Ускорить более чем в четыре раза создание улучшенных сортов ячменя с ценными свойствами с помощью нового метода генетического редактирования смогли ученые ИЦиГ СО РАН. Результаты представлены в рамках доклада на VIII Международной научной конференции "Генетика, Геномика, Биоинформатика и Биотехнология растений" (PlantGen2025).

Предложенный исследователями подход основан на системе, известной как "молекулярные ножницы", но с важным усовершенствованием — добавлением комплекса генов, полученных от пшеницы и регулирующих скорость роста и развитие растения в целом.

Как объяснили ученые Института цитологии и генетики (ИЦиГ СО РАН), метод "молекулярных ножниц" позволяет прицельно изменять ДНК животных, растений и микроорганизмов, "разрезая" молекулу ДНК в необходимом месте. Однако использование этого метода для генетического редактирования коммерческих, а не только лабораторных сортов ячменя, затруднено.

Это связано с тем, что такие признаки, как способность к трансформации и регенерации культуры in vitro (в пробирке) зависят от определенного набора генов каждого конкретного сорта.

По словам ученых ИЦиГ, предложенный ими способ, связанный с использованием комплекса генов регуляторов роста пшеницы GRF4-GIF1, позволил повысить способность растений к регенерации после внесения генетических изменений.

"В результате были получены линии голозерного ячменя с повышенным содержанием белка и аминокислот. Такой ячмень перспективен для производства круп, комбикормов, поскольку дает меньше отходов и обладает высокой питательной ценностью", — прокомментировала научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений ИЦиГ СО РАН Екатерина Тимонова.

Частота успешной модификации составила 3,8 %, тогда как стандартные методы для этих сортов давали нулевой результат.

"Раньше на выведение сорта с нужным признаком уходило 6–8 лет скрещиваний и отбора. С помощью разработанной методики мы смогли искусственно отредактировать геном нескольких сортов ячменя и практически сразу (в течение полутора лет) получили линии с полезной мутацией", — рассказала Тимонова.

По ее словам, полученные результаты важны для развития будущих биотехнологических программ по селекции ячменя. Возможность редактировать гены непосредственно напрямую в элитных сортах избавляет от необходимости трудоемких этапов гибридизации и самоопыления. Это особенно актуально для быстрого создания сортов, адаптированных к выращиванию в разных климатических зонах.

"Это также позволят нам в перспективе сосредоточится на применении метода к другим важным признакам ячменя, например, устойчивости к стрессовым условиям и питательным качествам зерна", — прокомментировала Тимонова.

Исследования выполняются в рамках реализация программы создания и развития центра геномных исследований мирового уровня "Курчатовский геномный центр", Соглашение №075-15-2025-516 от 30.05.2025.

Ученые из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН предложили новый состав древесно-стружечных плит из рисовой шелухи, древесных опилок, отходов металлургических производств и жидкого натриевого стела. Такие ДСП отличаются повышенными характеристиками прочности, водо- и огнестойкости. Технология была отработана совместно с Далянским ООО по химическому материалу твердого тела «Кэсытэ» (г. Далянь, КНР).

Древесно-стружечные плиты очень популярны в России: они применяются для изготовления мебели, строительных элементов и в производстве тары. Обычно древесный наполнитель ДСП состоит из калиброванной стружки, а в качестве связующего вещества чаще всего используется фенолформальдегидная смола. Такой материал имеет ряд недостатков. Во-первых, он менее прочный, чем цельная или клеёная древесина, во-вторых, имеет ограниченную влагостойкость. ДСП класса эмиссии Е2, Е3, Е4 не подходят для производства мебели, поскольку выделяют вредный для человека формальдегид.

Ученые из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН предложили использовать для создания ДСП отходы сельскохозяйственного (рисовая шелуха), деревообрабатывающего (древесные опилки, стружка) и металлургического производств (кремнеземные пылевидные отходы, например, производства ферросилиция). Связующим звеном такого ДСП выступает жидкое натриевое стекло — водный раствор силиката натрия определенного модуля. 

Основной задачей ученых было получить экологически чистый ДСП за счет полной замены токсичной фенолформальдегидной смолы, а также расширить диапазон утилизируемых отходов. Кроме того, необходимо было сделать так, чтобы новые составы обладали достаточной прочностью, водостойкостью, повышенной огнестойкостью, и при горении не выделяли вредные для человека вещества. 

Для обеспечения экологической безопасности в качестве связующего звена ДСП ученые применили водный раствор жидкого натриевого стекла с силикатным модулем 2,5—3,6 и плотностью 1,3—1,5 г/см³. Жидкие стекла с такими характеристиками стандартно используются для получения различных строительных материалов.

Пылевидные отходы кремнезема и измельченная рисовая шелуха не только выступают наполнителем для ДСП, но также выполняют функцию модифицирующей добавки к жидкому стеклу, увеличивая водостойкость и огнестойкость конечного изделия. В состав кремнезема могут входить хром, алюминий, цирконий и многие другие компоненты — они ускоряют отвердевание и делают материал прочнее. 

Полученные образцы ДСП были испытаны с помощью стандартных методик по ГОСТ. Опыты показали, что эти образцы обладают достаточной водостойкостью (разбухание по толщине за 24 часа менее 3 %) и высокими прочностными характеристиками (предел прочности при статическом изгибе может достигать 50 МПа, удельное сопротивление выдергиванию шурупа 55—60 Н/мм). Также изделия прошли успешное тестирование на пожарную безопасность.

«Главное свойство нашей ДСП — это огнестойкость, которая достигается за счет применения силикатного водного связующего. Однако из-за высокой стоимости силикатного клея и особенностей технологии такие ДСП получаются дороже традиционных аналогов», — рассказала старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН кандидат химических наук Зоя Алексеевна Коротаева.

Ученая подчеркнула большую роль китайских коллег в реализации этой работы. «Всё, что было сделано необходимо для масштабирования наших лабораторных разработок, сделано в Китае. Экспериментальную часть по получению ДСП мы с руководителем группы доктором химических наук Владимиром Александровичем Полубояровым делали в Институте железнодорожного транспорта в лаборатории профессора Гао Хун. Отдельные испытания (по прочности, пожаробезопасности) проводило Далянское ООО по химическому материалу твердого тела “Кэсытэ”, организованное китайской стороной для совместного освоения технологий и доведения лабораторных разработок до промышленных испытаний. У нас были очень комфортные условия работы: наличие необходимого оборудования, методов исследования, сырья и реактивов, на любой наш запрос давали ответ на следующий день», — отметила Зоя Коротаева.

Сегодня в Технопарке Академгородка (Академпарке) стартовала VIII Международная научная конференция «Генетика, Геномика, Биоинформатика и Биотехнология растений» (PlantGen2025).

Конференция  была организована сотрудниками Института цитологии и генетики СО РАН в 2010 году и проходила раз в два-три года: в 2010 (Новосибирск), 2012 (Иркутск), 2015 (Новосибирск), 2017 (Алматы, Казахстан), 2019 (Новосибирск), 2021 (Новосибирск), 2023 (Казань). С каждым разом, росло число и география ее участников, на первой собралось около ста человек, преимущественно из России, а два года назад в Казани количество участвующих перевалило за полтысячи.

И это один из объективных показателей того, что PlantGen выросла в авторитетную и интересную научному сообществу площадку, где обсуждаются результаты новейших исследований в области генетики, геномики, биоинформатики и биотехнологии растений, планируются перспективные направления для новых проектов (в том числе совместных) фундаментального и прикладного характера.

Выступая с приветственным словом к участникам конференции директор ИЦиГ СО РАН, академик РАН Алексей Кочетов, подчеркнул, что программа конференции традиционно отражает наиболее актуальные проблемы и задачи, стоящие перед генетиками и селекционерами. В их числе, изучение вызовов, которые несут с собой глобальные климатические изменения и поиск ответов на них.

Программа первого дня включала в себя ряд пленарных лекций от ведущих ученых России и Казахстана.

Директор Всероссийского НИИ сельскохозяйственной биотехнологии академик РАН Геннадий Карлов посвятил свой доклад генетическим технологиям нового поколения, которые приносят не только прорывы в фундаментальной науке, но и открывают возможности для получения значительных прикладных результатов.

Академик НАН Республики Казахстан, профессор Ерлан Туруспеков поделился своим видением перспектив для геномной селекции пшеницы в Казахстане. А преподаватель Казахского национального университета Алексей Моргунов рассказал об итогах четверть вековой работы Казахстанско-Сибирской сети по улучшению яровой пшеницы.

Большое (и вполне заслуженное) внимание уделяется сегодня биоколлекциям, которые становятся фундаментальной основой для различной селекционной работы. В своем выступлении директор знаменитого Всероссийского института растениеводства, член-корр. РАН Елена Хлесткина осветила ресурсы, которые сосредоточены в коллекциях этого института, носящего имя Вавилова и генетических технологиях, которые используются его сотрудниками в своей работе с коллекционным материалом.

Доклад профессора Сибирского федерального университета, ведущего научного сотрудника Института общей генетики Константина Крутовского был посвящен изучению адаптивного потенциала древесных растений в контексте изменения климата.

Помимо ученых, с докладами выступили и представители высокотехнологичного бизнеса. Компанию «Феномика», ставшую генеральным спонсором конференции, представляла гостья из Китая – Ли Бин. Компания поддерживает развитие передовых научных исследований и инновационных технологий в области фенотипирования растений, что напрямую способствует прогрессу в селекции и агротехнологиях, подчеркнула она.

В рамках конференции представитель «Феномики» продемонстрировала возможности современного оборудования для фенотипирования растений. Уточнив, что серия измерительных приборов для семян нацелена на всестороннее определение фенотипов семян: от физических признаков до химических, от макроскопических признаков до микроскопических.

Генеральный директор ООО «Пластилин» Дмитрий Медведев подробно рассказал о достижениях и перспективах компании в сельском хозяйстве.

«Пластилин» —  инновационный стартап, основанный в 2021 году, который занимается разработкой передовых технологий в области селекции сельскохозяйственных культур. Особое внимание Дмитрий Олегович уделил уникальной платформе компании, основанной на использовании искусственного интеллекта и современных биотехнологий. Благодаря этим технологиям компания смогла сократить время селекции новых сортов растений с традиционных 8-12 лет до 2-4 лет. Такой прорыв позволяет создавать сорта с высокой устойчивостью к патогенам, адаптацией к засушливым условиям и повышенной урожайностью.

Медведев подчеркнул: «Использование ИИ позволяет прогнозировать ценные генетические характеристики с точностью более 90%, что значительно повышает эффективность селекции и снижает её стоимость. Это открывает новые возможности для сельского хозяйства, особенно в условиях изменения климата и растущих требований мирового рынка».

Завершило программу первого дня конференции торжественное закрытие 5-й Школы молодых ученых «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (The 5th School for Young Scientists on Plant Genetics, Genomics, Bioinformatics and Biotechnology), слушателям которой вручили сертификаты о ее прохождении.

В Академгородке начала свою работу международная научная конференция «Марчуковские научные чтения», посвященная 100-летию выдающегося математика, второго руководителя Сибирского отделения Академии наук и последнего президента АН СССР Гурия Ивановича Марчука.

«Марчуковские чтения» проходят уже в восьмой раз, но в этом году, по случаю юбилея, программа конференции и число участников оказались намного масштабнее обычного. Помимо ученых, в ее работе участвуют представители крупнейших российских компаний, работающих в сфере информационных технологий. Значительная часть докладов показывает, какое развитие идеи и замыслы Гурия Марчука получили в наши дни в исследованиях его учеников, которые сами успели вырасти в ведущих ученых России и других стран, рассказали «Континенту Сибирь» организаторы конференции.

Также в этот день прошло открытие уличной выставки, посвященной Марчуку, его вкладу в науку и развитие нашей страны. Выступая перед собравшимися, председатель Сибирского отделения РАН академик РАН Валентин Пармон напомнил, что Гурий Марчук очень многое сделал для развития т.н. «пояса внедрения» Академгородка — системы, благодаря которой результаты научных исследований достаточно быстро превращались в новые технологии и решения для реального сектора экономики страны.
«В 1980 году он возглавил Госкомитет по науке и технике (ГКНТ) СССР, который управлял всей отраслевой наукой страны. Сегодня много говорят о необходимости возрождения этой системы, но до сих пор не удалось восстановить ее в полном объеме. Думаю, здесь пригодился бы опыт Гурия Ивановича, его идеи, которые он высказывал в своих воспоминаниях и ряде работ последних лет жизни», — подчеркнул Валентин Пармон.

В этом году запланирован еще ряд мероприятий памяти выдающегося ученого, в их числе — открытие сквера имени Марчука с памятником ученому возле здания Вычислительного центра. Рассказывая об этом проекте, директор Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Михаил Марченко подчеркнул, что этот сквер должен стать своего рода «первой ласточкой». «В дальнейшем, у каждого института на проспекте Лаврентьева можно разбить скверы в память о великих ученых, которые в них работали. И это преобразит облик проспекта в лучшую сторону, он будет соответствовать своему статусу «самой умной улицы мира», как написано в книге рекордов Гиннеса», ─ резюмировал Михаил Марченко.

Фото Михаила Перикова

Какие процессы происходят в эмбрионе на молекулярном уровне после заморозки? Может ли замедление метаболизма говорить о рисках для будущего организма? Ответы на эти вопросы помогает найти уникальное исследование, в котором принимает участие магистрантка Физического факультета Новосибирского государственного университета Анастасия Омельченко. Коллектив ученых из лаборатории Спектроскопии конденсированных сред Института автоматики и электрометрии СО РАН (где работает Анастасия) и сектора криоконсервации и репродуктивных технологий Института цитологии и генетики СО РАН, впервые в мире применил метод комбинационного рассеяния света дейтерированных меток для изучения метаболизма эмбрионов.

«Комбинационное рассеяние света – это бесконтактный и неразрушающий метод оптической спектроскопии, который позволяет понять химический состав, структуру вещества и его фазовое состояние. Мы используем его, чтобы заглянуть внутрь живых клеток и увидеть, какие молекулы образуются в результате их метаболизма», – объяснила Анастасия Омельченко.

Ученые изучают обмен веществ у мышиных эмбрионов на ранних стадиях развития. Для этого они кормили эмбрионы специально промаркированными (дейтерированными) молекулами — например, аминокислотами, глюкозой, стеариновой кислотой – и с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света отслеживали, как эти вещества преобразуются внутри клеток.

«Когда мы хотим отследить, как в процессе обмена веществ из одного соединения образуется другое, мы должны отделить эти соединения от других органических молекул, которые есть в клетках. Это достаточно сложная задача и похожа на поиск одного человека в толпе. Чтобы ее упростить, можно дать этому человеку «флаг», то есть промаркировать его – это позволит определить его на фоне остальной толпы. В спектроскопии комбинационного рассеяния света удобно пользоваться дейтерированными метками, то есть молекулами, в которых некоторые атомы водорода заменены на более тяжелый дейтерий. Вследствие изотопического сдвига такие метки обладают отличным от других молекул спектром, что позволяет отследить количество и природу дейтерированных молекул в образце», — пояснила исследовательница.

Оказалось, что аминокислоты стабильно превращаются в белки на всех стадиях развития, а с ростом эмбриона синтез усиливается. Глюкоза, вопреки ожиданиям, не столько расщепляется для получения энергии, сколько запасается в виде полимера гликогена. Жирные кислоты, такие как стеариновая, накапливаются в липидных гранулах (энергетических хранилищах клетки).

Но особенно интересным оказалось воздействие на метаболизм криоконсервации — технологии, используемой для заморозки и хранения эмбрионов при сверхнизких температурах. После замораживания и размораживания учёные проанализировали, как изменяется обмен веществ в эмбрионах, и обнаружили, что в более поздних стадиях развития жирные кислоты перерабатываются хуже — клетка словно «решает» накапливать их, а не использовать.

«Методика позволяет увидеть, какие процессы нарушаются в результате криоконсервации, — отметила Анастасия Омельченко. — Это особенно важно в условиях, когда всё больше биоматериала — и в медицине, и в сельском хозяйстве — замораживают для хранения или транспортировки. Наш подход может помочь понять, как сохранить жизнеспособность таких клеток».

Кроме криоконсервации, в ходе исследования посмотрели, как влияет на метаболизм эмбрионов другое уникальное состояние — диапауза. Это естественная остановка развития эмбриона в ответ на неблагоприятные условия, встречающаяся у целого ряда млекопитающих (около 130 видов). Учёные работали с эмбрионами мышей с индуцированной диапаузой и выяснили, что у них синтез белка снижается примерно на 23% по сравнению с обычными.

«Это согласуется с другими данными: у эмбрионов, которые переходят в стадию имплантации, усиливается активность ключевых метаболических процессов. А наша методика позволяет измерить это количественно, быстро и без вреда для самого объекта», — подчёркивает исследовательница.

Исследование ещё только входит в стадию системного применения, но уже сейчас ясно: оптические не инвазивные методы анализа метаболизма вполне могут стать эффективным диагностическим инструментом в репродуктивной медицине и биотехнологиях.

Сергей Исаев

Кто из наших дачников не знаком с аммиачной селитрой (она же – нитрат аммония) и мочевиной (она же – карбамид)? Это - самые популярные азотные удобрения, применяемые во всем мире и производимые в огромных количествах. Считается, что они сделали революцию в современном сельском хозяйстве, позволив значительно повысить урожайность важных пищевых культур.

Азот, как мы знаем, играет важную роль в жизни растений. Однако в последнее время он привлекает к себе пристальное внимание не только со стороны биологов-растениеводов, но также и со стороны специалистов по теплофизике, поскольку может сыграть большую роль в энергетике будущего – как сам по себе (в чистом виде), так и в виде определенных соединений (вроде упомянутых выше нитрата аммония и карбамида).

Прежде всего азот рассматривается учеными как «экологически чистый» хранитель энергии, помогающий сократить выбросы парниковых газов. Простейшим примером здесь является двигатель, работающий на жидком азоте. Машины с таким двигателем демонстрировались на Западе еще в самом начале прошлого века. Принцип работы таков: жидкий азот из баков поступал в теплообменник, где он нагревался до температуры окружающей среды и превращался в газ под давлением. В таком состоянии он приводил в движение поршень или ротор двигателя. Совершив работу, азот удалялся в атмосферу. Правда, такие двигатели не получили распространения, поскольку уступали двигателям внутреннего сгорания.

В нашем столетии, как ни странно, о них снова вспомнили как раз в связи с затеянным энергопереходом. Лет двадцать назад была даже запатентована одна разработка в области распределенной малой генерации, которая позиционировалась как «чистая» альтернатива дизельным генераторам. Речь идет о мобильном электрическом генераторе, работающем на жидком азоте. Его главное преимущество, как мы понимаем, заключалось именно в этой экологической «чистоте», то есть указанная разработка четко вписывается в современный «зеленый» тренд.

Учитывая, что азот является основным элементом воздуха (примерно 78%), данный источник энергии для двигателя считается возобновляемым. Разработчики, рассуждая в логике «зеленого» энергоперехода, исходили из того, что установки на жидком азоте должны полностью заменить местные дизельные генераторы, являющиеся источником углеродных выбросов. В нашу эпоху, как мы понимаем, это является сильным аргументом.  

Интересно, что в последнее время ученые проводят сравнение энергоемкости жидкого азота с энергоемкостью литий-ионного аккумулятора. Направление мысли здесь совершенно понятно: двигатель на жидком азоте рассматривается как еще одна «зеленая» альтернатива двигателю внутреннего сгорания. Мало того, азот начинают сравнивать и с водородом, подчеркивая его неоспоримые преимущества перед последним в качестве источника энергии для двигателей. Учитывая, что и литий-ионные аккумуляторы, и водород (конкретно – водород, получаемый методом электролиза), и азот являются хранителями энергии, открываются три варианта использования избыточных мощностей от солнечных и ветряных установок. То есть всю «лишнюю» энергию от солнца и ветра (а такие периоды, как мы знаем, случаются) можно направлять либо на зарядку литий-ионных аккумуляторов, либо на производство зеленого водорода, либо на производство жидкого азота. Какое направление окажется более востребованным, покажет время.

Впрочем, в контексте «зеленого» энергетического перехода азотная тема легко спрягается с водородной темой. Сейчас достаточно активно проводятся исследования по части создания альтернативных видов топлива, когда на первый план выдвигаются соединения, содержащие в составе своих молекул азот и водород. Многим из нас хорошо известное такое распространенное соединение, как аммиак (NH₃). Подавляющие объемы производимого аммиака (до 80%) используются для получения азотных удобрений. В то же время он является довольно интересным кандидатом на роль топлива. Его вполне можно использовать в двигателях внутреннего сгорания и в газовых турбинах. Например, автомобили, работающие не на бензине, а на аммиаке, с точки зрения физики являются вполне реалистичным вариантом. Есть только одна проблема, связанная с безопасностью: аммиак является токсичным веществом, и в случае его утечки это грозит большими неприятностями.

Однако есть безопасные производные этого вещества, которые также можно использовать в качестве топлива. Ими являются водные растворы упомянутых выше азотных удобрений – нитрата аммония (аммиачной селитры) и карбамида (мочевины). Примерно десять лет назад группа американских и израильских ученых провела соответствующие исследования смеси указанных веществ в качестве альтернативного топлива на основе азота.

В данном случае весьма интересен контекст, в котором определяется актуальность создания подобных энергетических альтернатив. Как рассуждают исследователи, оба названных вещества являются мировым товаром, производимым в огромных количествах. Главным компонентом для их производства выступает уже упомянутый аммиак. А для производства аммиака, в свою очередь, используется чистый водород.

Логика авторов исследования проста: использовать зеленый водород для производства аммиака, а упомянутые производные последнего применять не только в качестве удобрений, но и в энергетических целях. Данная схема выглядит вполне себе «зеленой», поскольку углеродные выбросы здесь весьма низки. Главное, что этот вариант более удобен, нежели применение в энергетике чистого водорода или чистого аммиака. Водород также создает серьезные технологические сложности, что является большим препятствием на пути к «водородной энергетике». Поэтому целесообразнее, полагают авторы, использовать его в соединениях. Эти соединения, в свою очередь, рассматриваются как способ химического хранения водорода. Способы такого «химического хранения» - еще одна важная научная тема в контексте «зеленого» энергоперехода.

Указанное исследование должно было продемонстрировать физическую возможность использования такого вида альтернативного топлива. Конкретно была составлена следующая композиция: 60 частей аммиачной селитры, 15 частей мочевины и 25 частей воды. Важно, что указанный состав является монотопливом, то есть для его горения не нужен приток кислорода (окислитель уже находится в самой композиции). Правда, для его горения необходим предварительный нагрев смеси, что создает определенные сложности. Тем не менее, под такое топливо можно спроектировать специальные турбины, что фактически станет новым словом в развитии тепловой генерации, где вместо природного газа будет использоваться альтернативное азотное топливо.

Согласно полученным данным, сгорание этого топлива дает очень низкий процент загрязняющих веществ, что делает его приемлемым с точки зрения экологии. При нормальном давлении отходящий газ на 73% состоит из водяного пара, на 21% - из азота и примерно на 5,5% - из углекислого газа. Если давление сгорания увеличить до 25 Мпа, то отходящий газ более чем на 90% будет состоять из азота. Что касается энергоемкости такого топлива, то она примерно соответствует природному газу.

Понятно, что пока речь идет о лабораторные испытания, и здесь еще имеются определенные сложности. Тем не менее, само направление исследований представляется весьма заманчивым. Исследователей воодушевляет уже тот факт, что азота полным-полно в атмосфере. А производство водорода и аммиака – вполне налаженный процесс (аммиак, например, является вторым продуктом по объемам мирового производства).

При этом современные исследователи идут еще дальше в плане изучения азота как хранителя энергии. Так, совсем недавно немецкие химики получили нейтральное аллотропное соединение азота – N₆. Над созданием таких крупных молекул ученые бьются уже не одно десятилетие, но постоянно терпят неудачи из-за нестабильности полученных соединений. И вот, судя по всему, задачу удалось решить.

В чем важность этой работы? Дело в том, что такие соединения являются очень энергоемкими материалами. Причем, содержащие исключительно «чистую» энергию. Как утверждают исследователи, при разложении N₆ выделяется энергии в два раза больше, чем при взрыве гексогена и в 2,2 раза больше, чем при взрыве тротила (на единицу массы вещества). Создание такого стабильного аллотропа азота, по мысли исследователей, открывает новые энергетические возможности.

Очевидно, мы стоим сейчас на пороге формирования новой концепции хранения энергии, где азот станет играть первостепенную роль. Если работа в данном направлении будет складываться удачно, мы окажемся свидетелями переключения энергетики с углеродной темы на азотную. Мало того, совсем не исключено, что популярная ныне водородная тема окажется полностью «поглощенной» темой азота.

Андрей Колосов

Сотрудники институтов СО РАН все чаще открыто говорят о своих проблемах на различных партийных и правительственных встречах. По словам научного сотрудника Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева Константина Коха, это нужно делать, чтобы власть знала о потребностях ученых.

«Для многих молодых ученых самый актуальный вопрос – доступность жилья. Сегодня зарплаты сотрудников СО РАН не позволяют обойтись без льготных программ. Но даже с учетом льгот купить квартиру в новостройке для них нереально», – сообщает «МК в Новосибирске».

Многим супружеским парам, которые хотят продолжать работать в научной сфере, приходится искать другие выходы из этой ситуации. При этом, со слов председателя Совета молодых ученых ИЯФ СО РАН Кристины Сибиряковой, возможны два варианта: первый – создание программы, по которой можно будет покупать жилье по стоимости ниже рыночной (сегодня квадратный метр стоит около 100 тысяч рублей), второй – создание резервного фонда служебного жилья.

Еще молодые ученые просят сделать доступнее детские сады – новые кластеры пока не оборудовали необходимой инфраструктурой.

Современная медицина все в большей степени опирается на технологии, требующие сложной научной и инженерной базы: от интеллектуальных систем диагностики до персонализированных препаратов и имплантируемых устройств. Однако реальное первенство формируется не только за счет технологий, но и за счет подготовки кадров, способных разрабатывать и внедрять эти решения на уровне промышленного производства. Как современное высшее образование подстраивается под развитие производственных технологий и требования рынка кадров — в материале «Континента Сибирь» на примере Новосибирского государственного университета (НГУ).

В условиях стремительного роста фармацевтической отрасли и развития медицины рынок ощущает острый дефицит специалистов новой формации. Это не только разработчики новых продуктов — это также технологи, инженеры и менеджеры, способные обеспечить масштабирование решений, их соответствие нормативной базе и интеграцию в действующую медицинскую инфраструктуру.

Эффективное развитие таких отраслей требует системной работы с кадровым обеспечением. Сегодня в крупных научно-производственных кластерах формируются экосистемы подготовки кадров: запускаются отраслевые магистратуры, создаются корпоративные кафедры, университеты сотрудничают с производственными предприятиями в формате практико-ориентированного обучения.

В этом процессе активно участвует Новосибирский государственный университет. «Важным элементом стратегии развития университета на ближайшие пять лет станет проект «Центр интеграции персонифицированной биомедицины, фармации и синхротронных, бинарных технологий», который получил поддержку в рамках программы «Приоритет 2030» и который мы предполагаем выполнять в том числе на базе инфраструктуры второй очереди нового кампуса, где строительство близится к финалу. В рамках проекта предполагаются создание и внедрение инновационных решений в фармацевтической и биотехнологической отраслях, что внесет свой вклад в снижение их зависимости от импорта. Но помимо собственно технологий и продуктов, мы, конечно, занимаемся и подготовкой высококвалифицированных кадров для этих направлений», — подчеркнул ректор НГУ академик РАН Михаил Федорук.

В прошлом году университет начал процесс трансформации медицинского образования, создав Институт медицины и медицинских технологий (ИММТ). В декабре НГУ получил лицензию на новую образовательную программу специалитета «Медицинская кибернетика» — междисциплинарное направление, которое будет готовить специалистов, способных работать на стыке ИТ, медицины и биологии. А весной этого года — лицензию на магистерскую программу «Промышленная фармация» — область фармацевтики, занимающаяся разработкой, производством и контролем качества лекарственных средств в промышленных масштабах.

«Новые образовательные программы возникли у нас не случайно. Эти направления — медицинская кибернетика, промышленная фармация — можно рассматривать как ответ на современные вызовы в медицине и фармацевтической отрасли. Медицинская кибернетика — это некий симбиоз между биологией, медициной и информатикой. Университет давно обладает сильной фундаментальной школой  в области математики и биологии, медицина у нас также развивается активно не одно десятилетие. Поэтому наличие полного набора нужных компетенций послужило основанием для запуска новых программ», — объяснил «Континенту Сибирь» заместитель директора ИММТ НГУ Михаил Хвостов.

Рассматриваемая программа магистратуры построена на принципах практикоориентированности, где определяющую роль должны сыграть индустриальные партнеры, которые выступят постановщиками задач для студенческих проектов. В их числе — один из лидеров российского биотехнологического рынка АО «ГЕНЕРИУМ» и известный новосибирский производитель диагностических ИФА (иммуноферментный анализ) и ПЦР (полимерная цепная реакция) тест-систем «Медико-биологический Союз».

Как рассказали «Континенту Сибирь» представители «ГЕНЕРИУМа», компания сотрудничает более чем с 20 профильными вузами по всей России, в том числе в форматах совместных образовательных программ бакалавриата и магистратуры. Среди примеров можно выделить межфакультетскую магистерскую программу «Регенеративная биомедицина» в МГУ им. М. В. Ломоносова, программу магистратуры «Создание и разработка лекарственных препаратов» в РУДН, магистратуру «Медицинская биотехнология и биоинженерия» в ПИМУ и другие образовательные проекты.

Решение о сотрудничестве с Новосибирским государственным университетом было продиктовано несколькими ключевыми факторами: стратегическое значение НГУ как научно-образовательного центра, сделавшего ставку на науки о жизни, включая фармацию и биотехнологии; наличие соответствующей инфраструктуры (благодаря строительству нового университетского кампуса — в состав объектов второй очереди входят учебно-научный центр ИММТ НГУ и научно-исследовательский центр) и соответствие государственным приоритетам — обеспечение лекарственного суверенитета и развитие персонализированной медицины. Подготовка специалистов в этой области напрямую связана с достижением национальных целей в сфере здравоохранения и научно-технологического развития, считают в компании.

«Партнерство «ГЕНЕРИУМа» и НГУ — это шаг к формированию кадрового резерва для российской фарминдустрии. Программа сочетает фундаментальную науку, прикладные исследования и производственные задачи, что соответствует глобальным трендам и национальным стратегическим целям», — поделилась планами с «Континентом Сибирь» руководитель направления новых медицинских технологий АО «ГЕНЕРИУМ», куратор новых образовательных программ Института медицины и медицинских технологий НГУ Ольга Григорьева, выразив уверенность в том, что выпускники станут драйверами технологического прорыва в области биотехнологий и фармацевтики.

Предполагается, что студенты, обучающиеся по программе, будут работать над реальными задачами, такими как оптимизация биотехнологических производственных процессов, разработка новых лекарственных форм или анализ регуляторных требований. Лучшие проекты могут быть внедрены в практику компании, а их авторы могут получить возможность стажировки или трудоустройства после окончания обучения.

На схожих принципах построена и вторая программа — медицинская кибернетика подразумевает работу с данными, получаемыми при обследовании пациентов (анализы, результаты компьютерной томографии и МРТ, наблюдения за пациентом в стационаре и многое другое). Это огромный массив информации, который невозможно обработать без применения компьютеров, но решение этой задачи напрямую работает на эффективность. По сути, речь идет о создании необходимой базы для персонифицированной медицины, курс на которую является общемировым трендом.

Для такой работы необходимы специальные программно-аппаратные комплексы, когда одновременно разрабатываются и оборудование, и специальное программное обеспечение для его работы. Эти задачи и решают специалисты в области медицинской кибернетики.

Индустриальными партнерами программы «Медицинская кибернетика» также выступает «ГЕНЕРИУМ» и ряд инновационных компаний Академгородка — «Папийон» («Континент Сибирь» ранее рассказывал о высокотехнологичных медицинских кроватях, которые производит эта компания), Efficient, Novel.

В этом году предусмотрено 20 мест на специальность «промышленная фармация» и 24 на «медицинской кибернетике». Но в перспективе в университете хотят увеличить эти цифры, правда, в разумных пределах.

«Мы считаем необходимым соблюдать некий баланс между количеством и качеством. Условно говоря, если мы поставим целью набрать пятьсот человек, то мы, наверное, их наберем, но не сможем обеспечить должное качество подготовки. Потому что предполагается, что каждый студент будет вовлечен в какой-то проект, решающий реальные задачи от наших индустриальных партнеров, у каждого будет свой научный руководитель. И для нескольких сотен студентов соблюсти эти условия было бы нереализуемо. Поэтому наши цели в обозримой перспективе — увеличить число обучающихся по программам в два-три раза, не более», — объяснил «Континенту Сибирь» Михаил Хвостов.

Инвестиции в кадровый потенциал — долгосрочный вклад, это признают и разработчики новых образовательных программ, и представители индустриальных партнеров университета в таких проектах. Но те компании, которые раньше сделают ставку на эту стратегию, в дальнейшем имеют все шансы занять более устойчивые позиции на быстро меняющемся рынке.

Таким образом, несмотря на огромный потенциал современной высокотехнологичной медицины, решающим фактором становятся не только машины и процессы, а люди, которые создают и масштабируют новые продукты и оборудование.

К этой теме мы обращались неоднократно и, скорее всего, обратимся к ней еще не раз. Геотермальная энергетика, точнее, то ее направление, которое связано с использованием глубинного тепла сухих пород, еще полвека назад неизменно фигурировала в списке «энергетики будущего» наряду с солнечной и термоядерной энергетикой. По тогдашним прогнозам, это будущее должно было наступить с 2000 года. То есть мы уже в нем живем, и именно к нему готовились ученые и инженеры, развивая соответствующие технологии, в том числе – технологии глубокого и сверхглубокого бурения.

В свое время мы писали о том, что полвека назад в СССР и в США работы по глубокому и сверхглубокому бурению велись весьма активно. Мотивации были, в том числе, и сугубо академические – пройти толщу земной коры и добраться до мантии в целях изучения ее состава. В то же время уже тогда наши ученые обращали внимание на то, что глубинное тепло может стать важным источником энергии практически для любой страны мира. Вопрос как раз упирался в технологии сверхглубокого бурения, которые были весьма дороги на тот момент. В то время обе страны шли в этом деле след в след. Советский Союз слегка отставал от США, тем не менее, у нас этой технологии придавалось серьезное значение. Правда, после известных перестроечных событий дело быстро зашло в тупик. Что касается американцев, то к нашему дню они уже успели создать пару экспериментальных электростанций, работающих на глубинном тепле горячих сухих пород (о чем мы также писали).

В целом же указанное направление не достигло еще того уровня, на который замахивались полвека назад. В глобальном масштабе на долю геотермальной энергетики приходится сегодня менее процента установленных мощностей. Правда, в некоторых странах (например, в Кении или в Исландии) доля подземного тепла в общем энергобалансе может доходить до 30 - 45%, однако к сверхглубокому бурению это не имеет никакого отношения, поскольку в основном здесь используются горячие подземные источники, связанные с недавней вулканической активностью. Залегают они не очень глубоко (так, в Кении глубина скважин на территории Рифтовой долины не доходит и до километра). Однако такие ресурсы имеются далеко не везде. Но очень часто именно их ассоциируют с геотермальной энергетикой как таковой, отчего сформировалось мнение, будто она имеет обособленный, «нишевый» характер.

На самом же деле, как мы уже сказали, извлечение тепла сухих пород не имеет такой четкой локализации, поскольку на очень больших глубинах (более пяти километров) их температура уже достаточно высока для того, чтобы служить энергетическим источником. Всё упирается, еще раз подчеркнем, в освоение технологий сверхглубокого бурения.

У нас в стране эту тему многие годы поднимает научный руководитель Института теплофизики СО РАН академик Сергей Алексеенко. Чтобы не возникало путаницы с гидротермальными источниками, ученый использует в отношении энергии горячих сухих пород термин «петротермальная энергия». Фактически, он пропагандирует именно то направление, которым в СССР серьезно занимались полвека назад. К сожалению, в нынешнем руководстве страны пока еще не демонстрируют намерений возродить данное направление и составить конкуренцию тем же американцам. У нас определились с атомной энергетикой, с гидроэнергетикой. Даже обратились к ветру и солнцу (как в Европе). Но вот о развитии технологий сверхглубокого бурения в целях извлечения глубинного тепла вопрос пока не ставится. Во всяком случае, он не считается приоритетным.

Тем временем этой темой неожиданно прониклись на Западе, включая страны Евросоюза. За последние два-три года в западных информационных ресурсах появилась масса публикаций по геотермальной энергетике, где красной нитью проходит тезис: «Бурите глубже!». То есть подчеркивается мысль, что геотермальная энергетика не ограничивается использованием горячих подземных вод. Надо продираться еще ниже – в область горячих сухих пород. И как утверждается в некоторых публикациях, в пределах десяти километров от поверхности Земли содержится в 50 тысяч раз больше энергии, чем ее содержат все разведанные запасы нефти и газа! Понятно, что всё это преподносится как новейшее научное открытие, хотя, как мы знаем, об этом рассуждали еще полвека назад. И не только рассуждали, но и делали!

В наше время развитие данного направления пытаются увязать с диверсификацией нефтегазового бизнеса. Дело в том, что технологиями бурения владеют нефтегазовые компании, и в отдельных публикациях подчеркивается, что за последние 50 лет в этом деле осуществлен заметный прорыв. Бурить стали намного быстрее, чем раньше. Там, где когда-то процесс растягивался на месяцы, сегодня он отсчитывается неделями. Следовательно, заметно снизились и капитальные затраты. Теперь указанные наработки могут благоприятно сказаться и на развитии геотермальной энергетики. По подсчетам некоторых американских специалистов, более высокие скорости бурения позволят уже к 2027 году сравнять цены на электроэнергию от новых геотермальных электростанций со средними ценами на большей территории США.

В расчете на этот технологический прогресс в одной только Калифорнии намерены к 2045 году увеличить геотермальные мощности до 40 ГВт. Кстати, напомним, что не так давно – еще при Байдене – Министерство энергетики США обращалось к руководителям американских нефтегазовых компаний с предложением диверсифицировать свой бизнес, занявшись извлечением из земных недр не только углеводородов, но и глубинного тепла. Как мы сказали, в США данному направлению до сих пор уделяется серьезное внимание. Поэтому совсем не исключено, что «зеленый» энергетический переход будет там скорректирован в пользу геотермальной энергетики (вместо ветряков и солнечных панелей).  

Самое интересное, что к этой теме обратилось Международное энергетическое агентство, опубликовав в декабре прошлого года подробный отчет с характерным названием: «Будущее геотермальной энергии» (The Future of Geothermal Energy). Согласно отчету, в настоящее время существует потенциал развертывания геотермальных мощностей по всему миру на уровне 800 ГВт. Это должно составить примерно 15% от растущего спроса на электричество до 2050 года. Большое внимание в этом документе как раз уделяется «новым» геотермальным технологиям, связанным с извлечением тепла горячих сухих пород. Это позволит, утверждают авторы отчета, существенно расширить масштабы использования геотермальной энергии, выйдя на глобальный уровень. Здесь же отмечается роль нефтегазовой отрасли в развитии данного направления.

По мнению экспертов МЭА, для успешного развития геотермальной энергетики необходима всемерная политическая поддержка. Во многих странах она просто-напросто отсутствует. Так, солнечная энергетика получает поддержку со стороны государства более чем в ста странах. Что касается поддержки геотермальной энергетики, то здесь не наберется и тридцати стран. Отсюда следуют конкретные рекомендации, призванные сориентировать политиков относительно такой поддержки. Речь идет не только о выстраивании финансовых схем, но и об устранении бюрократической волокиты, из-за чего выдача разрешений сильно затягивается, что сильно отпугивает потенциальных инвесторов.

Таким образом, лед в этом направлении как будто тронулся. Почему за него ухватились так поздно? Скорее всего потому, что эйфория по поводу солнечных и ветряных электростанций спала, и теперь на первое место выходят такие требования, как надежность и бесперебойность выработки электричества. Солнце и ветер – в силу своей прерывистости – таких условий обеспечить не могут. Упования на накопители энергии также не сбылись. Что касается геотермальной энергетики, то она лишена указанных изъянов, оставаясь при этом «зеленой».

Самое интересное, что этой темой озаботились в некоторых странах ЕС, где продолжают активно бороться с двумя разновидностями «абсолютного зла» - глобальным потеплением и «путинской агрессией». Недавно Еврокомиссия отчетливо продекларировала намерение полностью отказаться от российского газа. Казалось бы, ничего нового тут нет, поскольку такие заявления звучали и раньше. Однако раньше большие надежды возлагались на солнце и ветер. Теперь к этому добавилось тепло недр. Так, столицу Австрии – Вену – уже хотят обогревать не за счет российских углеводородов, а как раз за счет геотермальной энергии.

Вена более полувека полагалась на российский газ, но в связи с известными событиями на Украине руководство города круто поменяло свою энергетическую политику. Теперь австрийская столица намерена потратить 20 миллиардов евро на создание принципиально новой системы теплоснабжения, где главную роль станут играть тепловые насосы и глубокие скважины. Дело в том, что на окраине города под слоем в три километра существует огромный резервуар с горячей водой. Чтобы до нее добраться, была использована технология глубокого бурения, применяемая в нефтегазовой отрасли для гидроразрыва пласта. Эта вода будет затем использоваться в огромных тепловых насосах, включенных в систему централизованного теплоснабжения Вены. Данный источник тепла сегодня прямо позиционируется как «зеленая» альтернатива российскому газу.

Что касается газа, то торговцы недавно предупредили политиков, что следующей зимой Европа рискует столкнуться с его дефицитом. По этой причине новая «зеленая» система для теплоснабжения Вены будет создаваться, судя по всему, в авральном режиме. Это похоже на авантюру, но инициаторы проекта не скрывают данного обстоятельства, пафосно заявляя о том, будто собираются преобразить город на столетия вперед. Не исключено, что этот прецедент станет заразительным для других европейских стран, где также активизируется бурение на большую глубину в поисках подземного тепла.

В этой связи остается без ответа лишь один вопрос: что австрийцы и немцы намерены теперь делать с той газораспределительной инфраструктурой, которая выстраивалась частными компаниями под «Северный поток – 2» (и на создание которой ушло порядка 15 миллиардов евро)? Может, её сохранят как памятник уходящей «углеродной» эпохи или просто взорвут?

Андрей Колосов

В очередном материале из цикла, посвященного 10-летию ФИЦ ИЦиГ СО РАН мы расскажем о том, как исследования ученых помогают российским производителям товаров преодолеть зависимость от импортного сырья.

Весной 2022 года на фоне обострения отношений между Россией и Западом, ряд крупных международных пивоваренных компаний объявили об уходе из нашей страны. Начался передачи их бизнеса российским игрокам, на прилавках стали появляться новые марки этого напитка. Но одна из главных проблем заключается в том, что пиво в России (включая небольшие крафтовые пивоварни) к этому моменту варили почти на 100% из импортного солода и хмеля. И от замены этикеток на бутылках, ситуация не изменится.

Надежда на то, что удастся быстро заменить европейский хмель и солод каким-то другим, например, китайским оказалась довольно зыбкая: во-первых, у китайцев есть и другие покупатели на урожай, с которыми приходится конкурировать, а во-вторых, замена зависимости от одного вида импорта на другой – не лучшее решение проблемы. Все это сделало очень актуальной задачу обеспечения российской пивоваренной отрасли отечественным сырьем.

Ячмень является традиционной для России зерновой культурой, хорошо знакомой отечественным селекционерам. Но ранее их внимание было сосредоточено на создании сортов, которые используются в производстве кормов для сельского хозяйства. Такой ячмень, как правило, содержит много белка и мало крахмала. Однако в пивоварении совсем иные требования к содержанию белка в ячмене: много белка – низкая экстрактивность сусла, и пиво хранится недолго, недостаточно – не будет таким пенным и снизятся вкусовые качества, а значит, необходимы совсем другие сорта ячменя.

Задача очень непростая, обычно на создание новых сортов у селекционеров уходит от семи до десяти лет, включая период различных сортоиспытаний. В этом случае сократить сроки позволяет то, что в Институте цитологии и генетики СО РАН работу в данном направлении начали до введения санкций и используют в ней передовые генетические технологии, заметно сокращающие сроки селекции.

«Селекция ведется сразу в нескольких направлениях. Наши коллеги пошли по пути снижения уровня белка в зерне, а наша лаборатория сосредоточилась на снижении содержания полифенольных соединений (проантоцианидов). Потому что именно они, вступая в реакцию с белком, образуют то самое помутнение, которое мешает большинству пивоваров. Всего известно тридцать генов, которые могут быть вовлечены в эти реакции. Нас заинтересовали пять. Но чтобы целенаправленно воздействовать на них, необходимо сначала установить их точное месторасположение в геноме», -  рассказала старший научный сотрудник сектора функциональной генетики злаков ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Олеся Шоева.

На момент начала исследований такая информация была лишь в отношении одного из генов. Новосибирским ученым с высокой точностью удалось локализовать еще два. Параллельно с этой работой, исследователи провели введение уже определенных генов в сорт ячменя Танай, ранее созданный селекционерами ИЦиГ СО РАН и ныне пользующийся популярностью у сельхозпроизводителей. Первые эксперименты показали, что урожайность ячменя от этого не снижается. Несколько позже в эту работу (ее курирует старший научный сотрудник СибНИИРС Юрий Григорьев) включили еще два российских сорта ячменя.

На их основе ученые также получают генетические линии этой зерновой культуры со сниженным содержанием проантоцианидов. «В 2023 году первые 12 линий уже проходили конкурсное испытание на полях нашего института. Часть отбраковали, а оставшиеся восемь линий в прошлом году высеяли уже больших площадках. В итоге, были отобраны три высокоурожайные линии, на основе которых и ведется дальнейшая работа над новым сортом», - отметила Олеся Шоева.

Эта работа проходит в постоянном взаимодействии с потенциальными потребителями – российскими пивоваренными компаниями. Большой интерес к сотрудничеству проявила «Балтика» (один из крупнейших производителей отечественного пенного напитка). В 2023 году Олеся Шоева стала победителем конкурса «Агроинновации для выращивания ячменя и хмеля в России», организованного «Балтикой» в номинации «Новые технологические схемы выращивания пивоваренного ячменя в различных регионах России».

«Работа Олеси Шоевой, её интересные научные решения предлагают эффективные способы повышения качества и продолжительности хранения готового напитка. Поиск и внедрение инноваций — важная задача не только для нашей компании, но и для всего российского АПК. Конкурс показал, как много в отрасли молодых талантливых учёных, которые работают над действительно важными научными проектами. Нам удалось выявить интересные разработки, которые, я надеюсь, мы сможем апробировать на наших полях в рамках агропрограммы компании», – прокомментировал тогда этот результат директор по пивопроизводству и агропроектам компании «Балтика» Игорь Матвеев.

А уже в этом году ученые ИЦиГ передали часть полученного на опытных делянках урожая пивоварам компании, чтобы те испытали результаты селекционной работы в условиях реального производства. Результаты этого испытания станут одним из решающих аргументов для окончательного отбора линий на сортоиспытания.

Руководством института поставлена цель – получить готовый сорт к 2030 году, три года из оставшегося срока уйдут на государственные сортоиспытания, а значит, передать на них материал селекционеры должны не позднее 2027 года. Впрочем, по словам Олеси Шоевой, пока нет оснований опасаться, что участники этого проекта не уложатся в указанные сроки.

Тем более – это не первый опыт работы коллектива с ячменем, до того, как заняться снижением уровня проантоцианид, ученые создавали генетические линии культуры с повышенным содержанием антоцианов.

«Ранее исследования уже показали, что антоцианы обладают широкой биологической активностью, полезной для здоровья человека, но обычно речь идет о различных фруктах и ягодах, мы же оценивали воздействие на организм богатой антоцианами зерновой диеты. Зерно с антоцианами является очень перспективным сырьем для создания функциональных продуктов питания, поскольку оно входит в ежедневный рацион большинства людей, лучше хранится и доступно в течении всего года, в отличие от сезонных ягод и фруктов, - объяснила Олеся Шоева.

В ИЦиГ было получено несколько генетических линий ячменя с высоким уровнем антоцианов, зерна которых имеют специфическую фиолетовую, голубую, или черную окраску. Правда, пока они не пользуются большим интересом у селекционеров, поскольку устойчивого запроса на производство ячменя для продуктов диетического питания в российском агропроме еще нет. Чего не скажешь о пивоваренной отрасли, где, в результате, исследования, начавшиеся позже, судя по всему, быстрее приведут к появлению новых сортов. Это доказывает, что на скорость процессов импортозамещения и развития технологий спрос на рынке влияет куда сильнее, чем возможности российской науки, которые намного больше, чем принято считать.