Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН разработал и поставил новый ускоритель серии ЭЛВ на Подольский опытно-экспериментальный кабельный завод – ОАО «Экспокабель». Ускорители такого типа используются для облучения проводов с полиэтиленовой изоляцией, чтобы повысить их термоустойчивость, которая имеет принципиальное значение, например, в нефтедобывающей промышленности, судостроении, авиапромышленности. В результате появляется возможность заменить дорогие кабели из тефлона и полипропилена на более дешевые с аналогичными свойствами. Средняя рыночная стоимость ускорителей такого типа составляет 30-50 млн рублей, в зависимости от модификации.

Первый ускоритель типа ЭЛВ производства ИЯФ СО РАН появился на опытном заводе Всесоюзного научно-исследовательского института кабельной промышленности (ВНИИКП) – в настоящее время ОАО «Экспокабель» -  в 1973 году. Он непрерывно отработал более 40 лет. Новая, более мощная установка станет заменой «ветерану».

Основные параметры ускорителя – энергия и мощность электронного пучка. Энергия влияет на глубину проникновения пучка: чем больше энергия, тем большую толщину изоляции можно обработать, а мощность – на производительность (скорость облучения кабеля), которая может достигать 400 м/мин. По словам технического директора ОАО «Экспокабель» Сергея Чернышенко, использование более мощного ускорителя (20 кВт на старом против 50 кВт на новом) приведет к увеличению скорости облучения проводов более чем в 2 раза. Кроме того, за счет использования нового ускорителя улучшится равномерность облучения проводов, которая влияет на качество и срок службы изоляции.

Сшивка полимеров. Облучение проводов

«Полиэтилен – очень дешевый материал, его недостаток – низкая рабочая температура (70ºС), - рассказывает доктор технических наук, заведующий научно-исследовательской лабораторией ИЯФ СО РАН Николай Куксанов. – Длинные линейные молекулы полиэтилена в ходе электронно-лучевой обработки образуют поперечные связи, в результате чего материал приобретает кристаллические свойства. Такой процесс называется сшивкой полимеров. Облученный полиэтилен, в зависимости от состава композиции, может работать при температуре 120-190 ºС, поэтому его используют вместо дорогого термоустойчивого тефлона или полипропилена».

Существует два основных вида сшивки: физическая и химическая. Ускоритель серии ЭЛВ разработки ИЯФ СО РАН используют для физической (электронно-лучевой) сшивки полимеров.

Он состоит из источника высокого напряжения, ускорительной трубки, в которой движется пучок, и выпускного окна из фольги для вывода этого пучка в атмосферу. Уровень автоматизации ускорителя позволяет легко связать его с технологической линией, обеспечивая высокую производительность.

Термостойкие провода. Где еще применяются ускорители ЭЛВ

Облученные кабели используются в нефтедобывающей промышленности, для электропитания нефтепогружных насосов. У обычных проводов в таких условиях изоляция растворяется, в то время как «сшитые» провода обладают необходимой масло- и бензостойкостю, а кроме того, имеют высокую рабочую температуру (120–190ºС). Следующая область применения – атомная промышленность: облученные кабели можно сделать устойчивыми к воздействию радиации. Такие провода применяются также в авиа- и судостроении. В соответствии с новым регламентом самонесущие изолированные провода (провода для наружного применения) должны иметь сшитую изоляцию.

Еще одна сфера использования ускорителей ЭЛВ – очистка сточных вод. Данные ускорители успешно применялись при ликвидации экологической катастрофы в Воронеже (более 30 лет назад), когда отходы производства «Воронежсинтезкаучук» попали в городской водозабор, а также при очистке сточных вод текстильного производства в городе Тэгу в Южной Корее. Это единственные в мире примеры использования ускорителей в качестве полномасштабных установок экологического назначения.

ИЯФ СО РАН и «Экспокабель»

Исторически опытный завод ВНИИКП служил площадкой для отработки новых технологий с использованием экспериментального оборудования и материалов. После прохождения проверки на этом заводе технологии передавались на другие предприятия. Именно здесь впервые в Советском Союзе, на оборудовании, разработанном специалистами ИЯФ СО АН СССР, была опробована технология радиационной модификации полимеров. В докладе 1985 г. председателя СО АН СССР, академика В.А. Коптюга говорилось, что экономический эффект от применения ускорителей в электротехнической промышленности превысил четверть миллиарда рублей. Это сопоставимо с затратами на создание новосибирского Академгородка. За время своего существования ИЯФ СО РАН выпустил более 200 промышленных ускорителей, из которых более 120 – серии ЭЛВ.

Алла Сковородина

Эксперименты, связанные с доместикацией животных, проводятся в Институте цитологии и генетики СО РАН не менее сорока лет. Мировую известность Институту, как мы знаем, принесла работа академика Дмитрия Беляева по одомашниванию серебристо-черных лисиц. Однако объектом исследований стали здесь не только лисицы, но также крысы-пасюки и американские норки. Благодаря этой многолетней и во многом уникальной работе была убедительно подтверждена выдвинутая Дмитрием Беляевым идея о том, что основой доместикации, предпринятой древним человеком, стал бессознательный отбор неагрессивных животных.

Выступая на прошедшей Международной Конференции, посвященной столетнему юбилею Дмитрия Беляева, главный научный сотрудник ИЦиГ СО РАН Нина Попова поделилась с коллегами важными результатами, полученными в ходе экспериментов. Речь шла, прежде всего, о скрытых механизмах доместикации, влияющих на перестройку поведения животных. Говоря по-простому, исследования показали, что у одомашненного животного мозги работают немножечко не так, как это происходит у его дикого агрессивного сородича. Соответственно, эти различия мы можем наблюдать не только внешне, но и на молекулярном уровне.

Нина Попова подчеркнула, что отсутствие агрессивности по отношению к человеку является самым основным, самым характерным, «обязательным» признаком доместикации. Это именно то, ЧТО отличает домашних животных от диких.

«Данная идея, – заметила она, – была изложена Дмитрием Константиновичем Беляевым. Им была создана и соответствующая гипотеза, что в незапамятные времена человек бессознательно вел отбор по этому признаку». Практика убедительно подтвердила эту догадку.

Нина Попова напомнила, что отбор на низкую агрессивность привел к появлению совершенно неагрессивных особей не только у лисиц, но и у крыс-пасюков – со всеми признаками доместикации. По ее словам, эти крысы-пасюки мало того, что стали неагрессивны, они проявляют явно дружелюбное поведение по отношению к человеку. Еще одним любопытным признаком доместикации, по замечанию ученого, стало появление на груди животного белых пятен. Их появление считается коррелятивным признаком при доместикации практически всех животных. Соответственно, этот признак появился и у крыс-пасюков, хотя в природе такой расцветки никто не встречал.

Главный вопрос, на который попытались ответить наши ученые: что происходит с этими животными, почему они так резко отличаются от своих диких сородичей? «Нужно понимать, – заметила Нина Попова, – что генов, которые непосредственно регулируют поведение, не существует. Бесполезно искать ген того или иного поведения. Искать нужно ген, регулирующий регуляторы поведения. А регулятором поведения выступает мозг. Любое изменение поведения связано с изменением функциональной активности и работы тех или иных нейротрансмиттеров мозга».

Проведенные в лаборатории исследования как раз и показали, что доместикация животных связана с изменением нейромедиаторов мозга. Причем, это было показано впервые. Согласно полученным данным, в перестройке поведения при селекции животных на низкую агрессивность участвует серотониновая система мозга. Иными словами, агрессивные и неагрессивные животные различаются по уровню серотонина в мозге, по активности основных ферментов метаболизма серотонина и по экспрессии серотониновых рецепторов. Почему именно серотонин привлек такое внимание ученых? Нина Попова разъясняет так: «Серотонин привлекает внимание по многим причинам, но в данном случае мы выделяем две главные причины. Первое, серотонин – это самый древний из известных нам медиаторов, который начинает работать – в том числе и в онтогенезе – до появления нервной системы. Вначале он работает как нейрогормон, а потом – как нейротрансмиттер. И он играет очень большую роль во время пренатального развития, влияя, в том числе, и на нейрогенез. И второй момент. Когда мы – более сорока лет назад – начинали свои исследования, были буквально единичные работы, где отмечалось, что серотонин понижает агрессивность. И в течение последних лет появилось огромное количество данных, которые подтверждают такую регуляцию агрессивного поведения практически у всех животных. В том числе это относится и к человеку».

Повышенное содержание серотонина было обнаружено как у доместицированных лисиц, так и у доместицированных крыс-пасюков.  Правда, по словам Нины Поповой, изменения были обнаружены не сразу – примерно к одиннадцатому поколению.

Точнее, изменения накапливались от поколения к поколению, пока картина не предстала со всей отчетливостью. Принципиально важно здесь именно то, что одинаковый характер изменений был выявлен у животных разных видов. Причем, важна сама «механика» указанных изменений. То есть речь идет не о случайности, а о четко согласованном, упорядоченном процессе, происходящем на молекулярном уровне. По мнению Нины Поповой, это достаточно редкий случай, когда получают сходную направленность результатов. И если учесть совпадение данных для лисиц и для крыс-пасюков, то можно с уверенностью сказать, что серотонин, действительно, участвует в процессе доместикации. «Аналогия здесь получена полная», – уточняет Нина Попова. Поэтому, считает ученый, нет никакого сомнения в том, что серотонин ингибирует агрессивность, участвует в регуляции агрессивного поведения.

Необходимо отметить, что серотонин – необычайно полифункционален. Считается, что он регулирует значительно большее число разных видов поведения, чем какой-либо другой нейромедиатор. И в данном исследовании на себя обращают внимание регуляции тех признаков, которые совершенно отчетливо меняются при селекции. В частности, было выявлено, что реакция на стресс у агрессивных животных гораздо выше, чем у неагрессивных. То есть изменение метаболизма серотонина ведет не только к изменению агрессивности, но и к изменению других признаков и систем. И как раз наличие серотонина как главного, общего регулятора объясняет появление сходных коррелятивных признаков у разных видов животных, отбираемых на низкую агрессивность.

Обнаружение такого регулятора является значительным шагом наших ученых на пути к разгадке тайны доместикации. И принципиально здесь то, что немалая часть важных научных результатов была впервые получена именно в нашей стране, конкретно – в ИЦиГ СО РАН.

Наталья Тимакова

История Алтайского экспериментального сельского хозяйства Сибирского отделения Академии наук неразрывно связана с именем академика Дмитрия Константиновича Беляева, столетию со дня рождения которого был посвящен целый ряд мероприятий этого лета. В середине 1970-х годов он выступил с проектом сохранения генофонда аборигенных пород домашнего скота.

Как известно, в мире постоянно идет процесс вытеснения одних пород одомашненных животных другими. Вместе с тем, каждая порода – носитель уникальных комбинаций генов, сложившихся в результате многовековой селекции и естественного отбора в особых условиях среды. И потому – незаменимый источник генофонда для селекционеров будущего. Сохранить его и предлагал академик.

Как отметил один из коллег Дмитрия Константиновича, академик Владимир Шумный (возглавивший Институт цитологии и генетики после Д.К. Беляева), Горный Алтай, а конкретно – Черга, в качестве базы для реализации этого проекта была выбрана не случайно.

– Во-первых, через нее проходит Чуйский тракт, что обеспечивает транспортную доступность. В наличии имелись достаточные площади – порядка 70 тысяч гектаров пастбищ и сельхозугодий. С кормами все было более или менее нормально. Поэтому, после рассмотрения нескольких вариантов, остановились именно на Черге.

На тот момент в стране еще сохранились небольшие популяции аборигенных пород животных старой селекции с очень ценными свойствами. Такие, как серый украинский скот, про который писал Гоголь и чьи уникальные вкусовые качества славились по всей России. Или – якутская лошадь, которая может зимовать в самых суровых условиях, и якутская корова, жирность молока которой не имеет аналогов в мире. Уцелевших представителей этих и других ценных пород собирали и привозили в Чергу со всех концов страны – как генофонд для последующей работы ученых и селекционеров. В результате, в Сибири строилась новая «Аскания Нова», но уже как база сохранения генофонда животных, как существующих пород, так и редких и исчезающих видов.

По сути, речь шла о создании уникального национального парка, вот только в СССР тогда даже не существовало такого понятия. Поэтому Черге присвоили статус экспериментального сельского хозяйства СО АН СССР.

Только через два года в стране был официально организован первый национальный парк – Лосиноостровский. Сегодня мы можем предполагать, что свою роль в создании этой системы сыграл опыт Черги. И это тоже результат реализации проекта академика Беляева.

– Идея ведь была совершенно гениальная, - уверен заместитель директора ФГУП «Алтайское экспериментальное сельское хозяйство» Николай Нечипоренко. – Она вполне сопоставима с идеями Вавилова по степени своей значимости. Уже и самого Дмитрия Константиновича нет, и страны, где он работал не стало. А его проект живет. Он оказался очень правильным и своевременным, тогда еще можно было что-то сохранить. И, в результате, это и сохранилось до сих пор.

Одной из «жемчужин», создававшейся коллекции стала популяция зубров. Для сохранения чистоты образцов генома ее следовало изолировать, разместить на значительном удалении от мест основных мест обитания зубров. И Черга подошла для этих целей как нельзя лучше.

Но организация национального парка союзного значения для исчезающих пород скота стала лишь первым этапом грандиозного замысла академика Беляева. В дальнейшем, ожидал он, в Черге откроются лаборатории ряда институтов Сибирского отделения, в которые приедут работать молодые, талантливые и амбициозные сотрудники.

По сути, речь шла о создании на Горном Алтае еще одного Академгородка, только биологического направления. И, что немаловажно, Дмитрий Константинович сумел заручиться поддержкой в руководстве страны.

В числе тех, кто поддержал начинание академика, были руководитель Госплана Николай Байбаков и министр среднего машиностроения СССР Ефим Славский.

Поддержка сыграла свою роль, работа закипела. Была создана соответствующая проектная документация, технико-экономическое обоснование развития хозяйства - и Черга начала меняться прямо на глазах.

Очень много средств выделялось на жилищное строительство (в расчете на тех специалистов, кто приедет в Чергу работать), еще больше – на развитие инфраструктуры: дорог, производственных помещений, приобретение сельхозтехники и кормов. Для Горного Алтая – на тот момент одного из самых неразвитых регионов Советского Союза – картина небывалая.

– Люди, которые здесь жили, я имею в виду простых людей, а не начальство, испытали огромный подъем, - вспоминает Валерий Шиховцев, один из ветеранов хозяйства, участвовавший в работах по обустройству Черги. – У всех нас было чувство, что тут будет что-то значимое, важное для страны. И приятно было сознавать свою сопричастность к этому. Поэтому я уверен, что заслуга Дмитрия Константиновича огромна. И очень жаль, что его идеи не успели до конца воплотиться в жизнь – они и через десятилетия продолжали бы приносить ощутимую пользу стране и ее народу.

Ему вторит и академик Шумный.

– Дмитрий Константинович выстраивал реализацию проекта так, что со временем он должен был из национального парка превратиться в полноценный научный центр. Туда уже поехали работать первые научные сотрудники. Да и сам академик мечтал, по выходу на пенсию, поселиться в Черге.

К сожалению, воплотить в жизнь все свои замыслы он просто не успел. Беляев ушел из жизни рано, в 1985 году, а через несколько лет стала рушиться страна. Но к тому времени на практике успели воплотить первую часть его замысла – создать на базе Чергинского совхоза экспериментальное хозяйство, где наука и производство работали рука об руку. И оно сумело выстоять в кризисные девяностые, когда практически вся поддержка проекта со стороны государства была свернута, тем самым доказав жизнеспособность идеи академика в режиме самых суровых испытаний.

– Говорить, как было трудно выжить и прожить до сегодняшнего дня, наверное, нет смысла, - уверен руководитель ФГУП «Алтайское экспериментальное сельское хозяйство» Юрий Земеров. – Всем было трудно и каждый выбирал свою стезю. Я думаю, что нам было легче, несмотря на все. Потому что мы говорим о том, что было после 1991 года, но нельзя забывать, о том, что было до этого времени, я имею в виду – тот задел, который был создан командой под руководством академика Беляева.

Этот задел позволил хозяйству смягчить последствия «шоковой терапии» 1990-х и сохранить свой статус – одного из наиболее эффективных в регионе. Удавалось даже продолжать развитие инфраструктуры. Сохранились молочное и мясное скотоводство, мараловодство.

Второй важной составляющей успеха стало то, что пусть и в значительно меньших объемах, но удалось сохранить связь с наукой. Проводились эксперименты по скрещиванию зубров с домашним скотом, были и другие направления – отбор коров по содержанию в молоке капо-казеина, в области противопаразитарной обработки, содержания маралов и так далее. Но все сходятся в одном – это лишь малая доля той работы, что предполагалась здесь. И надеются, что власть вспомнит однажды о проекте академика Беляева. И большая наука вернется на Горный Алтай.

Наталья Тимакова

Во время нападения 20-летняя девушка получила несколько ножевых ранений: были повреждены внутренние органы, задето сердце. На этом фоне развился обширный инфаркт миокарда, вследствие чего отмерло 80% мышечной ткани сердца, за счет которой происходят сердечные сокращения.

«У пациентки развилась тотальная сердечная недостаточность, которая привела к серьезным дистрофическим изменениям внутренних органов: печени, почек, легких. На момент поступления в Центр у Кристины был выраженный асцит – скопление свободной жидкости в брюшной полости. За время лечения врачи удалили около тридцати литров жидкости. По причине изменений во внутренних органах девушке невозможно было выполнить трансплантацию сердца. Единственным применимым методом лечения была механическая поддержка кровообращения –  имплантация бивентрикулярной (обоих желудочков сердца) поддержки», – комментирует руководитель центра хирургии аорты, коронарных и периферических артерий профессор Александр Михайлович Чернявский.

Кристине имплантировали компактную бивентрикулярную систему с двумя аксиальными насосами, которые выполняют сократительную функцию сердца. Один насос забирает кровь из левого желудочка сердца и перебрасывает в аорту, второй перебрасывает из правого предсердия кровь в легочную артерию. Производительность системы сравнима с работой сердца. Давление в правом и левом отделах сердца неравнозначно: максимальное давление в левом желудочке составляет 115-125, в правом – 25 мм рт. ст. Разработчики механической системы поддержки сердца сумели подобрать параметры таким образом, чтобы она функционировала в обоих отделах. Специальная программа создает потоки крови в насосах с соблюдением естественного давления. 

«Обычно при недостаточности и правого, и левого отделов сердца пациентам имплантируют насосы с пневматическим приводом. Это громоздкие системы, человек вынужден передвигаться с тележкой, где располагается компрессор, подающий воздух.

Кристине была установлена отечественная система, которая в сотню раз меньше аналога», – рассказывает врач-кардиолог кардиохирургического отделения аорты и коронарный артерий Дмитрий Владиславович Доронин.

Операция продолжалась около 6 часов. По оценке специалистов, самый сложный период для Кристины уже позади. Контрольное обследование показало, что организм девушки пришел в физиологическую норму: урон, который нанесла организму сердечная недостаточность, восполнен.

«Девушка восстановилась. Хорошо питается, много двигается. Кристине требуется дальнейшая реабилитация, которую она будет проходить в другом медицинском учреждении. Ей необходим умеренный врачебный уход, контроль за приемом лекарств. Осенью мы планируем провести Кристине трансплантацию сердца», – сообщил профессор Чернявский.

Дарья Семенюта

28 июня 2017 года на Суворовской площади состоялся организованный Профсоюзом работников РАН митинг, основным требованием которого было резкое увеличение финансирования науки. Собравшиеся потребовали от правительства выполнить Указ Президента России от 7 мая 2012 года № 599 и довести внутренние затраты на исследования и разработки до 1,77% ВВП, а также уже в 2018 году поднять финансирование фундаментальных исследований из федерального бюджета до 0,22% ВВП.

В настоящее время правительство официально лишь печально констатирует, что в 2015 году вместо 1,77% ВВП внутренние затраты на исследования и разработки составили 1,13% ВВП. Неформально же невыполнение указа объясняется тяжелой финансово-экономической обстановкой.

Можно согласиться с тем, что в 2012 году будущее представлялось в существенно другом свете: никто и представить не мог ни резкого падения цен на нефть, ни западных санкций. Однако помимо майского указа вопроса финансирования науки — фундаментальной науки из средств федерального бюджета — касается еще один президентский документ, принятый в 2015 году, — Поручение Президента России Пр-1369, п. 2-б, от 14 июля 2015 года.

Оно гласит: «…обеспечить при формировании проектов федерального бюджета на 2016 год и последующие годы объем бюджетных ассигнований на проведение фундаментальных научных исследований в процентном отношении к валовому внутреннему продукту на уровне 2015 года». Ответственным за выполнение поручения названо правительство России, срок выполнения — 15 августа 2015 года (далее — ежегодно).

Это поручение было принято уже в кризисной ситуации и носило защитный характер: оно должно было защитить фундаментальную науку от стремления Минфина урезать расходы в условиях кризиса.

Об этом на заседании Совета по науке и образованию при Президенте России 23 ноября 2016 года прямо сказал сам Владимир Путин:

«Следует сосредоточить повышенное внимание на развитии фундаментальной науки, нацелить ее на получение принципиально новых знаний, поиск ответов на так называемые большие вызовы завтрашнего дня. Несмотря на непростую ситуацию, необходимо поддержать уровень расходов на фундаментальную науку в процентах от ВВП. Сэкономив здесь сегодня, мы будем, безусловно, безнадежно отставать завтра — и допустить этого не можем».

Должно быть

Казалось бы, всё предельно ясно: один и тот же процент ВВП должен выделяться на фундаментальные исследования из федерального бюджета каждый год начиная с 2016-го. Рассчитать объем планового показателя просто: в распоряжении автора поручения, Владимира Путина, в июле 2015 года, очевидно, не могло быть итоговых данных по финансированию фундаментальных исследований и объему ВВП за 2015 год.

Не могло быть таких данных по состоянию на 15 августа 2015 года и у ответственного исполнителя поручения, премьер-министра Дмитрия Медведева. Единственные официальные данные, имевшиеся на тот период, — это зафиксированные текущей версией закона о федеральном бюджете на 2015 год объем финансирования фундаментальной науки и прогнозный объем ВВП. Значения этих величин на момент издания поручения были определены Федеральным законом № 93-ФЗ от 20 апреля 2015 года и составляли 115,1 млрд руб. и 73 119,0 млрд руб. соответственно, что означает, что президент предписал тратить из федерального бюджета на фундаментальные исследования не менее 0,157% ВВП.

На самом деле, если быть корректными, даже больше: дело в том, что в 2015 году выделяемые на повышение оплаты труда научных сотрудников средства проходили не по статье «фундаментальные исследования», а по другой статье — «другие общегосударственные вопросы», тогда как в настоящее время они учитываются как расходы на фундаментальные исследования.

В 2015 году упомянутый выше закон предписывал израсходовать на эти цели 4,7 млрд руб. Поэтому нужно либо учесть эти деньги как расходы на фундаментальные исследования в 2015 году (и тогда объем бюджетных расходов на фундаментальные исследования бюджета должен составлять 0,164% ВВП), либо расходовать на фундаментальные исследования из бюджета 0,157% ВВП, а средства на повышение оплаты труда научных сотрудников выделять сверх этой суммы.

Реальная ситуация

Вроде бы всё просто, но наши чиновники слишком творческие люди, чтобы подходить к выполнению по-ставленных перед ними задач формально. Как обстоят дела с выполнением поручения президента, понятно из ответа Минфина на мой запрос:

«В соответствии с поручением Президента Российской Федерации от 14 июля 2015 года № Пр-1369 финансовое обеспечение фундаментальных исследований должно быть сохранено относительно ВВП на уровне 2015 года, составляющем 0,142 процента.

Объем ассигнований федерального бюджета на проведение фундаментальных исследований в текущем финансовом году, предусмотренный в Федеральном законе от 1 июля 2017 года № 157-ФЗ „О внесении изменений в Федеральный закон «О федеральном бюджете на 2017 год и плановый период 2018 и 2019 годов»“, составляет 118,7 млрд. рублей или 0,129 процента к уточнившемуся объему ВВП на 2017 год (92190,0 млрд. рублей).

С учетом пожертвования денежных средств Российскому научному фонду (далее — Фонд) от ОАО „Роснефтегаз“ в 2017 году на общую сумму 12,5 млрд рублей, из которых 4,5 млрд рублей уже получены Фондом, а оставшаяся сумма должна быть перечислена до 1 июля т. г., объем финансирования фундаментальных научных исследований составит 131,2 млрд рублей или 0,142 процента к прогнозному объему ВВП, что соответствует уровню 2015 г.».

Отметим, что готовившая ответ Минфина Светлана Гашкина, директор департамента бюджетной политики в отраслях социальной сферы и науки, использует ровно тот же способ вычисления планового показателя, что и я, понимая его как отношение запланированного текущей версией закона о федеральном бюджете объема расходов на фундаментальные исследования к прогнозируемому объему ВВП. Вот только цифры у нее получаются другие.

Первый трюк, используемый Минфином, — это добавление к бюджетным расходам на фундаментальную науку средств ОАО «Роснефтегаз», переданных Российскому научному фонду. Из текста поручения ясно, что речь идет только о бюджетных расходах.

Второй трюк — это манипуляции с объемом ВВП. Россия перешла на новую методику вычисления объема ВВП (Систему национальных счетов — 2008), использование которой приводит к увеличению объема ВВП по сравнению со старой методикой (Системой национальных счетов — 1993) при тех же значениях экономических показателей. Очевидно, использование пересчитанного в последующие годы объема ВВП 2015 года является жульничеством: ни у президента Путина в июле 2015 года, ни у премьера Медведева в августе того же года машины времени не было.

Эти нехитрые трюки позволили Минфину занизить бюджетное финансирование фундаментальных исследований по сравнению с требуемым президентом как минимум на 26 млрд руб. (если считать исходя из минимального значения планового показателя — 0,157% ВВП).

Что делать?

Можно и нужно указывать Минфину на некорректность такого поведения, но бороться нужно за гораздо более серьезное увеличение финансирования науки. Активные действия Профсоюза работников РАН — митинг, публикации в СМИ, обращения в раз-личные органы власти, — по неофициальной информации, уже привели к значительному увеличению обсуждаемого в ходе бюджетного процесса объема расходов на фундаментальные исследования по сравнению с планировавшимся ранее.

Вопрос пока еще не решен окончательно, поэтому полезно поддержать высказанные на митинге Профсоюза работников РАН 28 июня 2017 года требования, касающиеся увеличения финансирования науки, в том числе фундаментальных исследований. Это можно сделать, направив хотя бы краткое обращение президенту России через его официальный сайт. Придется набивать текст руками (скопировать из файла не получится), в ответ придет отписка, но это не важно — это тот случай, когда каждый голос имеет значение.

Евгений Онищенко, физик (ФИАН), член ЦС Профсоюза работников РАН

Мягкая пшеница — важный сельскохозяйственный злак, урожайности которого уделяется большое внимание, ведь около 20 % потребляемых калорий люди получают именно из пшеницы. В ее генах зачастую происходят различные мутации, в том числе влияющие на число зерен в колосе. Подобные метаморфозы можно обратить в свою пользу, исследованием чего и занимаются ученые из ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН.

Мягкая (или хлебная) пшеница активно используется в пищевой промышленности: для приготовления хлебобулочных изделий, солода, отрубей, крахмала. Соцветием данного злака является колос: он состоит из главной оси, а к ней, в свою очередь, присоединяются колоски. Они же содержат не видные глазу цветки, которые дают начало зерновкам. Особенности строения колоса определяют как число, так и вес зерен, потому изучение влияющих на архитектуру соцветия факторов значимо для повышения урожайности этой сельскохозяйственной культуры.

Как биологический вид мягкая пшеница отличается большой экологической пластичностью — способностью существовать в различных средах, оказывающих какое-либо воздействие на организм. В мире известно более 25 000 экотипов (совокупностей однородных популяций в пределах того же вида), произрастающих в умеренных широтах. Геном пшеницы огромен, его размер на порядки превышает размеры генома риса и кукурузы.

В норме колоски пшеницы располагаются двумя параллельными рядами вдоль оси колоса, а само соцветие не ветвится, как, например, у риса: в противном случае это уже отклонение. Однако такие изменения могут быть даже полезными, а потому ученые ФИЦ ИЦиГ СО РАН исследуют генетическую регуляцию развития соцветия пшеницы. Они работают на материале коллекции мутантов, появившихся как благодаря природному спонтанному мутационному процессу, так и в результате индуцированного (химического, радиоактивного) мутагенеза в лабораторных условиях.

— Нас интересуют аномалии в развитии соцветия, связанные с формированием колоска и цветка, — рассказывает кандидат биологических наук Оксана Борисовна Добровольская.

— Исследуя строение соцветия, мы поделили образцы нашей коллекции на несколько групп, каждая из которых характеризуется определенными особенностями развития.

В первой, самой большой группе, вместо цветков развиваются колоски, и в результате формируется колос нестандартного типа — многоколосковый. У второй образуются дополнительные (так называемые вертикальные) колоски — один над другим. В третьей только часть цветков развивается по стандартной схеме, а часть заменена колосками. В последней же удлиняется ось колоскового стержня — то есть ее рост становится индетерминированным (не останавливается), а также появляются дополнительные органы — сверхчисленные чешуи, закрывающие колоски.

— Группы различаются особенностями развития и генами, которые эти особенности определяют, — поясняет исследовательница. — Мы уже выделили ген, отвечающий за изменения в первой группе, а австралийские ученые — во второй. Для этого проводились комплексные исследования: на молекулярно-генетической карте, которая показывает расположение генов, молекулярных ДНК-маркеров, а также расстояния между ними на хромосоме, определялось положение гена, контролирующего многоколосковое соцветие. Затем, основываясь на сходстве структурной организации хромосом злаков, был определен влияющий на такие изменения ген-кандидат.

Дело в том, что все современные злаки произошли от общего предка — потому у их хромосом сходное строение. Если известно точное расположение какого-либо гена на молекулярно-генетической карте одного вида, а также выявлено, что изучаемая область не подвергалась перестройкам в процессе эволюции, можно предположить наличие гена с такой же структурой и функциями у других видов. В частности, это возможно сделать у злаков, чей геном к настоящему времени наиболее изучен — например, риса. В исследовании ученых ИЦИГ СО РАН таким геном-кандидатом оказался FRIZZY PANICLE — его мутации вызывают формирование колосков вместо цветков у риса. Предположительно, у пшеницы есть ген с такими же функциями.

— Так как геном пшеницы состоит из трех близкородственных субгеномов, надо было определить последовательность ДНК гена-кандидата в каждом из них, — рассказывает Оксана Добровольская. — В результате один геном оказался функционально неактивен из-за перестроек в регуляторной области гена, а в остальных двух мутации все-таки вызвали нарушения перехода от одной стадии развития к другой. Выходит, FRIZZY PANICLE определяет установление идентичности меристем (образовательных тканей растения) цветка, а его мутации могут стать причиной изменений в развитии и их внешнего проявления — того самого развития колосков вместо цветков.

Вслед за этим ген FRIZZY PANICLE был выделен в геноме пшеницы тучной — c тетраплоидным (состоящим из двух субгеномов) геномом. В отличие от мягкой пшеницы, у тучной широко распространены многоколосковые ветвистые формы. Было показано, что причиной появления ветвистости независимо от места произрастания является одна и та же мутация гена FRIZZY PANICLE. Сибирские ученые выяснили: она передалась и другому виду тетраплоидной пшеницы — твердой — при спонтанной гибридизации.

После исследователи перешли к третьей, менее изученной группе со схожим (как у первой) фенотипом. В обоих случаях вместо цветков формировались колоски, но в первом изменялись все цветки, а в другом преобразования происходили только в верхней области колоска.

— Фенотип третьей группы определяется другим, уже известным геном — SHAM RAMIFICATION2, — поясняет Оксана Добровольская. — Так что мы подумали: раз мутации FRIZZY PANICLE и SHAM RAMIFICATION2 вызывают сходные проявления, возможно эти гены имеют и общие функции? Чтобы проверить вероятное взаимодействие, применялся классический анализ: исследователи скрестили образцы тетраплоидных видов пшеницы из обеих групп и проанализировали фенотип их потомков.

Оказалось, что гены пшеницы FRIZZY PANICLE и SHAM RAMIFICATION2 независимо наследуются и принадлежат разным генетическим путям регуляции (то есть участвуют в регуляции разных процессов при развитии). Неожиданной находкой стало выявление других, еще не изученных генов или гена, которые наряду с FRIZZY PANICLE определяют ветвистость колоса тучной пшеницы. Совсем другими экспериментами к выводу о существовании этих генов пришли китайские ученые.

Попытки переносить ген, определяющий фенотип первой группы, в коммерческие сорта пшеницы для повышения урожайности продолжаются до сих пор, но существенных результатов получить пока не удалось. Вероятно, исследователям не хватает знаний о других генах, которые в комплексе с изученными регулируют развитие колоса пшеницы. А вот линии из другой группы мягкой пшеницы — с повышенной фертильностью цветков и озерненностью колоска — уже можно использовать в современной селекции как донора полезных признаков.

— Нельзя говорить, что все мутации генов, регулирующих развитие, вредны или, наоборот, полезны — есть еще и нейтральные, — заключает исследовательница. — Однако именно спонтанные мутации по некоторым генам, определяющим развитие и архитектуру колоса, способствовали тому, что пшеница стала широко возделываться человеком. В перспективе результаты исследований даже позволят сказать, какие сочетания аллелей генов нужно использовать для получения продуктивных сортов.

Алёна Литвиненко

Фото предоставлены Оксаной Добровольской

Согласно христианскому учению, Адам, пребывая в раю еще до своего грехопадения, мог свободно общаться с животными и управлять их волей. Следуя этому взгляду, ранние христианские подвижники, удаляясь в пустыни, стремились таким же образом подражать первому человеку. Ходили легенды, будто им удавалось укрощать свирепых хищников и обращать их себе на службу. Известен сюжет о том, как огромный медведь наведывался к Сергию Радонежскому в его лесную избушку, обнаруживая кроткий нрав перед святым угодником.

Эти легенды невольно всплывают в памяти, когда мы знакомимся с историей эксперимента по доместикации диких лисиц, начатого академиком Дмитрием Беляевым. В самой этой истории есть поистине что-то мистическое, как будто ученые решили вернуть отношения с дикими животными к легендарному первозданному состоянию. Ведь только по прошествии многих лет - после получения положительных результатов - стало понятно, что исходные идеи оправдались, что подходы к работе с животными были выбраны верно, что расчеты и прогнозы оказались обоснованными. Но как это можно было понять с самого начала, осуществляя эксперимент практически с чистого листа? Чем руководствовался наш выдающийся генетик, реализуя свой замысел?

Выступая на прошедшей Международной конференции, посвященной столетию со дня рождения Дмитрия Беляева, его ученики и коллеги отмечают необычные черты его характера и уникальные интеллектуальные способности. Дмитрий Константинович, действительно, мог предвидеть то, чего не предвидели многие, как будто между ним и животными была на самом деле какая-то невидимая эмоциональная связь.

Его верная ученица – Людмила Трут, с самого начала принимавшая участие в эксперименте, вспоминает:

«Дмитрий Константинович обладал незаурядным интеллектом. Но интеллектом специфическим. Его незаурядная интеллектуальная деятельность проявлялась не только в системном мышлении, то есть в мышлении практическом, основывающемся на фактах, но в значительной степени – на основе эмоционального, интуитивного восприятия этих явлений и событий. У него была богатейшая интуиция! Он улавливал почти неуловимое. Поэтому многие его гипотезы и идеи до сих пор носят пророческий характер».

Согласитесь, что это очень красноречивое свидетельство. По словам Людмилы Трут, Дмитрий Беляев с самого начала проявлял большой интерес к эволюции доместикации. Еще работая в Институте звероводства в Москве, он неизбежно вовлекался в разработку практических задач, имеющих большое научное значение. И первая эволюционная загадка, над которой он очень много размышлял с самого начала: возможно ли заставить лисицу размножаться чаще одного раза в год? Как известно, лисица относится к числу сезонно размножающихся животных. Приплод она приносит строго один раз в год. В то время как собака – ее ближайший родственник – имеет потомков в любое время года. Дмитрий Беляев, - говорит Людмила Трут, - с самого начала задумался: что же такое произошло с собакой в процессе ее одомашнивания, что она может давать приплод чаще, чем один раз в году? Для практического звероводства это имело большое значение.

Поэтому первая проблема, над которой размышлял Дмитрий Беляев, - это проблема учащения кратности размножения лисиц. Основная идея, возникшая у него в те годы, сводилась к следующему: на начальных этапах одомашнивания животные испытывали сильнейший пресс отбора по поведению. Как полагал ученый, во время действия этого отбора действительной генетической мишенью являются гены поведения. «Этим генам он отводил особую роль. Он даже не исключал, что эволюционно эти гены возникли как гены, контролирующие генетические процессы. А уже их участие в регуляции поведения – это их более позднее эволюционное поведение», - говорит Людмила Трут.  По ее словам, Дмитрий Беляев признавался, что под этими идеями не должно быть зыбкой почвы его интуиций. Под этим поведением необходимо построить прочный теоретический фундамент, а для этого необходимо было воспроизвести самые ранние этапы доместикации на примере той же лисицы.

Показательно, что в то время эту идею никто не воспринимал всерьез. Эксперимент по воспроизведению исторического процесса доместикации считали утопией. Например, процесс одомашнивания собаки растягивался на тысячелетия. Как это можно было уложить в научный эксперимент? Однако, замечает Людмила Трут, Дмитрий Беляев исходит из того, что в процессе исторической доместикации действовал, в основном, дарвиновский естественный отбор. Действовал он крайне медленно. На каком-то этапе его сменил искусственный отбор, проводимый первобытным человеком. Но отбор этот был не направленный. «Дмитрий Константинович полагал, что если с самого начала взять в свои руки этот процесс и поставить доместицируемых животных в условия сильнейшего пресса – сознательного, направленного на специфические свойства поведения, - то этот эксперимент из утопического может превратиться в реальное воспроизведение раннего события доместикации», - вспоминает Людмила Трут.

Поэтому, невзирая на весь скепсис в отношении своей идеи, Дмитрий Беляев стал осуществлять практическую работу в этом направлении, производя скрещивания у лисиц, которые в минимальной степени проявляли комплекс дикости по отношению к человеку. Надо сказать, что в конце 1950-х звероводческая отрасль процветала. Поэтому материала для экспериментов было предостаточно. Как мы отмечали, Дмитрий Беляев был убежден в том, что главным последствием одомашнивания было изменение поведения животных. Поэтому он очень внимательно следил за тем, как меняется из поколения в поколение поведение лисиц.

«Он видел эти изменения, - говорит Людмила Трут, - Но мне хочется сказать не о фактических данных, которые были получены в ходе эксперимента, а об эмоциональном отношении Дмитрия Константиновича к этим данным. И вообще – об его отношении к этому эксперименту всей своей жизни. 

Это надо было видеть: как он эмоционально отреагировал, когда увидел первого щеночка, который вместо того, чтобы рычать и скалить зубы, виляет хвостиком перед человеком, жалобно скулит и бежит к нему! Дмитрий Константинович был просто в настоящем восторге!».

По словам Людмилы Трут, Дмитрий Беляев внешне был очень сдержан, даже суров, но по душе своей он был очень мягкий, очень эмоциональный, очень добрый. И своего эмоционального отношения к этим ручным лисятам он не мог скрыть. И даже не считал нужным скрывать эти эмоции.

Самый важный вывод, пожалуй, заключался в понимании того, что эффективность доместикации во многом зависит от формы взаимоотношений между человеком и животным. «Определенно можно сказать, - отмечает Людмила Трут, - что условия доместикации лисицы, которая всю жизнь проводит в изолированной клетке и имеет строго дозированные контакты с человеком – это не те условиях доместикации, какие прошла в свое время собака, свободно осваивая новую экологическую нишу около человека. И нам очень хотелось организовать такой эксперимент: хотя бы часть животных освободить из клетки, поселить их рядом с человеком. И такой дом у нас появился».

По воспоминаниям Людмилы Трут, когда исследователи жили в этом доме вместе с лисицами, то наблюдали очень много любопытных событий, которые в дальнейшем были описаны в отдельной книге, вышедшей в США. Эта книга, по словам автора, посвящена не просто научному эксперименту. По сути своей она посвящена, как высказалась Людмила Трут, «дальновидному ученому, харизматическому лидеру и доброй души человеку – Дмитрию Константиновичу Беляеву».

Олег Носков

Черные кошки, бегущие с корабля крысы, низколетящие (к дождю) ласточки. Теперь приметы кажутся наивными, но кое-что в них хорошо видно: человек всегда присматривался к животным, чтобы понять, что происходит вокруг. Теперь ученые предлагают для этого более надежный аппарат — имплантируемые сенсоры, с которыми любой организм можно превратить в живого разведчика, собирающего данные об окружающем мире. Группа Максима Тимофеева из НИИ биологии Иркутского государственного университета мечтает наладить экологический мониторинг Байкала с помощью рыб и других подводных обитателей.

Первая работа в этом направлении у российских биологов вышла осенью прошлого года. Тогда они вместе с коллегами из научной группы профессора Игоря Меглинского (Университет Оулу, Финляндия) предложили использовать в качестве имплантируемого сенсора капсулы с начинкой из pH-чувствительного флуоресцирующего красителя SNARF-1, у которого с изменением кислотности меняется спектр флуоресценции.

Оболочка капсулы состоит из нескольких слоев полимеров и выполняет две функции: улучшает биосовместимость системы и не выпускает большие молекулы SNARF-1 наружу (при этом различные низкомолекулярные вещества могут проходить через эту пористую оболочку, поэтому pH внутри капсулы оказывается таким же, как и снаружи). Локализация красителя очень важна — иначе SNARF-1 растекался бы по всему объему жидкости, к которой его добавляют, и для получения сигнала флуоресценции нужной интенсивности в животных приходилось бы вводить так много красителя, что это уже было бы опасно для их жизни.

Ученые показали, что такая система хорошо подходит для мониторинга pH у одного из видов байкальских эндемиков — рачков-амфипод, или бокоплавов. А одновременно с этим исследованием ученые вместе с научного группой Антона Садового из Национального института материаловедения и инженерии (Сингапур) вели исследования на более универсальных подопытных организмах — рыбках данио-рерио, или, как их еще называют, рыбах-зебрах.

Скорее жив, чем мертв

Кислотность крови — важный физиологический показатель для многих организмов. Например, у рыб в нормальном состоянии pH колеблется в районе 7,7 — 7,8, а изменение кислотности говорит о серьезных проблемах. Например, при гипоксии (недостатке кислорода) в крови накапливается углекислый газ и кислые продукты анаэробного метаболизма, что приводит к понижению pH.

«Мы хотим предложить мировому научному сообществу эффективную методику для прижизненной оценки стресс-ответа организма, которая будет доступна любому исследователю в любой части планеты, — рассказывает Тимофеев. — Проще всего это сделать на знакомых всем объектах, и поэтому в новом исследовании мы переключились на рыбок данио-рерио, классический лабораторный объект, широко применяемый в научных исследованиях: не так много найдется желающих осваивать новый метод, если он изначально „заточен“ только под применение на уникальных байкальских эндемиках».

В своей работе ученые использовали капсулы с флуоресцентным красителем размером около пяти микрон и под анестезией (суспензией гвоздичного масла) вводили их в почки данио-рерио. Дальше эти сенсорные микрочастицы попадали в кровоток и разносились по всему телу.

В эксперименте измеряли pH в капиллярах жабр рыбы. Для этого данио-рерио вылавливали, удаляли у них жаберные крышки (данио-рерио без жаберных крышек продолжают жить) и после этого помещали под флуоресцентный микроскоп. Он фокусировался на отдельные капилляры с микрокапсулами красителя внутри, снимал спектры флуоресценции и после этого переводил их в значения кислотности (до начала эксперимента сенсоры калибровали в разных физиологических средах — соляном растворе, плазме крови карпа, а также крови рыбки-зебры, чтобы однозначно сопоставить характерные изменения флуоресценции и pH). Похожим образом кислотность также измеряли в межклеточном пространстве мышц около спинного плавника.

Такую методику пока сложно назвать безболезненной и незаметной для рыб, но до этого все было гораздо хуже: для того чтобы узнать pH подопытных рыб, их нужно было умертвить.

«Конечно, подопытных животных в наших экспериментах было жалко, но иначе пока не получается, и наш метод уже сделал большой шаг вперед по сравнению с другим процедурами изучения физиологических показателей рыб или других небольших животных, — рассказывает Тимофеев. — Сейчас, например, чтобы измерить pH данио-рерио, у нее необходимо отобрать почти всю кровь и тем неминуемо умертвить. Соответственно, если вам нужно посмотреть динамику воздействия какого-то фактора в течение несколько дней или недель, то придется каждые сколько-то дней умерщвлять новую группу рыб. С имплантируемыми же сенсорами можно регулярно измерять физиологические параметры одного и того же организма и тем не только снижать необходимое количество особей, но еще и оставлять их живыми в ходе исследования».

Исследование показало, что имплантируемые сенсоры позволяют надежно отслеживать изменения кислотности: в нормальном состоянии данио-рерио сенсоры фиксировали pH в районе 7,3-7,5 (такие сравнительно небольшие отклонения от среднего 7,7-7,8 — это норма для рыб-зебр), а если подопытные рыбки впадали в кому или умирали (ученые не провоцировали состояние комы или смерти специальным образом — некоторые индивиды самопроизвольно в него впадали из-за стресса, связанного с анестезией и при вводе сенсорных капсул), то это сопровождалось характерным закислением pH до значений около 6,8-7,0.

Так ученые показали, что новый метод чувствителен к критическим изменениям в состоянии рыбы вроде наступления комы или смерти, а в будущем они планируют развить свой подход и сделать инкапсулированные флуоресцентные сенсоры гораздо более чувствительными.

Точность работы сенсоров также проверили классическими методами: для этого некоторых подопытных рыб умерщвляли и определяли кислотность их крови с помощью pH-чувствительных микроэлектродов. Значения кислотности, измеренные в жаберных капиллярах, с хорошей точностью совпали с этими результатами за исключением небольшого смещения в область повышенных pH, которое, по мнению ученых, может свидетельствовать не о слабостях нового подхода, а о несовершенстве классических методов, при которых анализируемые физиологические жидкости в контакте с воздухом могут незначительно закисляться (то есть обладать чуть меньшим pH).

От спорта до умных ферм

«Одна из основных целей нашего проекта — это разработка новых методов для экологического мониторинга состояния озера Байкал", — рассказывает Тимофеев.

"Чувствительность байкальских эндемиков гораздо выше, чем у обитателей обычного пресного водоема, то есть те уровни загрязнения, которые для других организмов считаются нормальными, у байкальских эндемиков часто вызывают серьезные негативные изменения. Поэтому традиционные сертифицированные методики экологической оценки, например по выживаемости маленьких ракообразных, дафний, на Байкале могут давать ошибочное понимание. Они должны быть адаптированы под специфику эндемичных организмов. Имплантируемые оптические сенсоры помогут справиться с этой задачей: по мере развития технологий с их использованием можно будет вести непрерывный скрининг стрессового состояния одного и того же тест-объекта и точно отслеживать эти процессы in vivo, то есть прижизненно — без изъятия организма из среды и тем более без его умерщвления».

Кроме экологического мониторинга новую разработку можно использовать и в других областях. Имплантируемые сенсоры, по словам ученых, можно применять в различных биомедицинских решениях, например для непрерывного мониторинга стрессовых состояний у спортсменов, работников вредных производств или в агроиндустрии, для создания «умных ферм» — роботизированных сельскохозяйственных комплексов, состояние растений в которых будет постоянно отслеживаться с помощью различных вживленных в них сенсоров.

Пока исследователи отрабатывают свою технологию. Они хотят адаптировать флуоресцентные сенсоры к различным живым организмам (насекомым, моллюскам, а в перспективе — даже млекопитающим), а также тестируют сенсоры для определения других физиологических параметров и оценки концентрации в телах эндемиков различных промышленных загрязнителей вроде тяжелых металлов.

Михаил Петров

Как мы уже сообщали, в начале августа этого года в Новосибирском Академгородке прошла большая по размаху Международная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения выдающегося советского генетика - академика АН СССР Дмитрия Беляева. Его деятельность чаще всего ассоциируется с уникальным экспериментом по одомашниванию лисиц. Об этом много говорят и много пишут. Гораздо реже освещается другое поле деятельности Дмитрия Константиновича, имеющее далеко идущие социальные (и даже культурные) последствия, и важность которого отчетливее всего осознается именно в наши дни.

В 1980 году по инициативе Дмитрия Беляева на территории Горного Алтая – в поселке Черга Шебалинского района – было организовано Алтайское экспериментальное хозяйство, где планировалось собрать коллекцию редких пород животных и перспективных для доместикации и гибридизации представителей диких видов (например, зубров). Об этой замечательной инициативе напомнил своим коллегам известный современный генетик Илья Захаров-Гезехус, выступая на Международной конференции. По его словам, был предложен своего рода мегапроект в области эволюционной биологии и экологии. Правда, в советское время реализация таких мегапроектов была привычна в основном для физики, но не для биологии. К сожалению, преждевременная смерть Дмитрия Беляева, а также дальнейшие экономические и политические «потрясения» не позволили реализовать это начинание в намеченном масштабе. Хотя сам проект, признался Илья Захаров-Гезехус, был чрезвычайно интересен. Лаборатория в Черге работала и продолжает работать по сей день. И о том, что научно-исследовательская деятельность в этой лаборатории была достаточно успешной, свидетельствует выполнение нескольких диссертационных работ, основанных на собранном там материале.

В чем смысл создания таких коллекций, каково их научное и чисто прикладное значение? Илья Захаров-Гезехус пояснил:

«Порода – это носитель уникальных аллелей и генных комплексов, сложившихся в результате подчас многовековой селекции и естественного отбора в особых условиях среды». Принципиально важно здесь то, что каждая порода уникальна и при ее потере не воспроизводима. Потери же происходят постоянно. Каждую неделю в мире исчезает примерно две породы одомашненных животных.

Россия в этом плане – не исключение. По словам ученого, наша страна была когда-то очень богата различными породами. К настоящему времени примерно половина из них исчезла или находится под угрозой исчезновения. Так, исчезло 27% пород крупного рогатого скота, 21% находится в критическом состоянии. Не лучше ситуация с овцами: 15% пород исчезло, 32% - в критическом состоянии. Также исчезло 22% пород лошадей. В критическом состоянии – 29 процентов. Та же история со свиньями: исчезло 29% пород, 20% - в критическом состоянии.

В свете сказанного примечательно то, что в Черге до сих пор сохраняется интереснейшая порода серого степного скота, поголовье которого в начале XX века на территории Российской Империи насчитывало несколько миллионов голов! Как сказал Илья Захаров-Гезехус, «сейчас крошечное стадо в Черге – это единственное сохранившееся стадо серого степного скота в Российской Федерации». Примерно такое же по численности стадо сохранилось (возможно) на территории Украины.

В пользу сохранения старых пород выдвигается несколько аргументов. Главный аргумент – экономико-биологический. Суть его в следующем. Требования к сельскохозяйственным животным изменчивы и непредсказуемы. Это, прежде всего, касается продуктов животноводства, изменения вкусов, влияния моды и так далее. Сохранение местных пород, отмечает Илья Захаров-Гезехус, обеспечивает резерв для преодоления возможных селекционных лимитов, возникающих в ходе работы по выведению новых пород. Поэтому в качестве селекционного резерва рассматриваются не только дикие виды, но и старые аборигенные породы. Причем этот резерв в данном случае более обоснован.

Не менее важен и научный аргумент. Он заключается в том, что исследования в области генетики, физиологии, биохимии, иммунологии, морфологии и т.д. требуют сохранения и поддержания большого разнообразия среди животных. Изучение отдельных локальных пород может вскрыть механизмы процессов эволюции, онтогенеза, поведения, искусственного и естественного отбора.

Есть также культурно-исторические аргументы. Суть их в том, что старинные местные породы справедливо рассматриваются как элементы культурного наследия, ценные памятники природы и культуры. Они могут быть использованы как исследовательский и учебный материал в истории и этнографии, и в этом качестве их ценность ничуть не ниже неодушевленных артефактов.

Таким образом, генофонды отечественных пород необходимо рассматривать как национальное богатство нашей страны. Эту мысль, отметил Илья Захаров-Гезехус, наши ученые настойчиво пропагандируют уже в течение многих лет. Скажем, орловская порода лошадей была самым настоящим культурным достоянием России. «Само название этой породы, - подчеркнул ученый, - вызывает устойчивые ассоциации с историческими событиями и историческими деятелями нашей страны». К сожалению, теперь говорить об это породе мы можем только в прошедшем времени.

Тем временем в некоторых странах местные породы лошадей не только не исчезли, но и стали национальными символами. Например, финская лошадь стала символом Суоми. Исландская лошадь – символом Исландии, арабская лошадь – символом арабских стран.

В нашей стране кое-какие породы сохраняются в любительских коллекциях. Однако, как объяснил Илья Захаров-Гезехус, при любительском разведении сохраняется не весь генотип, а только те аллели, которые обеспечивают лишь своеобразный внешний вид животного. По его словам, попытки сохранить породу в малом числе особей, скорее всего, окажутся безуспешными. Проведенные расчеты показали необходимую минимальную численность, обеспечивающую хорошую сохранность породы. Так, для кур необходимо иметь 50 петухов и 250 самок. Для крупного рогатого скота – 10 быков и 50-60 коров. Для свиней – 25 хряков и 100 свиноматок. Для овец – 12-25 баранов и 100-250 овцематок. Как мы понимаем, любителям содержать такое поголовье не под силу.

В общем, сохранение генофонда одомашненных животных – это сугубо профессиональная задача. Причем задача дорогостоящая и требующая систематического проведения объемной научно-исследовательской работы. По сути своей, она укладывается в параметры того мегапроекта, который был в свое время инициирован академиком Дмитрием Беляевым. Данная инициатива, безусловно, лишний раз подтверждает гениальность его прозрений и умение сочетать фундаментальные знания с социально значимой практикой.

Олег Носков

От редакции: Более подробный рассказ об истории и сегодняшнем дне Экспериментального сельского хозяйства СО РАН в Черге будет рассказано в специальном репортаже нашего портала в ближайшие дни

Одна из приятных черт Новосибирска – большое количество публичных лекций и других мероприятий, популяризирующих современные научные достижения. Проще говоря, у любого активного горожанина всегда есть возможность узнать что-то новое и интересное. Например, про суперконденсаторы, двумерные кристаллы и то, как они меняют окружающую нас действительность. Рассказал об этом в своей лекции Олег Фея, сотрудник лаборатории компьютерного дизайна материалов МФТИ, научный журналист, участник новосибирского EUREKA!FEST и победитель Science Slam в Москве.

Вначале своего выступления он отметил, что за последние десятилетия резко возрос уровень употребления энергии: в два с лишним раза по сравнению, скажем, с 1970-ми годами. Одновременно с этим серьезно изменилась сама структура потребления энергии. В частности, раньше основным «потребителем» выступали стационарные электроприборы, имеющие проводное подключение к электросети. Сейчас же резко растет доля мобильных устройств, от смартфонов до электромобилей.

И, естественно, что все эти мобильные устройства формируют новые требования к источникам питания. Все потребители хотят, чтобы их смартфоны и планшеты заряжались быстро и сохраняли этот заряд как можно дольше. И производители уже работают в этом направлении - наш портал рассказывал об этом.

Одним из этапов решения этой (и не только этой) задачи стало появление так называемых суперконденсаторов. Что же это такое? Про обычные конденсаторы мы знаем со школьной скамьи, они достаточно просто устроены: две пластинки, расположенные на близком расстоянии, чем больше их площадь и меньше расстояние между ними – тем выше емкость конденсатора. Очевидно, что оба способа увеличения емкости имеют свои ограничения, поскольку зависят от размеров самого конденсатора.

Но люди не были бы людьми, если бы не попытались обойти эти ограничения. Уменьшить расстояние между пластинами удалось с помощью двойного электронного слоя, когда расстояния между ионами и электродами свелись к одному ангстрему. Увеличить площадь пластин, не меняя габариты самого конденсатора, сумели с помощью использования для их изготовления пористого материала (прежде всего, активированного угля). Получившиеся устройства и назвали суперконденсаторами, их емкость была больше, чем у обычных аналогов, в десятки тысяч раз (сейчас эти показатели еще более впечатляющи).

Однако уже первые суперконденсаторы показали и свои «слабые места. Как отметил Олег Фея, они довольно быстро заряжались и столь же быстро разряжались (в среднем за несколько секунд). Это серьезно ограничивало возможность их использования. Для сравнения – средняя литий-ионная батарея (придумана компанией Sony в 1991 году) может обеспечивать до 10 часов работы устройства, которое она питает. К слову, одним из направлений развития этой технологии стали разработки новосибирских ученых, которые пытались запустить в серийное производство на заводе «Лиотех».

Одним из больших минусов литий-ионных батарей стал весьма ограниченный срок службы (обычно 1000-2000 циклов зарядки-разрядки), после которого емкость батареи падает почти до нуля. Суперконденсаторы в этом плане имеют практически неограниченный срок службы (на тестах они без проблем выдерживали миллион циклов).

А вот продолжительность каждого цикла удается продлить с помощью двумерных кристаллов, первым из которых стал ныне широко известный графен, который является атомарным слоем графита (за его создание Новоселов и Гейм получили Нобелевскую премию). В наши дни, конечно, одним графеном дело не ограничивается, есть множество таких кристаллов. И, как отметил докладчик, мы можем наблюдать формирование новой высокотехнологичной отрасли, куда сегодня вкачиваются миллионы долларов инвестиций, которые завтра принесут миллиарды прибыли.

Одним из новых материалов, которые связаны с этой сферой, стали MAX-фазы – маериалы, которые обладают свойствами и металлов (высокая электро- и теплопроводность), и керамики (высокая термоупругость). Впервые их открыли в 1971 году австрийские ученые, но потом это открытие несколько забылось (ввиду неочевидности применения на практике), пока они не были вновь «переоткрыты» в середине 1990-х годов как TizSiC_2. К этому времени технологии уже дошли до той стадии развития, когда нужда в подобных материалах была очевидной. Тогда же и родился термин МАХ, где М – это переходной металл (титан, ванадий и т.п.), А – металл третьей подгруппы таблицы Менделеева (алюминий и др.), а Х – углерод или азот.

По своей структуре они напоминают слоеный пирог, в котором можно разорвать связи и получить двумерный кристалл, что и было проделано в 2011 году. Получившиеся кристаллы назвали максины, которые оказались замечательным материалом в усовершенствовании суперконденсаторов.

- В них уже можно загонять литий или магний, - рассказал Олег Фей, - и, тем самым, значительно понижать скорость отдачи энергии при сохранении большой емкости самого материала. Емкость максина составляет примерно 500 фарад на кубический сантиметр. Для сравнения, емкость обычного конденсатора – один нанофарад на тот же кубический сантиметр. То есть, мы видим разницу уже не в тысячи, а в миллионы и более раз.

Следующий шаг – совместить максины с пористой угольной пластиной. Это уже будет шаг к гибридным конденсаторам, в которых традиционные металлические обкладки пластин заменяются двумерными материалами. Происходящие в них химические реакции служат как накоплению энергии, так и замедлению ее высвобождения. Для тех же целей предполагают использовать и углеродные нанотрубки (как замену активированного угля), которым в последние годы также уделяют немало внимания. Одна из последних разработок – бумага-конденсатор из максинов. Хотя, как ее будут использовать, – пока до конца не ясно.

Другое дело – более традиционные виды суперконденсаторов – их уже сейчас используют в самых разных областях, причем с каждым днем все шире. Они востребованы там, где надо быстро набрать энергию и так же быстро ее отдать. Например, в городском электротранспорте. Трамвай в китайском городе Гуанчжоу может проезжать отрезки до пяти километров на одном заряде и вновь набрать его за несколько секунд на очередной остановке. Это довольно экологичный вид транспорта и позволяет обойтись без электрических проводов на протяжении самой линии. В Израиле похожим способом питаются троллейбусы на автономном ходу (его «рожки» выдвигаются только при подъезде к остановке, где и происходит быстрая зарядка). Есть еще и фотовспышки, шуруповерты и немало других электроприборов, при изготовлении которых в качестве источника питания используются суперконденсаторы.

Сейчас ищут способы использования их в солнечных батареях, КПД которых рассчитывают значительно повысить благодаря их способности накапливать большие объемы энергии. Так что, эта технология может оказаться еще одним «драйвером» для развития альтернативной энергетики.

Подводя итог, Олег Фея подчеркнул: "С каждым днем расширяется сфера применения суперконденсаторов и, соответственно, будут расти возможности мобильных устройств, которые невообразимым образом меняют нашу жизнь. В частности, мы все меньше будем привязаны к традиционной инфраструктуре электроcетей, что неизбежно приведет и к ее кардинальной перестройке".

Наталья Тимакова