Татьяна Шнайдер, младший научный сотрудник сектора геномных механизмов онтогенеза ИЦиГ, рассказала о своей исследовательской работе в институте, преподавании биологии в ФМШ, подготовке к публичным лекциям, а также о важности расставления приоритетов в жизни.

Мини-мозги – уникальная модель, позволяющая реконструировать ранние события нейрогенеза.

В лаборатории мы занимаемся ранним нейрогенезом человека (ранним развитием головного мозга): изучаем данный процесс при различных патологиях, в том числе при разных видах умственной отсталости. К умственной отсталости относится большая группа заболеваний, вызванные разными причинами, например, вредные привычки будущей мамы (курение, алкоголь), вирусные инфекции. Мы занимаемся изучением заболеваний, в основе которых лежат генетические нарушения.

Сейчас мы занимаемся изучением гена CNTN6. Мы изучаем, как мутации в нем приводят к каким-то поломкам в процессе развития головного мозга. Наш объект необычный - мини-мозги, поскольку изучать нейрогенез человека лучше всего на человеке (доступа к эмбриону человека ни у кого нет). Мы используем эту уникальную модель, которая позволяет реконструировать ранние события нейрогенеза с помощью маленького шарика, в котором можно увидеть все, что происходит в развивающемся головном мозге человека.

Зачем узнавать о зайчиках и лисичках?!

В школе я не очень сильно хотела заниматься биологией. Я в принципе не знала, какую профессию хочу выбрать. В 11 классе многие дети не знают, что они хотят. Многие родители им говорят: "Твоя задача обязательно поступить. Не поступишь - все будет очень плохо". Мне всегда нравилась биология кроме начальной школы. В начальной школе я ее не любила, мне было неинтересно. Зачем узнавать о зайчиках и лисичках?!

В средней школе у меня была другая учительница, которая смогла замотивировать! Со временем ты понимаешь, что на биологии рассказывают про тебя, а не про кого-то абстрактного. Мне кажется, это самая сакральная мысль, которая ко мне пришла в школе.

У меня был страх не поступить в вуз, поэтому я подала документы везде, начиная со строительства дорог, банковского дела, и заканчивая биологией. Родители сказали: "Тань, давай! Надо, чтобы было по душе!" И так со мной случилась биология. Но, даже поступив в университет, я слабо представляла то, чем занимаются в науке. Наверное, только придя в лабораторию, ты начинаешь понимать в чем заключается работа ученого.

Биология - не абстрактная наука, ты узнаешь здесь про себя.

Сейчас, помимо исследовательской деятельности, я преподаю биологию в физмат школе. Моим физматшкольникам я говорю, что каждый школьник должен выходить с урока биологии с практическими знаниями. Например, в школьной программе, есть тема посвященная размножению. Мы детально разбираем как происходит процесс образования гамет: сперматозоидов и яйцеклеток. Когда я произношу эти слова в первый раз, некоторые начинают хихикать. Со временем они к этому спокойно начинают относиться и понимать, это не что-то запретное, это нормальные слова и явления, которые имеют отношение к ним самим. В рамках школьной программы я стараюсь поделиться важной практической информацией в её рамках.

Например: почему нужно зимой носить теплые штаны, несмотря на то, что они неудобные и жмут? Первопричина не в том, что мама будет ругаться. Я рассказываю ученикам, что у мальчиков есть сперматогенез и он идет всю жизнь. У девочек оогенез происходит определенный промежуток времени, и ресурс яйцеклеток ограничен. Очень важно не простужаться, а для этого просто необходимо одеваться теплее. В первую очередь это забота о своем здоровье и будущем.

Период пандемии был для нас испытанием. Я думаю, что многие за это время заметили: базовых биологических знаний людям очень не хватает. Отчасти поэтому среди нас появляются, например, антивакцинаторы. Но если ещё в школе разговаривать на такие темы, объяснять механизм действия вакцин, мне кажется, меньше людей во взрослом возрасте будет думать о вакцинации как о «чипировании». И тем самым удастся спасти гораздо большее количество людей.

На мой взгляд, сейчас главная проблема в том, что существует очень много разной информации, которую очень легко получить: ты заходишь в тот же инстаграм и начинается... Самое ужасное – некоторые люди говорят антинаучные утверждения и никто не несет за это ответственность! У человека могут быть разные регалии: он доктор каких-то наук, кто-нибудь еще, но при этом он антипрививочник и начинает убеждать: «Нас всех хотят обдурить!». Обыватель не видит разницы: он же доктор, значит говорит правду. Один говорит, что надо ставить, другой говорит, что не надо. Я понимаю, что в такой ситуации людям очень сложно определиться. Но если были бы у всех нас были базовые биологические знания, то они, возможно, они бы помогли определить, кто простой шарлатан, а кто говорит разумные вещи. Мне кажется, это важно. И я очень стараюсь, чтобы у детей по окончанию курса было понимание того, что биология – это не про пестики и тычинки, а конкретно про каждого из них и эти знания им действительно могут пригодиться.

Расставление приоритетов и важность коммуникации

Я окончила обычную сельскую школу и в наше время у нас не было никакой проектной деятельности. Сейчас у школьников появляются такие возможности, и человек к 11 классу примерно представляет, нравится ему исследовательская деятельность или нет. Важно пробовать, по возможности приходить в лаборатории и получать минимальный опыт научной деятельности.

В самом начале, когда я сама была студенткой, мне жутко нравилась работа в лаборатории. Я могла работать без выходных и отпуска. "Ну, выходной, а что мне делать?! Пойду, поработаю". Этот период времени я работала на чистом энтузиазме. Когда появилась семья, я начала безумно ценить время, которое могу проводить со своим мужем. И мне кажется, сейчас в моей жизни приоритеты расставлены правильно. Работа никуда не убежит и её всегда очень много. Сейчас с опытом, с возрастом я начала ценить свое личное время. И могу сказать, что я счастлива в своей профессии.

Важно также понимать, что ученый - профессия, где невозможно работать в одиночестве, нужно уметь договариваться с людьми. Закостенелым интровертам будет сложно. Так бывает, что человек талантлив в своей области, но он работает один. Вначале я тоже так работала, но в конечном итоге поняла, что это невозможно. В современном мире очень важна коммуникация, поэтому нужно совершенствовать навыки, которые в этом помогают.

Я не из тех людей, кто может выступить экспромтом

Иногда институт просит меня выступить с лекцией на тему моих исследований. Мне требуется очень много времени, чтобы подготовить одну лекцию от начала и до конца, чтобы она была проработанной, в тайминги укладывалась, чтобы она была интересна... Я не из тех людей, кто может выступить экспромтом. То, как я готовилась к TEDx, знает только мой муж и подруга-коллега, поскольку они были невольными участниками этой подготовки. Я репетировала каждый день текст, не говоря про структуру доклада, которую все время хотелось поменять. Каждый день по несколько часов - это было очень тяжело. И это для выступления продолжительностью всего 15 минут!

Многие считают, что в продолжительных лекциях можно использовать относительно свободный стиль изложения. Я не являюсь сторонником этого мнения и подхода, потому что зачастую за таким «свободным стилем» маскируется отсутствие подготовки. Конечно, проще рассказать просто интересные факты, между собой логически не связанные, но для меня, как для слушателя, это тяжело. В этом смысле, я очень придирчивый слушатель: мне нужно, чтобы было все четко и понятно. Для меня важна структурированность, в противном случае информация плохо усваивается.

У меня есть две лекции, с которыми я чаще всего выступаю. Я даже могу сказать, что я их знаю наизусть, но всегда накануне я обязательно репетирую. Вспоминаю переходы: почему я сначала говорила об этом, почему я перешла к этому и т.д. Я каждый раз волнуюсь, вне зависимости от того, кто мой слушатель.

Записала Анна Ненашева

В преддверии ноябрьского климатического саммита в Глазго, от которого ждут каких-то новых кардинальных решений, в научной среде активно «разгоняется» тема форсированного отказа от ископаемого топлива. Весьма показательно на этот счет недавнее исследование группы британских ученых, опубликованное  на сайте Nature в сентябре этого года. Данная публикация уже обратила на себя внимание со стороны ведущих зарубежных СМИ. Поэтому мы не могли обойти ее стороной, тем более что выводы, к которым приходят авторы исследования, напрямую затрагивают интересы нашей страны, прежде всего – интересы сибирских регионов. Нельзя исключать того, что мы имеем дело с реальной информационной подготовкой к саммиту, где мировой общественности попытаются навязать более радикальный сценарий развития, способный не самым лучшим образом отразиться на экономиках большинства стран.

Исходный посыл авторов прост и до боли нам знаком: какие шаги должно предпринять человечество, чтобы рост глобальной температуры не превысил полтора градуса Цельсия (по сравнению с доиндустриальными временами)? Казалось бы, мировое сообщество определилось с этим вопросом еще в 2015 году на Парижском саммите, сформулировав обязательства по снижению выбросов парниковых газов.  Тем не менее, - констатируют авторы исследования, -  ископаемые виды топлива продолжают доминировать в мировой энергетической системе, обеспечивая более 80% спроса на первичную энергию. Поэтому в нынешних условиях ничего другого не остается, как резко сократить их использование. Только таким путем мы сможем избежать превышения критической отметки в полтора градуса.  

Для реализации указанной цели, считают авторы, необходимо направить вспять темпы роста потребления ископаемого топлива. Ученых обнадеживает то обстоятельство, что мировая добыча угля достигла своего пика еще в 2013 году, и, по всей видимости, пару лет назад то же самое произошло и с добычей нефти. По их оценкам, мировая добыча нефти и газа должна снижаться на три процента в год вплоть до 2050 года. Отсюда следует, что большинство регионов мира обязаны достигнуть пика добычи уже сейчас или (самое позднее) в текущем десятилетии. То есть ни о каком увеличении спроса на традиционные энергоносители не должно быть и речи. Поэтому инвесторов, вкладывающих деньги в традиционную энергетику, на этом пути может поджидать неудача. Ввиду планомерного снижения спроса на ископаемое топливо, многие запланированные проекты в этой сфере деятельности окажутся «нежизнеспособными» (unviable).

По мнению исследователей, выход добычи ископаемого топлива на плато и последующий спад будут означать, что значительные объемы его запасов окажутся не извлеченными. Авторы исследования открытым текстом заявляют о том, что ископаемому топливу лучше остаться в недрах Земли. Согласно расчетам, почти 60 процентов разведанных запасов нефти и природного газа, а также 90 процентов запасов угля не должны выйти на поверхность. Однако для достижения указанных показателей необходимо проводить ответственную политику. Исследователи сетуют на то, что до сих пор наблюдается разрыв между экономическими программами разных стран и инвестиционными проектами компаний, с одной стороны, и необходимостью реализации климатической политики – с другой.

Как отмечают авторы, на основании ряда исследований удалось установить, как использование ископаемого топлива вписывается в рамки заявленных целевых показателей по глобальной температуре. Так, согласно расчетам МГЭИК, рост глобальной температуры на упомянутые полтора градуса Цельсия будет означать потребление угля не выше семи процентов от общего потребления первичной энергии в 2050 году. Для нефти данный показатель (в сравнении с уровнем 2020 года) составит не более 77 процентов, для природного газа – не более 62 процентов.

Несмотря на это, исследователи отмечают сильную инерцию в вопросах потребления ископаемого топлива, что способно привести к превышению утвержденных целевых показателей по климату. Поэтому в целом реальные масштабы отказа от традиционных энергоносителей всё ещё представляются неопределенными. Причем, использование систем улавливания СО2, по мнению авторов, только усложняет картину.

По большому счету, авторы исследования попытались распутать этот клубок, определив критические объемы «не извлекаемого» ископаемого топлива. То есть, чтобы согласовать текущую и последующую добычу, имеет смысл определиться с тем, на каких извлеченных объемах необходимо будет остановиться. Образно говоря, они решили «зреть в корень». Как было сказано выше, до 2050 года почти 60 процентов нефти и газа должны остаться в недрах. То же самое касается почти 90 процентов угля. Речь, в общем-то, идет об очень высокой доле запасов, извлечение которых без привязки к климатическим целям всё еще считается экономически выгодным. Однако глобальный энергетический переход, определяемый климатической политикой, создает принципиально иную экономическую ситуацию, когда разработка недр перестанет быть важнейшей статьей дохода.

Как отмечают исследователи, конкретные доли «не извлекаемого» ископаемого топлива будут сильно разниться в зависимости от региона добычи. Скажем, для России и стран Ближнего Востока доля «не извлекаемой» нефти и газа будет близка к среднемировой. В Канаде она составит более 80 процентов. В странах бывшего СССР этот показатель не превысит 38 процентов. Также важно отметить, что после 2050 года большая часть добытых углеводородов будет использоваться в качестве негорючего сырья. При этом вытеснение пластмасс другими, более экологическими материалами, посодействует сокращению и этих объемов. Что касается угля, то здесь региональные различия будут выражены не столько резко, как в случае с нефтью и газом.

Важный практический вывод, который следует из данного исследования, касается радикального пересмотра государственной экономической политики. Авторы исследования прямо заявляют, что правительствам, привыкшим получать прямую выгоду из разработки недр, следует проявить инициативу в вопросах перестройки своих экономик. Возможно, им придется действовать в союзе с бывшими потребителями ископаемого топлива. При этом, каким бы мрачным ни казался предложенный сценарий развития, необходимо пересмотреть свои оценки в отношении новых требований и принять во внимание, что отказ от привычного уклада должен произойти еще быстрее, чем считалось ранее.

То есть никакой раскачки авторы исследования не допускают в принципе. По их мнению, в предложенном ими сценарии заложена 50-процентная вероятность ограничения потепления до упомянутого критического уровня (1,5 градуса Цельсия). Здесь приходится учитывать неопределенность, связанную с обратными связями в климатической системе Земли. Поэтому, чтобы быть уверенными в стабилизации температуры, необходимо добиться того, чтобы углерода осталось в земле как можно больше.

Важно подчеркнуть, что данное исследование прямо адресовано политическим деятелям. Как мы сказали, авторы открыто ратуют за национальную политику, направленную на неуклонное сокращение добычи ископаемого топлива. Исследователи выражают надежду, что их суровые оценки смогут вдохновить политиков к принятию более быстрых изменений, способствующих преодолению нашей зависимости от ископаемого топлива. Какой окажется ответная реакция политиков на такой «призыв» от лица науки, сказать пока сложно. В любом случае, если данное исследование так или иначе отражает особенности «обновленной» климатической повестки, не остается никаких сомнений в том, что предстоящий саммит в Глазго будет весьма «горячим».

Константин Шабанов

Ученые Института катализа СО РАН при поддержке Российского научного фонда изучают, как с помощью расслоения твердых растворов создавать эффективные катализаторы для окисления монооксида углерода и углеводородов. Такие системы могут стать более активными и дешевыми по сравнению с традиционными экологическими катализаторами на основе драгоценных металлов.

Стандартные катализаторы для окисления монооксида углерода и углеводородов, которые используются в автопроме, на ТЭЦ и промышленных предприятиях, изготавливаются на основе драгоценных металлов. Но такие соединения дорогие и не всегда обладают необходимой стабильностью и устойчивостью к компонентам вредных выбросов.
Твердые растворы — это тип кристаллических твердых веществ, где атомы разных химических элементов располагаются в одной кристаллической решетке в строгом порядке. Эти системы входят в состав сплавов, где может быть несколько видов твердых растворов и отдельные кристаллы химических соединений.

«Мы планируем разрабатывать катализаторы на основе переходных металлов, в том числе марганец-содержащих оксидов. Идея исследования заключается в том, чтобы создать катализатор на основе расслоенного твердого раствора — системы со строгим расположением атомов, где одни элементы можно заменять другими. В оксидную матрицу мы добавляем марганец, церий и кислород. Затем под действием различных условий через стадию активации мы пытаемся вытащить марганец на поверхность, в результате чего на поверхности родительской фазы образуются наночастицы оксида марганца. Мы предполагаем, что системы на основе расслоенного раствора будут иметь более высокую активность по сравнению с традиционными катализаторами», — рассказала руководитель проекта, старший научный сотрудник Института катализа СО РАН, кандидат химических наук Ольга Булавченко.

Обычное нанесение наночастиц марганца на матрицу имеет ограничения. «Оксиды марганца при температурной обработке спекаются. Если марганец выходит из объема твердого раствора, то он закрепляется вместе с ним — таким образом обеспечивается маленький размер частиц без спекания, то есть частицы не передвигаются свободно по поверхности и не агломерируются», — пояснила ученый.

По словам Булавченко, синтез и исследование твердых растворов — актуальная тема в мировой научной литературе, но в Институте катализа СО РАН решили пойти от обратного. Ученые исследовали расслоенный твердый раствор и после циклов восстановления-окисления заметили, что каталитическая активность соединения возросла.

Изучать расслоенные растворы с замененными в них катионами ученые будут с помощью метода дифракции в режиме in situ, который позволяет следить за изменениями в структуре катализатора непосредственно в условиях каталитической реакции и активации, в том числе наблюдать за расслоением твердого раствора в режиме реального времени.

Анастасия Аникина, пресс-служба Института катализа СО РАН

В современной науке доминирует «коллективный научный гений». К такому выводу пришли ученые из ТюмГУ, изучив индивидуальные и коллективные стратегии научно-исследовательской деятельности сотрудников региональных и столичных вузов (Томска, Тюмени, Москвы и Санкт-Петербурга). Результаты работы опубликованы в журнале «Социология науки и технологий».

«Сегодня практически не встречаются исследователи, работающие в одиночку, а если они и существуют, то не обособленно, а будучи включенными в научные группы. Интернет позволяет присоединиться к коллективному гению за пределами организации или города. Дистанционное творчество — в том числе научное — зарекомендовало себя в период пандемии коронавирусной инфекции и вызванной ею самоизоляции мирового населения. Этому способствует и перемещение фокуса внимания на междисциплинарность, — сообщила доцент ТюмГУ Галина Ефимова. — Научное сотрудничество может принимать разные формы в зависимости от сферы наук, расстояния между сотрудниками и традиций».

Среди преимуществ коллективной работы респонденты чаще всего называли значимость коммуникации в коллективе, объединение специалистов с уникальными компетенциями и разделение труда, позволяющее получить быстрый и качественный результат за счет синергетического взаимодействия участников, экономия времени и ресурсов. В числе недостатков — трудности определения личного вклада, сложности взаимодействия в команде и необходимость поддерживать мотивацию работников, а также длительное принятие решений. Среди коллективистски настроенных информантов социологи выделили три группы исследователей: коллективисты по инерции, прирожденные и вынужденные коллективисты.

«Сделаем поправку на сферы наук. Преимущественно в гуманитарных направлениях эффективность сохраняет индивидуальный научный поиск и персональное научное творчество», — подчеркнула Галина Ефимова.

Любопытно, что сотрудники региональных университетов чаще, чем их коллеги из столичных вузов, видели причину вынужденного индивидуализма в отсутствии единомышленников в регионе или стране. Они обозначили затруднения в поиске единомышленников из числа зарубежных коллег, в том числе вызванные их низкими языковыми компетенциями.

«Не считаю себя индивидуалистом, жизнь заставила: мне не с кем состыковаться в науке. На международном уровне есть люди, с кем можно научные исследования проводить, но установить контакты не получилось из-за объективных причин: незнание языка», — признался один из профессоров. Исследование показало, что выраженной индивидуалистской стратегии придерживаются не более десятой части информантов.

Во время интервью информанты упоминали конкретные научные отрасли, в которых, по их мнению, преобладает персональное научное творчество. «Специфика зоологических, энтомологических исследований предполагает индивидуальную работу. В коллективе здесь нечего делать», — сказал проректор по науке. «В исторических науках людей знают не по большим проектам, а по их индивидуальным достижениям», — призналась профессор. «В XXI веке не представляю ученых-индивидуалистов за исключением философов, которые все из головы берут и анализируют. В естественных науках ученый-индивидуалист не выживет, в лучшем случае, он будет в роли исполнителя, лаборанта, инженера», — сообщила доктор философских наук.

По мнению социологов, внимание к существующим преимуществам и недостаткам коллективной научной работы в вузах при принятии кадровых решений позволит оптимизировать эффективность работы исследователей.

Ученые «Курчатовского геномного центра ИЦиГ СО РАН» Федерального исследовательского центра Института цитологии и генетики СО РАН (ФИЦ ИЦиГ СО РАН) и установили, что в результате воздействия терагерцового излучения на бактерии E.coli происходит изменение активности целых систем генов, которые связаны с агрегацией клеток, клеточной подвижностью, подавляется деление клеток, по-другому ведут себя клеточные мембраны. Эксперименты проводились на Новосибирском лазере на свободных электронах (ЛСЭ) Сибирского центра синхротронного и терагецового излучения (СЦСТИ) Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале Scientific Reports.

Генерация и применение электромагнитного излучения ТГц диапазона частот стало быстро развиваться с конца прошлого века. Однако исследования его влияния на биологические объекты составляют малую часть от общего числа научных работ в этой области. Между тем, ТГц излучение от естественных источников почти полностью поглощается атмосферой, и эволюция организмов в биосфере Земли происходила при почти полном отсутствии воздействия этого типа излучения.

Поэтому именно генетические и другие биологические исследования оказываются важными для адекватной оценки биобезопасности технологий, основанных на терагерцовом излучении. Дать ответ на этот вопрос невозможно без знания характера и параметров его воздействия на живые организмы на самых разных уровнях, включая генетический.

Именно такую работу проводит коллектив ученых ФИЦ ИЦиГ СО РАН и ИЯФ СО РАН, подвергая живые системы различного уровня организации воздействию мощного терагерцового излучения с помощью уникальной научной установки «Новосибирский лазер на свободных электронах», а потом оценивая – какие изменения это вызвало в системах, контролируемых геномом.

В новом исследовании, результаты которого опубликованы в Nature Scientific Reports, изучались последствия воздействия электромагнитных волн ТГц диапазона на бактерии E. coli на молекулярно-генетическом и клеточном уровнях.

«В результате воздействия излучения целый ряд значимых для жизнедеятельности клеток процессов начинает протекать иначе. В своей работе мы показали, что происходит изменение активности целых систем генов, которые связаны с агрегацией клеток, клеточной подвижностью, подавляют деление клеток, по-другому ведут себя клеточные мембраны», – рассказал главный научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Сергей Пельтек.

Эксперименты на пользовательской станции ЛСЭ длились около года и включали в себя несколько сеансов облучения клеток по 15 минут. «Для проведения биологических исследований c использованием терагерцового излучения лазера на свободных электронах оборудована специальная экспериментальная станция, которая позволяет проводить работы с живыми объектами, - рассказывает координатор работ пользователей Новосибирского ЛСЭ, старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Василий Попик.

- Оборудование рабочей станции позволяет регулировать и контролировать интенсивность, и равномерность облучения биологических образцов, а также их температуру - с точностью до нескольких сотых градуса. Все это обеспечивает повторяемость экспериментов с живыми объектами. Сотрудничество с Институтом цитологии и генетики СО РАН продолжается уже более 15 лет, и помимо E. coli, с помощью Новосибирского ЛСЭ изучаются и другие биологические объекты».

Новосибирский ЛСЭ – уникальная научная установка (УНУ), построенная на базе специального ускорителя-рекуператора. Лазер терагерцового диапазона – один из трёх ЛСЭ, входящих в состав УНУ. Его запуск состоялся ещё в 2003 году. Этот ЛСЭ использует электроны с энергией 12 МэВ и даёт излучение с длиной волны, плавно перестраиваемой в диапазоне от 90 до 340 микрон, и средней мощностью до 0,5 кВт, что является мировым рекордом средней мощности монохроматического излучения в этом диапазоне. Второй лазер, запущенный в 2009 году, использует электронные пучки с энергией 22 МэВ, а его излучение находится уже в инфракрасном диапазоне (длины волн от 35 до 80 микрон). Третий лазер, запущенный в 2015 году, работает на энергии 42 МэВ в диапазоне от 5 до 15 мкм. Излучение всех лазеров выводится в один оптический канал - это дает возможность использовать его на одних и тех же станциях, однако наибольшей популярностью в настоящее время пользуется именно терагерцовый лазер. Каждый из трех лазеров позволяет менять длину волны и мощность излучения, в зависимости от пожелания пользователей - химиков, физиков и биологов.

Работа поддержана «Курчатовским геномным центром ИЦиГ СО РАН» (№ 075-15-2019-1662) и проектом Министерства науки и высшего образования № 0259-2021-0010.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

Пресс-служба ИЯФ СО РАН

Группа исследователей, в состав которой вошли преподаватели Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета и работники Института цитологии и генетики СО РАН, разработала новый статистический метод картирования генов – анализ ассоциаций на генном уровне с использованием процедуры полигенного прунинга (polygene pruning). Эта процедура представляет собой исключение из анализа полиморфизмов внутри генов, сцепленных со значимо ассоциированными регионами вне генов.

"Все существующие методы анализа ассоциаций на генном уровне имеют один главный недостаток – сильную зависимость результатов ассоциаций от наведенных эффектов, когда статистически высокая ассоциация гена с признаком по факту объясняется находящимися рядом с геном полиморфизмами, демонстрирующими высокие сигналы ассоциации. Возникает большая погрешность. В этом плане прунинг – краеугольный камень, поскольку убирает наведенные ассоциации. В результате мы получаем чистый, рафинированный список генов, ассоциированных с тем или иным признаком".

Впервые метод был применен в исследовании генов риска, связанных с уровнем нейротизма. Ученые провели многоступенчатый анализ данных британского биобанка (UK Biobank data) с применением полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) и сузили сформулированный в 2018 году перечень генов с 432 до 190, при этом 38 генов ранее ни в каких исследованиях не фигурировали и являются совершенно новыми. Полигенный прунинг позволил снизить влияние сильных ассоциативных сигналов извне и тем самым повысить качество полученных данных. Биоинформатический анализ показал, что гены из нового списка являются более адекватными генами-кандидатами нейротизма, чем гены, не прошедшие процедуру прунинга.

Второе исследование, в котором ученые использовали полигенный прунинг, коснулось генетически обусловленных заболеваний сердечно-сосудистой системы. Полный текст статьи скоро будет опубликован в журнале Clinical Genetics.

— С нейротизмом мы работаем уже давно. Фундаментальная ценность уже опубликованной статьи заключается в том, что мы предоставляем научной общественности новый качественный список генов, ассоциированных с признаком. Мы хотим, чтобы исследователи далее использовали его в работе для валидации и различных экспериментов. А также мы предоставляем новую методологию, которая позволяет грамотно анализировать уже существующие данные, – комментирует Яков Цепилов.

Мы продолжаем знакомить наших читателей с опытами в области биотехнии, осуществляемыми специалистами Заказника «Кирзинский». Поздняя осень – это период массовой миграции многих представителей орнитофауны. Групповое передвижение крупных скоплений птиц с транзитными остановками на биотехнических полях заказника «Кирзинский» - типичное сезонное явление для этой заповедной территории. Длительные интенсивные перелеты требуют больших запасов энергии, вследствие чего биотехнические кормовые угодья в центральной части заказника служат своеобразной «продовольственной базой» для мигрирующих потоков «пернатых переселенцев».

Текущей осенью обрело статус уже традиционного явления – беспрецедентное многотысячное скопление серого журавля на биотехнически обустроенных дополнительных кормовых территориях заказника, где эти птицы с большой скоростью опустошают поля с обильным урожаем пшеницы, овса и гороха.

Данное событие профессионально исследовали и научно описали известные ученые орнитологи Институт проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова (город Москва), которые на территории заказника «Кирзинский» впервые провели кольцевание пяти особей серого журавля с установкой навигационного оборудования, которое уже на протяжении трех лет позволяет осуществлять мониторинг за сезонным транзитом этих птиц по вектору их перемещения: Казахстан - Монголия – Пакистан -  Индия.        

Так по констатации кандидата биологических наук, орнитолога Елены Ильяшенко, «данный факт очень выгодно выделяет эту заповедную территорию по сравнению с другими регионами России. Для нас, как ученых, чья узкая специализация - изучение журавлей, было важно увидеть, как именно через технологии биотехнии, помогают этим птицам в заказнике, сохраняют и увеличивают их численность. Стоит отметить, что данная местность – это ключевая миграционная остановка всех мигрирующих птиц Западной Сибири. Для этой заповедной территории разработана целая научная система подкормки этого вида птиц, которая работает эффективно уже на протяжении многих лет. В этой связи нам было очень интересно узнать, как здесь выстроена система управления. Мы ее подробно изучили для того, чтобы в последующем мы имели возможность рассказать об этом выдающемся опыте на научных конференциях - как в нашей стране, так и в других странах».

Редкое зрелище, когда свыше пятнадцати тысяч особей серого журавля одновременно присутствует на территории заказника «Кирзинский», не может никого оставить равнодушным. Данная уникальная орнитологическая локация вызывает пристальный интерес у научного сообщества, специалистов заповедной сферы, а также фотографов-анималистов, которые производят фотосъемку дикой природы по всему миру. Именно для этих целей этой осенью заказник посетил Член Союза фотохудожников России Михаил Вершинин – официальный фотограф журнала «National Geographic Россия».

Серый журавль по своей природе - птица очень осторожная, замечает опасность издалека и практически не подпускает к себе человека. Однако работники заказника сумели усыпить бдительность этих птиц и при помощи установки передвижных скрадков обеспечили известному фотографу эксклюзивный формат проведения фотосессии. В результате были зафиксированы с близкого расстояния неповторимые сюжеты внутривидовых отношений, супружескую верность этих птиц и трогательное, через танцы, проявление любви, которое, однозначно, можно назвать «журавлиным балетом».

Фотограф, сделав тысячи снимков, покинул территорию заказника. Однако запечатленная заповедная красота, безусловно, станет гуманитарным достоянием для всех любителей природы и неравнодушных сердец.

К большому сожалению, приходится признать и другой факт, что антропогенное давление на привычную среду обитания этих уникальных птиц возрастает. Динамика численности этого биологического вида стагнирует, и в настоящий момент наблюдаются объективные тенденции к снижению. Международный фонд охраны журавлей совместно с ассоциацией CITES Международного союза охраны природы предпринимают конструктивные меры по усилению охраны и созданию условий для воспроизводства серого журавля во всех ареалах его обитания на нашей планете. Хочется верить, что совокупные усилия мирового сообщества будут услышаны и реализованы в масштабных проектах по сохранению численности этих удивительных представителей мира пернатых.   

Пресс-служба заповедника «Саяно-Шушенский»

Фотографии Михаила Вершинина

В конце сентября этого года, наконец-то,  появился официальный предварительный доклад Федеральной комиссии по энергетическому регулированию США (FERC), где излагались причины февральской трагедии в штате Техас, когда в результате перебоев с электроснабжением погибло 150 человек, и миллионы потребителей остались без света. В свое время мы уже посвятили этим трагическим событиям несколько публикаций ввиду актуальности данного прецедента для нашей страны.

Сегодня в России готовится целый пакет законов, прямо или косвенно затрагивающих вопрос так называемого энергоперехода. Уже сейчас наблюдается острая полемика относительно того, насколько выгоден нашей стране последовательный отказ от ископаемого топлива и увеличение доли ВИЭ в общем энергетическом балансе. Как мы знаем, в экспертном сообществе четко определились две противоположные «партии». Одни считают «озеленение» нашей энергосистемы опасным и затратным занятием, другие, наоборот, прямо связывают намечаемый энергопереход с техническим прогрессом и модернизацией. В указанном контексте анализ техасской трагедии может дать весомые аргументы либо той, либо другой стороне – в зависимости от конкретных заключений. Как мы знаем, противники «озеленения» энергетики возлагают ответственность за случившееся на чрезмерное увлечение возобновляемыми источниками энергии. Энергосистема Техаса в этом плане является прямо-таки «образцово-показательной» для всего мира. Поэтому случившийся блэкаут вызвал нешуточную тревогу у сторонников данного направления, поскольку техасская трагедия изрядно его дискредитировала. В свете сказанного официальный «разбор полетов» должен дать им хоть какую-то надежду на реабилитацию своей «зеленой» идеологии.

Итак, что же показывают американские эксперты? Первое, на что необходимо обратить внимание. В докладе отмечается, что за последнее десятилетие штат Техас уже НЕОДНОКРАТНО переживал подобные холодные зимы, наглядно показавшие ненадежность системы энергоснабжения в условиях низких температур. Февральских арктический шторм 2021 года является уже ЧЕТВЕРТЫМ СОБЫТИЕМ такого рода за последние десять лет! В феврале 2011 года холодные массы воздуха также привели к многочисленным авариным отключениям системы энергоснабжения. В 2014 году сложилась аналогичная ситуация, приведшая к авариям. В январе 2018 года в южно-центральной части США опять произошел выход из строя многих объектов генерации, из-за чего пришлось вводить чрезвычайные меры по добровольному отключению нагрузки.

В 2011 году для владельцев энергетических объектов были выработаны соответствующие рекомендации на случай холодной зимы. Однако в 2021 году выяснилось, что они почему-то были полностью проигнорированы. Специально обращаю внимание на это обстоятельство. Дело в том, что февральскую трагедию некоторые российские эксперты по энергетике трактуют так, будто данное событие было настолько аномальным и непредсказуемым, что его не допускали даже в теории. То есть развитие энергосистемы Техаса как будто осуществлялось вполне грамотно, а потому ответственность за зимний блэкаут мы можем возлагать только на природу.

На самом же деле, как видим, суровые погодные условия принимались во внимание еще за ДЕСЯТЬ ЛЕТ до трагических событий! То есть здесь стопроцентно сработал человеческий фактор. Судя по тому, что сказано в докладе, владельцы энергоблоков не уделяли внимания защите генераторов от экстремально низких температур. Соответственно, не занимались их модернизацией и переустановкой. Причем, что важно отметить, более половины генераторов (57%) работали на природном газе. При этом выявилась серьезная уязвимость системы газоснабжения от морозов, из-за которых начались перебои с поставками топлива на газовые электростанции. Кроме того, не было учтено влияние ветра и осадков на функционирование энергосистемы штата. Здесь, похоже, прямо затронута роль возобновляемой энергетики, поскольку от ветра зависит работа ветряков, а от осадков – работа солнечных панелей, которые зимой могут оказаться под слоем снега. Наконец, в числе рекомендаций значится необходимость своевременного уведомления системных операторов насчет эксплуатационных ограничений генерирующего парка. Еще один показательный момент: в документе отмечается необходимость финансовой поддержки владельцев энергоблоков. Прежде всего речь идет о компенсациях и возмещении затрат на переоборудование энергетических объектов в целях обеспечения надежной работы при низких температурах. Мало того, регулирующие органы должны следить за тем, чтобы объекты газовой генерации готовились следовать «планам готовности» (preparedness plans) к зимним холодам. То есть пресловутая проблема «подготовки к зиме» теперь стала актуальной и для южных штатов США. +В докладе особо обращается внимание на то, что холода приводят к отключению устьев газовых скважин, из-за чего резко сокращаются поставки природного газа на тепловые электростанции вследствие резкого сокращения самой добычи. Техас, подчеркивают авторы доклада, в значительной степени полагается на природный газ в качестве топлива для выработки электрической энергии.

Кроме того, инфраструктура по добыче газа также зависит от подачи электричества. В результате в экстремальных зимних условиях складывается замкнутых круг. Отсюда вытекает требование к планированию и координации в системе управления потреблением газа и расходом электроэнергии ввиду их взаимозависимости. Впредь такие вопросы придется прорабатывать более тщательно. Как становится известно из доклада, на юге США (и в Техасе в частности) многие энергетические объекты являются открытыми, то есть совершенно не защищенными от воздействия отрицательных наружных температур. Делалось это для того, чтобы исключить перегрев. Таким образом, зимние морозы вносят сюда свои коррективы – оборудование должно находиться в ПОМЕЩЕНИИ, снабженном системой отопления на случай сильных морозов. В целом может возникнуть впечатление, что сбой в системе энергоснабжения показал слабость и ненадежность газовой генерации штата. На этом моменте сейчас и сосредотачивается внимание российских апологетов ВИЭ. Причем, преподносят они эту информацию так, будто речь идет о ненадежности газовой генерации вообще! Дескать, проблема возникла у тепловых электростанций, а значит, «зеленая» энергетика здесь совсем не причем. Энергосистему Техаса подвела-де сильная зависимость от природного газа. Действительно, в данном документе не содержится какого-либо открытого осуждения «зеленой» энергетики, на что, возможно, рассчитывали непримиримые противники энергоперехода, включая и российских критиков ВИЭ. Тем не менее, как мы уже заметили выше, включение учета зависимости энергосистемы штата от ветра и осадков в перечень основных требований недвусмысленно показывает, что с возобновляемой энергетикой дела обстоят не так уж идеально, как хотелось бы ее апологетам. Кроме того, в докладе отмечается влияние отрицательных температур на работу ветрогенераторов, находящихся в районах добычи газа и вырабатывающих электричество для газовой инфраструктуры.

И наконец, главный вопрос: как получилось, что спустя десятилетие после арктического шторма 2011 года система энергоснабжения штата показала катастрофическую ненадежность работы в условиях экстремально низких температур? Ведь за указанное десятилетие на развитие этой отрасли направлялись миллиардные суммы в виде государственных субсидий и частных инвестиций. Спрашивается, считать ли показателем «развития» то, что случилось с этой системой в феврале 2021 года? То, что она за указанные десять лет стала более «зеленой», это - несомненно. Однако то, что за тот же период она стала МЕНЕЕ НАДЕЖНОЙ, теперь бесстрастно констатирует представленный предварительный доклад Федеральной комиссии.  

Андрей Колосов

Представительство Фонда содействия инновациям в Академпарке продолжает прием заявок на конкурс высокотехнологичных проектов молодых инноваторов «УМНИК» до 22 октября. Победители получат гранты в размере 500 тысяч рублей на развитие научных разработок.

«УМНИК» — это программа, направленная на поддержку коммерчески-ориентированных научно-технических проектов молодых исследователей в возрасте от 18 до 30 лет — аспирантов, ученых, студентов и начинающих предпринимателей.

Заявки принимаются до 22 октября по тематическим направлениям: цифровые технологии; медицина и технологии здоровьесбережения; новые материалы и химические технологии; новые приборы и интеллектуальные производственные технологии; биотехнологии; ресурсосберегающая энергетика. 

Конкурс будет проходить в два этапа. Полуфинальная заочная экспертиза продлится до 10 ноября, где эксперты оценят научную составляющую проектов. В финале 9 декабря на площадке Точки кипения – Новосибирск в Академпарке жюри выберет наиболее перспективные разработки, которые будут рекомендованы к получению грантов.  

Алексей Логвинский, представитель Фонда содействия инновациям в Новосибирской области, исполнительный директор Фонда «Технопарк Академгородка»:

«Подача заявки на конкурс “УМНИК” требует детальной проработки и ответственного подхода, поэтому мы продлеваем прием заявок на неделю. Если вам требуется помощь в составлении заявки, обращайтесь за консультацией в Представительство. Конкурс отлично подойдет тем, кто только начинает делать первые шаги в технологическом предпринимательстве и хочет реализовать свою научную разработку. У нас немало кейсов, когда студенческие команды получали грантовую поддержку и делали успешные прототипы, а затем подавались на более серьезные конкурсы и масштабировали свой продукт».

Принять участие в конкурсе можно, заполнив форму на сайте до 22 октября: https://umnik.fasie.ru/novosibirsk

Концентрацию вредных веществ в атмосферном воздухе измеряют приборы компании CityAir из новосибирского Академгородка. Данные мониторинга отображаются на карте качества воздуха airvoice.io.

Новосибирская инновационная компания CityAir установила на территории кампуса НГУ станцию собственной разработки для измерения качества воздуха. Приборы выявляют концентрацию веществ, за которыми рекомендует следить Всемирная организация здравоохранения, – взвешенные частицы PM2,5 и PM10, монооксид углерода, оксид азота, озон, оксид серы и сероводород. Данные мониторинга отображаются на карте качества воздуха airvoice.io.

– Вопросы экологии и взаимодействия с окружающей средой становятся все более актуальными во всем мире. Несмотря на то, что мы живем в относительно экологически благополучном Академгородке, мы, например, совершенно не знаем как именно влияют пусть и сравнительно небольшие автомобильные выбросы на наше здоровье, на здоровье детей. Чтобы лучше понимать влияние экологии на людей, надо начинать со сбора данных и их анализа. Это одновременно и важная государственная задача, и то, что касается практически каждого, – прокомментировал ректор НГУ Михаил Федорук.

У CityAir уже есть три станции в Академгородке: по адресам ул. Николаева, 11, ул. Инженерная, 20 и Арбузова, 4/26. Специализация компании — производство оборудования и платформ для построения сетей мониторинга качества воздуха.

– На онлайн-площадках Академгородка регулярно возникают обсуждения темы качества воздуха. В ответ на одно из них мы предложили установить станцию в Верхней зоне и таким образом уплотнить академовскую сеть: сейчас у нас три станции установлены в микрорайоне Щ, – рассказал Дмитрий Трубицын, основатель компании CityAir, выпускник Физического факультета НГУ.

Компания CityAir была основана в 2018 году выпускниками Физического факультета НГУ и представителями технологических компаний Академгородка. Университет и компания поддерживают партнерские отношения. Например, в июле этого года CityAir стал индустриальным партнером проекта Новосибирского государственного университета и Международного центра фотоники Астон — НГУ по совместной разработке нового класса сенсоров для анализа качества воздуха.

– Размещение станции стало логичным продолжением партнерства НГУ и CityAir. В дальнейшем мы планируем привлекать студентов для решения задач из области анализа данных, а как источник данных использовать результаты измерений с новой станции, – прокомментировал Дмитрий Трубицын.

Пресс-служба НГУ