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.

В научно-образовательной сфере частичная мобилизация породило множество разнонаправленных процессов. Одной из причин тому были недосказанности в отсрочках для студентов – и вот в День учителя президент Владимир Путин восстановил справедливость. Все очники и вечерники будут учиться, а не воевать.

Более нишевые вопросы – о профессорско-преподавательском составе университетов, о научных сотрудниках и в целом обо всех, кто занимается исследованиями и разработками.

Интуитивно вроде бы понятно, что мобилизовывать людей с научными заслугами, а тем более – работающих по профилю, это нерационально. Метафора с микроскопом и гвоздями тут актуальна как никогда.

В инфопространстве регулярно появляются различные «инсайды» и версии событий – почему до сих пор кандидаты и доктора наук не получили свои отсрочки. Кто-то списывает это на недостаток мотивации у ключевых акторов, иные говорят о внутренней грызне в тесном мирке научно-образовательных элит.

Мы же решили оценить – насколько трагичным для мобилизации стали бы отсрочки всем докторам и кандидатам наук. В этом нам поможет статистический сборник «Индикаторы науки – 2022», который издается под эгидой НИУ ВШЭ. Это самый новый выпуск, но данные в нем в основном приведены по 2020-му году. Впрочем, в интересующих нас показателях динамика перемен весьма слабая.

Всего в стране – 24 473 докторов и 74 649 кандидатов наук обоего пола. Мужчин – 17 731 доктор и 42 851 кандидат. 

Возьмем возрастные группы до 49 лет. Хотя логичнее было бы до 39, но у военкоматов всегда есть простор для самодеятельности. Итак, у нас есть 2 010 докторов наук и 21 320 кандидатов. Предположим (а это очень вольная выйдет фантазия) что у всех них нет брони по ОПК, 4-х детей и прочих уважительных причин для отсрочки. И да, они все идеально здоровы, кто-то отслужил срочную, кто-то закончил военные кафедры, но все они обладают нужным ВУСом и требуемым опытом. 

Если верить тиражируемым в СМИ и регулярно подтверждаемым в самых высших эшелонах данным, то мы имеем дело с мобилизацией лишь 1% от всех тех, кто находится в запасе. И для наших «остепененных» товарищей это будет 233 человека. В масштабах объявленных 300 000 мобилизуемых – это 0,07%. 

Вряд ли мобилизация сорвется от того, что 233 кандидата или доктора наук не попадут под нее. 

Много параллелей проводится между Великой Отечественной войной и Специальной военной операцией – но тогда у ученых бронь была. Другой ракурс: почему от призыва степень освобождает, а от мобилизации нет?

IT-специалисты, конечно, стране нужны, но что-то подсказывает, что общее количество забронированных айтишников уже в разы, если не на порядок превышает количество кандидатов и докторов наук до 49 лет. 

Президент часто говорит, что тяга к справедливости является одной из ключевых духовно-нравственных ценностей нашего большого и многонационального русского (российского) народа. Кажется, что по-хозяйски рачительное распоряжение человеческим капиталом в условиях частичной мобилизации – прекрасное пространство для реализации идей справедливости на практике. Особенно на фоне стартовавшего Десятилетия науки и технологий.

С мыса Канаверал (Флорида, США) к Международной космической станции стартовал пилотируемый корабль Crew Dragon. В составе его экипажа — российский астронавт Анна Юрьевна Кикина из Новосибирска.

Запуск был осуществлен 5 октября в 12:00 по местному времени (19:00 мск) с пусковой площадки 39-A Космического центра имени Джона Кеннеди (штат Флорида). Кикина первой из российских космонавтов отправилась на МКС в рамках программы перекрестных полетов между NASA и Роскосмосом. Помимо нее в экипаж миссии Crew-5 вошли астронавты NASA Николь Манн (командир экипажа) и Джош Кассада, а также астронавт Японского агентства аэрокосмических исследований Коити Ваката. Стыковка с МКС планируется в автоматическом режиме в 16:57 6 октября по времени восточного побережья США (23:57 мск).

Спустя почти три минуты после запуска произошло отделение первой ступени ракеты-носителя, включился двигатель второй ступени. Спустя девять с половиной минут после запуска первая ступень ракеты-носителя Falcon 9 в автоматическом режиме плавно опустилась на плавучую платформу Just Read the Instructions («Просто прочтите инструкции») в Атлантическом океане. Эта технология позволяет компании SpaceX снижать стоимость очередных запусков. Одновременно с посадкой первой ступени ракеты-носителя произошло плановое отключение двигателя и отделение второй ступени.

Crew Dragon при помощи ракеты-носителя Falcon 9 достиг орбиты спустя 12 минут после старта корабля. «Отделение подтверждено», — сказал диктор трансляции. Как ожидается, спустя чуть более суток Crew Dragon осуществит стыковку с орбитальной станцией. 

Для  справки:

Анна Кикина родилась 27 августа 1984 года в Новосибирске. Окончила новосибирскую школу № 29 (школа здорового образа жизни), специальный класс «Юный спасатель». В 2005 году прошла курсы при МЧС: инструктор по обучению населения основам первой помощи, имеет удостоверение спасателя. В 2006 году окончила с отличием Новосибирскую государственную академию водного транспорта по специальности «Защита в чрезвычайных ситуациях», инженер-гидротехник. В 2008 году там же защитила диплом по специальности «Экономика и управление на предприятии (транспорта)» с квалификацией «экономист-менеджер».

Работала инструктором по плаванию, гидом-проводником на Алтае, обучала кадетов-спасателей, до 2012 года работала радиоведущим, программным директором (администратором радиоэфира) в ООО «Радио-Сибирь Алтай» (г. Горно-Алтайск, Республика Алтай).

4 сентября 2012 года решением Главной медицинской комиссии была признана годной по состоянию здоровья для зачисления в качестве кандидата в космонавты. 8 октября 2012 года решением Межведомственной квалификационной комиссии (МВКК) была рекомендована к зачислению на должность кандидата в космонавты-испытатели и допущена к прохождению общекосмической подготовки. 26 октября 2012 года назначена на должность кандидата в космонавты-испытатели отряда космонавтов Роскосмоса. С 30 октября 2012 года приступила к общекосмической подготовке.

26 сентября 2022 года комиссия из представителей космических агентств стран-партнёров по проекту Международной космической станции рассмотрела готовность и одобрила полет экипажа SpaceX Crew-5 с космонавтом Госкорпорации «Роскосмос» Анной Кикиной на пилотируемом корабле Crew Dragon.

Специалисты, подготовленные в Институте цитологии и генетики (ИЦиГ СО РАН, Новосибирск) смогут решать задачи импортозамещения. В частности, в среду стартовал учебный курс по современной генетике культурных растений, в котором принимают участие ведущие специалисты из разных научных центров России, сообщили в пресс-службе ИЦиГ.

"Подготовка кадров в Федеральном исследовательском центре ИЦиГ СО РАН проводится на всех уровнях: начиная с мероприятий для ранней профориентации школьников, далее - через привлечение студентов бакалавриата, магистратуры и аспирантов, и наконец, с помощью программ повышения квалификации и дополнительного образования", - приводит пресс-служба слова заместителя директора ИЦиГ СО РАН по организационной и образовательной деятельности Анны Трубачевой.

Один из форматов такой работы - формирование новых образовательных междисциплинарных программ подготовки специалистов для высокотехнологичной экономики. Идет плодотворное сотрудничество с вузами СФО. За последнее время совместно с Новосибирским государственным университетом и Новосибирским государственным аграрным университетом запущены новые междисциплинарные магистерские программы "Алгоритмы анализа больших биологических данных", "Генетика и селекция", "Генетика растений", а также читаются лекции по современным направлениям, которыми интересуются молодые специалисты. Например, недавно запущенны курсы по генетической инженерии, биотехнологии в селекции растений, современной нейробиологии и биофизике генома.

"Кроме того, нашим надежным партнером стал известный на всю страну образовательный центр "Сириус", куда сотрудники Института цитологии и генетики регулярно приезжают со своими авторскими образовательными курсами", - подчеркнула Трубачева.

В результате подобной работы сложилась целая образовательная экосистема, в рамках которой, начиная со школьной и студенческой скамьи "идет отбор и подготовка кадров для реализации задач импортозамещения и технологического развития нашей страны", отметили в пресс-службе. Все эти образовательные инициативы соответствуют планам государства по подготовке кадров в области опережающего развития генетики и генетических технологий в России. Интерес к такому обучению проявляют не только новосибирские студенты, но и выпускники бакалавриата из университетов других российских регионов.

Участники летней школы Санкт-Петербургского госуниверситета по архитектурной археологии провели раскопки в интерьере двух объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО – в церквях Иоанна на Опоках и Успения на Торгу в Великом Новгороде. Под обеими постройками были найдены остатки древнерусских храмов, возведенных еще до татаро-монгольского нашествия.

Упомянутые церкви располагаются на территории архитектурного комплекса «Ярославово дворище и Древний торг». Оба здания возведены в XV веке: первое – в 1453 году, второе – в 1457-м. Отечественные археологи изучили эти постройки еще в конце прошлого столетия, однако все работы проводились исключительно снаружи. Раскопки внутри храмов экспедиция СПбГУ впервые провела в 2021-2022 годах. Археологические работы проходили в рамках подготовки зданий к реставрации.

Как рассказал руководитель летней школы, доцент кафедры истории русского искусства СПбГУ Илья Антипов, из летописей было известно, что церковь Иоанна на Опоках стоит на основании двух храмов домонгольского периода. Первая церковь на этом месте была построена в 1127-1130 годах по указу князя Всеволода Мстиславича. Здание простояло несколько десятилетий, а в 1184 году на его фундаменте возвели новую церковь, просуществовавшую до 1453 года.

«Во время экспедиции нам удалось обнаружить остатки обоих храмов-предшественников. Например, мы нашли часть всхода на хоры – винтовой лестницы, которая была встроена в северо-западный угол здания 1127-1130 годов. Раскопки позволили обнаружить остатки опорного столба, который располагался в центре этой лестницы, а также ступени», – сообщил Илья Антипов.

По словам ученого, эта находка особенно значима для Новгорода, потому что до 2022 года в ранних церквях археологи никогда не встречали лестничные всходы, которые были бы оборудованы внутри основного объема храма и при этом возведены одновременно с постройкой здания. Исследователи также обнаружили фрагменты фресок, украшавшие первоначальный храм. Были открыты части стен, опорных столбов и алтаря постройки 1184 года.

При обследовании церкви Успения на Торгу археологи СПбГУ нашли остатки храма-предшественника, построенного в 1135-1144 годах.

«Мы раскопали алтарную часть здания, скамью для священнослужителей (синтрон) и несколько сотен фресок. Обнаружили такую же винтовую лестницу, как в церкви Иоанна на Опоках. Однако на этом объекте лестничный всход сохранился значительно лучше – нам удалось раскрыть опорный столб и остатки пяти ступеней», – сообщил Илья Антипов.

Данные, полученные учеными в ходе экспедиции, позволят создать графические реконструкции храмов XII века, на основании которых стоят церкви Иоанна на Опоках и Успения на Торгу.

Пресс-служба СПбГУ

Награду получили  Ален Аспе (Франция), Джон Клаузер (США), Антон Цайлингер (Австрия) за эксперименты с перепутанными фотонами, установление нарушения неравенств Белла и пионерские работы в области квантовой информатики.

«Это очень хорошая новость! ―  говорит Илья Игоревич Бетеров кандидат наук,  старший научный сотрудник лаборатории нелинейных лазерных процессов и лазерной диагностики Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, доцент Новосибирского государственного университета, доцент Новосибирского государственного технического университета.  ―  Мы  (в профессиональном сообществе) всегда считали, что Ален Аспе достоин этой награды и рады, что он ее получил».

«Ален Аспе провел один из выдающихся экспериментов в области физики и ответил на фундаментальный вопрос в отношении природы квантовой механики. В  квантовой механике предполагается, что некоторые величины нельзя одновременно измерить, то есть они одновременно не существуют. Однако была выдвинута идея, что это не так, а есть какой-то параметр, который для нас оказывается недоступным, но он определяет значение этих, неизвестных нам величин.

Затем был придуман способ, как можно проверить гипотезу: в работах Джона Белла были сформулированы неравенства, из которых следовало, что существование таких параметров кардинальным образом отразится на экспериментах.

Ален Аспэ в начале 1980-х годов провел  экспериментальные измерения, технически очень сложные, и они подтвердили, что принятое понимание квантовой механики  ―  верное»,   ―   объясняет Илья Бетеров.

Илья Бетеров добавляет, что хорошо знает работы Аспе, который несколько лет назад приезжал в новосибирский Институт физики полупроводников, выступал на семинаре лаборатории нелинейных лазерных процессов и лазерной диагностики.

«Работы Алена Аспе открыли обширное направление по исследованию перепутанных состояний, дальше это привело к фундаментальным экспериментам в области квантовой оптики, к появлению квантовой информатики, широкому распространению оптических методов в этой области»,  ―  отмечает Илья.

Ученый поясняет, что отмеченные премией работы двух других нобелиатов  ―  Антона Цайлингера и Джона Клаузера тоже связаны с экспериментальным исследованием неравенств Белла.

«Антон Цайлингер ― основатель того, что называется квантовой телепортацией, в этой области также проводились очень сложные квантово-оптические эксперименты с перепутанными состояниями. В определенном смысле Цайлингер ― идеолог современной квантовой оптики как научного направления.  С работами Джона Клаузера я знаком меньше  ―  он теоретик в области оптики, работал вместе с Аленом Аспе»,  ―  резюмирует Илья Бетеров.

Пресс-служба ИФП СО РАН

Лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2021 году стал шведский биолог Сванте Паабо за работы в области эволюционной генетики. Его имя представители Нобелевского комитета объявили на церемонии, прошедшей в Стокгольме.

«А можно жене рассказать?»

Паабо — один из основателей палеогенетики, дисциплины занимающейся исследованием первых людей и гоминид при помощи генетических методов.

Премию Паабо получил за открытия, касающиеся эволюции человека и геномов вымерших гомининов — подсемейства приматов, к которому сегодня относятся люди и человекообразные обезьяны. В частности, команды ученых под руководством Паабо, смогли добиться расшифровки генома неандертальца и нового вида гоминид — денисовского человека.

О присуждении премии Паабо, находившемуся в Лейпциге, сообщил по телефону секретарь Нобелевского комитета Томас Перлман. Узнав, что он стал лауреатом Нобелевской премии, Паабо, по словам Перлмана, сначала потерял дар речи, а потом очень обрадовался и спросил: «Можно я об этом кому-нибудь расскажу? Могу я сказать своей жене?»

«Сванте Паабо — мировой лидер в области палеогенетики, в частности, в генетике происхождения человека и других ветвей Homo на глубину сотен тысяч лет. Свою награду он получил совершенно заслуженно», — отметил в разговоре с «Газетой.Ru» советский и российский генетик, научный руководитель Института общей генетики РАН, академик РАН Николай Янковский.

«Сванте Паабо — действительно выдающийся ученый. Он открыл новое направление генетики.

Паабо был первым, кто экстрагировал ДНК из древнеегипетской мумии. Благодаря его работам и его учеников за последние 10-20 лет были открыты новые ископаемые ветви людей, наших предков. Его работы имеют большое значение и для мировой, и для российской науки: денисовцы и алтайские неандертальцы были найдены на территории нашей страны», – рассказала «Газете.Ru» доктор исторических наук, антрополог, ведущий научный сотрудник Института археологии РАН Мария Медникова, ей удалось поработать со многими находками из тех, изучением которых позднее занимался Паабо.

«Морфология и анатомия, которыми раньше пользовались палеонтологи, не могут дать ответы на все вопросы, а палеогенетика теперь позволяет изучать генетику человека даже без присутствия останков. Вы, наверное, слышали о недавних исследованиях ДНК почвенных отложений в пещерах. Такой подход позволил обнаружить ДНК нескольких видов людей, в том числе денисовцев и неандертальцев, а также животных, живших в этих пещерах. Морфология все равно работает, но она должна быть подтверждена генетикой. Работы Паабо позволяют подтвердить наши гипотезы. Он создал новый инструмент изучения прошлого», – заключила она.

От египетских мумий к неандертальцам

Отец Паабо, шведский биохимик Суне Бергстрем, тоже был лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине — в 1982 году он разделил награду «за открытия, касающиеся простагландинов и близких к ним биологически активных веществ» с коллегами Бенгтом Самуэльсоном и Джоном Вейном.

Самого Паабо, впрочем, с детства привлекала именно археология — об этом он позднее рассказывал в интервью . Он бегал к каждому поваленному штормом дереву в пригороде Стокгольма, где вырос, и смотрел на их корни. Там он видел остатки фортификационных сооружений и керамику каменного века. Ребенком он любил играть в «каменный век». А потом заинтересовался египетскими мумиями и с 1975 года изучал в Упсальском университете египтологию, русский язык, историю науки и медицины.

В середине 1980-х Паабо стал первым, кому удалось извлечь из мумий ДНК. Успех подтолкнул ученого к тому, чтобы заглянуть в генетическое прошлое человека еще дальше — на десятки тысяч лет.

Вскоре, однако, Паабо понял, что это крайне сложная задача — со временем ДНК химически изменяется и распадается на короткие фрагменты. Через тысячи лет от нее остаются лишь следы, сильно загрязненные ДНК бактерий и современных людей. Поиск способов получить точные генетические данные предков человека растянулся на долгие годы.

В 1990-х годах Паабо занялся анализом ДНК из митохондрий неандертальцев. Митохондриальный геном содержит лишь малую часть генетической информации в клетке, но он присутствует в тысячах копий, что увеличивает шансы на успех. Паабо смог установить последовательность участка митохондриальной ДНК из куска кости возрастом 40 тыс. лет — первый в истории фрагмент генома неандертальца. Последующие исследования показали, что неандертальцы генетически отличались от человека и шимпанзе.

Но мтДНК давала лишь ограниченную информацию, поэтому Паабо предстояло найти способ получить «классическую» ядерную ДНК.

В 1997 году в Лейпциге был основан Институт эволюционной антропологии Общества Макса Планка, где Паабо возглавил отделение эволюционной генетики. Ученые под руководством Паабо продолжали совершенствовать методы выделения ДНК из древних останков и к 2010 году, наконец, смогли получить первый относительно полный геном неандертальца — расшифровать удалось около 63% генома. Этого оказалось достаточно, чтобы выяснить, например, что неандертальцы не могли усваивать лактозу, а последний общий их с современными людьми предок жил около 800 тыс. лет назад.

Новый вид человека

Еще одной научной сенсацией, произошедшей при участии Паабо, стало секвенирование генома «денисовцев», вымершей ветви Нomo, отличной и от человека современного, и от неандертальца, хотя и родственной им. По осколку фаланги пальца, найденного российскими учеными во главе с научным руководителем Института археологии и этнографии Сибирского отделения Российской академии наук, академиком РАН Анатолием Деревянко на Алтае, в Денисовой пещере, Паабо с коллегами смогли прочитать генетический код ее владельца, — точнее владелицы, девочки, умершей 74–82 тысячи лет назад, и доказать, что это отдельный вид – Homo altaiensis.

Эта работа, по версии журнала Science, заняла в 2012 году второе место по значимости после обнаружения бозона Хиггса.

«В 2008 г. там была обнаружена маленькая косточка, фаланга пальца девочки 7-12 лет древностью 50 тыс. лет. Теперь мы знаем, что девочка была темноволосая и кареглазая. Что касается секвенирования ДНК палеолитического человека, здесь огромную роль сыграл профессор Сванте Паабо, один из основателей палеогенетики, директор отделения эволюционной генетики Института эволюционной антропологии общества Макса Планка (Лейпциг, Германия). Результаты секвенирования ДНК стали сенсацией. Они показали, что обитатели Денисовой пещеры — новый подвид человека», – рассказывал Деревянко позднее в интервью.

Как академик Деревянко рассказал «Газете.Ru», когда Паабо узнал о том, что совершил выдающееся открытие третьего таксона древнего человека, он был шокирован.

«Паабо рассказывал, как он узнал об открытии своей научной группы. В это время он находился на международной конференции и готовился к докладу. Ему позвонил его аспирант Краузер и сказал: «Сванте, ты стоишь или сидишь? То, что я тебе скажу, удивительно». Ему рассказали о том, что секвенирование ДНК небольшого фрагмента фаланги денисовца, который я ему передал в 2009 году, показало, что этот таксон отличается от неандертальца и человека современного типа.

Секвенирование ДНК денисовца из Денисовой пещеры на Алтае – это его самое выдающееся открытие, он сам об этом говорил», – поделился ученый.

Приветы из прошлого

Исследования Паабо дали начало новой дисциплине – палеогеномике. Сегодня его разработки позволяют изучать, как генетические последовательности вымерших родственников человека влияют на физиологию современных людей. Так, денисовская версия гена EPAS1 дает преимущество для выживания на большой высоте и распространена среди современных тибетцев. А от неандертальцев современные люди получили ряд генов, которые регулируют иммунный ответ на различные виды инфекций.

Открытия Паабо и его коллег сегодня позволяют исследовать взаимоотношения между неандертальцами и современными людьми из разных частей света. Так, например, уже известно, что последовательности ДНК неандертальцев более похожи на последовательности современных европейцев и азиатов, чем африканцев.

Это означает, что неандертальцы и Homo sapiens скрещивались в течение тысячелетий совместного существования. Современные люди европейского и азиатского происхождения получили от неандертальцев примерно 1-4% своего генома.

В 2021 году «Нобель» по медицине получили американский физиолог Дэвид Джулиус и американский молекулярный биолог и нейробиолог Ардем Патапутян за открытие рецепторов, реагирующих на температуру и прикосновения. Ученые смогли установить, как именно организм определяет перепады температур и давление, а также какую роль обнаруженные рецепторы играют во многих процессах жизнедеятельности, включая дыхание и кровяное давление.

«Наша корпорация делает всё. Или почти всё», - такими словами Мирон Боргулев – руководитель научного направления Государственной корпорации Росатом – обозначил интересы своей организации, выступая на Международном технологическом форуме «Технопром-2022». Напомним, что в этом году отдельная секция Форума была посвящена водородной энергетике, с которой многие участники мероприятия связывают грядущий технологический уклад. Как выяснилось, российская академическая наука, а также основные технологические лидеры из числа государственных компаний, в последние годы активно занимаются данной темой, выстраивая различные формы взаимодействия.

Не остался в стороне и Росатом, всерьез обратившись к «непрофильным» (на первый взгляд) технологиям. «Водородная энергетика является для нас одним из приоритетных направлений деятельности», - подчеркнул Мирон Боргулев. Как разъяснил докладчик, в корпорации Росатом принята стратегическая программа развития водородной энергетики. В рамках данной стратегии корпорация ставит своей целью к 2030 году стать ключевым поставщиком низкоуглеродного водорода и водородных технологий как внутри РФ, так и на международных рынках.

Корпорация рассчитывает на создание и развитие СОБСТВЕННЫХ конкурентоспособных технологий, рассматривая эту задачу в качестве ключевого приоритета для своих работ в данном направлении. Также принята масштабная программа НИОКР в целях разработки технологических решений для всей цепочки поставок водорода и оборудования. Параллельно корпорация намерена осуществлять научно-техническое сотрудничество по данной теме, выстраивая диалог с потенциальными технологическими партнерами о возможности локализации и возможности применения лучших приоритетных технологий в пилотных проектах Росатома. В роли партнеров могут выступать как корпорации (российские и зарубежные), так и научно-образовательные организации (включая вузы).

«Мы стараемся в тех областях, где мы компетентны, покрыть весь спектр – от фундаментальных исследований до конкретных технологических решений», - заметил Мирон Боргулев. По его словам, задел по водороду в Росатоме на данный момент достаточно серьезный. Специалисты корпорации пытались здесь думать почти по всем направлениям – от предварительных теоретических наработок до готовых изделий, включая, например, новые материалы и топливные элементы. Также приходилось размышлять о сокращении углеродных выбросов и даже о подготовке кадров для развития этого дела.

Откуда у руководства корпорации уверенность, что у них всё получится? Как разъяснил Мирон Боргулев, за 70 лет существования этой организации накоплен огромный объем знаний в сфере прикладных и фундаментальных исследований, которые вполне применимы и к водородным технологиям. Здесь можно выделить большое количество научных направлений, из которых мы получаем конкретные приложения к водороду. Скажем, химия оксидов и солей редких и редкоземельных металлов (чем здесь занимаются многие десятилетия) прилагается к материалам для топливных элементов. Научная тема композитных материалов – это баллоны, системы хранения и системы транспортировки водорода. Физика плазмы – это системы плазменного пиролиза и плазменного разложения носителей водорода. Физика горения смесей и газов – это проблема безопасности, в том числе – в водородных двигателях. Список этот можно продолжить, и он достаточно внушителен, наглядно отражающий широкий набор компетенций специалистов корпорации.

Какими именно водородными технологиями занимаются в Росатоме? Самое главное направление, по словам Мирона Боргулева, - это технологии получения водорода из природного газа (метана). Здесь первым якорным проектом является атомная энерготехнологическая станция на высокотемпературном газоохлаждаемом реакторе. Это новый тип реактора, охлаждаемый в первом контуре не водой, а гелием. Соответственно, он дает высокотемпературный пар порядка 750 градусов (а в перспективе даже выше – до 1000 – 1100 градусов). С данным проектом корпорация связывает большие надежды.  По выражению Мирона Боргулева, это «основная ставка Росатома». На него уже сейчас выделены достаточно серьезные средства. Предположительно, спустя восемь-десять лет этот «инновационный» реактор будет запущен. Его значение в том, что на таком реакторе конверсия метана не потребует дополнительного сжигания газа для получения нужных температур, что заметно снизит углеродный след.

Планируется разработка и других перспективных технологий получения водорода из природного газа – с «облегченной» задачей утилизации углерода (где углерод получается твердым). Прежде всего, речь идет о пиролизе. Сейчас в корпорации рассматривают три варианта пиролиза – плазменный, в расплаве металла и в тлеющем разряде. Каждый вариант имеет как свои преимущества, так и свои недостатки. На текущем этапе, уточнил Мирон Боргулев, эти разработки пока что представлены исключительно на лабораторном уровне. Рассматриваются и другие способы получения водорода. Например, с использованием мембранных реакторов с протонной проводимостью. Здесь водород фактически выделяется из газовой смеси.

Другое принципиально важное направление работы – технологии хранения и транспортировки водорода. Это, как признался Мирон Боргулев, - «старая больная тема». Что на этот счет есть в Росатоме? В данном случае, по выражению докладчика, проще сказать, чего в Росатоме нет. Конкретно, здесь нет криогенных технологий. Этой тематикой в корпорации не занимаются. Однако практически есть всё остальное. Например, металлогидридное хранение водорода. На данный момент уже освоена технология материалов и разрабатываются соответствующие установки. Несмотря на дороговизну такой методики, она обеспечивает высокую безопасность хранения (поскольку водород здесь связан).

Также разрабатываются и выпускаются композитные баллоны третьего поколения. Одновременно разрабатываются композитные баллоны 4-го и 5-го поколения. Работа в данном направлении ведется весьма успешно благодаря хорошей композитной школе.  Как заметил Мирон Боргулев, применяемая технология позволяет создавать баллоны «бесконечной» длины, то есть фактически – трубопроводы. Помимо этого, в корпорации работают над технологиями покрытия трубопроводов и технологиями каталитического разложения аммиака. В последнем случае аммиак рассматривается как носитель водорода, и задача заключается в том, как аммиак «разобрать» на составные части. Эта работа ведется совместно с Институтом катализа СО РАН и, по словам докладчика, также ведется достаточно успешно.  

В принципе, для охвата всей работы Росатома по водородной тематике пришлось бы написать отдельную книгу – слишком много весьма подробной информации. Для нас же принципиален сам факт такой работы, поскольку он показывает реальную, практическую вовлеченность наших технологических лидеров в самые «мейнстримные» темы современности. Возможно, именно так закладывается основа нашего технологического суверенитета на будущее. 

Андрей Колосов

В апреле моя годичная стажировка в Польше закончилась на четыре с лишним месяца раньше запланированного срока – польская сторона в лице Национального агентства по академическому обмену уведомила меня о расторжении контракта «в связи с агрессией России против Украины». Тема моих научных исследований – ископаемые насекомые, а не сверхзвуковое движение или физика полупроводников, так что при всём желании я вряд ли мог бы внести вклад в «путинский милитаризм». Но польских чиновников это совершенно не волновало. Не интересовало их и то, являюсь ли я сотрудником российского бюджетного учреждения или же приехал поработать в польский университет как independent scientist (независимый исследователь). Как следовало из текста официального письма, передо мной хлопнули дверью просто потому, что я – российский гражданин. Поддерживал я СВО или нет – не имело никакой разницы. Я мог бы увешаться жовто-блакитными ленточками с ног до головы и каждый день донатить ВСУ – контракт со мной расторгли бы всё равно. Впрочем – спасибо и на том – агентство не стало требовать назад ту часть гранта, которую оно уже успело мне выплатить. Рабочую визу мне тоже не аннулировали – колёса бюрократии крутятся медленно. Так что я смог доделать начатое и спокойно вернулся в Москву уже летом. Но осадочек, что называется, остался.

Принято думать, что наука – вне политики. Однако за прошедшие полгода не только я, но и почти каждый отечественный учёный успел почувствовать на себе, что это не так. В марте из международной базы данных Reptile Database, в которой собрана научная литература о рептилиях, на время были удалены все публикации российских авторов. На Мировом археологическом конгрессе, проходившем в июле в Праге, российских учёных исключили из числа докладчиков – оставили только двух, которые смогли убедить организаторов, что «не поддерживают политику Кремля». Сотрудникам Гданьского университета запретили выпускать статьи в соавторстве с россиянами – из-за этого моей коллеге пришлось отказаться от изучения янтарного комара из тамошней коллекции. По той же причине шведский специалист из Лундского университета отозвал своё имя из статьи, написанной совместно с российскими палеонтологами – она была посвящена, смешно сказать, челюстям древнего червяка. Наконец, редакция одного западного научного журнала по экологии потребовала от российского энтомолога не указывать свою аффилиацию в статье, уже принятой к публикации. Этот учёный работает в Институте проблем передачи информации РАН, попавшем под американские санкции, но изучает вовсе не шифрование и радиосигналы, как можно было бы подумать, а звуковую коммуникацию клопов.

В этих мелочных и бессмысленных притеснениях (а я перечислил лишь те, о которых знаю из первых рук) как в капле воды отражается положение российской науки после 24 февраля. Учёным из России (а заодно – из Белоруссии) пытаются отомстить за то, к чему они – на первый взгляд – не имеют ни малейшего отношения. Например, крупнейшие международные издательские дома, такие как Elsevier иSpringer Nature, решили приостановить для российских вузов и академических институтов подписку на свои журналы. Хотя устроители этого демарша утверждают, что он направлен не против российских учёных, а против государственных организаций, из-за отсутствия доступа к научным публикациям пострадают именно рядовые сотрудники, а не администраторы. Частично ситуацию может спасти сайт Sci-Hub, созданный нашей соотечественницей Александрой Элбакян – он позволяет пиратским образом скачивать статьи из западных научных журналов. Благодаря этому сайту был сформирован огромный бесплатный архив научной литературы (а саму Элбакян заочно приговорили в США к огромному штрафу). Тем не менее, последние два-три года Sci-Hub практически «не берёт» статьи из новых журнальных выпусков, так что он едва ли поможет российским учёным следить за новейшими достижениями зарубежных коллег.

Некоторые западные журналы, например, Journal of Molecular Structure, уже заявили, что не будут принимать статьи от россиян, хотя в целом издательские дома, к их чести будет сказано, не поощряют такую дискриминацию. Но всё очень зависит от позиции конкретной редакции. Накал русофобии сейчас таков, что даже если тот или иной редактор «завернёт» статью российских учёных исключительно по политическим мотивам, ему за это ничего не будет (а теперь представьте себе, что начнется, если кто-то попробует отказать в публикации израильским учёным из-за того, что Израиль бомбит сектор Газа). Учитывая эти риски, Минобрнауки отказалось от того, чтобы требовать от российских учёных наличия публикаций в журналах, индексирующихся в базах научного цитирования Web of Science и Scopus – пока этот мораторий действует до конца года, но, вероятно, будет продлён на неопределённый срок. Это тоже не лучшим образом повлияет на состояние российской науки: вместо того, чтобы прорываться в рейтинговые научные журналы и бодаться со строгими рецензентами, многие предпочтут публиковаться в «вестниках» каких-нибудь провинциальных университетов.

Мы уже привыкли к тому, что российских спортсменов отстраняют от участия в международных соревнованиях. В принципе, это можно и пережить: чтобы погонять мячик по траве, совершенно необязательно ехать в другую страну. Но наука представляет собой нечто большее, чем просто зрелище: без международной кооперации в ней зачастую не обойтись. Поэтому тем сильнее – если не копать вглубь – удивляет та лёгкость, с какой во имя политических соображений сейчас происходит отказ от совместного поиска научной истины – святого грааля современной эпохи. Вот только несколько примеров: российские физики больше не смогут полноценно работать на Большом адронном коллайдере и сверхмощном рентгеновском лазере XFEL, немецкие астрономы отключили свой телескоп eROSITA на борту российской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», европейские метеорологи прекратили обмен спутниковыми данными с россиянами, российских специалистов выгнали из проекта ускорителя антипротонов и ионов FAIR, для которого в России собирались магниты. И это уже не говоря о многочисленных международных научных обществах и ассоциациях, откуда российских учёных как по команде принялись исключать.

Разумеется, такое вычёркивание отдельно взятой страны из мировой науки случается отнюдь не впервые. Нечто подобное происходило, например, и с немецкой наукой вскоре после начала Первой мировой войны, когда Германия весьма брутально оккупировала Бельгию. Формальным поводом для травли немецких учёных послужила гибель библиотеки Лувенского католического университета со средневековыми рукописями: немцы подвергли её обстрелу, охотясь за вражескими снайперами. Масла в огонь подлил печально известный «Манифест 93-х» в поддержку кайзера и войны. Эту петицию подписали видные немецкие академики и профессоры, среди которых было десять лауреатов Нобелевской премии. По стилистике она в чём-то напоминала мартовское обращение 184-х российских ректоров в поддержку спецоперации на Украине. «Манифест 93-х» дал повод обвинить немецкую науку в милитаризме и шовинизме – иностранные учёные объявили бойкот немецким научным журналам, многие из которых на тот момент считались наиболее престижным местом для публикаций важных открытий и результатов. Через несколько лет после окончания Первой мировой войны немецкая наука смогла выйти из изоляции, но её позиции были подорваны, а немецкий язык утратил статус международного языка науки – в этом качестве его заменил английский. Приход нацистов к власти и Вторая мировая война окончательно похоронили перспективы Германии как передовой научной державы. России в этом отношении терять особо нечего: нас сбросили с пьедестала уже давно, в период развала СССР, и сейчас на долю отечественных учёных в мире приходится меньше 3% научных публикаций. По этому показателю наша страна стоит лишь на восьмом месте, уступая Италии и Японии – и в ближайшие годы мы просто скатимся ещё ниже.

Нынешние события лишний раз демонстрируют, что профессиональная наука столь же тесно переплетается с политикой, как и религия, культура и идеология. Времена ренессансной «республики учёных», когда интеллектуалы из враждебных стран могли мирно сотрудничать, давно прошли. В отличие от естествоиспытателей прошлого, занимавшихся научными изысканиями на собственные средства или полагавшихся на случайные подачки от меценатов, современные учёные целенаправленно финансируются государством и должны идти в его фарватере. Социальные конструктивисты, такие как Дэвид Блур и Стивен Шейпин, во многом правы, когда говорят, что «чистой науки» не существует: производство научного знания обусловлено социальными процессами и зависит от них. Хотя учёные любят выставлять напоказ свою беспристрастность и незаинтересованность, на самом деле это совсем не так. Например, климатология уже давно используется как инструмент политической борьбы, в том числе и в нынешнем конфликте: отказ от российских углеводородов, подкреплённый научными данными о потеплении климата, может стать не менее серьёзным оружием, чем «Хаймерсы» и гаубицы M777. Поэтому было бы не совсем правильно говорить, что из-за событий на Украине наука стала заложником политики. В определенном смысле она всегда им была. Мы лишь получили очередное подтверждение тому, что наука, перефразируя известное высказывание Клаузевица, есть продолжение политики другими средствами.

Александр Храмов