Часть Первая. Марсианские приложения для земных целей

Рассказывают, что однажды Сергей Королев встретился с Юрием Кондратюком (одним из пионеров отечественной космонавтики) и предложил ему поучаствовать в создании ракетной техники. Выдающемуся конструктору была необходима команда серьезных профессионалов. Однако у Кондратюка были другие планы – в то время он занимался проектированием ветряков. Королев недоумевал: как можно сравнивать космические ракеты с какими-то там ветряками? Но тот объяснил ему, что ветряки однажды сыграют очень важную роль в жизни нашей планеты.

В таких случаях у нас принято говорить: «как в воду глядел». Действительно, в наше время ветряки рассматриваются как важный способ в деле защиты планеты от перегрева. Тема очень хорошо известная, чтобы на ней останавливаться подробно. Понятно, что Юрий Кондратюк не ставил перед собой такой цели: роль возобновляемых источников энергии когда-то трактовалась совсем иначе, чем сейчас. Но тут важен другой момент: некоторые космические технологии неожиданным образом стали востребованы сейчас именно в деле борьбы с глобальным потеплением. Недавно на сайте NASA был представлен внушительный список космических технологий, помогающих сегодня в борьбе с климатическими изменениями. Подобный трансфер, конечно же, не предполагался изначально, но благодаря творческому подходу привел к появлению очень актуальных приложений, важных для решения земных задач. Приведем лишь несколько таких примеров, касающихся (как ни странно) повышения экологической безопасности в нефтегазовой отрасли.

Начнем с самой популярной темы – с программ по освоению Марса. В наше время нередко можно услышать скептические высказывания по поводу колонизации других планет. Дескать, зачем тратить огромные средства на реализацию возвышенных фантазий о космических путешествиях, когда на Земле так много проблем, требующих незамедлительного решения? Однако практика показывает, что исследования даже в таких областях могут однажды пригодиться как раз для улучшения ситуации на нашей планете. 

Вот наиболее красноречивый пример. Так, еще в 1990 году в NASA осуществлялась работа над пилотируемым полетом на Марс – с расчетом на его последующую колонизацию. Данный план марсианской экспедиции (известный как Mars Direct) предполагал использование ресурсов, находящихся на самой Красной планете, для получения топлива. Речь, конечно же, не шла об освоении инопланетных недр. Топливо предполагалось создавать на месте, используя для этого углекислый газ, которого очень много содержится в марсианской атмосфере. В качестве дополнительного ресурса выступал водород, завезенный с Земли. В результате были созданы системы, которые могли, например, собирать углекислый газ или отделять его от других газов, повышать его давление на два порядка, объединять его с водородом для получения метана и воды.

В 1996 году была разработана специальная система, позволяющая из указанных компонентов получать на выходе метанол и воду. С помощью электричества вода, в свою очередь, могла разделяться на водород и кислород. Метанол и кислород должны были использоваться для работы ракетных двигателей. Водород, в свою очередь, мог подаваться обратно в систему для рекомбинации с углекислым газом. Кроме того, метанол планировалось использовать для приведения в действие топливных элементов. Кислород, со своей стороны, был необходим для дыхания людей. Впоследствии компания-разработчик предложила варианты производства углеводородов с более низким соотношением водорода и углерода. Это позволяло снизить объемы водорода, завозимого с Земли.

В 2008 году ведущий инженер этого марсианского проекта – Роберт Зубрин – пришел к выводу, что некоторые из этих технологий могут быть адаптированы для использования в нефтегазовой отрасли. Первоначально предполагалось применять диоксид углерода для извлечения дополнительной нефти из недействующих скважин. Но затем инженера осенила мысль, что указанные технологии пригодны для разделения и обработки газов, выходящих из действующих нефтяных скважин. Получение из этих газов определенных видов топлива дало бы возможность производителям нефти осуществлять продажи дополнительного продукта, помогая при этом соблюдать нормы по загрязнению атмосферы парниковыми газами.  В наше время указанный момент принципиально важен, особенно в свете организованной борьбы с климатическими изменениями.

Дело в том, что метан и другие природные газы, выходящие из нефтяных скважин (особенно в самом начале их эксплуатации), представляют собой довольно серьезную проблему для добывающих компаний и для окружающей среды. Как известно, большая часть этого газа сжигается в факелах, что приводит к дополнительному выбросу углекислого газа и некоторых «грязных» продуктов горения. Такая практика имеет давнюю историю, но в наше время с этим пытаются бороться правительства разных стран. По оценкам Всемирного банка, сжигание в факелах ежегодно дает 350 миллионов тонн выбросов углекислого газа, являющегося главным «виновником» глобального потепления. Кроме того, некоторые продукты горения – по данным Стэндфордского университета – вызывают различные воспаления, раздражения и респираторные заболевания у людей, проживающих по соседству с местами добычи.  Согласно исследованиям NASA, сажа от газовых факелов на двух крупных нефтедобывающих участках Северной Америки попадает на арктическое побережье, где она поглощает солнечную радиацию и тем самым дополнительно содействует потеплению.

Помимо этого, сжигание в факелах представляет собой огромную трату энергетических ресурсов. Так, если полагаться на данные Всемирного банка, то только в 2017 году на объектах добычи нефти в мире было сожжено более 140 миллионов кубометров природного газа. Это эквивалентно почти четверти годового потребления природного газа в США!

Отсюда, как мы понимаем, возникает спрос на технологии переработки попутных газов, напрямую шагнувшие в наши земные реалии из программ по освоению Марса. С появлением новых нефтяных скважин упомянутая выше «марсианская» система охлаждения и разделения газообразных фракций привела к появлению как минимум двух десяток специальных установок на территории нефтедобычи в США. Такой трансфер космической технологии в область нефтедобычи оказался неожиданным для разработчиков. Однако за последние годы ими уже накоплен достаточно большой опыт в данной сфере. По большому счету, разработка для Марса оказалась вполне пригодной для коммерческого использования на Земле. Тем самым оправдались понесенные затраты. Причем, как утверждают сами разработчики, данные технологии находятся в процессе постоянного совершенствования. В частности, растет производительность установок. Так, одна новейшая установка способна за сутки переработать от тридцати до ста сорока тысяч кубометров газа. Показательно также и то, что такое оборудование может доставляться к месту переработки на обычных грузовиках и управляться удаленно!

Приведенный пример красноречиво показывает реальный вклад космических разработок в экономику. Как шутят по этому поводу разработчики: если мы способны посадить на поверхность Марса марсоход с ядерным двигателем, то наверняка сможем наладить переработку газа на нефтяных месторождениях.

Николай Нестеров

Окончание следует

Недавно в Российской академии наук состоялась экспертная сессия, посвященная проблеме выполнений обязательств по Парижскому климатическому соглашению и трансграничному углеродному налогу. В мероприятии приняли участие ведущие российские ученые и представители правительства РФ.

Для нашей страны — это мероприятие в каком-то смысле является знаковым. На то есть причины. Как заметил Президент РАН, академик Александр Сергеев, тема глобального потепления привлекает наше внимание не просто как любопытный факт (в данном случае изменение климата нисколько не оспаривается), а как явление, обсуждение которого переходит в политическую плоскость. Замечание абсолютно верное, однако, слишком запоздалое. По-хорошему, такие сессии с участием членов правительства (а еще лучше – с участием главы государства) нужно было проводить хотя бы лет пять назад.

Вынужден еще раз напомнить, что Россия, подписав Парижское соглашение, все эти пять лет делала вид, что данный документ – не более чем простая формальность. За это время на наших глазах многие страны принимали эпохальные программы, перестраивали свою экономику, внедряли новые технологии, вбухивая на указанные цели гигантские суммы. Фактически, в мире определились лидеры, задающие сейчас новую повестку развития. И как это ни прискорбно звучит, руководство нашей страны совершенно утратило инициативу по данным вопросам, накрепко завязнув в углеводородной тематике.

Хотим мы того или нет, но своим легковесным и невнятным отношением к проблеме декарбонизации Россия продемонстрировала неспособность определять международную повестку по данному вопросу.

Конечно, нельзя сказать, что поезд ушел, и мы обречены догонять остальной мир. У нас, безусловно, есть шанс всё переиграть, тем более что лидеры процесса вполне могли допустить ошибку в принятии решений. Но для вхождения в число лидеров нам необходимо проявлять инициативу. Пока же, к сожалению, ситуация выглядит так, будто мы нехотя признаем чужие правила игры и пытаемся сигнализировать о том остальному миру, чтобы нас не включили в число злостных саботажников. И как ни крути, повод для беспокойства имеется.

Нет, мы философски относимся к самим природным явлениям. Мы не впадаем в панику из-за роста глобальной температуры, из-за таяния вечной мерзлоты и тому подобных последствий климатических изменений. И мы бы до сих пор сохраняли спокойствие, если бы проблема, как правильно заметил академик Александр Сергеев, не перешла в политическую плоскость. Теперь на горизонте маячит трансграничный углеродный налог, способный сильно ударить по российским экспортерам. Речь уже идет о многомиллиардных убытках. Именно эта нехорошая перспектива посодействовала тому, что ведущие ученые страны собрались за одни столом с представителями политического руководства, ответственного за принимаемые решения.

Внесу ясность: у меня нет сомнений относительно компетентности наших специалистов. Прозвучавшие на сессии доклады наглядно убеждают нас в том, что российские ученые прекрасно осознают ситуацию и готовы разработать вполне разумные решения. Вопрос в том, окажутся ли они услышанными в коридорах власти. Ведь даже если у руководства страны сформируется полное понимание проблемы, еще не факт, что это приведет к адекватным практическим шагам. От некоторых академиков даже прозвучали упреки в том, что подписание Парижского соглашения с нашей стороны имело совершенно непонятные мотивировки. Как я уже сказал, ситуация пока еще не безвыходная, и при поддержке ученых Россия в состоянии выработать достаточно грамотную климатическую стратегию, учитывающую наши национальные интересы. Вопрос лишь в том, намерены ли руководители страны использовать какой-то сложный сценарий для выстраивания отношений со своими зарубежными партнерами?

Судя по выступления министра экономического развития РФ Максима Решетникова, создается впечатление, что правительство на данном этапе не ставит перед собой никаких амбициозных целей, и тем более не намерено перехватывать инициативу в климатической повестке. Судя по всему, основная задача наших правителей сводится к сглаживанию острых углов и поиску путей смягчения «углеродного» бремени для российских экспортеров.

То есть мы как бы движемся в фарватере той политики, которую определяют сегодня западные страны, но при этом с помощью ученых ищем аргументы в защиту своего «отставания» перед лицом закономерных претензий со стороны лидеров. Если говорит откровенно, то ничего эпохального наши руководители делать не собираются. Главное, максимально продлить статус-кво и по возможности избежать убытков от применения новых международных правил.

На первый взгляд такое отношение к проблеме может показаться вполне здравым, но только в силу того, что принимаемые на Западе программы вызывают массу вопросов. В этом смысле наше нежелание отказываться от ископаемого топлива и в самом деле воспринимается как вполне прагматичная позиция. Однако этого недостаточно. Ведь когда мы говорим об «эпохальных решениях», мы имеем в виду не только тотальный переход на возобновляемые источники и запрет двигателей внутреннего сгорания. Возможны и иные стратегии, но пока о них говорят ТОЛЬКО УЧЕНЫЕ. И на данный момент у нас еще нет уверенности, что однажды они воплотятся в серьезные государственные программы. А без этого нынешний «прагматизм» российского правительства однажды оставит нас у разбитого корыта. Такова, собственно, цена за утрату инициативы в климатических вопросах. Как бы мы ни затягивали процесс декарбонизации, мир все равно меняется. И с этими переменами нам придется считаться.

С учетом означенных перспектив трансграничный углеродный налог – это только начало больших неприятностей, вытекающих из нашего «пассивного» отношения к проблеме. Здесь важно учесть вот что. Как подчеркнул в своем докладе академик Борис Порфирьев, практически все выдвинутые стратегии развития с низким уровнем эмиссии парниковых газов тесно увязаны с целями развития национальной экономики (в связке с адаптацией к новым условиям). То есть выработка климатической повестки осуществляется не просто ради «спасения» планеты – продвигая свои инициативы, страны-лидеры тем самым надеются «застолбить» себе наилучшее место в новом мире, где будут безраздельно господствовать «зеленые» технологии. Отсюда гигантские – по нашим меркам - затраты на поддержку декарбонизации. Напомним, что эпохальный переход западных стран к низкоуглеродной экономике подкрепляется солидным государственным финансированием. Так, Германии готова потратить на «зеленую» революцию порядка 300 миллиардов евро. Показательно, что только лишь на адаптацию бывших угледобывающих регионов к новым условиям правительство этой страны выделяет 40 миллиардов евро. В США администрация Байдена, вернувшаяся в Парижское соглашение (после демонстративного выхода Трампа), планирует потратить на «климатические цели» два триллиона долларов!

Исходя из сказанного, климатическую повестку необходимо включать в широкий контекст общей стратегии социально-экономического развития. Но для этого, еще раз подчеркнем, необходимо понимать, в какую сторону двигаться. Выжидательная позиция в этом плане ничего не дает – нам в любом случае навяжут какую-либо стратегию, и скорее всего, она будет принята отнюдь не в наших интересах. Как заметил Борис Порфирьев, западные страны активно продвигают идею нулевых выбросов. Причем, продвижение осуществляется весьма агрессивно. По сути, буквальное исполнение пунктов Парижского соглашения предполагает именно такой сценарий развития, когда так называемые климатические цели становятся важнее интересов национальной экономики.

У наших ученых есть опасение, что в случае отсутствия собственной разумной стратегии Россия рискует пойти на поводу у западных стран, в результате чего ей будет навязан упомянутый «агрессивный» сценарий развития. В этом случае комплекс мер по форсированному снижению эмиссии парниковых газов потребует от нас гигантских затрат, несоизмеримых с возможностями стагнирующей экономики. Параллельно, утверждает Борис Порфирьев, резко возрастет доля технологического импорта, что в условиях сжатия экспортных доходов создаст дополнительные трудности. Всё это неизбежно приведет к девальвации национальной валюты.

Поэтому, заключает ученый, в ближайшие двадцать лет необходимо сделать акцент на разумном сценарии развития, предполагающем повышение энергоэффективности и снижение углеродоемкости ВВП на фоне устойчивого развития экономики. В течение указанных двадцати лет Россия могла бы осуществить техническую модернизацию, используя для этих целей экспортные доходы.

В принципе, мы можем ориентироваться на пример Китая, который реализует планы по снижению эмиссии парниковых газов через последовательную технологическую модернизацию (в том числе и угольных ТЭС) и расширение площади лесов (используя последний факт в качестве «климатического» аргумента перед своими западными партнерами). Мало того, Китай серьезно продвинулся в сфере «зеленых» технологий, сосредоточив в своих руках производство важных компонентов и оборудования для возобновляемой энергетики и электромобилей. Фактически, китайская промышленность неплохо зарабатывает на программах по декарбонизации, принятых в западных странах.

Пример Китая особо показателен тем, что там, как заметил один из докладчиков, предвидели нынешнюю ситуацию еще пятнадцать лет назад и последовательно к ней готовились. В этом плане китайскому руководству нельзя отказать в дальновидности и адекватности. Не удивительно, что Китай планомерно повышает финансирование науки, которое на сегодняшний день является беспрецедентным даже по меркам развитых стран.

Полагаю, последнее обстоятельство должно стать важным уроком для руководства нашей страны.

Олег Носков

Ученые Института химии твердого тела и механохимии СО РАН разрабатывают топливные элементы для генератора, которые позволяют заряжать портативные устройства в любой точке Земли. Разработка была поддержана представительством Фонда содействия инновациям в Академпарке в рамках программы «УМНИК», индустриальным партнером выступил «Научно-исследовательский центр «ТОПАЗ».

Создаваемый генератор обладает мощностью, необходимой для заряда портативной техники и индивидуального электротранспорта и будет вырабатывать энергию из углеводородного топлива в любых климатических условиях.

Благодаря компактному устройству появится доступ к электроэнергии в удаленных местностях без центрального энергоснабжения. Устройство можно брать в экспедиции и кемпинги для зарядки фото- и видеокамер, электрокаров, а также питания медицинского оборудования в полевых условиях.

Начинка генератора — высокоэффективные микротрубчатые твердооксидные топливные элементы (МТ ТОТЭ). В отличие от других видов топливных элементов МТ ТОТЭ характеризуются быстрым запуском и доступностью используемого топлива.  

«На сегодняшний день литий-ионные аккумуляторы — это основной используемый источник питания для гаджетов и транспортных средств, например, электросамокатов. Однако, запас энергии такого аккумулятора ограничен: ему необходим частый доступ к электросети и регулярная достаточно длительная зарядка.

Запас энергии генератора на «микротрубках» определяется только количеством газа — метана или пропан-бутановой смеси, которую можно приобрести в баллонах на заправках и в туристических магазинах, а его зарядка займет столько времени, сколько понадобится на замену баллончика», — отметил Михаил Попов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН, получатель гранта «УМНИК».

В рамках реализации гранта по программе «УМНИК» Фонда содействия инновациям, ученые получили рабочий прототип МТ ТОТЭ, что позволило привлечь внимание инвесторов.

Команда заключила сотрудничество с ООО «Научно-исследовательский центр «ТОПАЗ», которое специализируется на электрохимических технологиях и индустриальных решениях на их основе. «ТОПАЗ» взял на себя изготовление и выпуск стандартизованных образцов МТ ТОТЭ в большом количестве, а также решение сложных технологических и инженерных проблем при создании из них коммерческого генератора. Первый прототип такого генератора был в 2019 году продемонстрирован Президенту РФ Владимиру Путину в рамках выставки проектов НТИ.

«Наш институт — единственный в стране, кто занимается микротрубками. В сотрудничестве с инженерами компании НИЦ «ТОПАЗ» мы разработали автоматизированную установку, на которой изготавливаем трубки с регулируемой микроструктурой. В зависимости от количества используемых трубок можно создать компактные генераторы различной мощности», — добавил Михаил Попов.

В дальнейшем коллаборация научного коллектива с индустриальным партнером НИЦ «ТОПАЗ» позволит запустить серийное производство и вывести на рынок инновационные генераторы, и тем самым создать новую нишу маломощных электрохимических источников питания.

Анастасия Парамонова

«Все, что вы хотель знать о СКИФ, но боялись спросить» - под таким девизм прошла первая встреча в рамках проекта «Инновационная среда». Запустил его Новосибирский областной инновационный фонд, созданный при министерстве науки и инновационной политики Новосибирской области.  Декларируемая цель – провести серию публичных дискуссий, посвященных популяризации передовых флагманских проектов в сфере науки и технологий, реализуемых в Новосибирской области, а также создать коммуникационной площадки для встречи и общения представителей вузов, научно-исследовательских организаций, инновационных и технологических компаний, представителей органов власти и институтов развития, членов общественных объединений и студенческих сообществ. 

Местом размещения площадки выбрали пространство коллективной работы «Точка кипения – Новосибирск» в Академпарке. А темой первого заседания - Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ), о котором рассказывали люли, непосредственно занятые в этом проекте.

Выбор темы для первой встречи вполне объясним: СКИФ стал, пожалуй, самым масштабным научным проектом, реализуемым на территории Академгородка за последнее десятилетие, а то и больше. Как отметил в приветственном слове заместитель министра науки и инновационной политики Новосибирской области Михаил Камаев: 

«Мегасайнс – это не просто большая наука, это уникальные научные установки. И СКИФ в 2024 году должен стать единственной в мире установкой такого типа, которую относят к классу 4+».

Более подробно о том, какие источники синхротронного излучения уже есть в мире и что выделяет среди них СКИФ (в частности, что такое «класс 4+»), рассказал начальник отдела научно-методического сопровождения ЦКП "СКИФ", д.ф.-м.н. Ян Зубавичус.

Он отметил, что российские ученые играют заметную роль в международном ускорительном сообществе, пользователями синхротронов сегодня является порядка тысячи сотрудников 150 российских научных организаций. Наши исследователи возглавляют станции и научные направления в ряде международных центров синхротронного излучения. И на этом фоне особенно заметна катастрофическая нехватка собственных синхротронных возможностей у российской науки, ведь большинство результатов получают благодаря участию в зарубежных проектах.

Эту ситуацию и должен исправить ввод СКИФ в эксплуатацию в 2024 году. По словам Зубавичуса, запаса лидерства России после запуска СКИФ хватит на несколько лет, свой новейший источник фотонов китайцы планируют запустить только в 2027 году. И каждый год работы установки будет давать материал для сотен научных статей, значительно повысив роль Академгородка как международного научного центра. Да и сам запуск китайского ускорителя вовсе не означает, что СКИФ останется без работы. Научных задач, которые можно решить с помощью синхротронного излучения, сегодня стоит столько, что хватит на все установки с лихвой.

Одно из направлений этой научной работы более подробно осветил в своем выступлении следующий докладчик - инженер отдела научно-методического сопровождения ЦКП «СКИФ», к.х.н. Сергей Архипов. Он рассказал, зачем ученым нужно выращивать кристаллы белков и затем исследовать их с помощью синхротронного излучения.

«Понять пространственную структуру биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) можно только превратив их в кристаллы, что позволяет нам детально изучать биохимические процессы с их участием», - подчеркнул докладчик.

А это, прежде всего, рационализирует процесс разработки новых лекарственных средств. Как известно, создание нового лекарственного препарата занимает около десяти лет и стоит от полутора до двух миллиардов долларов. Первыми этапами является поиск потенциальных «мишеней» для фармакологического воздействия, а также синтез новых молекул. Когда из сотен тысяч, а то и миллионов химических соединений отбирают около десятка, которые передают на доклинические испытания. Для того, чтобы сделать этот отбор более «зрячим», а значит, заметно сократить временные и материальные затраты на прохождение этих этапов и нужны исследования закристаллизованных биополимеров. А проведение этой работы с помощью синхротронного излучения – один из наиболее эффективных методов (в последнее время набирает популярность и криомикроскопия, но она имеет свои минусы и синхротроны еще долго будут оставаться на первом месте с большим отрывом. Для примера, в прошлом году с их помощью была определена структура 11240 биополимеров, а методами криомикроскопии – у 2390.

Сергей Архипов также указал на преимущества, которыми будет обладать для таких исследований установка «класс 4+»: «Биполимеры кристаллизируются с разным качеством и есть немалое количество белков, чье качество кристаллизации и размер кристалла не позволяли изучать на более ранних моделях синхротронов. Чем синхротрон лучше, тем тоньше пучки частиц на нем можно получать и исследовать кристаллы меньшего размера».

Тему возможностей, которые откроются перед учеными благодаря СКИФ продолжил ведущий инженер отдела научно-методического сопровождения ЦКП "СКИФ", научный сотрудник лаборатории метаморфизма и метасоматоза ИГМ СО РАН к.г.-м.н. Сергей Ращенко. Он сосредоточился на научных задачах, которые не относятся к биологии. Начал он с небольшого, но наглядного опыта с лазерной указкой, показав, как важны параметры фокусировки и рассеяния пучка для получения максимума информации об изучаемом объекте. А заодно объяснил, почему обычные рентгеновские аппараты не могут заменить источники синхротронного излучения (ответ – все дело в их возможностях фокусировки, ограниченных десятой долей миллиметра, что в сто раз уступает даже упомянутой лазерной указке).

Впрочем, и синхротроны тоже надо постоянно совершенствовать, напомнил он:

«В установке мы имеем дело не с отдельным электроном, а с их пучком, который имеет свойство рассеиваться. И с каждым поколением, создатели синхротронов совершенствуют их, чтобы пучок становился все более сжатым и направленным, что в разы повышает его возможности для получения новых научных данных». В источниках «класса 4+» пучок, пройдя расстояние в километр, должен разойтись всего лишь на несколько сантиметров.

Сергей Ращенко коснулся применения полученной информации «в народном хозяйстве». Недавно была сделана томография процессора Intel, сделанного по технологии 32 нанометра (что делает ее детали недоступными для обычного микроскопа), на основе которой удалось построить пространственную модель его архитектуры. Но сейчас производители процессоров замахиваются на технологии с разрешением 5, 3 и 2 нанометра (размер отдельного элемента архитектуры процессора). И для ее реализации нужны более мощные синхротроны. Такие, как СКИФ, на котором можно изучать объекты размером менее 10 нанометров.

Докладчик также напомнил, что процессорами нанотехнологии и наноматериалы не исчерпываются, их применение намного шире, а вот проблемы с изучением нанообъектов общие. Так что перечислять возможные задачи для синхротрона только в этом направлении можно очень долго.

После докладов состоялось обсуждение проекта создания ЦКП "СКИФ", в которой приняли участие руководители инновационных компаний, сотрудники Академпарка, представители научных организаций и учебных заведений Новосибирска. 

Сергей Исаев

Исследования знаменитых беляевских лисиц, проведенные в Новосибирске, установили, что у одомашненных лисиц больше объем серого вещества мозга по сравнению с теми животными, которых отбору не подвергали.

Эксперимент по одомашниванию лисиц начал в 1959 году директор Института цитологии и генетики АН СССР, академик Дмитрий Константинович Беляев. Целью было воспроизвести процесс доместикации в ускоренном режиме при помощи целенаправленного отбора животных по признаку дружелюбного отношения к человеку. Спустя десятилетия этот проект назовут «самым масштабным экспериментом с животными ХХ века».

Такое определение полностью заслуженно – эксперимент длится седьмой десяток лет и продолжает приносить новые научные результаты. Один из последних опубликован в Journal of Neuroscience.

Ученые и ранее находили различия в структурно-функциональной организации мозга дружелюбной популяции беляевских лисиц и их сородичей, не подвергавшихся отбору по поведению (контрольная группа). В частности, были выявлены различия в экспрессии генов в преферонтальной коре, гипоталамусе, переднем мозге.

В ходе этого исследования ученые сравнили макроскопическое строение головного мозга животных. Было установлено, что объем серого вещества у ручных лисиц увеличен по сравнению с лисицами из контрольной группы.

«Наиболее интригующим результатом является то, что аналогичное увеличение объема серого вещества обнаружено и у лисиц, селекционированных на усиление агрессивности на человека. Более того, у ручных и агрессивных лисиц увеличенные области существенно перекрывались, включая участки префронтальной коры, миндалины, гиппокампа и мозжечка», - рассказала один из авторов работы, главный научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, профессор Людмила Трут.

При этом, отмечают авторы статьи, дружелюбные и агрессивные лисицы имеют общие особенности строения отдельных отделов головного мозга, которые не выявляются у контрольных, неселекционированных по поведению лисиц. В то же время, особенности строения других отделов мозга (увеличение объема участков гипоталамуса и мозжечка) коррелируют с поведением и отличаются у каждой из трех групп – дружелюбных, агрессивных и неселекционированных.

«Полученные результаты заставляют нас пересмотреть точку зрения об уменьшении размеров мозга в ходе доместикации животных и продолжить детальные исследования отделов мозга лисиц, которые оказались затронутыми отбором по поведению», - замечает другой автор статьи, профессор Университета Иллинойса (США) Анна Кукекова.

Надо отметить, что полученные результаты стали одним из первых шагов в направлении исследования особенностей строения и функционирования отделов мозга у дружелюбных и агрессивных популяций беляевских лисиц. Ученые надеются, что в перспективе полученные в ходе этой работы результаты помогут понять эволюционные изменения как социального, так и когнитивного поведения человека.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

Фестиваль научного стрит-арта «Графит науки» был впервые проведен в новосибирском Академгородке в 2017 году, а затем переместился в центр города. Однако теперь он вернулся в Академ, и вскоре несколько трансформаторных будок получат новый яркий облик.  

Нужно отметить, что фестиваль 2017 года вызвал неоднозначную реакцию у жителей Академгородка. Среди критиков были как недовольные художественной концепцией, так и те, кто считал граффити, даже научно-популярные, недопустимым вмешательством в устоявшийся облик научного центра.

Самый строгий блюститель его архитектурной неприкосновенности, лидер общественного движения «Сохраним город-лес Академгородок» Наталья Шамина саркастически прокомментировала результат фестиваля: «научный городок стал неотразимо красив и пёстр, как папуас на свадебной церемонии».

Однако в этом году организаторы фестиваля все же добились разрешения раскрасить в Академгородке несколько трансформаторных будок – согласовывать их преображение пришлось и с комиссией по сохранению культурного наследия, к которому теперь причислена и Верхняя зона Академгородка.

По уже устоявшейся традиции, росписи стен предшествует этап выбора эскизов, которые будут воплощены в жизнь. Темы работ задают институты СО РАН. Депутат горсовета Наталья Пинус, представившая эскизы на своей страничке в социальных сетях, рассказала, что в 2021 году художественное воплощение получат темы генетически-модифицированных организмов (предложение Института цитологии и генетики), Пазырыкских курганов и принцессы Укока (Институт археологии и этнографии), проблемы «Чайника Рассела» (Институт философии), молекулярно-лучевой эпитаксии (Институт физики полупроводников) и биотоплива (Институт катализа).

В фестивале участвуют команды художников из Москвы, Новосибирска, Томска, Омска и Красноярска – они уже представили тематические эскизы. Ну а выбрать лучший эскиз предстоит жюри из художников и ученых.    

Фото со страницы Н. Пинус в социальных сетях

Автор: Антонина Рыбакова.

Значение картофеля для нашего рациона сложно переоценить, не зря его еще называют «вторым хлебом». Не удивительно, что ряд докладов на международной конференции «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PlantGen2021), прошедшей в Новосибирске, был посвящен новым способам защиты этой овощной культуры от разных угроз и рисков.

Гузель Бурханова (Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН) рассказала о способах индуцирования картофелю устойчивости к вирусам с помощью эндофитных бактерии Bacillus. Первые испытания, проведенные в ходе исследования показали, что после обработки растения суспензией бактериальных клеток, в нем происходило снижение содержания вирусной РНК и рост активности ряда защитных белков и ферментов. Поскольку использование разных бактериальных штаммов дает различный эффект по отношению к тем или иным типам вирусов, поражающих растения картофеля, докладчик отметила, что оптимальным будет создание композиционных препаратов для борьбы с вирусными инфекциями.

Одним из современных способов паспортизации сортов сельскохозяйственных культур является SSR-генотипирование. С его помощью выделяют информативные молекулярные маркеры, которые позволяют получить индивидуальную характеристику сорта или генотипа, т.н. ДНК-профиль. Наличие этого профиля позволяет проводить дальнейшую селекционную работу более быстро и целенаправленно. Диляра Гриценко (Институт биологии и биотехнологии растений, Алматы, Казахстан) представила на конференции результаты ССР профилирования устойчивых к патогенам сортов картофеля. Конечно, данное исследование проводилось с упором на сорта казахстанской селекции, ориентированные на рынок этой страны. Но сам опыт, полученный при его проведении, имеет более универсальный характер и вполне может быть использован другими учеными, в том числе и российскими.

Болезнями и вредителями угрозы для картофеля не исчерпываются. Известно, что, испытав воздействие низких температур (обычно во время хранения собранного урожая), картошка приобретает сладкий привкус, который мало кому нравится. Этот процесс называется холодовым осахариванием, когда из крахмала образуются простые сахара, например, глюкоза. При дальнейшей термической обработке клубней, например  в процессе приготовления чипсов, картофеля фри эти сахара реагируют с аминокислотами, что вызывает потемнение и уже горький привкус, еще больше снижающие потребительские характеристики корнеплодов.

Традиционные методы профилактики холодового осахаривания обычно сводятся к специальному оборудованию мест хранения, они влекут дополнительные затраты и далеко не всегда помогают. Анастасия Егорова (Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск) своем докладе показала, как эту задачу помогают решить современные генетические технологии.

«Мы использовали две стратегии. Первая – это «выключение» гена, который запускает процесс превращения сахарозы в глюкозу и фруктозу. Эксперименты показывают, что это в значительной мере снижает интенсивность холодового осахаривания у растений. И сейчас мы проводим аналогичную работу с популярными российскими сортами картофеля. Вторая стратегия – введение в селекцию диких видов картофеля, уже устойчивых к осахариванию», - рассказала она.

Главной проблемой для реализации второй стратегии является высокое содержание токсичных для человека стероидных гликоалкалоидов в корнеплодах таких диких сортов. Однако ученые выделили ген-кандидат, отвечающий за накопление этих гликоалкалоидов, и теперь намерены его «выключить», сохранив при этом устойчивость растения к осахариванию.

Как отмечает исследовательница, это параллельные стратегии и в дальнейшем, в случае успешного завершения работ по обоим направлениям, селекционеры получат сразу два метода создания сортов, устойчивых к холодовому осахариванию.

Спонсоры конференции PlantGen2021: ООО «МАКСИМ МЕДИКАЛ», ООО «ФЕНОМИКА», ООО «СКАЙДЖИН», ООО «КВАДРОС-БИО», ООО «КОМПАНИЯ ХЕЛИКОН», GenScript Biotech (Netherlands) B.V., ООО «БИОГЕН-АНАЛИТИКА», ООО «ЭППЕНДОРФ РАША», ООО «ВАЙСС КЛИМАТЕХНИК«, МЕРК, ООО «ДИАЭМ».

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

На сайте препринтов covid19-preprints.microbe.ru сейчас идет ожесточенная, но тихая (пока не особо публичная) дискуссия между разработчиками вакцины «ЭпиВакКорона» и участниками клинического исследования этой вакцины [1].

Стоит кратко напомнить цепочку событий, которые привели к такому противостоянию оппонентов на сайте препринтов. Участники клинического исследования «ЭпиВакКороны» фазы III, среди которых есть молекулярные биологи, врачи и статистики, объединились в группу в Telegram [2] и организовали проверку уровня антител в сыворотках крови участников своей группы.

Проверка проходила в три этапа. Первый этап показал, что антитела к антигенам вируса крайне редко выявляются известными коммерческими тестами. Второй этап проверки показал, что антитела выявляются чаще, если использовать специальный тест, разработанный центром «Вектор». Третий этап, который уже являлся полноценным научным исследованием с привлечением независимых лабораторий, показал, что среди выявленных антител нет нейтрализующих, то есть тех, которые могли бы нести протективную функцию и защищать организм привитого от вирусной инфекции. Эти этапы и результаты исследования уже описывала ТрВ-Наука [3]. Теперь обо всем снова чуть подробнее.

У вакцинированного «ЭпиВакКороной» человека могут формироваться антитела. Что это за антитела? Популярно о вакцине рассказывалось ранее в нескольких статьях [4, 5, 6]. В этих статьях сообщалось, что в состав вакцины «ЭпиВакКорона» входит белок-носитель. После вакцинации этот белок может провоцировать возникновение нецелевых антител, направленных на антигены этого белка и неспособных нести защитную противовирусную функцию. В какой степени тест-система «Вектора» выявляет нецелевые антитела и могут ли выявленные антитела быть защитными — неизвестно. Разработчики не раскрывают информацию о том, какие антигены входят в состав тест-системы, предназначенной для выявления антител у провакцинированных. Напомним, что антиген — это часть макромолекулы (в нашем случае — вирусного белка или белка-носителя из вакцинного материала), которая распознаётся иммунными клетками.

Неизвестность рождает любопытство. Желание узнать, защищены ли сами участники клинических испытаний своими поствакцинными антителами от коронавирусной инфекции, сподвигла их на организацию дополнительного исследования, которое и выявило факт того, что антитела в их образцах крови не являются нейтрализующими. Полученные результаты говорят о том, что вакцина вряд ли может выполнять защитную функцию в предотвращении заболевания, и имеющиеся факты противоречат данным разработчиков «ЭпиВакКороны», которые были опубликованы в журнале «Инфекция и иммунитет» [7].

Участники клинических испытаний написали открытое письмо в Минздрав РФ с просьбой организовать независимую проверку наличия нейтрализующих антител в сыворотках крови провакцинированных, однако просьба не увенчалась успехом [8]. Официальную независимую вневедомственную проверку пока организовать не удалось.

Недавно участникам группы удалось опубликовать результаты своего исследования [1]. Публикация предварительная, в виде препринта с единственным автором, организатором группы А. Криницким. В ней подробно описаны протоколы экспериментального исследования.

Что же разработчики вакцины? В ответ на пуб­ликацию результатов независимого исследования, противоречащих их данным, они написали очень длинную отповедь-критику. Участники группы и авторы исследования изучили этот ответ и написали встречный комментарий, который пока находится в стадии модерации и, возможно, появится на сайте препринтов в ближайшее время. Хочется обратиться к читателям ТрВ-Наука: следите за комментариями, которые сопровождают появление препринта [1], научные дискуссии часто бывают весьма интересными!

Ольга Матвеева, молекулярный биолог

1. Исследование иммуногенности и потенциальной протективности вакцины «ЭпиВакКорона»
2. Неофициальная гражданская группа по вакцинации от COVID-19 «ЭпиВакКороной» в Telegram t.me/epivakorona, epivakorona.com
3. «ЭпиВакКорона» глазами участников клинических испытаний и ученых-биологов.
4. trv-science.ru/2021/02/epivakkorona-chto-my-znaem-i-chego-ne-znaem/
5. trv-science.ru/2021/03/epivakkorona-v-illyustraciyax/
6. biomolecula.ru/articles/problema-vybora-peptidov-dlia-epivakkorony
7. Простое слепое плацебо-контролируемое рандомизированное исследование безопасности, реактогенности и иммуногенности вакцины «ЭпиВакКорона» для профилактики COVID-19 на добровольцах в возрасте 18–60 лет (фаза I–II)
8. Открытое письмо в Министерство здравоохранения РФ с просьбой о независимой и открытой проверке эффективности вакцины «ЭпиВакКорона».

Публикуем комментарий на сайте препринтов докт. мед. наук, заслуженного деятеля науки РФ, проф. вирусологии Анатолия Альтштейна.

Уважаемые коллеги и участники-добровольцы!

Позвольте мне высказать несколько небольших замечаний по ситуации с изучением антигенных свойств вакцины «ЭпиВакКорона» (ЭВК).

1. ЭВК — высокоинтеллектуальный молекулярно-биотехнологический продукт, результат многолетней разработки А. Б. Рыжикова и его коллектива, начатой несколько лет тому назад на модели вакцины против вируса лихорадки Эбола. Эта разработка оказалось востребованной в условиях современной коронавирусной пандемии. В быстром темпе были проведены 1-я и 2-я фазы клинических испытаний (КИ). Вакцина показала себя безопасной. Она была зарегистрирована и допущена к 3-й фазе КИ, где и должен был решиться окончательно вопрос о ее безопасности и эффективности.
2. Главным вопросом на данном этапе является проблема протективности вакцины. Обычно в опытах на животных можно получить отчетливый, хоть и предварительный ответ на этот вопрос. Но коронавирусная модель на животных (мыши, хомяки, хорьки, обезьяны), к сожалению, не дает достаточно четких результатов. Тяжесть проблемы переносится на выяснение антигенных свойств вакцины, в первую очередь на образование нейтрализующих антител. Не существует эффективных противовирусных вакцин, не способных индуцировать такие антитела. Это полностью относится и к противокоронавирусным вакцинам.
3. Совокупные исследования и разработчиков, и спонтанно сложившегося коллектива добровольцев и примкнувших к ним профессионалов показали, что ЭВК не вызывает у вакцинированных людей образования антител к главному поверхностному антигену коронавируса — S-белку. Нет антител к S-белку, не может быть нейтрализующих антител. На этом следовало бы поставить точку. Как это очень час­то бывает, вакцина не получилась. Нет оснований и для продолжения 3-й фазы, и тем более для гражданского оборота продукта. Однако дальше пошли странные вещи.
4. Появились крайне сомнительные объяснения разработчиков, почему стандартный тест на антитела к нативному S-белку не выявляет эти антитела у людей, вакцинированных ЭВК (в препринте А. А. Криницкого убедительно показана сомнительность этого объяснения; это ясно любому специалисту, знакомому с иммунохимией). Разработчики предложили свой тест, который убедительно доказывает способность ЭВК вызывать антитела у вакцинированных и даже не вакцинированных, но переболевших людей. Это естественно: в вакцине есть нуклеокапсидный белок N, пептиды и бактериальный белок. Как не быть антителам (и не важно, у 70 или у 100% людей)? Важно другое: не удается обнаружить антитела именно к S-белку, а остальные не имеют значения для защитного действия вакцины. Я не верю, что виртуозы иммунохимии из «Вектора» не могли бы четко продемонстрировать антитела к S-белку (хотя бы в иммуноблоте). Но не смогли. Следовательно, их просто нет.
5. Наличие нейтрализующих антител у вакцинированных ЭВК в отсутствие антител к S-белку, показанное разработчиками, вызывает глубокое сомнение. И это сомнение становится уверенностью после появления результатов проф. А. А. Чепурнова, который исследовал зашифрованную коллекцию сывороток, описанную в препринте. А. А. Чепурнов — опытный вирусолог, специалист по особо опасным вирусным инфекциям. Его результаты показали, что в сыворотках людей, вакцинированных ЭВК, нет (и быть не могло) нейтрализующих антител к вирусу SARS-CoV2. Спор может быть легко разрешен совместным изучением зашифрованных сывороток (результат такого эксперимента не сложно предсказать).
6. Попытки оценить эффективность ЭВК, подсчитывая процент незаболевших людей среди вакцинированных, поражают наивностью и хорошо рассмотрены в препринте А. А. Криницкого и др.

Вывод: необходимо крайне серьезно отнестись к создавшейся ситуации: в широкую практику внедряется препарат «ЭпиВакКорона», который не может быть эффективной вакциной. Если прививать миллионы людей неэффективной вакциной, десятки тысяч будут тяжело болеть и тысячи умрут. А их можно было бы спасти применением проверенных эффективных вакцин, которыми РФ располагает.

Недавно мы рассказывали, как на заседании Президиума Сибирского отделения РАН прошло торжественное вручение наград Академии наук сибирским ученым, включая совсем молодых исследователей. В числе награжденных – студентка магистратуры физико-технического факультета Новосибирского государственного технического университета и сотрудница Института ядерной физики СО РАН Кристина Гришина. Подробнее о своей работе и планах на будущее она рассказала читателям Academcity.org.

– Кристина, расскажите, когда Вы поняли, что хотите изучать физику?

– Физика мне нравилась еще в школе, я училась в физико-математическом классе, принимала участие в Сибирском турнире юных физиков на базе НГУ, потом – увлеклась робототехникой. Занятия проходили в Технопарке, мне очень нравилась сложившаяся там атмосфера, околонаучная и околоинженерная. И, когда пришло время поступать в вуз, у меня было два варианта, НГУ или НГТУ. В итоге, я поступила на физико-технический факультет НГТУ, который, на мой взгляд, имеет более прикладную направленность, ближе к сочетанию науки и практики.

– Каким образом студент НГТУ может стать сотрудником Института ядерной физики?

– На самом деле это не так сложно, как кажется. Программа бакалавриата физтеха построена так, что после второго курса значительная часть учебного процесса проходит на базе Института ядерной физики. В конце второго курса студенты выбирают себе лабораторию, научного руководителя. И на протяжении следующих двух лет погружаются в работу этой лаборатории, решают какую-то конкретную научную задачу.

– И Вы выбрали…

– Я выбрала лабораторию, которая занимается линейными ускорителями. Конечно, в ИЯФ большое количество интересных направлений работы, но мне линейные ускорители показались очень перспективными, потому что на их основе делаются промышленные ускорительные комплексы. А эта технология сейчас очень быстро развивается, как в мире, так и в России.

– Расскажите подробнее о работе, за которую Вы были награждены медалью РАН.

– Я немного издалека начну, чтобы было понятнее. СКИФ – это центр синхротронного излучения, в нем есть основное кольцо, вокруг которого стоят экспериментальные станции. И прежде чем пучки частиц попадут в это основное кольцо, их надо подготовить. Подготовка перед инжекцией в накопитель и основное кольцо происходит как раз в линейном ускорителе, который состоит из регулярных ускоряющих секций. И моя работа была посвящена исследованию этих секций. Я занималась анализом необходимых начальных параметров пучков частиц, особенностями продольной и поперечной динамики в регулярных ускоряющих структурах. Дело в том, что пучки для СКИФА должны обладать определенными и стабильными свойствами, например, малым энергетическим разбросом и высоким токопрохождением (порядка 90 %). Поэтому и нужен был предварительный анализ регулярных ускоряющих структур и расчёт параметры их работы, которые обеспечат наличие у пучков требуемых свойств. То есть весь анализ проводился с учетом технического задания для СКИФ.

– Сейчас Вы по-прежнему работаете над задачами, связанными со строительством СКИФ?

– СКИФ – это MegaScience проект и в нем задействованы в основном люди, имеющие большой опыт, соответствующие компетенции, научные степени. Мое участие предполагается в дальнейшем, когда будут изготовлены регулярные секции и надо будет проверить соответствуют секции тем параметрам, которые мы для них определили. Они состоят из большого количества ячеек, которые я и буду проверять на специальном стенде. Это будет моим конкретным вкладом в строительство СКИФ.

– Ваши планы на будущее?

– Они также связаны с физикой и Академгородком. Я планирую поступить в аспирантуру ИЯФ и защитить здесь кандидатскую диссертацию, в планах уже есть интересная тема для нее. Также во время аспирантуры хотелось бы съездить на год-два на стажировку в другой научный центр, потому что важно перенимать опыт не только у тех, с кем работаешь в одной лаборатории.

Сергей Исаев

Вопросы создания общего пространства образования, науки и культуры обсудили министр образования Новосибирской области Сергей Федорчук и министр образования Республики Беларусь Игорь Карпенко в ходе встречи 16 июня, на площадке Российско-Белорусского центра регионального сотрудничества на базе НГТУ. 

Сергей Федорчук  отметил, что начало международному сотрудничеству в сфере образования было положено несколько лет назад. Об этом свидетельствует визит делегации Новосибирской области в Республику Беларусь, открытие на базе опорного НГТУ Российско-Белорусского центра международного сотрудничества,  организация совместных научно-образовательных  и культурных проектов.   

«Мы искреннее рады вашему ответному визиту к нам. Несмотря на то, что у нас не так много обучается белорусских студентов, тем не менее, связи, которые выстроились между нашими университетами, достаточно прочные, мы взаимодействуем практически по всем направлениям. Особенно это касается сферы научных разработок», - отметил Сергей Федорчук.   

Сергей Владимирович подчеркнул, что образование способствует  духовному сближению людей. У народов, имеющих совместную  тысячелетнюю историю,  система образования имеет одинаковые фундаментальные принципы: 

«Я рад, что здесь, на площадке НГТУ мы открыли центр по взаимодействию двух культур. На мой взгляд, сейчас важно не потерять контакты, не потерять взаимосвязь и общие корни. Я надеюсь, что взаимодействие наших вузов будет нести еще и культурный  код, который  поможет нам укреплять связи». 

В продолжение темы  Игорь Карпенко подчеркнул, что ни одно торгово-экономическое сотрудничество между странами не возможно сегодня без  взаимодействия в сфере образования, поскольку  при организации совместного производства, в первую очередь, требуется подготовка кадров. В связи с этим  большое значение имеет обмен не только образовательными методиками, но и студентами,  преподавателями и научными исследованиями. 

«У нас сегодня выстроилась схема академической мобильности. Это не только обмен студентами, но и обмен преподавателями, это совместные научные исследования.   И вы, и мы реализуем проект «Университет 3.0», когда научные исследования коммерциализируются, внедряются в экономику в виде новых товаров с высоким уровнем добавленной стоимости. А это означает создание новых рабочих мест, поступление дополнительных денег в бюджет. То есть, университеты становятся своего рода драйверами экономического роста и развития целых регионов», - сказал  Игорь Васильевич.
 

Особое внимание в ходе встречи было уделено  вопросам  развития одаренности у детей. В связи с этим белорусская сторона заинтересовалась деятельностью детского технопарка в Новосибирске.     

«Нам интересен опыт вашего детского технопарка. Мы у себя тоже  реализуем подобный проект, пока в экспериментальном формате», - уточнил Игорь Карпенко.   

Со своей стороны, Сергей Федорчук поблагодарил своего коллегу за опыт в сфере молодежной политики, который был использован в системе образования Новосибирской области: 

 «Многие вещи взяли у  вашего союза молодежи. Мы посетили ваши вузы и убедились, что это работает. Ваш пример  помог нам выстроить понятную для всех систему взаимодействия в  молодежной политике. Мы с нашими ребятами эти мероприятия сегодня реализуем.  Такое общение очень полезно. Открытость наших стран способствует тому, что наши народы находятся в мире и взаимопонимании».  
 

Стороны  также обсудили вопросы дальнейшего развития Российско-Белорусского центра, используя разнообразные формы взаимодействия: изучение белорусского языка российскими студентами, проведение научных конференций и культурных мероприятий, обмен научно-методической литературой.