Горячая научная дюжина 2018

Уходящий год был богат на события, и мы не претендуем на то, чтобы в одном списке (из всего-то дюжины позиций) вместить всё по-настоящему значительное. Поэтому применяем еще один критерий – мы выбираем только из тех тем, что были освещены на нашем ресурсе.

1. Программа развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0». Ей мы посвятили сразу несколько материалов, как своих, так и репостов. И было бы странно, сложись ситуация иначе. Впервые за полвека государство объявило о столь масштабных планах по развитию научной инфраструктуры. И подкрепило обещания во время двух визитов президента Российской Федерации в Новосибирск в течение года (когда такое было?). Скептики напоминают, что «цыплят» принято «считать по осени». А она в виде реальных финансовых траншей еще не наступила. Да и первоначальная программа заметно сократилась. Но все равно работа над программой стала сама по себе одним из самых значимых событий года. Тем более, что уже в конце 2018-го на своей традиционной пресс-конференции Владимир Путин еще раз подтвердил – «Академгородку 2.0» быть.

2. Еще одним «программным» событием стало принятие национального проекта «Наука». Мы также неоднократно рассказывали о нем, например, здесь . С ним история развивается по довольно схожему сценарию – пока в основном речь идет о планах, намерениях и обещаниях. Но не может не внушать оптимизм хотя бы системный подход к решению вопроса.

3. Если говорить о системных переменах, то нельзя обойти вниманием закрытие ФАНО и образование Министерства науки и высшего образования в мае этого года. Конечно, кадры, начиная с главы ведомства, во многом остались старые. Как и «слабые места» в работе, включая некоторую нерасторопность и излишний бюрократизм в принятии необходимых решений. Но радует повышение статуса науки в государстве (которая теперь «достойна» министерства, а не агентства), снятие многих ведомственных барьеров между научными учреждениями и вузами и еще ряд положительных моментов (о которых мы также писали).

4. В уходящем году работу многих новосибирских ученых отметили заслуженными наградами. Например, академик Николай Колчанов получил орден Дружбы из рук Путина (зимой) и премию «Лидеры Сибири» (осенью). А академик Сергей Алексеенко стал лауреатом престижной премии «Глобальная энергия». Этот список можно продолжать долго. И завершило год награждение в Москве в конце декабря нескольких ученых институтов СО РАН Макарьевской премией

Мы с удовольствием поздравляем Людмилу Николаевну Трут, чья книга про эксперимент академика Д.К. Беляева «Как приручить лису (и построить собаку)» получила премию Американской ассоциации содействия развитию науки 5. Ежегодно ученые Академгородка пишут много книг (как коллективных трудов, так и монографий). Увы, но «научпопа» из-под пера самих ученых выходит куда меньше. А если такая книга не просто появляется, но и побеждает на международных конкурсах… То такое событие обязательно должно быть отражено в нашей «горячей дюжине». И мы с удовольствием поздравляем Людмилу Николаевну Трут, чья книга про эксперимент академика Д.К. Беляева «Как приручить лису (и построить собаку)» получила премию Американской ассоциации содействия развитию науки.  Это, на минуточку, издатели журнала Science и уж они-то знаю толк в хорошей научно-популярной литературе.

6. К числу знаковых событий года надо отнести и международный технологический форум «Технопром», который стал одной из славных традиций Новосибирска. В этом году (причем, не впервые) на нем много внимания уделяли институтам Академгородка и их разработкам. Поэтому неудивительно, что по итогам форума ученые заключили несколько перспективных соглашений с гигантами российского бизнеса.

7. Известно, что научное сообщество много внимания уделяет конференциям, симпозиумам, саммитам. Это те площадки, где можно представить свою работу коллегам и познакомиться с их результатами. Живой обмен мнениями часто дает гораздо больше, чем прочтение статей. Поэтому хорошие конференции имеют свойство становиться регулярными. А отличные – не просто отмечать очередные юбилеи, но и демонстрировать устойчивое развитие. Например, международная мультиконференция «Биоинформатика и системная биология» (BGRS\SB). В этом году она отметила свое двадцатилетие насыщенной программой (более 600 представленных докладов) и солидным составом участников (свыше 700 делегатов со всех стран мира). С краткой историей мультиконференции можно познакомиться здесь.

8. Если говорить о собственно научных результатах, то нельзя не отметить первые успехи российских ученых в редактировании генома важных сельскохозяйственных культур. В числе ближайших кандидатов на редактирование не только ячмень, но и пшеница. В этом году завершилась работа по секвенированию ее генома и участие в этом глобальном проекте принимали и новосибирские ученые.

9. Новосибирские физики-ядерщики тоже становились «ньюсмейкерами» с завидной регулярность на протяжении всего года. Какой из озвученных результатов имеет самый большой научный «вес», сказать трудно, поэтому мы включим в список те, которые были озвучены на совместной с представителями РНФ конференции по итогам работы по мегагранту.

10. К слову, на той же конференции говорили и о достижениях новосибирских археологов. В частности, им удалось внести серьезные коррективы в принятую концепцию истории возникновения современного homo sapiens. И это лишь один из нескольких значимых результатов, полученных на стыке наук.  Этой теме был посвящен и научно-популярный фильм «Правдивая история людей», вышедший также в этом году.

11. В течение года не раз в новости попадали и результаты работы наших химиков. Для списка мы отобрали новость, которая, может, и не совсем научная, но явно несет большой потенциал для развития науки и экологического мониторинга (а это уже касается всех нас, независимо от образования). Мы имеем в виду выбор в качестве национального координационного центра РФ по Стокгольмской конвенции (посвященной стойким органическим загрязнителям) Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН

12. Последним пунктом нашего списка стала одна из инициатив мэрии Новосибирска, связанная с наукой и Академгородком. Мэр города Анатолий Локоть неоднократно подчеркивал, что Академгородок и его институты – один из главных «козырей» города. Знакомству с работой наших ученых и инноваторов должен способствовать организованный мэрией «малый Технопром» - форум «Городские технологии». А в этом году руководитель департамента промышленности, инноваций и предпринимательства Александр Люлько запустил еще один интересный формат: совместные совещания ученых и промышленников по внедрению конкретных технологий в производство и городское хозяйство. И это правильно, потому что любая фундаментальная наука рано или поздно, но все равно приводит ко вполне прикладным результатам. Это и делает ее столь важной для человечества.

Маленькие, но очень полезные

Накануне Нового года ФИЦ "ИЦиГ СО РАН" пригласил журналистов в гости на свою экспериментальную свиноферму.  Выращиваемые здесь свиньи нужны для проведения медицинских исследований – их масса и внутренние органы по строению близки к человеческим, а содержание обходится намного дешевле других кандидатов – таких как, например, приматы.

Свиней с давних пор используют в экспериментах. А по мере развития возможностей селекции, возник спрос на мини-свиней, которые более удобны для содержания в лабораториях. Первое стадо мини-свиней в Институте цитологии и генетики появилось почти полвека назад, в 1969 году. Основой для выведения этих животных послужили помеси вьетнамских свиней породы Й с европейской заводской породой «ландрас», которых затем скрестили с диким среднеазиатским кабаном. Селекция на уменьшение размеров, при которой в репродуктивное ядро популяции отбирали самых мелких особей, игнорируя все остальные зоотехнические показатели, привели к тому, что в группе закрепилась мутация, замедляющая пренатальный рост. Так и получили собственно популяцию минисибс.

Последний чистокровный хряк минисибс Трисс № 1/10 Однако односторонний отбор имел и отрицательные последствия: минисибсы в большинстве своем демонстрировали не свойственную домашним свиньям трусливо-оборонительную реакцию на человека. Еще у них часто встречались нарушения репродуктивной функции. А в 1988 г. группа минисибс из-за эпидемии бруцеллёза и вовсе полностью прекратила свое существование.

Затем в Институте попробовали разводить мини-свиней, созданных в подмосковном Светлогорске - в Научно-исследовательской лаборатории экспериментальных биомоделей АМН СССР (за основу при их селекции брали как раз новосибирских минисибс). Однако эти свиньи плохо размножались в сибирских условиях. И тогда в Институте цитологии и генетики СО РАН был использован новый подход. Светлогорских мини-свиней скрестили с представителями крупной европейской заводской породы, обладающей выдающимися материнскими качествами (крупная белая порода). А затем занялись селекцией потомства, направленной на уменьшение размеров тела.

Мини-пиги отличаются хорошим репродуктивным потенциалом, дружелюбным отношением к человеку и оптимальными для проведения исследовательской работы габаритами Подход оказался удачным, и сегодня ИЦиГ располагает стадом мини-пигов в 120 голов. Они отличаются хорошим репродуктивным потенциалом, дружелюбным отношением к человеку и оптимальными для проведения исследовательской работы габаритами (вес и строение внутренних органов). Еще одна важная черта мини-пигов — тонкая и мягкая кожа, на толстокожих хряках очень трудно проводить хирургические манипуляции.

Не удивительно, что к сибирским мини-пигам проявляют большой интерес медицинские центры, ежегодно туда уезжают около 50 свиней, большинство – в Национальный медицинский исследовательский центр (НМИЦ) им. академика Е.Н. Мешалкина. Причем, количество продаваемых мини-пигов лимитируется скорее возможностями экспериментальной свинофермы института, а не спросом на рынке.

Интерес к лабораторным свиньям в последние годы устойчиво растет – они оказались оптимальной моделью как для фармакологических испытаний, так и для отработки технологий в области хирургии, установки имплантатов и пересадки органов. Таким образом обладатели пятачков служат спасению многих человеческих жизней.

Некоторых свиней после проведения с ними хирургических манипуляций (например, имплантации искусственного клапана) будут отправлять обратно на ферму для дальнейших наблюдений До недавнего времени для всех мини-пигов отправка в научные центры была «билетом в один конец». Но сейчас медики расширили спектр проводимых исследований – в конце года НИМЦ им. Мешалкина заключил с ФИЦ "ИЦиГ СО РАН" еще один договор. Теперь некоторых свиней после проведения с ними хирургических манипуляций (например, имплантации искусственного клапана) будут отправлять обратно на ферму. Там они продолжат жить в обычных для себя условиях, периодически посещая для обследований НИМЦ. Таким образом, врачи будут работать над технологиями и методиками лечения, которые позволят и пациентам-людям впоследствии вести образ жизни без серьезных ограничений.

Георгий Батухтин

Рекордная светимость

Ученым Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН удалось в четыре раза повысить светимость коллайдера ВЭПП-2000 в области низких энергий. Этот результат позволит проводить более точные эксперименты в поисках явлений новой физики.

ВЭПП-2000 — единственный в мире коллайдер, работающий с круглыми пучками. Эта технология позволяет в разы увеличить светимость (основной показатель эффективности коллайдера) по сравнению с плоскими пучками.

«При попытках поднять интенсивность круглых пучков происходит так называемый флип-флоп-эффект: один из встречных пучков сжимается, а другой, наоборот, приобретает большой размер, и светимость падает, после чего увеличить ее не удается. Специалисты ИЯФ СО РАН разработали метод, позволяющий преодолеть этот эффект», — отметил заместитель директора ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Евгений Борисович Левичев.

Способ получил название beam shaking (встряхивание пучка): слабые электромагнитные импульсы с частотой около 10 килогерц воздействуют на пучки, циркулирующие в коллайдере, контролируемо увеличивая и стабилизируя их размер, подавляя флип-флоп. Создавая небольшую управляемую неустойчивость, исследователи предотвращают сильную и неконтролируемую. 

По словам Евгения Левичева, для поиска явлений новой физики можно или увеличивать энергию сталкивающихся пучков на все более мощных коллайдерах, или работать в области низких энергий, поднимая светимость.

 «Рекордная для коллайдера ВЭПП-2000 светимость в диапазоне 400 МэВ составила 2*1031 см−2с−1. Благодаря этому мы надеемся получить новые результаты в этой области энергий», — сказал Евгений Левичев.

Как отметил заместитель директора ИЯФ СО РАН член-корреспондент РАН Юрий Анатольевич Тихонов, физики ожидают увидеть косвенные проявления фундаментально новых частиц: «Они не появятся в свободном виде в этом диапазоне энергий, но произведут какой-то измеряемый эффект, который мы сможем исследовать».

Сибирские ученые стали лауреатами Макариевской премии

В Москве прошла церемония вручения Макариевской премии за 2018 год победителям конкурса, среди которых — ученые СО РАН.

Макариевская премия посвящена памяти митрополита Московского и Коломенского Макария, она была создана в 1867 году по его завещанию с целью «поощрения отечественных талантов, посвящающих себя делу науки и общеполезных занятий…». Премия вручается каждые два года (был перерыв с 1918-го по 1996-й), для проведения конкурса используется рейтинговая система голосования. Важнейшим критерием оценки работ является их научная значимость.

В 2018 году ученые СО РАН получили Макариевскую премию в нескольких номинациях.

Макариевская премия в номинации «Методы естественных и точных наук в изучении истории церкви, христианских древностей и культурного наследия России и славянских стран, инновационные технологии, обеспечивающие высокое качество сохранения наследия»:

— первая премия вручена группе научных сотрудников Института археологии и этнографии СО РАН: доктору исторических наук Людмиле Николаевне Мыльниковой, кандидатам исторических наук Лилии Сергеевне Кобелевой и Марине Сергеевне Нестеровой — за работу «Опыт мультидисциплинарного исследования памятников и материалов эпохи голоцена Барабинской лесостепи: к 45-летию западно-сибирского археологического отряда Института археологии и этнографии СО РАН»;

— третья премия вручена ведущему научному сотруднику, заведующему отделом редких книг и рукописей Государственной публичной научно-технической библиотеки СО РАН кандидату филологических наук Андрею Юрьевичу Бородихину за цикл работ на тему выявления и археографического описания рукописных и старопечатных книг древнерусской традиции, хранящихся в различных центрах Сибири.

Макариевская премия в номинации «Научные исследования в области рационального природопользования, экологии и охраны окружающей среды»:

— первая премия вручена заместителю директора по научной работе Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН доктору технических наук Александру Степановичу Носкову за научный труд «Каталитические методы получения экологически безопасного моторного топлива»;

— третья премия вручена директору Института динамики систем и теории управления им. В.М. Матросова СО РАН академику Игорю Вячеславовичу Бычкову за серию статей «Исследование экологических аспектов устойчивого социально-экономического развития Байкальской природной территории — объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО»;

— третья премия вручена заведующему лабораторией проблем тепломассопереноса Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН академику Сергею Владимировичу Алексеенко за научную работу «Теплофизические основы экологически чистых методов генерации энергии и переработки горючих отходов».

Макариевская премия в номинации «Научные исследования в области естественных и точных наук, имеющие высокое общественное и гражданское значение»:

— молодежная премия вручена ведущему научному сотруднику лаборатории социально значимых проблем репродуктологии Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека (Иркутск) доктору медицинских наук Анаит Юрьевне Марянян за труд «Патофизиологическое воздействие различных доз слабоалкогольных напитков на систему “мать — внезародышевые органы — плод” и здоровье новорожденных и детей»;

— вторая премия вручена научному руководителю Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН академику Борису Александровичу Трофимову за труд «Новые методологии органического синтеза, ориентированные на фармацевтическую промышленность, наукоемкую малотоннажную химию и передовые технологии». 

«Решая одну задачу, мы продвигаемся к следующей»

Наверное, почти каждый новосибирец слышал про клинику Мешалкина – место, где высококлассные врачи делают сложнейшие операции на сердце. Несколько меньше людей знают, что «клиника» на самом деле – Национальный медицинский исследовательский центр (НМИЦ) им. ак. Е.Н. Мешалкина. И спектр его работы не ограничивается одной кардиохирургией. Например, в центре есть нейрохирургическое отделение, и сегодня мы предлагаем вашему вниманию интервью с его заведующим – к.м.н. Павлом Сёминым.

– Павел Александрович, как давно и почему образовано ваше отделение?

– Открытие отделения стало частью стратегии развития Центра, которую продвигает его руководитель Александр Михайлович Караськов. В результате, мы имеем уже не только специализированный институт, который занимается проблемами сердца, а многопрофильный исследовательский центр, где исследования ведут сразу в нескольких направлениях: кардиохирургия, нейрохирургия и лечение онкологических заболеваний. Это была замечательная идея. Потому что мы страдаем от разных болезней, которые часто проявляются связанно. И здорово, когда специалисты разного профиля работают в коллаборации, а пациент может получить комплексную помощь в стенах одного медицинского центра. Это заметно сберегает время и силы пациента, что является важным фактором успешного лечения. Работа в этом направлении началась в 2008-2009 годах, а в 2012 году была проведена международная конференция, на которую съехались ведущие нейрохирурги со всего мира. Они показывали свои результаты и одновременно убедились, что в НМИЦ им. Мешалкина нейрохирургия представлена на высоком уровне.

– А как набирали команду врачей для нейрохирургического отделения?

– Поначалу основу команды составили врачи, перешедшие сюда из Нейрохирургического центра Железнодорожной больницы Новосибирска под руководством профессора Алексей Леонидовича Кривошапкина. Ну и постепенно этот коллектив дополнялся новыми специалистами из разных клиник страны. К примеру, из Петербурга переехал Кирилл Юрьевич Орлов, сейчас он возглавляет наш Центр ангионеврологии и нейрохирургии и успешно развивает эндоваскулярную нейрохирургию. В итоге, сейчас в этом направлении мы лидеры в России и представляем Российский опыт хирургии на международном уровне.

– Можно подробнее, что это такое?

– Так называют хирургические вмешательства, проводимые на кровеносных сосудах под контролем методов лучевой визуализации с использованием специальных инструментов.

Особенность такого метода лечения заключается в том, что все вмешательства производятся без разреза кожи, через небольшие проколы под рентгеновским контролем в рентгеноперационной.

– Статус исследовательского центра подразумевает, что в его стенах ведется не только врачебная, но научная работа. К нейрохирургии это относится?

– В полном объеме. Все, кто тут работают, в то же время участвуют в научных исследованиях. На основе клинической практики мы проводим научные изыскания, а их результаты затем также внедряются в клинику. Получается взаимосвязанный непрерывный процесс, когда мы, решая одну задачу, продвигаемся к следующей.

– А над какими исследовательскими задачами в области нейрохирургии Вы с коллегами работаете в настоящее время?

– Их довольно много, разделенных на несколько направлений. Я уже говорил про эндоваскулярную нейрохирургию. Кирилл Юрьевич и его коллеги участвуют в ряде международных исследовательских проектов, направленных на поиск новых технологий проведения операций на сосудах головного мозга – аневризмы, мальформации, фистулы и т.п. Это достаточно распространенные заболевания, которые мы сегодня эффективно лечим эндоваскулярным способом.   

Другое важное направление – нейрофункциональная хирургия, речь о лечении различных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, двигательные нарушения, которые проявляются в разного рода навязчивых телодвижениях (так называемой, дистонии) и эпилепсия. Консервативное лечение таких заболеваний часто не эффективно, поэтому выбирается хирургическая тактика лечения. Один из способов лечения – высокоточное погружение специальных стимуляторов прямо в ядра мозга. Еще этот метод называют глубинная стимуляция подкорковых ядер. И поскольку это достаточно новый подход, в его рамках тоже есть масса возможностей для развития – как проводить операции более точно, более быстро, более безопасно для пациента. Вот этими вопросами мы и занимаемся.

Мы занимаемся хирургическим лечением хронической боли при различных хронических заболеваниях – опять же с помощью имплантации нейромодулирующих систем, которые изменяют сигнал боли, и мозг перестает ее воспринимать как таковую. То есть, меняем качество жизни человеку без наркотиков или других сильных обезболивающих препаратов.

Также мы единственный медицинский центр в России, где проводится малоинвазивное лечение критических нарушений кровообращения нижних конечностей и сердца с использованием различных современных систем нейромодуляции.

Ну и, конечно же, нейроонкология, лечение опухолей головного мозга. Современный стандарт – максимально удалить всю опухоль и дальше вести лечение путем химио-лучевой или таргетной терапии. И, как я говорил, весь цикл лечения проходит в стенах одного медицинского центра, при тесном взаимодействии лечащих врачей. Это важно для получения положительного результата лечения. Сейчас нейроонкология молодеет, число молодых пациентов просто катастрофически растет.

– Распространенность онкозаболеваний в целом растет. Как по-Вашему, когда диагноз «злокачественная опухоль мозга» перестанет звучать для большинства как приговор?

– Современный способ лечения злокачественных опухолей позволяет незначительно увеличить срок жизни, но не остановить заболевание на длительное время. Лучевая терапия опухолей проводится у нас в центре в полном объеме с использованием высокоточного наведения. Если говорить о химиотерапии, то в этом виде лечения нет значимого сдвига в нейроонкологии с 2005 года. 

Стало очевидным, что дальнейший прорыв возможен, если воздействовать на молекулярном уровне на различные механизмы  бесконтрольного деления клетки и противоопухолевого иммунитета. Возможности нейрохирургии в этом направлении лимитированы только безопасным для пациента максимальным удалением того, что выросло.

Несмотря на бурное развитие техники, в ближайшем будущем робот не сможет полностью заменить в операционной врача-человека, считают нейрохирурги Регулярно появляются новости об уникальных операциях, которые проводят специалисты Вашего центра. Но они не в силах вылечить всех пациентов страны. Вы проводите какую-то работу по внедрению своих разработок в другие медучреждения?

– Во-первых, у нас в стране достаточно много хороших нейрохирургических центров. Это дает пациенту возможность выбора клиники и не остаться без своевременной помощи. И я думаю, что в масштабах страны какого-то глобального дефицита именно в нейрохирургической помощи нет. Так и должно быть, потому что во многих ситуациях, например, когда речь идет о злокачественной опухоли мозга, нельзя отложить операцию «до лучших времен», ее надо делать как можно быстрее. Кроме того, мы постоянно ведем работу с нашими коллегами из других больниц – в течение года у нас работают различные мастер-классы, на которые приезжают нейрохирурги со всей страны. Тут они могут не просто ознакомиться с нашими разработками, новыми материалами, но и научиться работать со всем этим в экспериментальной лаборатории. Ежегодно через такую практику проходят сотни специалистов. Так что работа по внедрению передовых достижений нейрохирургии ведется достаточно системно.

– А может в перспективе нейрохирурга заменить робот?

– Роботы подразумевают некие типовые действия, по заранее заданному алгоритму. В нейрохирургии есть тренды на индивидуализацию операций и возможность помощи робота-ассистента. К примеру, в хирургии методом keyhole («замочной скважины»), когда операцию на каком-то участке мозга проводят через очень маленький доступ, используя небольшой разрез на брови или другом участке головы. Здесь в каждом случае необходимо индивидуально решать, где будет точка доступа, какой будет трек у хирургических инструментов и так далее. И в каждой операции участвует обязательно два нейрохирурга. Роботизированные системы в перспективе могут быть хорошим ассистентом, они не устают, не нервничают, у них не «дрогнет рука». Такие системы сейчас хорошо применяются в спинальной хирургии, где надо точно подвести и закрутить винт в тело позвонка или в высокоточном проведении микроэлектродов в глубинные отделы мозга.

Но, когда мы говорим про открытые операции на головном мозге, там нужно учитывать много нюансов и ситуация во время операции может очень быстро и радикально меняться. По крайней мере, в ближайшем будущем робот не сможет полностью заменить в операционной врача-человека.

– Какой должна быть мотивация у молодого врача, чтобы стать высококлассным нейрохирургом?

– Мотивация у каждого своя. В основном, идут в нейрохирургию потому, что это очень интересно. Но надо быть готовым к долгой и тяжелой подготовительной работе. По моему мнению, необходимо минимум девять-десять лет интенсивной практики, прежде чем нейрохирург сможет безопасно для пациента самостоятельно проводить сложные операции. И в то же время надо быть достаточно амбициозным, не бояться решать крайне сложные задачи. Операция на мозге – это еще и внутренний вызов себе.

– А уже потом, в операционной, эти амбиции играют свою роль? Вообще, какие эмоции, по Вашему опыту, испытывает врач во время сложнейшей операции?

– Все эмоции и амбиции остаются за порогом операционной. Это как раз показатель профессионализма. Ты просто делаешь свою работу и весь сосредоточен на кончике инструмента. Во время операции я даже не замечаю, в какой позе сижу или стою. В какой-то момент работы я понимаю, что полулежу на операционном кресле, рука несколько часов висит в воздухе с инструментом, и плечо начинают болеть. Но некогда прерываться, и продолжаешь работать. Все эмоции, рефлексии будут потом, когда операция закончена.

Георгий Батухтин

Перегретые слухи о нагретой ионосфере

Летом 2018 года российские и китайские исследователи провели совместный эксперимент по изменению свойств ионосферы, а в начале декабря отчитались о своей работе. Подобные эксперименты часто связывают с разработкой нового оружия, которое в зависимости от фантазии может либо блокировать радиосвязь над заданной территорией, либо вовсе вызывать различные катаклизмы вплоть до землетрясений. Попробуем разобраться, зачем ученые создают плазму в верхних слоях атмосферы и чего от этого ждать.

Этим летом расположенный в Нижегородской области комплекс «Сура» использовался международной физикой для создания мощного (в десятки мегаватт — столько потребляет небольшой город) пучка радиоволн, который направляли в верхние слои атмосферы. Пролетавший в это время над европейской частью России китайский научный спутник пытался зафиксировать вызванные излучением «Суры» изменения.

Ничего особо интересного найти ученым не удалось. Ранее про российский комплекс писали даже то, что его воздействие на атмосферу может приводить к всевозможным погодным катастрофам и что российские физики решили пойти по стопам американских ученых, которые долгое время работали с аналогичной установкой еще большего масштаба, HAARP. Последний регулярно обвиняется во всех бедах человечества, включая землетрясение 2011 года (то самое, которое спровоцировало цунами по всему Тихому океану и аварию на АЭС в Фукусиме) и ряд тропических циклонов.

«Сура», фотография 1995 года Но о том, что российско-китайский эксперимент вряд ли был направлен на создание нового оружия, говорит уже то, что результаты опубликованы в журнале Earth and Planetary Physics и выложены в открытый доступ.

Сама же идея облучения радиоволнами ионосферы тоже, мягко говоря, не нова. Подобные опыты проводили с 1970-х годов, и новый эксперимент отличался разве что использованием запущенного в феврале 2018 года китайского спутника CSES, он же ZH-1. Космический аппарат позволил физикам проанализировать состояние электромагнитных полей на орбите в момент проведения эксперимента с наземными антеннами комплекса «Сура» в Нижегородской области. Сам же комплекс был создан в 1981 году. За прошедшие десятилетия работающие с ним ученые опубликовали множество статей, и в открытом доступе легко находится даже посвященная изучению ионосферы с использованием «Суры» диссертация. Это далеко не суперсекретный проект, подобный советской ядерной программе.

«Мы делали это на протяжении многих лет, — говорит Деннис Пападопулос, американский физик, который не участвовал в новом исследовании и которого привлекли в качестве независимого эксперта журналисты Motherboard. — Тут примечательна разве что декларация Китаем и Россией своего интереса к данной сфере».

Физик Владимир Фролов из Нижегородского университета им. Лобачевского, указанный в качестве соавтора новой статьи, на вопросы «Чердака» ответил схожим образом, указав, что российско-китайский эксперимент был в общем рядовым событием, которое даже не особо выделяется на фоне предыдущих работ. Исследователь сослался на недавно вышедшую обзорную статью, подписанную рядом физиков из России, Великобритании, Норвегии, США, Франции и ЮАР. Из нее следует, что ничего сенсационного в сфере ионосферных исследований за последние годы не происходило.

Говорить о каких-то секретных разработках навряд ли приходится — для секретных программ в этой области слишком тесное международное сотрудничество.

Американские специалисты, например, работали вместе с коллегами из других стран — на сайте Нижегородского университета имени Лобачевского можно найти списки публикаций сотрудников, имевших отношение к экспериментам на HAARP, комплексе для воздействия на ионосферу. Приглашать на главный полигон специалистов весьма нетипично для «секретной оборонной программы», а на Аляске происходило именно это.

Что это такое?

Ионосфера — это часть атмосферы Земли, где много ионов, атомов или молекул с «неправильным» числом электронов, меньше или больше положенного. Электроны отрываются от молекул и атомов под действием ультрафиолета, рентгеновских лучей и прилетающих от Солнца протонов — на высоте в десятки километров всего перечисленного излучения предостаточно.

Слои атмосферы. Оранжевый — тропосфера, белесый — стратосфера, синий с переходом в черный — мезосфера. Видимый на снимке шаттл Endeavour находился еще выше Ионосфера, что важно, не состоит при этом исключительно из ионов (один ион там встречается на миллионы молекул!), а ее строение неоднородно: физики выделяют слои с разным составом и условиями ионизации. Кроме того, по высоте ионосфера попадает в ту область пространства, которую принято называть космосом, — всё выше ста километров. Слетавшие туда посмотреть на черное небо своими глазами могут официально именоваться космонавтами (а в США для получения звания астронавта можно ограничится отметкой 85 км).

Деление газовой оболочки Земли на слои вообще достаточно условно и продиктовано сугубо практическими соображениями. Нижний слой, тропосфера, выделен в силу своего интереса для метеорологов, а ионосфера привлекла внимание радиоинженеров, которые еще на заре становления радио заметили эффект отражения радиоволн от чего-то высоко в небе.

Зачем это греть?

Для современной цивилизации ионосфера важна в силу своей способности отражать или пропускать радиоволны. Это влияет на качество радиосвязи, а еще процессы в ионосфере (и выше, в магнитном поле планеты) непосредственно связаны с магнитными бурями. Они, вопреки расхожему мнению, не очень заметно влияют на здоровье людей, но зато могут выводить из строя электронные устройства или даже провоцировать аварии в электрических сетях.

Понимать, когда и при каких условиях может отключиться связь вместе с электропитанием, — вопрос далеко не праздный. Кроме того, знания об устройстве нашей атмосферы могут оказаться полезны и в каком-нибудь неожиданном контексте. Например, электромагнитные всплески в ионосфере отмечались перед землетрясениями, так что китайский спутник неслучайно назвали именно CSES, China Seismo-Electromagnetic Satellite (китайский сейсмо-электромагнитный спутник): геофизики надеются научиться лучше предсказывать подземные толчки в сейсмоопасных зонах. 

Нагрев участка ионосферы при помощи радиоволн (по принципу действия это напоминает микроволновую печь) является удобным методом ее изучения. Физики точно знают то, что же именно греется, у них есть возможность наблюдать за выбранным местом с удобных позиций, и вдобавок подобный опыт можно провести со строго заданными параметрами облучения. Сравнивая результаты подобных контролируемых опытов с природными феноменами, можно понять и то, что мы непосредственно проконтролировать не можем, — например, полярные сияния и магнитные бури.

Безопасно ли это?

Уже в аннотации новой публикации можно прочесть, что значительная часть попыток российских физиков устроить возмущение (в переводе с физического: область, где изучаемая среда начинает отличаться от соседних участков) в ионосфере попросту не увенчалась успехом даже после включения антенн на полную мощность. Несмотря на 90 мегаватт уходящей в небо микроволновой энергии, китайский спутник не зарегистрировал никаких эффектов. Лишь в ночное время, когда влияние солнечного излучения уменьшилось, ученые добились заметного повышения ионизации: приборы на CSES зафиксировали как увеличение числа свободных электронов, так и рост температуры плазмы. Очень грубо можно сказать, что физики создали облако, где было больше ионов и, соответственно, оторвавшихся от них электронов, но это ни разу не светящийся и все сжигающий сгусток из фантастических фильмов.

Для понимания масштабов формируемого физиками «плазменного облака» стоит снова сказать о том, что плотность ионосферы, то есть число частиц на сантиметр кубический, соответствует результатам работы вакуумного насоса. В этой плазме на один ион приходятся сотни тысяч молекул. Что же касается мощности, то 90 мегаватт излучения распределяются по объему во много кубических километров. Поделив 90 МВт хотя бы на один кубокилометр, мы получим значение в 90 милливатт на кубометр.

Для сравнения: обычный сотовый телефон дает порядка одного ватта, так что радиоволновой энергии в том плазменном облаке меньше, чем вблизи обычного мобильника.

Да, плазма, создаваемая как «Сурой», так и другими аналогичными установками вроде американского HAARP, может светиться. Но если вам очень хочется посмотреть на светящуюся под действием радиоволн плазму, то «Чердак» знает место лучше — в московском ботаническом саду «Аптекарский огород» висят плазменные лампы. За довольно доступную по меркам промышленного оборудования сумму в сто тысяч рублей плазменную лампу можно купить в специализированном магазине — она потребляет киловатт мощности и действительно светит так, что заменяет расположенным рядом растениям Солнце.

Приведем цитату из посвященной опытам на «Суре» диссертации нижегородского физика Алексея Шиндина: «Измерения проводились в темное время суток при безоблачном небе в период, близкий к новолунию». Кроме того, для проявления свечения на снимках, сделанных с экспозицией 15 секунд, применялись специальные алгоритмы — яркость плазменного облака была меньше яркости Млечного Пути.

Полярное сияние или его искусственные аналоги могут нарушать радиосвязь, но никак не вызывать землетрясения, наводнения, и уж тем более такое облако не сожжет попавший внутрь летательный аппарат или ракету.

Дождевые облака внутри тропического циклона (если говорить о причастности ионосферных комплексов к погодным процессам) выделяют порядка одного петаватта тепловой мощности за счет только одной конденсации воды — это в двести раз выше всех электростанций мира, вместе взятых, и во многие миллионы раз больше мощности, доступной «Суре». О том, что все погодные явления разворачиваются на сотню километров ниже области, куда «светят» радиоизлучением физики, говорить вовсе излишне: свыше 99,99% массы воздуха сосредоточено ниже ионосферы.

Безусловно, возмущению ионосферы можно придумать военное применение. Если у вас рядом с противником нашелся сложный и дорогой комплекс, который потребляет электричества примерно как небольшой город (или как самые большие военные радары), то, наверное, можно попробовать устроить неприятелю проблемы с радиосвязью. На применение знаний об ионосфере в военных целях весьма рассчитывали министерства обороны в то время, когда строились и «Сура», и HAARP, но после оба эти объекта переданы гражданским организациям. А сейчас HAARP вообще прекратил свою работу, вместе с соседней установкой HIPAS.

Алексей Тимошенко

Шампанское без мифов и легенд. Часть 3

Когда к теме происхождения шампанского подключают имя Пьера Периньона, мне становится немного смешно. Почему? Потому что те «звездные» бутылки, которые держал в своих руках почтенный «слепой» монах, бурчали не оттого, что их содержимое «оживили» по классическому шампанскому методу путем добавления сахара в сухое вино. Нет, они бурчали оттого, что в них находился самый настоящий «недоброд». Иными словами, если бы Пьер Периньон приложил руку к созданию шампанского, то в технологическом плане оно ничем бы не отличалось от того же «Ламбруско». Поэтому, если кто-то связывает изобретение шампанского с его именем, тот неявно намекает на «плебейскую» родословную этого «звездного» вина.

Подчеркиваю, Пьер Периньон имел дело с «недобродами», возникавшими в климатических условиях Шампани естественным путем (из-за зимнего холода в погребах, останавливавшего процессы брожения, которые затем возобновлялись с наступлением весны). Судя по всему, специально «оживлять» совершенно сухое вино с помощью сахара додумались без него. Причем, данная «инновация» по природе своей не имела никакого отношения к тем задачам, которые ставили перед собой старательные братья-бенедиктинцы. В этой связи меня интересует следующее: по каким причинам виноделы Шампани прибегли к такой процедуре? Конечно, если в вашем распоряжении есть сахар, то технологически в том не было ничего сложного. Но вот каковы были изначальные мотивации? Иными словами, с чего здесь всё начиналось? Подчеркиваю, если производители сделали ставку на игристое вино, они могли прибегнуть к упомянутому дедовскому способу. В некоторых регионах Франции именно так и поступали. Мало того, даже сейчас отдельные марки игристого вина там изготавливают на основе «недобродов» (например, «Клерет де Ди» из долины Роны). В силу каких обстоятельств именно шампанское выбилось в особый ряд, отличившись своей особенной технологией, когда в сухое вино для его «оживления» добавляют сахар?

Примечательно, что в Шампани подавляющее большинство владельцев виноградных участков не имеют никакого отношения ни к изготовлению игристого вина, ни к его продаже. Эта ситуация сложилась уже в начале XIX века, когда значительная часть виноградников перешла в руки обычных крестьян, тогда как производством игристого вина озаботились негоцианты.

Тот, кто вплоть до наших дней варганит это чудо в индустриальных масштабах, фактически никак не привязан к земле. «Чародейство» по созданию «аристократического» напитка почти целиком находится в руках крупных компаний, ведающих как производством, так и продажей.

Примечательно, что в Шампани подавляющее большинство владельцев виноградных участков не имеют никакого отношения к изготовлению игристого вина Больше всего вопросов вызывает у меня один пункт, трудно совместимый с «типично французским» отношением к вину. Я говорю сейчас об использовании сахара в целях корректировки вкуса готового продукта. Обычно подобные приемчики были в ходу у не очень разборчивых торговцев, готовых улучшать вкус не самых качественных вин любым способом, в том числе и с помощью сахара. Тот факт, что похожий приемчик спокойно вошел в детально отработанный технологический регламент для классического метода шампанизации, вызывает некоторое недоумение. Трудно представить, чтобы подобную штуку в открытую проделали с «Шабли Гран Крю» или с «Кло де Вужо» – в какие бы страны они ни отправлялись. А с «благородным» шампанским подобные штуки проделывали без смущения. Этот пунктик стоит разобрать подробнее.

Первое объяснение, которое приходит в голову: «классическое» шампанское – со всеми его технологическими регламентами – замышлялось, главным образом, как экспортный продукт. Во всяком случае, установка на создание престижной международной марки вынуждала производителей учитывать и некоторые «национальные особенности» потребления вина. Надо полагать, уже с самого начала это «шипящее недоразумение» намеренно формировали в угоду вкусам английских джентльменов. Джентльмены, кстати, любили сладенькое и в некоторых случаях без всякого смущения прибегали к использованию сахара. В XVII веке для состоятельных европейцев сахар уже не был диковинкой. Англичане быстро познали в нем толк, подслащивая не только чай и кофе, но и… вино. Один из очевидцев того времени с удивлением отмечал, что многие джентльмены подмешивают в вино сахар, и что точно так же поступают в некоторых тавернах. 

О чем свидетельствует приведенный пример? О том, что для джентльменов подслащивать вино сахаром было вполне себе комильфо. Сахар был в те времена новомодной штучкой, доступной лишь состоятельным людям. Так что почтенные господа вполне могли позволить себе такое баловство, как подслащивание напитков, которые в исходном варианте ничего подобного не допускали. Не будем забывать, что ни чай, ни кофе в местах их происхождения подслащивать не принято и по сей день. Чего, спрашивается, нужно было церемониться с вином, даже если оно поставлялось из прекрасной Франции? Возможно, с хорошим бургундским подобные вещи не вытворяли, однако на рынке было немало более простых образцов, заметно преображавшихся при использовании такой простенькой процедуры.

Эту склонность знатных англичан к подслащиванию вина можно было бы оставить без внимания, если бы не одно принципиально важно обстоятельство. Дело в том, что в XVIII столетии у джентльменов было немало поклонников среди французской знати. Англомания продолжалась вплоть до Великой французской революции. Она же, по большому счету, породила такое культурное явление, как Просвещение. Среди именитых французских особ было тогда немало тех, кто сознательно копировал джентельменские манеры и привычки, вплоть до особенной «английской» манеры верховой езды (нравственную атмосферу той поры прекрасно описал Томас Карлейль в своей «Французской революции»).

При таком отношении к английским манерам и привычкам вполне можно было безо всякого стыда, точно так же – «по-английски» – подсыпать сахару в вино. Как говорится, дурной пример заразителен. А в нашем случае этот пример подавали люди, во многом определявшие тогдашнюю моду, в том числе и во Франции.

В качестве гипотезы рискну здесь высказать такое предположение. Однажды специально для важных господ «улучшили» с помощью сахара партию избыточно кислого вина и разлили его по бутылкам. Возможно, для этого использовались как раз английские бутылки, которые в ту пору отличались неплохим качеством и были достаточно прочными. Не будем забывать, что в рассматриваемую эпоху сахар и бутылка были атрибутами исключительно господского уровня жизни. Так что ничего предосудительного, ничего «плебейского» в данной процедуре не усматривалось. Скорее, наоборот, в аристократических кругах это считалось особым барским шиком.

Как мы понимаем, при отсутствии искусственных способов стабилизации подслащенное вино начинает бродить в силу естественных причин. Будучи запечатанным в бутылке, оно насыщается углекислым газом и становится пенистым. Такая бутылка либо взорвется, либо начнет «стрелять», выбрасывая пенную струю. На мой взгляд, изначальной целью было именно «улучшение» вкуса вина с помощью сахара. В том, скорее всего, и состоял исходный замысел создателей сего «благородного» напитка. Образование пены оказалось всего лишь побочным эффектом. Однако этот эффект произвел настолько сильное впечатление на любителей аристократических оргий, что в дальнейшем это «улучшенное» вино в ином – неигристом – варианте уже не принимали. Впоследствии именно пена сконцентрировала на себе основное внимание, оставив на заднем плане другой неизменный показатель первых шампанских вин – их отчетливую (а иногда и чрезмерную) сладость.

В этой связи специально обращаю внимание на то обстоятельство, что до 1870-го года сухого шампанского просто не было! То есть сахару намеренно добавляли столько, чтобы вино было достаточно сладким (по этой причине, кстати, бутылки частенько взрывались в погребах).

Самое интересно, что уровень сладости диктовался национальными предпочтениями потребителей. Так, шампанское, отправлявшееся в Россию, подслащивали до уровня ликера (около 300 грамм на литр!). Для англичан уровень сладости совпадал с уровнем нынешних полусладких вин (в среднем – от 30 до 60 грамм на литр). Французы, кстати, тоже пили шампанское в сладком исполнении.

Некоторые производители шампанского без тени смущения подкрашивали напиток ягодами бузины Иногда можно прочесть, будто столь ощутимый сахар оставался в шампанском из-за того, что до конца XIX века производители не могли рассчитать нужную дозу для осуществления повторной ферментации. Приходилось, дескать, добавлять сахар с «запасом». Надо сказать, что это очень наивное объяснение. Если бы речь шла только об «оживлении» вина, эту дозу несложно было бы установить чисто эмпирически, тем более что из-за недостаточно прочных бутылок потери долгое время были весьма ощутимые. На самом же деле главный фокус заключался в том, что производитель был заинтересован в сохранении отчетливой сладости. На первых порах она должна была присутствовать непременно. Присутствовать в ощутимых количествах! Именно для этого вино столь щедро сдабривалось сахаром.

Отметим, что по классическому регламенту шампанское специально подслащивается уже после прохождения вторичной ферментации и избавления от осадка. Для этой цели в бутылку доливается так называемый экспедиционный ликер, в состав которого входит не только сахар, но и коньяк. Коньяк преспокойно добавляли в шампанское еще в XIX веке. Мало того, некоторые производители без тени смущения подкрашивали напиток ягодами бузины. Забавно, что перечисленные приемы долгое время были в ходу у винных фальсификаторов и почему-то оказались легализованными применительно к этому элитному (!) вину.

По идее, за подобные приемчики шампанское стоило бы отнести к разряду винных напитков. Но и в этом случае для него сделали исключение. Примечательно, что его принято изготавливать из неважно вызревшего винограда. Низкий уровень естественного сахара и повышенный уровень кислоты утверждены регламентами. Когда такое происходит на престижных виноградниках Бургундии, год объявляется неудачным, и полученное из столь слабого урожая вино не имеет никакого права претендовать на элитный уровень. Оно либо войдет в состав базового вина, продающегося под общим региональным названием, либо (если уж совсем плохо) пойдет на перегонку в спирт.

Еще один примечательный момент. Чтобы произвести элитное бургундское, необходимо тщательно нормировать урожайность, дабы получить сусло высокой концентрации. Виноградари Шампани на этот счет особых переживаний не испытывают – выращивают винограда столько, сколько способная вынести лоза. Поэтому удельная урожайность здесь (в пересчете на гектар) по французским меркам считается высокой, раза в два превышая показатели Бургундии.

Собственно, зачем виноградарю «колдовать» на винограднике, если производители шампанского давно уже отработали «алхимическую» процедуру превращения посредственного урожая в элитный напиток?

В наше время принято воспевать классическое шампанское за его тонкий вкус, изысканный аромат, восхитительную игру пузырьков в бокале, подчеркивая тем самым его аристократический статус. Однако все эти тонкости возникли не сразу. Даже в XIX веке многие марки шампанского не имели того золотистого цвета и той прозрачности, которыми это вино пленяет своих почитателей в наши дни. А на протяжении всего XVIII столетия, когда на него формировалась мода, оно было откровенно мутным из-за дрожжевого осадка. Говорить в этом случае о какой-то чарующей игре и «благородстве» букета вовсе не приходится. Показательный факт. Первоначально во время распития шампанского приходилось постоянно выливать из бокалов дрожжевой осадок, для чего на стол специально ставили фарфоровые миски. Тихое вино подобным изъяном не обладало, поскольку могло спокойно отстояться даже в бутылке, после чего подвергнуться декантации. Но «стреляющая» бутылка такой возможности не давала – вино становилось мутным из-за взбаламутившегося при откупорке осадка. Над этой проблемой бились на протяжении XIX века, ища оптимальные способы извлечения осадка из бутылки. Не будь она решена, все восторженные эпитеты оказались бы в наши дни неуместными.

По большому счету, Шампань нашла очень удачный, предельно эффективной способ «утилизации» своих обильных кисловатых виноматериалов. Если искать во Франции аналогичные примеры, то на ум сразу приходят виноградари департамента Шаранта, которые в XVII веке начали отправлять на перегонку свое кислое, никому не интересное вино, ставшее в итоге сырьем для получения благородного коньяка. Здесь алхимия была выражена чуть ли не буквально (напомню, что именно алхимики ввели в хозяйственную практику перегонные кубы). Как бы то ни было, история шампанского – это в большей степени история технологических инноваций, чем история винодельческой традиции.

Олег Носков

Электронно-лучевая наплавка увеличит коррозионную стойкость титана в десятки раз

Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) разработали технологию наплавки коррозионностойких покрытий из тантала, ниобия или циркония на титан с помощью промышленного ускорителя электронов ЭЛВ-6. Полученный материал может применяться при изготовлении реакторов для химической промышленности: по уровню устойчивости к агрессивному воздействию он в десятки раз превосходит специальную кислотостойкую нержавеющую сталь, которая традиционно применяется в этой области. Результаты опубликованы в журнале Applied Surface Science.

Из всех материалов, применяющихся в промышленности (наряду с платиной и золотом), наибольшей устойчивостью к коррозии обладает тантал – его стойкость сопоставима с платиной, за ним идут цирконий, ниобий, молибден и гафний. Все эти металлы близки по строению к более дешевому и распространённому титану и образуют с ним сплавы с хорошей взаимной растворимостью компонентов. Однако в обычных условиях, при помощи электрической дуги или электронной пушки, получить такие сплавы достаточно трудно. Для сравнения: температура плавления титана составляет 1660°C, а тантала – 3000°С, и в результате получается, что куски тантала просто тонут в расплавленном титане. Для решения этой проблемы команда ученых ИЯФ СО РАН и НГТУ использовала промышленный ускоритель ЭЛВ-6 с высокоэнергетическим (1,4 МэВ) электронным пучком.

Технология получения  

Титановая пластина с наплавленным антикоррозионным слоем. Толщина 12,5 мм «В качестве основы мы используем пластины титана, на поверхности которых равномерно распределяем порошок из смеси титана и тантала, и при необходимости – ниобия или циркония, – рассказывает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Михаил Голковский. – Электронный пучок проникает сквозь порошок и плавит сначала частицы титана и поверхность титановой пластины, частицы тантала смачиваются титаном и растворяются в нем, как сахар в воде. В результате мы получаем наплавленный слой, который увеличивает коррозионную стойкость исходного металла до 100 раз, в зависимости от среды, в которую помещается материал». По словам Михаила Голковского, ученые также провели специальные исследования, которые показали, что такой двухслойный материал хорошо поддается различным видам механической обработки – сварке, гибке, прокатке. Он сохраняет пластичность, прочность и коррозионную стойкость в полном объеме, а это очень важно для использования на производстве.

Экономическая эффективность

Материал после прокатки и гибки. Толщина 3 мм, радиус изгиба 3 мм Высокая коррозионная стойкость материала актуальна, прежде всего, для химической промышленности. Для изготовления специальных реакторов, которые способны выдержать воздействие кипящих кислот – азотной, соляной и серной – традиционно используются специальные кислотостойкие сорта нержавеющей стали, но титановые сплавы, полученные по технологии, разработанной новосибирскими учеными, могут стать хорошей альтернативой. Для экономии дорогостоящего тантала специалисты добавляют в сплав ниобий – в ходе исследований такой материал показал хорошую устойчивость в концентрированной (65%) азотной кислоте. Однако при взаимодействии с более агрессивными кислотами (соляной и серной) эффективность материала снижается – для работы с такими кислотами специалисты разработали специальный поверхностный слой сплава из титана, тантала и циркония.

«По уровню коррозийной стойкости титановые сплавы, полученные методом электронно-лучевой наплавки, превосходят специальную кислотостойкую нержавеющую сталь в десятки раз, – рассказывает Виталий Самойленко, аспирант кафедры материаловедения НГТУ. – Поэтому несмотря на то, что стоимость нашего материала будет составлять около 3000 тыс. рублей/кг против 900 рублей за килограмм кислотостойкой нержавеющей стали, по соотношению стойкость/стоимость он выигрывает в несколько раз. Что касается специальных коррозионностойких сплавов на основе никеля – хастеллоев, при сопоставимой цене их коррозионная стойкость также заметно уступает стойкости разработанного материала. Кроме того, по сравнению с хастеллоями и различными сортами нержавеющей стали, удельный вес нашего сплава на основе титана в два раза меньше, а значит, конструкции из него будут в два раза легче и, соответственно, дешевле».

Шампанское без мифов и легенд. Часть 2

Почему я так уверенно говорю о том, что типичное для средневековья вино было не совсем игристое и не совсем тихое? Выражаясь по-современному – «живое вино». Разумеется, были и отклонения от этой нормы, однако в любом случае виноделам той поры приходилось принимать во внимание одну принципиально важную проблему – проблему уксусного скисания. Она и порождала основной набор технологий, применявшихся с незапамятных времен.

Тот из нас, кто знаком с органической химией хотя бы в пределах школьного курса, знает, что соединение этилового спирта с кислородом дает нам уксусную кислоту. Это значит, что вино нормальной, естественной крепости при постоянном контакте с воздухом будет неизбежно скисать (в естественных условиях это происходит под влиянием уксуснокислых бактерий). Если использовать большие емкости для хранения, например, бочки, то в процессе потребления вина вы обязательно столкнетесь с этой проблемой. Конечно, при хорошей укупорке вино может храниться долго, по нескольку лет. Но рано или поздно вам эту емкость придется откупорить и приступить к опустошению ее содержимого. Хорошо, если каждая такая бочка опустошается у вас за считанные дни. Допустим, вы продаете вино в розлив в каком-нибудь трактире или открываете бочку во время торжества. А если вам приходится пить его из одной большой емкости в течение целого года, что тогда?

Проблема на самом деле была серьезной. Как шутили итальянцы по поводу особенностей своей национальной кухни: почему в наших рецептурах так часто встречается уксус? Да потому, что его у нас очень много. Действительно, к концу каждого года вино из бочки начинало отдавать уксусом. В одной средневековой новелле герой прямо называет уксус «старым вином». Так было практически везде. Конечно, и в ту пору были отдельные образцы, устойчивые к скисанию. Например, сладкие вина из вяленого винограда или относительно крепкие вина, прошедшие медленную оксидацию (типа «желтых вин» Юры или испанских хересов). Но такие вина завозили в основном со Средиземноморья, из жарких регионов. Основная же масса обычного, «живого» вина, потребляемого в огромных количествах как повседневный напиток, регулярно подвергалась риску превращения в уксус.

Представьте себе огромную бочку диаметром в два человеческих роста, которою за несколько месяцев опустошают наполовину. Площадь соприкосновения вина с кислородом будет при этом внушительной. А ведь как раз такие огромные бочки находились в подвалах чуть ли не каждого монастыря или зажиточного мирянина.

В монастырях ежедневно кто-то из братьев взбирался по лесенке на самый верх, открывал крышку и спускал внутрь медный черпак на цепочке. Вино черпали из таких емкостей, словно воду из колодца. Здесь не надо быть профессиональным химиком, чтобы предсказать результат подобного способа хранения и потребления напитка. 

Если использовать большие емкости для хранения, например, бочки, то в процессе потребления вина вы обязательно столкнетесь с проблемой его скисания Каков был выход из такой ситуации? В принципе, у владельца погреба было только три союзника: серные фитили, холод и углекислый газ. Ни один из них не давал абсолютных гарантий, тем не менее, другого выхода не было. Серные фитили нашли широкое применение в практике европейского виноделия, начиная с Нового времени. Во всяком случае, они часто упоминаются в документах той поры. Фактически, диоксид серы был здесь первой легализованной «химической добавкой», однако, как и всякая «химия», такой способ борьбы с порчей вина вызывал вопросы. Прежде всего, речь шла об аромате напитка, который искажался «серным духом». В борьбе со скисанием можно было запросто переборщить. Процедура сия была весьма деликатной, поскольку резкий запах серы был не лучшей заменой запаху уксуса. Виноторговцы, прибегавшие к окуриванию бочонков, перед продажей старались их слегка проветрить, дабы не отпугнуть покупателя.

Куда предпочтительнее в этом случае были естественные способы защиты вина от порчи – холод и углекислый газ. На холоде, как известно, резко снижается активность микроорганизмов, ответственных за уксусное скисание (а также скорость химических реакций). Что касается углекислого газа – то с экологической точки зрения он был самым предпочтительным консервантом (в каком-то смысле – «антагонистом» кислорода). Оба способа очень хорошо дополняли друг друга. Углекислый газ растворяется и удерживается только в холодной жидкости. В вине он образуется естественным путем, в ходе брожения. Если с помощью холода слегка замедлить этот процесс, то именно так мы и получим упомянутое «живое вино». То есть в технологическом плане надлежало разливать по бочкам совсем еще молодое вино, находящееся на последних, завершающих стадиях брожения. А сами бочки надо было быстренько спустить в прохладный подвал. В умеренных европейских широтах таких условий было добиться несложно. Благо, до наступления зимы вино нового урожая еще вовсю бурчало.

Тем не менее, обмануть природу невозможно. С приходом весны условия хранения вина в откупоренных бочках начинали стремительно ухудшаться. Показателен в этом плане пример с бордосскими винами времен средневековья. Значительная их часть вывозилась в Англию. Первые партии начинали поступать туда уже в октябре (то есть фактически спустя месяц после сбора урожая!). По сути, это был откровенный «недоброд» – бодрящий, слегка игристый и сладковатый (не исключено, что еще и недостаточно прозрачный), не имеющий ничего общего с современным стилем вин из Бордо.

Средневековый потребитель был не особо притязательным, считая нормальным вином именно такой «живой» напиток. В течение зимы проблем с ним, похоже, не было. Но ближе к лету вино начинало потихоньку скисать. В конце лета пить его могли только самые отчаянные выпивохи.

И когда осенью приходила долгожданная партия вина нового урожая, прошлогодние запасы либо распродавались за бесценок, либо просто сливались в сточную канаву. И так было каждый год.

Дополнительную иллюстрацию к теме «живого» вина, изготавливаемого в «добутылочный» период, дает нам винодельческая традиция Грузии, уходящая корнями чуть ли не в доисторическую эпоху (когда на территории Франции даже не помышляли о выращивании винограда). Как я уже говорил, традиционное грузинское вино – на взгляд современного европейца – слишком грубое и «деревенское». Конечно, с определенных пор Грузия в вопросах виноделия также двинулась по европейскому пути, однако это обстоятельство стоит рассматривать как явное отклонение от давней традиции. Возможно, еще «где-то высоко в горах» остались селяне, продолжающие изготавливать вино в соответствии с наставлениями своих предков.

В Кахетии вино издревле изготавливалось в огромных глиняных сосудах (квеври), врытых в землю Особо красноречив в этом плане винодельческий регион Кахетия. Известно, что вино здесь издревле изготавливалось в огромных глиняных сосудах (квеври), врытых в землю. Один такой сосуд мог вмещать полторы – две тысячи литров жидкости. Виноград предварительно раздавливался, сок вливался в квеври, после чего туда же отправляли виноградную шкурку с семенами и гребнями. Брожение, судя по всему, начиналось спонтанно. Во время бурной стадии всю эту массу тщательно перемешивали. На завершающих стадиях, когда начиналась яблочно-молочная ферментация (а она происходила неизбежно ввиду серьезного повышения температуры бродящего сусла), для выхода углекислого газа оставляли небольшое отверстие (его делали прямо в крышке, закрывающей сосуд). После того, как бродильные процессы завершались (или подходили к завершению), крышку обмазывали глиной, которую тщательно утрамбовывали. То есть молодое вино запечатывали наглухо. Так что к моменту вскрытия этой емкости (обычно это происходило с наступлением весны) ее содержимое находилось в состоянии консервации, без всякого контакта с воздухом.  Нетрудно догадаться, что в таких условиях вино было насыщено углекислым газом.  Условия для его хранения были здесь лучше, чем в большой бочке. Но, как мы понимаем, по мере опустошения емкости кислород попадал и туда – со всеми вытекающими последствиями.

Показательно, что грузины старались выпить свое вино до нового урожая. О какой-то специальной выдержке речь не шла. И здесь, еще раз подчеркну, не было ничего специфического, ничего уникального (как принято теперь – с позиции наших дней – оценивать грузинское виноделие). «Живое», свежее, слегка пенящееся вино, насыщенное кисловатыми тонами брожения (чем-то напоминающее кисломолочные напитки) – это типичные черты винного «первопредка». В некоторых случаях такое вино откровенно сластило. Последнее обстоятельство во многом зависело от природно-климатических условий. В той же Грузии – в гористом регионе Рача-Лечхуми – виноград медленно созревал чуть ли не до самых морозов, накапливая приличное количество сахара.

Поскольку зимние холода в этом районе наступали очень быстро, брожение шло довольно вяло и не завершалось до конца. Так появились знаменитые грузинские «природно-полусладкие вина», самой известной маркой которых является «Хванчкара». Благодаря остаточному сахару полусладкое вино находилось в состоянии медленного брожения, насыщаясь углекислотой и приобретая легкую игристость (о чем в наши дни вспоминать не принято – ввиду искусственной стабилизации современных полусладких вин, уже лишенных былой природной живости).

Полагаю, что в «добутылочный» период граница между сухим, полусладким, тихим и игристым вином была условной. Виноделов того периода, похоже, не особо беспокоила полная стабилизация напитка, и вино могло свободно идти в продажу в «живом» состоянии, когда в нем еще продолжались ферментативные процессы, а значит, оно было насыщено углекислым газом, защищавшим его от скисания.

По большому счету, сами потребители не ждали никакой окончательной стабилизации и с легкостью принимали вино в его молодом, «живом» варианте. Отзвуки тех времен сохранились в нынешних праздниках молодого вина, которые проходят не только во Франции, но практически во всех винодельческих странах Европы (включая, например, Чехию и Германию). Сегодня потребление всяких «нуво», «бурчаков» и «моштов» – лишь символический жест, не имеющий никакого отношения к реальным потребительским запросам. Но я абсолютно уверен в том, что в старину для основной массы потребителей это был, что называется, самый смак.

В этой связи необходимо обратить внимание вот на что. В наше время появление некоторых «необычных» (якобы) стилей вина принято связывать с каким-то нестандартным технологическим решением. На самом же деле, при более пристальном рассмотрении, выясняется, что вся эта «необычность» уходит корнями в далекие времена. К примеру, французское «Божоле нуво» трактуется как результат именно такой вот нестандартной современной находки. Однако это самое «нуво» каждый год в течение нескольких столетий выпивалось в окрестностях Лиона прямо из бочек. Технологию изготовления таких вин, конечно же, усовершенствовали, но в самом стиле молодого вина ничего нового не было. Стиль был старый, традиционный, знакомый еще со средних веков.

Еще более показательный пример такого рода – итальянское вино «Ламбруско», которое в наших супермаркетах обычно продается в отделе игристых вин. Для знатоков же оно настоящим игристым не является. С современной точки зрения это вино как раз и есть «ни то ни сё». До настоящего игристого вина ему не хватает углекислоты (давление в бутылке как минимум в два раза ниже, чем у шампанского). Некоторые особо строгие винные критики вообще считают такой невразумительный характер вина «пародией на стиль». На самом же деле для итальянцев сочетание легкой игристости с легкой сладостью есть дань старой традиции (грузинская «Хванчкара», как мы сказали, поначалу тоже слегка пенилась).  Понятно, что вина этой марки изготавливались как «недоброды», разлитые в герметичную емкость (наподобие знаменитого «Цимлянского игристого»). Однако подобный бутылочный вариант нисколько не менял изначальной сути самого стиля: для итальянского виноделия когда-то было вполне обычной практикой придавать винам такой «живой» характер, используя для этого различные приемы. Так, в тосканское «Кьянти» –  уже после того, как завершилось активное брожение, – нередко добавляли сусло из перезрелого винограда, дабы вызвать тем самым повторную ферментацию. Этот метод назывался «governo». Принято считать, будто так поступали для того, чтобы вторичная ферментация смягчила вкус вина, и его можно было раньше поставить на рынок. Однако вряд ли данный прием (кстати, довольно старый и притом дорогой) нашел понимание у ценителей винной классики. Даже в советской литературе «Кьянти» распекали за то, что оно было недостаточно сухим и слегка шипело при наполнении бокала. «Не классика», одним словом. Именно так мы и считаем, не отдавая себе отчета в том, что на самом деле «классикой» должно считаться как раз такое, слегка шипучее вино. Интересно, что даже «великое» пьемонтское «Бароло», знаменитое своей способностью стареть десятилетиями, когда-то было слегка шипучим и сладковатым.

Там, где виноделы сохраняют сильную привязанность к старой традиции, мы постоянно находим этот признак. Например, португальское «зеленое вино» (которое пьют исключительно молодым) немного пенится и покалывает язык (хотя разливается в обычные бутылки). Можно вспомнить белое нантское вино, выдерживаемое на осадке (также насыщенное углекислотой). Сюда же стоит отнести и швейцарские «жемчужные» вина. В принципе, не будь упомянутой выше модернизации виноделия, список таких вин был бы во много раз шире.

В северных винодельческих регионах, таких, как Шампань, долины Рейна и Мозеля (и частично –  Бургундия), условий для получения «живых» вин было даже больше, чем на юге. Такие условия создавала сама природа, и виноделу не приходилось устраивать «танцы с бубном», дабы поддерживать в своем вине молодой задор.

Холод, совмещенный с высокой кислотностью сусла, тормозили ферментативные процессы, благодаря чему в молодом вине оставался несброженный сахар (который, в свою очередь, подпитывал медленное брожение, способствуя насыщению вина углекислотой). Склонность современных немецких виноделов к изготовлению вин с остаточной сладостью также уходит корнями в старую традицию. Вино, подобное нынешнему ауслезе, наверняка пили их далекие предшественники. Разница была только в том, что предшественники не использовали мембранной фильтрации и иных хитроумных способов стабилизации полусладких вин. А потому тогдашнее «ауслезе» было не только сладковатым на вкус, но и слегка шипело в бокале. В принципе, при определенных обстоятельствах Рейнское могло бы занять место Шампанского в его игристой ипостаси. Но случилось так, что эту потребительскую нишу заняли все-таки французы.

Специально обращаю внимание на то, что отнюдь не шампанское ознаменовало появление игристого вина в его современном виде. Пенистые алкогольные напитки были известны давно (взять хотя бы пиво, сидр, ставленные меды). И изготовить игристое вино можно было простым дедовским способом, без всяких ухищрений и премудростей. Для этого достаточно поместить недоброд в герметичную емкость, чтобы получить на выходе пенный фонтан. Бутылка с толстыми стенками четко очерчивала такую незамысловатую технологию. Как ни странно, но именно благодаря бутылке здесь всё встало на свои полочки: игристое вино – на одну полку, тихое вино – на другую. Легкое насыщение вина углекислым газом («ни то ни сё») с технологической точки зрения утрачивало свой смысл и кое-где сохранялось лишь как отзвук старой традиции.

Чтобы была понятна эта поистине революционная роль винной бутылки для всего виноделия в целом, приведу еще один пример с бордосскими винами. Почему на протяжении Средневековья в Бордо из темного винограда изготавливались легкие бледненькие клареты, а в конце XVII столетия, когда началось широкое применение бутылок, виноделы этого региона переключились на насыщенно-красные терпкие вина? Всё очень просто. Как мы говорили ранее, кларет можно было пить молодым, когда он еще бурчал. После прекращения этого бурчания он начинал потихонечку скисать. Выдерживать его было бессмысленно. И чем раньше его выпивали, тем лучше.

Иное дело – терпкие красные вина. Пить их в молодом состоянии было невозможно. Для смягчения этого вина требовалась выдержка. В заполненных бочках находиться оно могло долго. За это время бурный нрав вина «укрощался», углекислый газ улетучивался, танины смягчались. Но что с ним делать потом, после открытия бочки? Состоятельные владельцы погребов, серьезно относившиеся к вину (а в данном случае речь идет о достаточно дорогом вине с лучших виноградников), прекрасно понимали, что, ополовинив такую емкость, они обрекают оставшуюся часть вина на скисание. Даже если вино при этом не превращалось в уксус, кислород в любом случае сильно искажал его аромат. Наилучшим решением проблемы было как раз разлитие вина по бутылкам. Такой прием позволял не только спасти напиток от порчи, но и создавал великолепные условия для его дальнейшего развития. В герметичной среде, при полном «отсечении» от кислорода, вино накапливало широкую гамму различных ароматов, максимально раскрывая свой потенциал. Именно так, собственно, и создавался сложный, изысканный букет, которым прославились дорогие бордосские вина (чего, кстати, трудно добиться, используя одну лишь бочковую выдержку).

Как раз в XVII столетии состоятельные владельцы погребов начали заказывать бутылки. В сущности, они самостоятельно осуществляли ту процедуру, которую долгое время игнорировали как торговцы вином, так и производители.

В Англии, например, торговцам долгое время вообще запрещали осуществлять бутылочную продажу вина (поскольку поначалу для бутылок не было единого стандарта, и в одной и той же партии часто шли неодинаковые «калибры»).

Как бы то ни было, в технологическом плане роль бутылки трудно переоценить. Она была просто незаменима при изготовлении дорогих марочных вин, а также, как вы поняли, при производстве игристого вина. Вот вам две линии дивергенции винного «премиум-класса», где на одном конце – тихие выдержанные вина, а на другом – игристое шампанское с его «звездным» шармом.

С первой линией всё предельно ясно: длительная выдержка сама по себе несет печать благородства. Такой напиток по определению не может быть массовым, обыденным, ординарным. А вот с шампанским далеко не все так просто. Попадание этого напитка в аристократический клуб, подчеркиваю, – это результат исторического курьеза. Как я уже сказал, игристое вино можно было запросто получить дедовским способом, из недоброда, запечатанного в бутылки. Именно так казаки на Дону делали свое красное игристое. Так же делали итальянское «Ламбруско». Да и вообще, ткните пальцем в любой известный винодельческий регион Европы, и вы обнаружите там свои собственные образцы игристого вина, чья родословная напрямую связана с указанными дедовскими способами получения пенистых напитков. Этой традиции сотни, а может – тысячи лет. Когда-то древние римляне крепко запечатывали амфоры с бродящим суслом и помещали их в глубокие холодные колодцы или горные ручьи. Так возникал пенистый и сладкий на вкус напиток, обозначаемый как «semper mustum». Иначе говоря, уже в незапамятные времена был хорошо известен этот довольно простой способ «сатурации» вин (то есть насыщения углекислым газом). Упомянутые выше «Цимлянское игристое» и «Ламбруско» являются прямыми наследником этой традиции. Но попробуйте поставить в тот же ряд шампанское, как вы тут же получите резкую отповедь со стороны винных снобов. «Нет, – скажут вам, – ни в коем случае нельзя уравнивать сей благородный напиток со всякими плебейскими шипучками. Это совсем другой тип вина. У него совершенно другая родословная!».

Действительно, технология изготовления классического шампанского в некотором смысле замысловата. Получают его, как известно, на основе сухих виноматериалов, смешиваемых в определенных пропорциях. Это так называемое «кюве». Затем эту смесь разливают по бутылкам, добавляя туда дрожжи и сахарный сироп. Таким путем создается вторичная ферментация, способствующая насыщению вина углекислым газом. С XIX века к этому добавилась очень сложная процедура по извлечению из бутылки дрожжевого осадка. В общем, указанные приемы позволяют производителям шампанского говорить об уникальности и исключительности своего детища. Есть только один момент, который меня серьезно смущает и на который не обращают никакого внимания винные снобы.  

Олег Носков

Окончание следует

Десять научных прорывов года

Один за всех и все за одного 

Три мушкетера могли постоять друг за друга, а Три новые технологии позволяют поэтапно отследить, как из одной клетки получается целый организм – и как трудится каждая клетка в отдельности, включая и выключая гены и синтезируя белки, чтобы такая масштабная затея удалась . Специалисты уверены, что этот подход «трансформирует десятилетие будущих исследований». Одна из упомянутых технологий позволяет извлечь тысячи нетронутых клеток из живого организма, вторая – эффективно прочитать их генетический материал, а третья – пометить клетку или отследить ее судьбу на компьютере.

Извлекая отдельные живые клетки из организма, можно секвенировать (прочитать генетический код) синтезированные в ней молекулы РНК. Поскольку информационная РНК работает как матрица для создания белковых молекул, закодированных в генах, секвенирование РНК дает понять, какие гены активны в клетке в конкретный момент времени. А производимые с этих генов белки и определяют, чем эта клетка занимается.

Но только недавно ученым удалось показать, что такой эксперимент возможен в больших масштабах: почти одновременно вышли исследования активности генов 8000 клеток эмбриона дрозофилы (Drosophila melanogaster) и 50 000 клеток нематоды (Caenorhabditis elegans). Исследователи выяснили, какие транскрипционные факторы (так называют белки-переключатели активности генов) отвечают за то, какую судьбу выберет клетка и к какому типу будет относится она и ее потомки. Позднее подобные работы провели и на эмбрионах позвоночных: лягушке и рыбке Danio rerio.

Оставалась последняя проблема: как проследить за клеткой дальше, если из организма ее уже извлекли? Однако если отдельные клетки в другом эмбрионе пометить геном, кодирующим флуоресцентный белок («заразив» ее безобидным вирусом или при помощи CRISPR), можно сопоставить эти данные. На эмбрионе человека провести подобный эксперимент пока нельзя, но узнать роль клеток в развитии болезней, старении и регенерации можно. Этим займется консорциум LifeTime – коллаборация из 53 научных учреждений и 60 компаний Европы.

В далекой-далекой галактике…

В этом году ученые впервые смогли доказать, что детектор нейтрино зарегистрировал нейтрино из другой галактики … Часто происходит что-то интересное. Но не менее часто на таком расстоянии самого главного глазами не увидишь – и оптическим телескопом тоже. На помощь приходит так называемая многоканальная, или многоволновая астрофизика (русский перевод multimessenger astrophysics еще не устоялся). Электромагнитное излучение, гравитационные волны и различные элементарные частицы из космоса – все это научились улавливать телескопами астрофизики, чтобы получить данные о ранее недоступных нашему измерению процессах Вселенной. В этом году ученые впервые смогли доказать, что детектор нейтрино зарегистрировал нейтрино из другой галактики.

Поток нейтрино, пойманный крупнейшим в мире нейтринным телескопом IceCube, был выпущен блазаром – активным галактическим ядром. Блазар становится очень ярким источником излучения, так как в центре него находится сверхмассивная черная дыра, которая разогревает вращающийся вокруг нее газ, заставляя его светиться и выбрасывать джеты – вспышки раскаленной плазмы. Ранее IceCube (получуже улавливал нейтрино, иногда даже не из Млечного Пути, однако раньше не удавалось установить их источник. Но на этот раз Fermi, космический гамма-телескоп NASA, находящийся на орбите Земли, смог засечь блазар по направлению, с которого прилетели нейтрино.

Первое межгалактическое послание – повод для радости сотрудников обсерватории: теперь они надеются, что смогут увеличить объем льда для своей установки в десять раз. Интересно, что хотя IceCube находится на Южном полюсе, он регистрирует события со стороны Северного полушария: только нейтрино могут пройти Землю насквозь, чтобы их воздействие на электроны и нуклоны льда можно было зарегистрировать при помощи фотоумножителей, расположенных подо льдом на глубине от 1450 до 2450 метров.

Песнь льда и пламени о Гайавате

31-километровый кратер Гайавата стал следом столкновения с метеоритом, входящего в число 25 самых крупных из известных на Земле Герой саги Лонгфелло, написанной на размер и по схеме карельской «Калевалы», а сюжетом опирающейся на индейские предания, дал название кратеру под гренландским ледником. 31-километровый кратер Гайавата стал следом столкновения с метеоритом, входящего в число 25 самых крупных из известных на Земле.

Но в отличие от Чиксулубского кратера, датировка Гайаваты сбивает ученых с толку: за последние 100 000 лет в ледниках Гренландии не сохранилось осколков и обломков-свидетельств падения такого крупного объекта. Однако полученные радаром изображения показывают, что кратер никак не старше этого возраста. Более того, некоторые признаки нарушения структуры льда в глубине кратера указывают на совсем «юный» возраст – 13 000 лет. Если кропотливая и долгая работа с минеральными кристаллами со дня этого кратера даст такой же ответ, то Гайавата может оказаться причиной глобального похолодания в позднем дриасе, которое 12 680 лед назад пришло на смену аллередскому потеплению. Тогда метеоритная теория дриасского похолодания из противоречивой и недоказанной станет общепринятой.

Карусель для молекул и электронный пучок

ученые из США, Германии и Швейцарии предложили облучать электронами кристалл на вращающейся подставке, а потом сопоставлять изображение, получившееся с разных углов зрения Вместе эти две составляющие дают способ быстро и точно «разметить» положение атомов в ранее неизвестной молекуле.

3D-структуры и расположение атомов в молекуле можно узнать с помощью рентгеновской кристаллографии (так произошла, например, расшифровка структуры ДНК). Для такого анализа понадобится кристалл, где все молекулы выстроены в одном определенном порядке. Но для некоторых субстанций вырастить упорядоченный кристалл размером хотя бы с песчинку может быть невероятно сложно. Другой выход – получить 2D-кристалл, то есть, лист из одного слоя молекул, и облучить его потоком электронов. Но что делать с кристаллом толщиной больше одной молекулы, но слишком маленьким для рентгеновской кристаллографии?

В этом году выход был найден: ученые из США, Германии и Швейцарии предложили облучать электронами кристалл на вращающейся подставке, а потом сопоставлять изображение, получившееся с разных углов зрения. Такая техника помогает определить взаимное расположение за считанные минуты, не тратя на эту работу дни или даже месяцы, как раньше.

#MeToo в науке

По данным отчета, более 50% сотрудниц научных учреждений и 20-20% студентов (в зависимости от области исследований) подвергается сексуальным домогательствам и унижениям Как бы неожиданно это не звучало, одним из прорывов года по версии журнала Science стало движение против сексуального насилия. Оказалось, что среди ученых оскорбления и домогательства долгие годы оставались в тени. Но в этом году вышел отчет американских Академий наук, инженерии и медицины, который резко привлек внимание к этой проблеме.

По данным отчета, более 50% сотрудниц научных учреждений и 20-20% студентов (в зависимости от области исследований) подвергается сексуальным домогательствам и унижениям. И самая живучая форма – сексистские стереотипы, из-за которых женщин могут обижать, принимать враждебно и не брать на работу из-за их пола.

Отчет подтолкнул волну жалоб, в ответ на которые некоторые научные учреждения пошли на увольнения виновных. Однако до победы критикам существующего порядка еще далеко: во многих учреждениях за научные заслуги сотрудникам готовы прощать все. Одна из сторонниц их публичного осуждения, БетЭнн МакЛоглин, нейробиолог из Университета Вандербильдта, даже основала группу #metooSTEM, чтобы поддерживать жертв насилия. По ее словам, к примеру, в Национальных институтах здоровья грантополучателям не грозят даже дисциплинарного взыскания за подобные правонарушения. Каждое свое выступление женщина начинает с 46 секунд молчания – по одной за каждый год, пока Национальные институты здоровья продолжают раздавать гранты тем, кто применяет к студенткам сексуальное насилие.

Дочь денисовца и эмигрантки из Восточной Европы

Кость женщины, чьей матерью была неандерталка, а отцом – денисовский человек, была найдена в сибирской пещере в 2012 году, но анализ ДНК позволил узнать о ее предках только сейчас Кость женщины, чьей матерью была неандерталка, а отцом – денисовский человек, была найдена в сибирской пещере в 2012 году, но анализ ДНК позволил узнать о ее предках только сейчас.

Жившая 50 000 лет назад в той же пещере, где в 2011 году впервые были найдены останки таинственных денисовцев, женщина унаследовала примерно половину генетических вариантов от них и от неандертальцев. Принадлежащая женщине митохондриальная ДНК, которая преимущественно передается по материнской линией, явно принадлежала неандертальской женщине. Примерно половина ее аллелей (генетических вариантов) гетерозиготны, что позволяет предположить, что она действительно была гибридом первого поколения, родившимся от двух далеких линий рода Homo. Однако в отцовском геноме можно тоже предположить неандертальское родство: возможно, неандертальские гены пришли к ней и с этой стороны, хотя и через много поколений.

Еще один противоречивый вывод – тот факт, что мама-неандерталка этой сибирской женщины оказалась более близкой родственницей неандертальцев из Хорватии, чем найденных ранее неандертальцев из той же пещеры. Почему это произошло и как группы неандертальцев мигрировали на такие расстояния туда и обратно? И если они свободно скрещивались с денисовцами, почему они так и не объединились в один вид? Вопросов пока намного больше, чем ответов.

Выследить по ДНК

ДНК-генеалогия позволяет найти преступника по генеалогическим деревьям Угрозами вычислить по IP уже давно никого не удивишь: сегодня даже давно забытые «глухари» удается раскрыть при помощи анализа ДНК. Причем теперь криминалистам необязательно секвенировать каждого, ведь ДНК-генеалогия позволяет найти преступника по генеалогическим деревьям, основанным на генетических данных его дальних родственников. Так, к примеру, в апреле удалось найти маньяка, орудовавшего в Калифорнии в 1970-80-х годах.

Сегодня по всему миру набирают популярность генетические анализы для установления родства – тесты вроде 23andMe или Ancestry. Полученные данные компании обязаны хранить в неприкосновенности, однако судебное постановление может разрешить полиции использовать их для поиска нарушителей закона. Чтобы упростить работу полицейским, сегодня любой желающий может поделиться данными с онлайн-базой данных GEDMatch, запущенной двумя специалистами по генеалогии из Техаса и Флориды. Именно с ее помощью удалось выследить уже 73-летнего преступника, сопоставив ДНК с мест преступления с ДНК его дальних родственников.

К этой осени троюродные братья или даже более близкие члены семей 60% европеоидных американцев могут найтись в этой базе с 1 миллионом образов. 3 миллиона образцов позволит найти 90% белого населения США, даже если они никогда не проходили ДНК-тесты. Ученым только предстоит решить связанные с такими исследованиями этические вопросы – в том числе, что делать с возможностью перепутать преступника с кем-то из его близких родственников.

Гены, вы имеете право хранить молчание

Исследователи из Кебриджа смогли заключить РНК в объятия липидных наночастиц, которые помогают найти дорогу в печень и защищают неустойчивую молекулу на протяжении долгого пути РНК-интерференция – открытый 20 лет назад способ заставить гены «молчать» (то есть, не производить белок) при помощи блокировки информационных РНК. Однако создать новый класс лекарств на основе этой технологии долго не удавалось: РНК-молекулы, которые должны создавать интерференцию, легко подвержены разрушению, да и направить их адресно в нужную ткань не удавалось.

После десятилетия работы решить эту проблему смогли исследователи из Кебриджа, которые смогли заключить РНК в объятия липидных наночастиц, которые помогают найти дорогу в печень и защищают неустойчивую молекулу на протяжении долгого пути. Такое лекарство могло бы спасти пациентов от транстиретинового амилоидоза – блокировать производство неправильно сворачивающегося белка, который повреждает мышцы и нервы.

В этом году исследователям удалось добиться одобрения для своего лекарства – вслед за одобрением нескольких других классов РНК-лекарств двумя годами ранее. Сейчас развивается еще более новый метод доставки: на этот раз защищать и провожать по назначению молекулу РНК смогут специализированные сахара.

Посмертные записки эдиакарского клуба

Маленькие шарики с Белого моря когда-то представляли собой колонии цианобактерий Эдиакарские ископаемые – необычная ветвь многоклеточных живых организмов, обитавшая на Земле полмиллиарда лет назад и не оставившая прямых потомков. Ученые уже 70 лет спорят, были ли многие из них растениями, животными или другой ветвью древа жизни, которая не смогла сохраниться до наших дней.

Австралийские ученые исследовали молекулярные органические остатки на ископаемых с Белого моря, которые принадлежали жившим 550 миллионов лет назад организмам. Они обнаружили высокое содержание гопанов, что позволило доказать, что маленькие шарики с Белого моря когда-то представляли собой колонии цианобактерий.

С той же методикой исследователи приступили и к одному из самых знаменитых эдиакарских органимов – овальной полметровой дикинсонии (которой мы решили посвятить подзаголовок этой части). Ее останки, как оказалось, содержали похожие на холестерин молекулы, которые характерны для животной клетки. Эта «молекулярная подпись» намекает на то, что Dickinsonia может оказаться первым известным животным. А чуть позже другая научная группа нашла следы молекул, сегодня производимых только губками. Молекулы появились в слоях породы возрастом 660-635 миллионов лет, и это на 100 миллионов лет старше, чем первые известные ископаемые губки.

Белково-капельным путем

Белки в форме капелек могут участвовать в переписывании информации с ДНК на РНК Как молекулы оказываются в нужное время в нужном месте, чтобы клетка могла выполнять свои функции? Как они пробираются сквозь густой молекулярный «суп» цитоплазмы, чтобы встретить свою пару среди тысяч других? Ответом на этот вопрос могут стать жидкие капельки. Из белка.

С 2009 года ученые начали понимать, что многие белки могут отделиться от цитоплазмы и конденсироваться в концентрированные жидкие капельки, особенно когда клетка отвечает на стресс. Фазовое разделение двух жидкостей, похожее на то, что произойдет с уксусом и маслом в салатной заправке, сегодня становится одной из самых актуальных тем в биологии. В 2017 году роли белковых капелек в функционировании генов в ядрышке клетки посвятили целых две статьи в Nature. В уходящем 2018 году три работы в Science показали, что их функции гораздо шире: оказалось, что белки в форме капелек могут участвовать в переписывании информации с ДНК на РНК.

Некоторые белки с «хвостами», похожими на спагетти, могут запускать такую конденсацию. Однако если что-то пойдет не так, жидкость может превратиться в гель, а гель затвердеть, что приводит к патологическим последствиям (образованию амилоидных бляшек и нейродегенеративным заболеваниям). Поэтому изучение темы беловых капелек может помочь еще и созданию лекарств от таких болезней, как боковой амиотрофический склероз.

Автор: Екатерина Мищенко

Страницы

Подписка на АКАДЕМГОРОДОК RSS