стал призёром Всероссийской олимпиады по экономике, а потом победил в XXIX международном экономическом фестивале «Сибириада. Шаг в мечту». К победе заключительного этапа ВсОШ Александр шёл целеустремленно, занимаясь каждый день решением задач с преподавателями и индивидуально. 

«Это была моя мечта, я очень счастлив и безмерно благодарен моим педагогам по экономике – Лобановой Марине Леонидовне, Ерышовой Вере Евгеньевне, Гетмановой Анне Владимировне и своему учителю по обществознанию Татьяне Сергеевне Клакоцкой. Экономика – это такая увлекательная наука, которая помогает лучше понимать процессы в современном обществе, находить взаимосвязи и причины событий в мире. В будущем я хотел бы усилить математическую базу, освоить анализ данных и заниматься развитием экономической теории», - говорит Александр Вронский.

Сборная Новосибирской области всегда составляет сильную конкуренцию на Всероссийской олимпиаде школьников.

Екатерина Вронская, пресс-центр компании «Дата Ист»

Несколько лет назад сибирские исследователи начали успешно замораживать эмбрионы кошачьих, а также научились изучать фазовые переходы липидов и изменения в клеточном дыхании при низких температурах. Сегодня ученые Института автоматики и электрометрии СО РАН и ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» продолжают изучать процессы, протекающие при низкотемпературном охлаждении клеток и совершенствовать методы криоконсервации. Последние исследования расширяют знания о том, как меняется метаболизм замораживаемых эмбрионов, почему липиды приводят к гибели клеток при криоконсервации и от чего зависит оптимальный режим охлаждения. Результаты работ опубликованы в журнале Biophysical Journal.

Криконсервация уже давно стала обычной биомедицинской практикой. Низкие температуры помогают сохранять ткани, сперматозоиды, яйцеклетки и даже состоящие из нескольких клеток ранние эмбрионы. Криоконсервировать человеческий биоматериал оказалось достаточно легко, но заморозка генетического материала млекопитающих, составляющих дикую фауну, в том числе редких и исчезающих видов животных, практикуется гораздо реже и успехи в этой области достаточно скромные. Отогретый после криоконсервации генетический материал может быть использован для восстановления популяций таких животных.

Клетки млекопитающих функционируют в очень узком температурном диапазоне. Несмотря на это, криогенные температуры сами по себе не приводят к повреждениям клеток, так как при этих температурах все процессы в клетках останавливаются. Повреждения, связанные с воздействием холода, в большинстве случаев — результат изменений, протекающих в ходе охлаждения и отогрева биологических объектов. В идеале хотелось бы заморозить все молекулы моментально, как бы остановив биологические часы, и затем в нужное время их включить. Следовательно, успешное сохранение и восстановление клеток во многом зависит от способности контролировать процессы охлаждения и разогрева. Одна из главных задач криоконсервации — поддержание оптимальных условий для переходов между физиологическими условиями и состоянием анабиоза.

Сегодня практикуются два подхода к криоконсервации. Способ программного замораживания путем медленного охлаждения, управляемого образования льда в безопасных для замораживаемых клеток местах криоконтейнера и постепенного обезвоживания минимизирует вероятность кристаллизации внутри клеток. Эта технология требует подбора конкретных протоколов, учитывающих специфичность клеток разных организмов. Основные трудности при охлаждении связаны с фазовыми переходами, которые способны коренным образом поменять клеточную среду. Например, если образец охлаждается слишком быстро, то вода не успеет покинуть клетку и кристаллизуется, образовавшийся в результате этого лед может повредить ее структуру. Необратимые повреждения клеток, но уже по другим причинам, могут произойти при слишком медленном разогреве замороженного образца. Поэтому внимание исследователей зачастую сфокусировано на предотвращении различных криоповреждений, природа многих из них до сих пор недостаточно изучена. Программное замораживание может быть использовано для криоконсервации клеточных суспензий, например сперматозоидов, а также ооцитов и преимплантационных эмбрионов. 

В настоящее время альтернативным методом криоконсервации одиночных клеток и эмбрионов является витрификация. Идея этого способа заключается в добавлении высоких концентраций криопротекторов и максимально быстром (в идеале моментальном) охлаждении до температур жидкого азота. Высокая кинетика охлаждения позволяет избежать образования льда и снизить вероятность некоторых других повреждений.

Однако не все виды млекопитающих сохраняются одинаково хорошо. Не составляет труда разморозить эмбрион мыши, тогда как процент выживаемости после криоконсервации эмбрионов свиньи, если не прибегать к специальным ухищрениям, оказывается очень низким или даже нулевым. Как выяснилось, на успешность процесса криоконсервации и разморозки влияет наличие липидных гранул. Когда в одном из исследований из клеток эмбриона свиньи механическим путем удалили липиды, выживаемость увеличилась почти до 40 %. В то же время эти жирные кислоты необходимы для клеточного метаболизма, а делипидирование оказывает негативное влияние на дальнейшее развитие эмбриона. Возникает закономерный вопрос о том, что же все-таки происходит в ходе охлаждения и отогрева с липидными гранулами такое, что приводит к гибели клеток?

«Криоконсервация зависит от множества физических эффектов, на чем и основано наше сотрудничество с ФИЦ “Институт цитологии и генетики СО РАН”, — рассказал старший научный сотрудник лаборатории спектроскопии конденсированных сред кандидат физико-математических наук Константин Александрович Окотруб. — Для физика здесь особенно интересны температуры фазовых переходов, изменения свойств образующих клетки материалов, в частности их упругие свойства и вязкость. Именно физические свойства лежат в основе изменений, происходящих с клетками при криоконсервации. Даже при витрификации, когда используются предельно высокие скорости охлаждения, молекулы успевают перемещаться, белки и липиды успевают менять конформационные состояния».

Ключевую роль в клетках при криоконсервации выполняют липиды — строительный материал клеточных мембран и энергетический ресурс для развития зародыша. В состав липидов входят жирные кислоты с углеводородными цепочками, обладающими одиночными и двойными связями. В зависимости от количества двойных связей их различают по степени ненасыщенности, которая, в свою очередь, определяет физические и биологические свойства липидов. Различают разные конформационные состояния углеводородных цепочек: упорядоченные, когда вся цепочка вытянута, и разупорядоченные. Изначально при физиологических условиях все липидные гранулы в клетке находятся во флюидном (или, другими словами, жидком) состоянии, а углеродные цепочки разупорядочены. При криоконсервации липиды претерпевают фазовый переход, при котором они переходят в упорядоченное конформационное состояние. 

Сотрудникам сектора криоконсервации и репродуктивных технологий ФИЦ ИЦиГ СО РАН под руководством доктора биологических наук Сергея Яковлевича Амстиславского удалось показать, что на успешность криоконсервации влияет не только количество липидов, но и степень их насыщенности. Наглядным модельным объектом для таких исследований стали кошачьи эмбрионы, ведь они богаты липидами, которые очень чувствительны к охлаждению. Если посмотреть на них через свет, они будут темными, тогда как, например, эмбрионы крыс и мышей — светлые: липидных гранул в них очень мало.

Чтобы изучить происходящие внутри замораживаемых клеток фазовые переходы, ученые использовали спектроскопию комбинационного рассеивания света (КРС) меченных изотопами молекул, позволяющую изучать молекулярные колебания по рассеянию лазерного излучения. При замене водорода на дейтерий меняются частоты колебаний, что хорошо видно в спектрах КРС и позволяет независимо изучать состояние меченых и немеченых. С помощью соответствующих изотопных меток на молекулах можно фиксировать поглощение липидов и химические превращения. Исследователи научились вводить жирные кислоты и модифицировать их состав, примешивая различные липиды, чтобы отслеживать определенную фракцию. «Мы примешивали дейтерированные жирные кислоты разной степени насыщенности, что позволило изучать различные фракции, не добавляя флуоресцентные метки, которые повлияли бы на свойства гранул, — сказал Константин Окотруб. — Так, при дейтерировании масса водородов увеличивается в два раза, а частота их колебаний в молекуле уменьшается. В одной части спектра видны старые липиды, а во второй — привнесенные нами. Таким образом, мы можем наблюдать фазовые состояния тех и других, а с помощью картирования изучать пространственное распределение».

«На ооцитах (женские половые клетки, участвующие в размножении. — Прим. ред.) домашней кошки нам удалось показать, что разные липиды в составе липидных гранул претерпевают фазовый переход в упорядоченное состояние по-разному, — объяснил Константин Окотруб. — Насыщенные липиды переходят в упорядоченное состояние раньше ненасыщенных, при этом происходит пространственное разделение липидных фракций по степени ненасыщенности. Насыщенные располагаются вблизи поверхности липидных гранул, а ненасыщенные оказываются внутри. Меняются свойства на поверхности липидных гранул, поэтому различные липиды переходят в упорядоченное состояние неодновременно. Более того, как оказалось, не все липиды возвращаются в исходное состояние после разморозки. Часть насыщенных липидов может оставаться в упорядоченной замороженной фазе даже после отогрева до температур, превышающих физиологические. Мы полагаем, что наблюдаемое перераспределение липидов и их неполное восстановление в жидкую фазу становится одной из причин гибели при замораживании ооцитов и эмбрионов, богатых липидными гранулами».

Помимо изменений, происходящих непосредственно в процессе криоконсервации, комбинационное рассеяние света изотопических меток позволяет изучать влияние криоконсервации на клеточный метаболизм. Эта методика дает возможность увидеть, как меняются помеченные соединения при их попадании в клетку в процессе катаболизма и усвоения. В некоторых случаях это даже позволяет определить, на какие конкретные продукты распалось соединение. Чтобы изучить влияние криоконсервации на дальнейшее развитие эмбрионов, ученые отслеживали поглощение дейтериновой стеариновой кислоты эмбрионами мышей. Оказалось, как программное замораживание, так и витрификация приводят к увеличенному поглощению жирных кислот, что указывает на усиление липидного метаболизма в эмбрионах после криоконсервации по сравнению с эмбрионами, не подвергавшимися низкотемпературному охлаждению. 

Подробное изучение процесса изменений клеток при криоконсервации поможет подобрать оптимальные режимы замораживания для эмбрионов разных видов. Ученые надеются, что в перспективе смогут сохранять и восстанавливать генетический материал всех видов млекопитающих для сохранения дикой природы. Ведь техника криоконсервации эмбрионов и гамет диких кошачьих принципиально такая же, как и у домашней кошки, что было показано в работе С. Я. Амстиславского, Евгения Юрьевича Брусенцева и других сотрудников сектора криоконсервации и репродуктивных технологий ФИЦ ИЦиГ СО РАН, когда отработанный на сперматозоидах домашнего кота протокол криоконсервации был успешно применен к дальневосточному лесному коту. Результаты работ опубликованы в журнале Reproduction in Domestic Animals.

Чтобы в будущем иметь хорошую технологию сохранения генетических ресурсов диких представителей семейства кошачьих, а также, чтобы понять роль липидов при криоконсервации репродуктивных клеток, коллектив исследователей из двух институтов СО РАН, состоящий из физиков и биологов, проводит криогенные исследования на модельных объектах. Это, прежде всего, эмбрионы мыши, получаемые в виварии ФИЦ ИЦиГ СО РАН, и эмбрионы домашней кошки, получаемые с помощью ЭКО в секторе криоконсервации и репродуктивных технологий СО РАН из биоматериалов, которые обычно выбрасываются при стерилизации котов и кошек. Используется органический материал (яичники для получения ооцитов и эпидидимисы для получения сперматозоидов), поэтому, как подтвердили ученые, ни одна кошка и ни один котик в ходе исследований не пострадали.

Глеб Сегеда

Фото автора

В Институте физики полупроводников им. А.В Ржанова СО РАН прошло заседание секции «Физика твердого тела» Международной научной студенческой конференции МНСК-2022. Тридцать студентов из Новосибирска, Санкт-Петербурга, Твери, Томска и Якутска поделились научными результатами. Двенадцать докладов удостоены призовых мест.

Поздравляем Даниила Сарыпова, Максима Рыжкова (дипломы I степени), Валерию Ковзик, Данияра Худайбердиева, Кирилла Капогузова, Дениса Дуракова (дипломы II степени), Илью Скворцова, Ирину Краснову, Дмитрия Сорокина, Александру Вергулес, Анастасию Микаеву, Мехрдада Махмудиана (дипломы III степени) — студентов Новосибирского государственного университета!

Заседание проводилось в смешанном формате, к трансляции конференции мог подключиться любой желающий, но большинство докладчиков представляли свои достижения очно.

Приветствуя участников, директор ИФП СО РАН, заведующий кафедрой физики полупроводников физического факультета НГУ академик Александр Васильевич Латышев подчеркнул:

«Для вас конференция ― это основное мероприятие, на котором можно и нужно отстаивать свои научные достижения. Пока вам непонятно, какие могут быть результаты этих усилий, но я вспоминаю слова нобелевского лауреата, японского ученого профессора Хироши Амано, который выступал в этом зале через год после того, как получил Нобелевскую премию. Отвечая на вопрос, как ему удалось добиться такого успеха, он сказал: “Я просто работал. Сначала сделал установку (в рамках задачи, которую мне поставил научный руководитель), затем ― прототип установки для промышленного производства, следующим шагом ― заменил легирующий элемент”. В итоге была решена грандиозная задача по созданию синего светодиода.

Сегодня, докладывая свои результаты, вы делаете маленькие шаги для решения задач в области электроники, микроэлектроники, твердотельной фотоники. Желаю вам успеха! ИФП СО РАН всегда рад принять новых сотрудников в свой коллектив. Государство поддерживает молодежь, выбирающую науку для профессионального развития ―  открываются молодежные лаборатории, в нашем Институте их две, планируется создание новых. Мы вас ждем, продолжайте работу в науке, в том числе, и в ИФП СО РАН!».

Председатель секции, старший научный сотрудник ИФП СО РАН, доцент НГУ к.ф.-м.н. Дамир Ревинирович Исламов отметил, что многие студенты участвуют в МНСК ежегодно, и качество их докладов растет.

«Студенты, продолжая работать по теме исследования, увеличивают собственный вклад в работу, сообщения становятся лучше, ― как и должно быть. Конечно, всегда появляются новые, менее опытные участники, но в целом все работы ― на хорошем уровне. Из докладов, что были на утреннем заседании, мне запомнилось выступление Дмитрия Сорокина (4 курс, ФФ НГУ) ―  "Электросопротивление графена при взаимодействии с водой". За его работой я наблюдаю второй год, видно, как растет молодой исследователь. В докладе магистрантки первого года обучения (ФФ НГУ) Валерии Ковзик: "Первопринципное исследование электронной структуры оксида гафния, легированного лантаном" я увидел очень хорошее, наглядное графическое объяснение, что происходит при поляризации в сегнетоэлектриках на основе оксида гафния, какие атомы и куда двигаются. Эта иллюстрация пригодится и мне, я попросил у Валерии разрешения на использование».

Для многих участников, МНСК ― ценная (и зачастую) редкая площадка, где можно выступить перед большой аудиторией и услышать вопросы, комментарии, позволяющие найти новые идеи.

«Это мое второе выступление на конференции, первое тоже было на МНСК, год назад. Главный результат мероприятия для меня ― наращивание опыта публичных выступлений, а также (при подготовке доклада) ― подведение итогов научной работы, оценка того, что сделано. Подготовка, пожалуй, самое сложное: нужно выбрать, что включать в доклад, объяснить непонятные моменты. Чтобы доклад получился хорошим, стоит отрепетировать несколько раз свое выступление перед коллективом лаборатории. Так можно увидеть проблемные точки, получить советы, что можно исправить», ― поделилась магистрантка ФФ НГУ Валерия Михайловна Ковзик, обладатель диплома МНСК II степени.

Студент 4-го курса бакалавриата ФФ НГУ Даниил Игоревич Сарыпов, получивший диплом I степени, считает, что главное в докладе ― «Рассказать так, чтобы было ясно всем. Я на это трачу очень много времени, начинаю подготовку за 3-4 недели. Во время выступления стоит сосредоточиться на содержательной части ― на том, что ты рассказываешь, а не на том, кому ты рассказываешь. Это позволит чувствовать себя уверенно, справиться с эмоциями».

Доклад Даниила: «Электронный транспорт в многоканальном квантовом точечном контакте» (научный руководитель к.ф.-м.н. Дмитрий Похабов, лаб. № 24 ИФП СО РАН). Даниил добавил, что пришел на практику в лабораторию на третьем курсе, и с тех пор именно там развивается, как исследователь.

«Главный научный сотрудник лаборатории № 24, заведующий кафедрой общей физики НГУ д.ф.-м.н. Артур Григорьевич Погосов ― руководитель научной группы, в которой я сейчас работаю. Он вел у нас лекции на втором курсе, мне понравилась его манера объяснять, я сразу почувствовал, что это человек компетентный, у него есть чему поучиться. Я взглянул на тематику исследований данной группы и понял, что попробовать стоит», ― рассказал Даниил.

В этом году, после двухлетнего перерыва, на МНСК возобновились пленарные доклады, для секции «Физика твердого тела» доклад «Газофазный синтез графена и его теплофизические приложения» прочел заведующий лабораторией Института теплофизики СО РАН к.ф.-м.н. Дмитрий Владимирович Смовж.

Заседание секции завершилось онлайн-докладами иногородних участников и работой жюри.

Пресс-служба ИФП СО РАН

Владимир Путин в режиме видеоконференции провёл совещание по вопросам развития Арктической зоны Российской Федерации.

В своем вступительном слове он отметил: «Решение социальных, экономических, инфраструктурных задач в этом важнейшем регионе, реализация здесь масштабных инвестиционных проектов – это всегда было и остаётся для нас приоритетом. На арктических территориях проживают и трудятся сотни тысяч наших граждан, сконцентрированы практически все направления национальной безопасности нашей страны: экологическое, ресурсное, военно-политическое, технологическое.И сразу подчеркну, сейчас, с учётом разного рода внешних ограничений и санкционного давления, всем проектам и планам, связанным с Арктикой, нам необходимо уделять особое внимание: не откладывать их, не сдвигать вправо, а напротив, на попытки сдержать наше развитие мы должны ответить максимальным наращиванием темпов работы как по текущим, так и по перспективным задачам».

По словам Путина, вместе с проблемами, для нас открываются альтернативные сценарии, варианты и новые окна возможностей.

Одна из таких возможностей - Северный морской путь (Севморпуть). Глядя на стоимость морского фрахта, который взлетел до небес и на стоимость топлива, экономия на 2-3 тыс. км пути по Севморпути выйдет знатная. Например, на путь из Северной Европы в Китай по СМП среднему контейнеровозу нужно потратить 25 дней и около 600 тонн судового топлива. Маршрут через Суэцкий канал займёт 35 дней и около 900 тонн топлива. Экономия не только во времени, но и в деньгах. В среднем – $0,7-0,8 млн. за рейс.

Второе окно возможностей – это современные новые поселения, связанные и с добычей природных ископаемых, и с обслуживанием СМП. Когда на Ямале начали разработку газового месторождения у поселка Сабетта в 2002 году, то в нём проживало 19 человек. Сейчас это 30-тысячный населённый пункт с международным аэропортом. Добыча газа и производство СПГ дала старт этому городу в Арктике. И сложно найти ещё какое-то поселение в России, которое за последние тридцать смогло вырасти практически с нуля до численности в десятки тысяч человек.

И третье актуальное направление – экологическое. Это, к примеру, очистка Арктики от старого железа и прочих отходов жизнедеятельности человека. Пример этой проблемы. В 2012 году Русское географическое общество совместно с Фондом полярных исследований полностью очистило территорию острова Земля Александра. В ходе работ на нем было собрано, очищено и спрессовано 47,5 тысячи стальных бочек общей массой 1892 тонны (кстати, по нынешним ценам этот металлолом потянул бы на $1 млн.). Утилизировано 1744 тонны различных горюче-смазочных материалов. А всего было собрано вывезено 4119 тонн различного металлического лома и 4797 тонн прочих твёрдых отходов.

Как бы ни грохотали пушки, научную жизнь в нашей стране никто не отменял. Ученые продолжают встречаться и делиться своими идеями. Особенно если это касается актуальных экономических проблем. Совсем недавно в нашем городе в стенах Сибирского института управления (филиал РАНХиГС) состоялось экспертное обсуждение некогда самой злободневной темы – построение «зеленой» экономики в условиях энергетического перехода. Мероприятие проходило в рамках III Международной научно-практической конференции «Современные тренды экономического развития: национальные цели и приоритеты», состоявшейся 17-18 марта этого года.  

Разумеется, конференция готовилась до известных событий на Украине, и потому участники не учитывали некоторые поправки на «военную» ситуацию. Для «зеленой» экономики это особенно важно, поскольку определенное количество требований на этот счет исходит с «противоположной» стороны, которая сегодня оказалась в лагере наших геополитических противников (и чуть ли не открытых врагов). Поэтому не совсем понятно, как сложится ситуация после окончания вооруженного конфликта. Будет ли руководство нашей страны учитывать в будущем те нормативы и правила, что исходят со стороны ЕС и коллективного Запада в целом? Пока что здесь царит полная неопределенность. Именно поэтому целый ряд вопросов можно на данный момент, что называется, «попридержать» до окончательного прояснения ситуации.

Однако есть вопросы, которые остаются актуальными и жизненно необходимыми независимо от внешнеполитической обстановки. Мало того, чем выше накал конфликта, чем сильнее неопределенность в экономике, тем больше возрастает их актуальность. И все потому, что эти вопросы прямо вытекают из практики. Речь идет о внедрении в жизнь обычного россиянина некоторых важных «зеленых» технологий, способных не только привнести качественные изменения в сферу нашего быта, но и дать каждой семье некоторое подспорье для выживания (буквально) в непредсказуемо меняющихся экономических условиях.

Этим вопросам был посвящен доклад старшего научного сотрудника Института теплофизики СО РАН, руководителя проекта «Экодом» Игоря Огородникова. Мы уже неоднократно писали о практической работе этого ученого, который активно пропагандирует тему экологического домостроения в совершенно разных аудиториях и демонстрирует конкретные практические результаты. На этот раз Игорь Огородников представил итоги своей работы аудитории профессиональных экономистов.

Что нужно сделать для того, чтобы «зеленые» технологии заработали в современной экономике? Ученый-физик, имеющий большой практический опыт, так определяет свою позицию по данному вопросу: «Мы исходим от конкретного человека. Если каждый из нас, решая свои конкретные жизненные задачи, займется «зеленой» экономикой, то и произойдет определенный сдвиг в этом направлении». С точки зрения ученого, принципиально важной предпосылкой для такого перехода является строительство индивидуального жилья и производство продовольственной продукции в самих подворьях. Как отметил ученый, в нашей стране ежегодно осуществляется до одного триллиона рублей инвестиций в индивидуальное строительство. Параллельно население производит своими руками на 2,5 триллиона рублей продовольственной продукции. Для экономиста – весьма показательные цифры. По факту, обычные граждане производят в нашей стране примерно четверть продуктов питания.

По словам Игоря Огородникова, еще с середины 1990-х годов он и его коллеги-единомышленники стали отбирать технологии, соответствующие указанным процессам. Эти технологии можно спокойно включить в «зеленый» курс, не вступая в противоречия с интересами людей. Правда, есть некоторые препятствия на государственном уровне, поскольку не всё здесь согласуется с позицией Минстроя РФ. Тем не менее, уверяет Игорь Огородников, существуют механизмы, позволяющие реализовать указанные направления. Особое внимание уделялось технологиям, уже проверенным практикой. Далее, все отобранные технологии должны были иметь отечественное происхождение. И не потому, что они хуже развиты за рубежом. Просто необходимо было учитывать наши климатические условия и наш менталитет.

Что входит в перечень предлагаемых для внедрения технологий? Прежде всего, это касается различных автономных систем, главным образом – систем теплоснабжения. На этом сделан особый упор, поскольку Россия – достаточно холодная страна, а Сибирь – в особенности. Иными словами, мы не можем здесь копировать европейский или американский опыт, где системам теплоснабжения не придается решающего значения. По этой же причине в наших условиях несколько иное отношение к таким «популярным» возобновляемым источникам энергии, как солнце и ветер. На Западе, например, солнечная панель является непременным атрибутом «зеленого» жилища. То же самое касается и ветряков.

У нас же, отметил Игорь Огородников, «зеленая» электрическая генерация не рассматривается как базовая. Например, в наших условиях солнечную энергию предпочтительно преобразовывать в тепло, используя соответствующие технологии концентрации и аккумуляции солнечной энергии. С чем это связано?

Всё очень просто. «Когда солнце используется как источник энергии для электрической генерации, - разъясняет Игорь Огородников, - то здесь коэффициент преобразования составляет где-то 15 – 20%. На наш взгляд, этого мало. Экономическая эффективность и устойчивость солнечных панелей возникнет только тогда, когда указанный показатель будет не ниже 25%. А вот коэффициент преобразования солнечной энергии в тепло составляет порядка 90%. Так что если посчитать эффективность внедрения разных технологий, то выбранный нами подход показывает достаточно серьезные преимущества в наших условиях».

Ученый напомнил аудитории, что приводимые им цифры не являются кабинетной абстракцией. Упомянутые им технологии были опробованы на территории острова Ольхон на Байкале (о чем мы неоднократно писали). Там же была опробована и технология утилизации органических отходов, когда «продукты» человеческой жизнедеятельности и жизнедеятельности домашних животных являются (по сути) сырьем для восстановления плодородия почв. Фактически, речь идет о некоем локальном фрагменте «экономики замкнутого цикла», о которой так много говорят на Западе сторонники «зеленого курса».

Парадоксально, но именно сейчас «зеленый курс» начинает корректироваться под влиянием объективных обстоятельств, вызванных, в первую очередь, кризисом на энергетическом рынке Европы. Проект «Экодом», разрабатываемый новосибирскими учеными уже не одно десятилетие, как никогда ранее соответствует текущему моменту. И будет еще более востребован в ближайшей перспективе, когда энергетический «голод» совпадет с продовольственным дефицитом (который уже сейчас предрекают эксперты).

Сегодня мы наблюдаем, как западные лидеры призывают своих граждан готовиться к непростым временам и ограничить потребление как энергии, так и продовольствия. Однако вряд ли намеренное ограничение связано с прогрессом. Актуальность проекта сибирского «Экодома» в том, что он исходно был нацелен на выполнение двух фундаментальных жизненно важных требований: энергетической безопасности и продовольственной безопасности. По большому счету, для обычного человека «Экодом» - это «моя крепость» в современном мире. Причем, в наиболее суровой части этого мира – в Сибири.  

В то же время эти технологические приемы, как заметил Игорь Огородников, применимы для любой природно-климатической зоны. А это означает, что разработка новосибирских ученых вполне может иметь мировое значение, поскольку то, что испытано в сибирских условиях, спокойно подойдет и для Африки.

Олег Носков

Появление «молекулярных ножниц» – системы геномного редактирования CRISPR/Cas9 – привело к бурному всплеску генетических технологий. Впервые особый локус CRISPR у бактерий обнаружила группа японских ученых еще в 1987-м. Понадобилось более 20 лет, чтобы разработать искусственную систему CRISPR, дополненную белками Cas, для направленного редактирования генома. За внедрение новых методов генетической инженерии в 2020 году получили Нобелевскую премию по химии Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье. Однако, как и во время любой революции, за кадром осталось много вопросов, требующих пристального изучения.

“Мы отдельно говорим о системах репарации ДНК и системах геномного редактирования. Но любые инструменты геномного редактирования сначала повреждают ДНК. Как себя при этом ведут системы репарации, прекрасно развитые в организме? Между двумя этими системами – «черный ящик», о событиях в котором ученым ничего не известно. Словом, интригующих идей для проверки было много”, – рассказывает директор Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Пышный.

Начать настоящие поисковые исследования, не имеющие аналогов в мире, коллективу ИХБФМ СО РАН позволил грант Российского научного фонда. Проект «Модификация нуклеиновых кислот и репарация ДНК как источник новых инструментов управления геномами» помимо научной новизны отличается удивительной многоплановостью.

– В институте сложились несколько научных школ, направленных на исследование процессов репарации ДНК. Это школы Ольги Ивановны Лаврик, Дмитрия Олеговича Жаркова. Отличными компетенциями с точки зрения физико-химического анализа белково-нуклеиновых взаимодействий обладает группа Никиты Александровича Кузнецова, – продолжает руководитель проекта Дмитрй Пышный. – Помимо взаимодействия систем репарации и геномного редактирования мы решили исследовать, к чему приведет модификация нуклеиновых кислот, которые помогают CRISPR/Cas распознавать нужный ген. Хотя это и не очень афишируется, но генетики знают: молекулярная машина, вносящая изменения в геном, работает не всегда корректно. И проблема повышения точности – одна из самых наболевших. Сбалансированные усилия химиков и энзимологов (энзимология – наука о ферментах) могут ее решить с помощью модификации РНК-проводников, которые как раз отвечают за узнавание нужного участка. К тому же группа Никиты Кузнецова планирует освоить синтез довольно длинных одноцепочечных нуклеиновых кислот для создания новых генетических конструкций. Одновременно мы хотим попытаться по-другому выстроить систему редактирования, возможно, создать новые молекулярные машины, способные распознавать участки ДНК и вносить направленные изменения в структуру генома. Грант рассчитан на 4 года, думаю, за это время нам удастся создать какие-то гибридные молекулы для геномного редактирования, которые несут в себе блоки и домены разных природных объектов.

«Цинковые пальцы» и «молекулярные ножницы»

– Генетические технологии родились на рубеже 1970-х и 1980-х годов, когда биологи научились точно перемещать фрагменты ДНК из одного места в другое. Параллельно благодаря развитию химии синтеза олигонуклеотидов стали получать участки ДНК необходимой последовательности, – рассказывает заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Жарков. – Сейчас под генетическими технологиями подразумевается изменение генетического материала непосредственно в живых клетках. Первые инструменты для этого появились еще в 1980-х годах: были открыты белки класса «цинковых пальцев», способные узнавать определенные последовательности ДНК. Затем ученые обнаружили у бактерий, вызывающих болезни растений, белки класса TALE, которые также узнают нужные последовательности в геноме хозяина и меняют активность генов. Однако эти инструменты были не очень удобными для геномной инженерии: на каждую последовательность, которую мы хотели изменить, приходилось синтезировать новый белок. Поэтому статьи о том, что благодаря новой системе CRISPR/Cas можно специфически узнавать участок ДНК с помощью небольшой молекулы РНК и вносить разрывы непосредственно в геном клеток человека, вызвали фурор среди генетиков. Произошла настоящая научная революция: появился универсальный небольшой и просто синтезируемый инструмент. Это можно считать началом современного бума генетических технологий. С помощью направленной РНК мы вносим разрыв в нужное место ДНК, в этот разрыв можно либо встраивать требуемые фрагменты ДНК, либо выключать какие-то гены при обратном сшивании с мутацией.

Появилось много примеров применения системы, начиная с нашумевшей и этически неоднозначной работы китайского ученого Хэ Цзянькуя по редактированию генома девочек-близнецов еще на стадии эмбриона и заканчивая созданием породы свиней, устойчивых к африканской чуме. Но какие бы прекрасные отзывы ни поступали о новом инструменте, к его использованию в медицине по-прежнему есть существенные препятствия.

Дело в том, что все известные на сегодняшний день системы геномного редактирования обладают определенной нецелевой активностью. И если мы можем закрыть глаза на то, что вновь выведенный сорт кукурузы будет нести какие-то дополнительные мутации, отличные от запрограммированных, то совершенно недопустимо, чтобы такие мутации возникали в ДНК пациентов при геномной терапии. А единственный способ проверки на сегодняшний день – глубокое секвенирование генома, что очень дорого и не годится для массового применения. Ученые всего мира сегодня работают в двух направлениях. Во-первых, пытаются модифицировать активный модуль, чтобы придать системе CRISPR/Cas новые функции. Во-вторых, стараются повысить точность работы системы и избежать изменений в других фрагментах ДНК. Подходы к этому могут быть самые разные. В частности, явно недостаточно исследован такой: менять не сам белок, а химическую структуру нуклеиновой кислоты, которая с ним связана. Возможно, модифицируя нуклеиновые кислоты, нам удастся повысить точность геномного редактирования. Учитывая, что в нашем институте самая сильная в России нуклеотидная химия, неудивительно, что было решено попытаться это сделать в рамках проекта РНФ.

С хирургической точностью

Классические методы генетической инженерии подразумевают, что исследователь использует биоматериал, содержащий геномную ДНК или мРНК, и с помощью хорошо описанных процедур клонирует целевой ген, с которым работает дальше. Это достаточно легко сделать, если речь идет о человеке или мыши. А как быть с организмами экзотическими или теми, которые уже не существуют?

– Проблема получения биологического материала, содержащего ДНК такого организма, крайне сложна, – комментирует заведующий лабораторией генетических технологий ИХБФМ СО РАН доктор химических наук Никита Кузнецов. – Именно поэтому актуально наше направление проекта синтез протяженных олигонуклеотидов с целью их дальнейшего применения в новых подходах к созданию генов.

Сегодня олигонуклеотиды синтезируют химическим способом, имеющим ограничения по длине синтезируемого фрагмента. Ферментативный метод синтеза олигонуклеотидов, который мы разрабатываем, позволит в разы увеличить длину синтетических фрагментов ДНК. Для этой цели мы используем один из ферментов человека – терминальную дезоксирибонуклеотидилтрансферазу, способную присоединять нуклеотиды к любому доступному 3′-концевому фрагменту ДНК. Однако в организме присоединение нуклеотидов происходит случайным образом. Мы планируем заставить фермент работать так, чтобы олигонуклеотиды присоединялись в определенной, заданной исследователем последовательности. Для этого нужно после каждого присоединения останавливать работу фермента с помощью модифицированных нуклеозидтрифосфатов. В нашем институте был предложен вариант модификации нуклеозидтрифосфата, никогда в мире не применявшийся для такого типа реакций с ферментами. Этот подход мы и тестировали в первый год работы над проектом. По химической части продвижение очень серьезное. Но было установлено, что природный фермент оказался слишком «нежным» для работы: плохо переносит высокие температуры, быстро инактивируется. Поэтому наша задача в ближайшее время связана с получением высокоактивного устойчивого к температурному воздействию фермента. Используем два взаимодополняющих подхода. Во-первых, путем молекулярного моделирования проверяем десятки вариантов мутантных форм фермента человека, которые могут обладать нужными свойствами. Отобранные таким способом варианты будут получены методами сайт-направленного мутагенеза и затем проверены в реальных условиях. Во-вторых, ищем в природе похожий по свойствам, но устойчивый к высоким температурам фермент. Например, как у бактерий, живущих в гейзерах или горячих источниках. В этом направлении идет активная работа. Кстати, данный фермент применяется в некоторых тест-системах, направленных на изу-чение воздействия различных веществ на ДНК. И, запуская ферментативный синтез протяженных фрагментов ДНК, мы параллельно способствуем развитию диагностических систем.

– Недаром даже в названии проекта звучит «создание новых инструментов», – подчеркивает Дмитрий Пышный. – Основной интерес мы видим в применении этих инструментов для геномного редактирования, но их можно использовать и в других областях. Как отвертку, образно говоря. Нуклеиновая кислота – универсальный объект молекулярной биологии. И инструменты, методы, алгоритмы, ферменты, нами созданные, должны широко применяться. Когда мы говорим о биотехнологической части проекта, необходимо детально изучить сам процесс работы фермента, чтобы понять, как можно ее оптимизировать.

– В 2021 году благодаря средствам гранта мы купили прибор для изучения быстропротекающих ферментативных процессов Quench-flow RQF-3 (KinTek Corp., USA) – он позволяет останавливать ферментативную реакцию в нужный момент времени, начиная с 5 миллисекунд после старта. Детальное изучение механизма действия фермента требует такой специфической техники, – добавляет Никита Кузнецов.

Искусственное вне конкуренции?

Внесение любых изменений в геном живого организма сопровождается включением систем репарации ДНК, отвечающих за стабильность, сохранность, целостность генетической информации. В основу проекта легла простая идея: посмотреть in vitro и in vivo, как система геномного редактирования CRISPR/Cas конкурирует с имеющимися в клетке системами репарации, работающими, кстати, чрезвычайно эффективно.

– CRISPR/Cas – искусственная система, она вносит специфические мутации в геном. И системы репарации, которые состоят из ансамблей белков, вроде бы должны ей мешать работать. Эту гипотезу обязательно нужно проверить во избежание возможных сложностей для направленного воздействия системы СRISPR/Cas, – поясняет заведующая лабораторией биоорганической химии ферментов ИХБФМ СО РАН академик Ольга Лаврик. – В нашей лаборатории исследуются соответствующие белки репарации, которые в клетке очень эффективно взаимодействуют с разрывами ДНК, – ДНК-лигазы и поли-(АДФ-рибоза)-полимеразы. За первый год работы над проектом мы посмотрели с помощью биохимических экспериментов взаимодействие этих «сенсоров» разрывов с системой CRISPR/Cas. Удивительно, но первые результаты показывают, что искусственная система очень успешно конкурирует с естественной.

Наше объяснение этих результатов: система CRISPR/Cas для эукариотических клеток не родная, природа их не готовила к взаимодействию с ней. Могу провести аналогию с биосинтезом белков: клетка очень точно включает в синтезируемый белок на рибосоме требуемую природную аминокислоту, замены никогда не происходит. Но стоит ввести в систему биосинтеза искусственный синтетический аналог аминокислоты, этот аналог включается в синтезируемый белок. Механизмы контроля не распознают неизвестного «пришельца». Сейчас нам эту гипотезу надо проверить в живых клетках. Более того, проведем сравнительный анализ: уже сделали клетки, в которых искусственно убрали определенные ник-сенсоры, – белки, распознающие разрыв ДНК. Посмотрим, отличается ли работа «молекулярных ножниц» в присутствии белков репарации и в случае их отсутствия. Достоверных данных об этом пока нет, хотя идея буквально лежит на поверхности. Поэтому, чтобы удержаться на передовых рубежах, надо работать быстро и эффективно.

Если мы и впрямь докажем, что клетка не опознает искусственную, хорошо работающую с ДНК систему CRISPR/Cas, это будет прекрасный вывод в плане перспектив геномного редактирования. Но точку в исследованиях ставить рано. Поскольку в этой системе есть РНК-проводники, надо изу-чить, как на геномное редактирование влияют различные РНК-связывающие белки.

– Дело в том, что геномное редактирование зависит от самих РНК-проводников, задающих его направленность, поэтому нам нужно создать алгоритм целевой модификации этих РНК-гидов, чтобы обеспечить максимально надежную и точную работу молекулярных машин геномного редактирования, – продолжает Дмитрий Пышный. – Это одна из задач, пока не проработанных в мировой науке. И поддержка Российского научного фонда здесь очень своевременна – нам удалось привлечь финансирование на то, чтобы проверить именно идеи. Причем идеи междисциплинарные. В рамках государственного задания, как правило, финансируются более традиционные направления. Но чтобы не отставать от мировой науки, нужны программы, позволяющие создать что-то для использования в реальном секторе экономики. В ходе реализации проекта мы ожидаем получить действительно новые инструменты для геномной инженерии, которые найдут применение и в медицине, и в биотехнологиях, и в сельском хозяйстве.

Ольга КОЛЕСОВА

По таежным лесам, горным хребтам, раздольным степям и вязким болотам проходит конная экстремальная экспедиция «От Полюса холода до Белокаменной», стартовавшая в Оймяконском улусе Якутии. Два путешественника Догуйдан Винокуров и Мичил Неустроев решили испытать удивительные возможности якутской лошади и других аборигенных пород, а также привлечь внимание к конному туризму в России. Экспедиция проходит под эгидой Русского географического общества и посвящена 100-летию образования Якутской АССР. Вчера путешественники достигли столицы Сибири - города Новосибирска, где планируют провести неделю.

Маршрут экспедиции протяженностью в десять тысяч километров проходит по территории 15 регионов России. В основном он пролегает по старым конным тропам, в обход федеральных трасс. В историю конного туризма этот переход войдёт как один из самых экстремальных. Наиболее трудными были несколько участков похода в Якутии: отрезок в 360 километров от села Ючюгэй до п. Теплый Ключ Томпонского района так, как стояли сильные морозы более –50 градусов и продувал пронизывающий ветер, а также сложным оказался отрезок почти в 400 км от с. Сунтар до г. Олекминска с обширными болотами и крайне скудной кормовой базой для лошадей. Стоит отметить, что на этих отрезках пути нет ни одного населенного пункта на протяжении сотен километров.

Догуйдан Винокуров и Мичил Неустроев – умелые наездники. Догуйдан с детства помогал отцу в коневодстве и ходил с ним в тайгу. Мичил Неустроев также занимался коневодством в с. Ючюгэй, а по образованию он экономист. Их друзья по походу – три коня Хонгор, Хастах и Сунтар. Порода якутских лошадей отличается морозостойкостью, выносливостью и свободолюбивостью.

«Участники похода Догуйдан Винокуров и Мичил Неустроев демонстрируют силу воли и характера, воодушевляют других на путешествия и большие достижения. Мы рады поддерживать эту экспедицию. В истории открытий лошадь сыграла большую роль, она сопровождала наших путешественников в самых сложных походах, была символом верности, бесстрашия и духа свободы. Люди всегда относились к этому умному животному с особенной симпатией, о чем свидетельствуют и сказки народов России. И хочется, чтобы данный поход привлек внимание к культурным традициям якутского народа, коневодству и развитию конного спорта и туризма», - отметила пресс-секретарь Новосибирского регионального отделения Екатерина Вронская.

На всех этапах маршрута путешественникам оказана поддержка со стороны Русского географического общества, региональных администраций, конных клубов. Участники экспедиции встречаются с общественностью, школьниками и студентами. Конечная цель – к июню 2022 года достичь Москвы и принять участие в национальном якутском празднике Ысыахе, который в этом году посвящен 100-летию автономии Якутии.