Рудольф Салганик родился 12 июня 1923 г. в Киеве. Там же в 1940 году поступил в Медицинский институт. Спокойно доучиться не дала война: получив диплом врача за три с половиной года, с 1944 года воевал в рядах Советской Армии. Сначала в парашютно-десантном батальоне, а затем – командиром санитарной роты гвардейского стрелкового полка III Украинского фронта.

После демобилизации в 1946 году, Салганик смог вернуться к занятиям наукой и, спустя несколько лет работы в киевском Институте питания, защитил кандидатскую по биохимии. А вскоре молодому ученому предложили переехать в Сибирь, где строился Академгородок и его институтам требовались такие сотрудники – молодые, амбициозные и талантливые.

Первый директор Института цитологии и генетики Сибирского Отделения АН СССР Николай Петрович Дубинин предложил Рудольфу Салганику возглавить лабораторию нуклеиновых кислот. Так начался новосибирский этап его научной работы (продлившийся почти сорок лет), по итогам которого лаборатория превратилась в отдел молекулярной генетики, а сам Салганик стал академиком РАН.

В первый же год работы лаборатории, он высказал предположение о том, что ферменты, деполимеризующие нуклеиновые кислоты – нуклеазы, могут задерживать размножение патогенов в организме (и излечивать вирусные заболевания). Его первая статья на эту тему получила разгромную рецензию от «лысенковцев». Но такой отпор не смутил боевого офицера и уверенного в своей правоте ученого.

Рудольф Иосифович вместе с колегами проводит ряд экспериментов. Результаты оказываются впечатляющими: введение РНКазы увеличивало выживаемость мышей, зараженных вирусом гриппа, с 16 до 60 %. Работа продолжается и открывает новые перспективы - нуклеазы оказываются незаменимыми при лечении ряда вирусных заболеваний глаз, герпеса, клещевого энцефалита. Затем принцип лечения вирусных заболеваний нуклеазами был распространен и в ветеринарии.

Так целеустремленность и блестящая интуиция позволили Салганику создать новый класс лекарственных препаратов, основанных на изучении молекулярных механизмов хранения, передачи и реализации генетической информации. И все это во времена «лысенковской биологии», отрицавшей ценность генетики.

Сегодня нуклеазы официально признаны эффективными противовирусными средствами и широко используются для лечения целого ряда тяжелых заболеваний человека и животных. А самому Салганику в 1976 г. в Англии, на Международном конгрессе по разведению пчел «Апимондия» вручили медаль за выдающуюся работу по защите пчел от вирусных болезней.

Кто-то, может, и успокоился бы на достигнутом, но только не Рудольф Салганик. Человек талантливый и энергичный, он продолжал активную исследовательскую деятельность, изучая фундаментальные молекулярно-генетические процессы. В частности, связь репликации и транскрипции с различными физико-химическими состояниями ДНК в клетке. Ученые установили, что в процессе репликации (удвоения) ДНК в ней появляются протяженные однонитевые участки. А дальше – снова (как и в случае с нуклеазой) смелое предположение: используя высокую чувствительность этих участков к химическим мутагенам, можно включать в мутационный процесс определенные гены при их репликации и получить таким образом ограниченный предопределенный спектр мутаций. Эта теория, подтвержденная экспериментально, стала основой для создания целого ряда штаммов бактерий-суперпродуцентов нуклеаз, протеаз, аминокислот, которые по сей день используются в промышленности, сельском хозяйстве и ветеринарии.

Вообще, многое из созданного при участии и под руководством Салганика востребовано и работает до сих пор. В 1970 году, по его инициативе, было организовано СКТБ биологически активных веществ, которое доктор биологических наук Рудольф Салганик и возглавлял до середины 1970-х годов. В СКТБ БАВ (ныне НИКТИ БАВ) впервые в стране начали в значительных масштабах производиться нуклеотиды, обеспечившие развитие работ по обратной транскрипции и генной инженерии.

В начале 1970-х гг. Ниной Александровной Соловьевой под руководством Салганика была создана линия крыс, получившая название OXYS. На сегодня в ФИЦ ИЦиГ СО РАН выведено более 100 поколений крыс этой линии. Она считается признанной моделью таких заболеваний, как сенильная катаракта, возрастная макулярная дегенерация, остеопороз. Модель активно используется для исследования механизмов развития этих заболеваний, а также для оценки эффективности новых способов их профилактики и лечения. Недавно было доказано, что нейродегенеративные изменения в мозге этих крыс делают их пригодными и для изучения болезни Альцгеймера.

Большой цикл работ Р. Салганика связан с исследованием еще одной функции ДНК: транскрипции – процесса переписывания генетической информации при синтезе молекул РНК, соответствующим одному или нескольким генам. Полученные результаты, в перспективе, способны привести к созданию нового типа антибиотиков.

На протяжении четверти века в лаборатории Салганика велось изучение механизмов старения. Современная биология считает основной причиной старения и сопутствующих ему заболеваний – свободные радикалы. Эти постоянно возникающие в наших клетках производные кислорода могут повреждать наследственный аппарат клетки, ее составные части. Салганику с коллегами удалось впервые получить линию животных с наследуемой высокоинтенсивной продукцией радикалов в клетках. Оказалось, что действительно, эти животные в два раза быстрее стареют, у них выше число повреждений ДНК, белков, клеточных мембран, чем у их нормальных собратьев, они чаще страдают сколиозом, эмфиземой, катарактой, онкологическими заболеваниями. Полученные данные открывают новые возможности для изучения молекулярных механизмов старения, а, значит, и создания средств, замедляющих его.

А еще в его научном багаже свыше 300 научных публикаций в ведущих журналах, десятки патентов на изобретения, подготовка 7 докторов и более 50 кандидатов. Все это позволяет считать академика Салганика – крупнейшим специалистом в молекулярной биологии и генетике, биохимии и биофизике. За свои научные достижения он был удостоен Государственной и Ленинской премий, награжден орденами.

Мы сохраним добрую память о нашем друге и коллеге Рудольфе Салганике.

Пресс-служба ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН»

Опубликовано в "Наука в Сибири", № 16 (27 апреля 2017 г)

 На международном форуме «Городские технологии» в Новосибирске участники обсудили системы управления ЖКХ и «умные дома», а сибирские ученые представили свою технологию бестраншейной замены трубопроводов.

Бестраншейная технология прокладки и замены подземных коммуникаций была разработана в Институте горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН совместно с фирмой «Комбест». Дело в том, что открытый способ предполагает огораживание территории, выкапывание старой трубы и замену на новую. Помимо сложности подобной процедуры, рабочим долго приходится восстанавливать дорожное полотно, которое начинает проседать, от чего страдают здания и сооружения. При реализации бестраншейного способа используются уже имеющиеся колодцы, через которые без вреда для дорог и природных условий прокладывается новая труба.

— В основе нашей технологии лежат пневмомолоты или пневмопробойники — машины ударного действия, — рассказывает руководитель Научно-инженерного центра ИГД СО РАН, кандидат технических наук Андрей Савченко. — На пневомомлот, размещенный в колодце, монтируется разрушитель и расширитель, а к задней части пневмопробойника присоединяются секции нового трубопровода.Устройство разрушает старую трубу в то время как расширяется грунт для новой, которая затягивается в образованную скважину.

Работы на основе такого метода проводились как в московском Кремле, так и в новосибирском Театре оперы и балета: копать было нельзя, а потому пришлось воспользоваться бестраншейным способом.

В настоящий момент разрабатывается разрушитель для нового типа трубы — гофрированной: при глубокой укладке она сдавливается и деформируется. Существующими ножами такие трубы никогда не резалась, а так как с подобными трубопроводами периодически происходят аварии, специалисты ИГД СО РАН создают устройства для резки, которые уже проходят технические испытания.

26 апреля начал работу II Международный форум-выставка «Городские технологии». В прошлом году организаторы – Департамент промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска - ставили себе целью провести некий смотр имеющихся инновационных разработок, пригодных для внедрения в городское хозяйство. В этот раз, как отметил начальник департамента Александр Люлько, задачей Форума станет анализ практики внедрения smart-технологий в российских и зарубежных городах.

В рамках Форума пройдет ряд конгрессных мероприятий, с обсуждением опыта внедрения технологий в других регионах, будут представлены технологии и разработки для городского хозяйства, пройдут презентации компаний, институтов развития и встречи с инвесторами. Мы обязательно расскажем подробнее о тех из них, что показались нам наиболее интересными. А пока предлагаем вашему вниманию небольшой фоторепортаж с открытия и пленарного заседания Форума.

Как и в прошлом году, всех гостей перед церемонией открытия ожидала небольшая, но яркая концертная программа.

Но вот настало время для самой церемонии. Открывали Форум мэр города Анатолий Локоть и президент СО РАН академик Александр Асеев. Если в прошлом году символические ключи от Форума передавал робот, то в этом году мэру и академику пришлось нажать на не менее символическую кнопку запуска.

Как и ранее, вместе с Форумом проходила масштабная выставка, демонстрирующая достижения новосибирских ученых, разработчиков, производителей, изобретателей.

Первый этаж Экспоцентра отдали на откуп увлекающейся научно-техническим творчеством молодежи.

На втором разместились организации-участницы Форума, распределенные по секциям: энергетика, ИТ-технологии, «Доступная среда», ЖКХ и многое другое.

Еще одной доброй традицией Форума становится большое внимание, которое ему уделяет научное сообщество Академгородка – главный интеллектуальный ресурс Новосибирска.

А вот география Форума в этом году значительно расширилась. В нем приняли участие не только представители многих сибирских и дальневосточных городов, но и делегации из Казахстана, Монголии, Приднестровья, Сингапура. Это и позволяет теперь называть Форум международным. 

Первым деловым мероприятием Форума стало пленарное заседание «От умных технологий к умному городу», модерировал которое начальник департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска Александр Люлько.

В своем докладе вице-президент РАН, председатель СО РАН, академик Александр Асеев кратко изложил ряд направлений, где научные институты Академгородка готовы предложить горожанам свои наработки: от новых видов общественного транспорта до эффективных систем поиска утечек в коммуникациях ЖКХ и программы озеленения Новосибирска, подготовленной сотрудниками Сибирского ботанического сада. 

Одно из направлений - инновации в области энергетики более подробно осветил в своем докладе другой академик - директор института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН Сергей Алексеенко. В частности, он предложил технологии утилизации ТБО с помощью тепла, сбрасываемого новосибирскими ТЭЦ.

Как уже говорилось выше, об этой и других, не менее интересных технологиях и практиках, рассмотренных на мероприятиях Форума вы сможете узнать из наших статей и интервью.

Ученые Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ) разрабатывают для гамма-обсерватории TAIGA уникальные детекторы, которые помогут зарегистрировать гамма-кванты в недоступном ранее диапазоне энергии – от 100 ТэВ и выше. Источником таких частиц считается Крабовидная туманность. В будущем оборудование ИЯФ СО РАН и НГУ позволит найти новые источники, а также проверить гипотезы происхождения частиц с высокой энергией.

«Вселенная – большой космический ускоритель, который производит частицы с гораздо большей энергией, чем самый известный в мире коллайдер - Большой адронный, – комментирует старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией НГУ, кандидат физико-математических наук Евгений Кравченко. – Если энергия гамма-квантов (фотонов с высокой энергией) сравнительно мала, то есть составляет несколько десятков ГэВ, их регистрируют на специальных спутниках. Потоки таких частиц большие, но чем выше энергия, тем гамма-квантов становится меньше».

Для сравнения – максимальная энергия сталкивающихся протонов на Большом адронном коллайдере – 7 ТэВ, а энергия гамма-квантов, прилетевших на Землю из космоса, может быть больше 100 ТэВ. Предполагается, что они могут рождаться при взрывах сверхновых. Заряженные частицы, в основном, протоны, отклоняются межгалактическими магнитными полями, и полем самой Солнечной системы, в отличие от них нейтральные гамма-кванты сохраняют направление движения. Поэтому зарегистрировав их на Земле, мы можем узнать, откуда они прилетели. Попадая в атмосферу, частицы рождают целый ливень заряженных частиц, по наблюдению которого их и регистрируют. Заряженные частицы и гамма-кванты по-разному взаимодействуют с веществом, их можно отличить друг от друга, используя черенковский телескоп, который «фотографирует» самое начало ливня. Однако при энергиях 100 ТэВ и выше это отличие становится слабым.

Сито для частиц. Если атмосферный ливень большой энергии образовался от протона или ядра, он содержит большое количество мюонов, а в ливнях от гамма-квантов они практически отсутствуют. Способность мюонов хорошо проникать через слой земли оказалась очень полезным свойством для астрофизиков. Она позволяет устроить из системы детекторов своеобразное сито: черенковский свет регистрируется наземными телескопами и оптическими станциями, а мюоны – подземными детекторами. В результате гамма-кванты надежно выделяются из общего потока. Чтобы система была эффективна, на площади 1 км2 должны быть размещены примерно 1-2 тысячи детекторов мюонов, каждый площадью 1 м2. Отсюда вытекает принципиальное требование – доступная цена одного детектора.

Новая технология. Сотрудники ИЯФ СО РАН и НГУ разработали технологию, при которой можно сделать детектор, с использованием элементов российского производства. Стоимость такого детектора составляет примерно тысячу долларов за квадратный метр. Тысяча детекторов, изготовленных по этой технологии, будет стоить примерно 1 миллион долларов, что немного для экспериментов такого уровня (цена зарубежных достигает 20 тысяч за квадратный метр).
Первые в новой области энергии. Участники проекта TAIGA станут первыми в мире, кто будет регистрировать гамма-кванты в этой области. Существует похожий по задачам международный проект CTA (Cherenkov Telescope Array), отметил Евгений Кравченко.

«Конечно, это своеобразное научное соперничество, – говорит учёный. – Пока у нас существенное преимущество: CTA находится на стадии проекта, а первая очередь обсерватории TAIGA уже работает, здесь реализуется научная программа. Планируемая эффективность обсерваторий примерно одинаковая, но наш подход существенно дешевле. В течение двух лет мы надеемся увидеть сигналы от Крабовидной туманности, это позволит впервые наблюдать события в новой области энергии».
Печка, звёзды и две собаки. Обсерватория находится в Тункинской долине, в 50 километрах от Байкала, среди гор и лесов Прибайкалья. Пультовая – небольшой домик с дровяной печкой, в котором находится система управления детекторами. Сюда ученые по очереди приезжают на вахту по 10 дней. 

«В следующий раз поеду в Тунку в июне, – рассказывает Евгений Кравченко. – Задачи на вахте – следить за набором экспериментальных данных, контролировать работу детекторов и кормить двух собак».

Головной организацией проекта TAIGA является Иркутский государственный университет. В проекте участвуют более десяти организаций из Италии, Германии, Румынии, России, в том числе, Объединенный институт ядерных исследований (Дубна). С 2016 года к проекту присоединилась совместная группа ИЯФ СО РАН и Новосибирского государственного университета, студенты которого участвуют в разработке детекторов. Общий вклад иностранных участников превысил 300 миллионов рублей.

24 апреля с подачи активистов из Международной ассоциации против болезненных экспериментов на животных (IAAPEA) отмечается Всемирный день лабораторных животных — невидимых солдат научного фронта, без которых последние несколько веков немыслима ни одна серьезная биологическая или медицинская лаборатория. «Чердак» разбирался, как сейчас ведут научные эксперименты на животных и можно ли от них отказаться так, чтобы ни одна наука при этом не пострадала.

Сказать, сколько именно мышей, крыс, кроликов, морских свинок — и тем более нематод и дрозофил — сейчас, в эту самую минуту, пока вы читаете этот текст, трудятся на благо прогресса, трудно. В первую очередь, потому что подсчетом поголовья лабораторных млекопитающих обеспокоены те, кто активно хочет его сократить. Скажем, в 2005 году британские активисты насчитали в мире 115 миллионов лабораторных позвоночных. Но PETA, например, заявляет, что только в одних Штатах в год умирает более 100 миллионов (при этом в другом материале на том же сайте та же оценка, более 100 миллионов в год, приводится уже только для крыс и мышей, поэтому доверять статистике активистов довольно сложно).

В разных оценках по-разному считают (или не считают) лягушек, рыб и прочих не очень пушистых зверей, а беспозвоночные не особенно интересуют даже самых отъявленных «зеленых», не то что государственную статистику. Поэтому просто складывать национальные оценки нельзя, но можно хотя бы прикинуть, о каком порядке численности мы говорим. В Евросоюзе в 2011 году в различных экспериментах задействовали 11,5 миллионов животных (61% из которых — мыши). В США из-за причуд законодательства местный минсельхоз ведет отдельный «штучный» учет кошек, хомячков, свиней и так далее, но не мышей и крыс, которых в 2008 году было от 20 до 30 миллионов, но сейчас, скорее всего, значительно больше. Китайские государственные научные институты оценивают общее количество лабораторных животных в стране примерно в 20 миллионов в год, но эта оценка может быть консервативной — Китай только в конце 2016 года озаботился официальными правилами работы с лабораторными животными.

В России централизованного учета общей численности лабораторных животных нет. Отдельные виварии и центры ведут свою статистику, но на национальном уровне ее, к сожалению, никто не подводит, говорит Михаил Мошкин, научный руководитель Российского национального центра генетических ресурсов лабораторных животных на базе Института цитологии и генетики СО РАН.

«Когда учет есть, когда все это известно, можно более аккуратно планировать работу. Если какой-то питомник производит животных и не имеет четкой информации о текущей потребности, он может заниматься перепроизводством, и лишние жизни, которые будут отправлены на тот свет просто по невостребованности, — это самое обидное для людей, которые занимаются биоэтикой», — сетует Мошкин.

По его оценкам, по тем же мышам, на которых в мире делается около 70% всех научных работ на животных, Россия вряд ли дотягивает до миллиона в год. Для сравнения: план производства и продаж у одного европейского филиала компании Charles River, одного из крупнейших поставщиков лабораторных мышей в мире, — 800 тысяч животных в неделю, говорит Мошкин.

Пушистые пробирки

Эксперименты на морских свинках и других подопытных животных известны еще с XVI века, но всерьез их судьбой озаботились относительно недавно. В 1959 году зоолог Уильям Расселл и микробиолог Рекс Берч представили так называемые принципы 3R, впоследствии ставшие своеобразным «золотым стандартом» биоэтики и работы с лабораторными животными. Логика их такова: там, где это возможно, надо заменить животных на другие экспериментальные инструменты (replacement), а там, где животные все же нужны, их нужно использовать как можно меньше (reduction). А когда исчерпаны обе эти возможностии вы остались с «голым» теоретическим минимумом животных, нужно до такого же минимума снизить страдания, которые им причинит ваш эксперимент (refinement), — например, с помощью анестезии, неинвазивных методов исследования или улучшенных условий содержания.
очти 60 лет спустя принципы Расселла и Берча закреплены в законодательстве многих стран, например Европейского союза, однако ученые до сих пор спорят о точных формулировках и границах принципов, которые их авторы привели в довольно общем виде и периодически уточняли. Можно ли заменять млекопитающих другими, более примитивными животными или стоит отказаться от животных в принципе? Насколько сильно нужно уменьшать количество животных и должно ли это влиять на выбор методов исследования? Наконец, что такое благополучие зверей, о котором стали говорить в связи с последним принципом, и как оно скажется на результатах проводимых экспериментов?

«Честно говоря, я думаю, многие люди говорят о принципах 3R, но ничего не делают. Это модное словечко. Я согласна, что те, кто выращивает животных и ухаживает за ними, действительно заботятся о них, но сами ученые часто относятся к лабораторным животным как к маленьким пушистым пробиркам», — считает Брианна Гэскилл, ветеринар и специалист по благополучию лабораторных животных из американского университета Пердью.

Именно после исследований Гэскилл та же Charles River стала давать своим мышам легко мнущуюся бумагу, чтобы они могли построить себе «гнездо». Оказалось, это снижает у животных стресс и они даже лучше размножаются.

По словам медицинского социолога из Бристольского университета Пандоры Паунд, из трех R по-настоящему всерьез воспринимают только refinement, совершенствование методов работы с животными: что бы там ни говорили об интенсификации научных исследований и развитии науки, де-факто количество используемых животных не уменьшается, да и с замещением все непросто.
«Множество ученых, занимающихся альтернативными технологиями, делают отличную работу, но они жалуются, что их разработки плохо внедряются. Сейчас научная культура настолько ориентирована на исследования на животных, что распространение альтернатив идет очень плохо», — говорит исследовательница.

Мошкин отмечает, что, несмотря на общий рост «поголовья» лабораторных животных в науке, благодаря технологическим альтернативам удалось сократить количество животных, используемых на начальных этапах исследований, — там, где точно можно обойтись и без них.

«Replacement, замещение, имеет все-таки определенные ограничения, и сегодня можно уменьшить количество опытов на млекопитающих за счет, допустим, фармакологии in silico (с использованием компьютерного моделирования — прим. „Чердака“), тестирования на культурах клеток, тестирования на животных, которые меньше огорчают биоэтиков, — например, на дрозофиле, нематоде или зебровой рыбке (данио-рерио — прим. „Чердака“)», — перечисляет ученый.

Но пока этап проверки на млекопитающих обязателен, непреклонен Мошкин: «Когда вы работаете с клеткой, вы работаете именно с клеткой. А если у вас какое-нибудь лекарственное соединение вызывает спазм кровеносных сосудов, узнать об этом, работая на клетке, вы не можете — вам нужен организм, у которого есть кровеносные сосуды».

В России принципы 3R тоже вполне известны, говорит собеседник «Чердака». Более того, российские ученые в 2011 году создали по западным образцам некоммерческое партнерство «Объединение специалистов по работе с лабораторными животными» (Rus-LASA), которое, например, занимается переводом профильной литературы на русский язык и организует тематические конференции.

Ваше исследование — не очень

Если вы хоть раз в жизни принимали лекарства, то вы, по крайней мере, подозреваете, зачем люди экспериментируют на животных — чтобы, как можно меньше и осторожнее экспериментируя на себе, сохранять свое здоровье и даже спасать жизни. Проблема, правда, в том, что «потренироваться на кошках», чтобы потом перейти к людям, в медицине получается далеко не всегда. Например, ни одно из более чем 100 успешно испытанных на животных соединений, считавшихся перспективными в борьбе с боковым амиотрофическим склерозом («болезнью Стивена Хокинга»), не сработало на людях и не «дожило» до стадии лекарства. Еще примерно 100 препаратов — кандидатов против последствий инсульта, прошедших доклинические испытания на мышах, испытывались на людях — тоже безуспешно. По консервативным оценкам, за 20 лет свои жизни на эти безуспешные испытания отдали как минимум 250 тысяч мышей.

В целом неофициальная правда доклинических испытаний, на которую ссылаются эксперты, крайне неудобна: перейти от мышей к людям не удается почти в 80% случаев. Для экоактивистов это обычно означает, что сами по себе эксперименты на животных бессмысленны и, следовательно, беспощадны, потому что животные — это не миниатюрные хвостатые и пушистые люди. Но ученые подозревают, что на самом деле виной всему может быть и их собственная небрежность: логично, что плохо спланированные эксперименты будут давать «мусорные» результаты, а с качеством экспериментов на животных все не очень хорошо. В одном из последних исследований на эту тему швейцарский специалист по работе с лабораторными животными Ханно Вюрбель выяснил, что менее 20% его соотечественников-ученых, обратившихся за разрешением на проведение экспериментов с животными, разрабатывая эти эксперименты, приняли простейшие меры для того, чтобы снизить вероятность случайного результата.

Пандора Паунд считает, что часть проблемы с качеством исследований на животных в том, что до последнего времени ученые, ведущие такие исследования, были довольно закрытым академическим сообществом. «Многие исследователи, работающие с животными, учились у своих научных руководителей, те — у своих руководителей и так далее — так вредные привычки воспроизводят себя и становятся частью культуры», — говорит Паунд.

В 2014 году Паунд вместе с эпидемиологом из Йельского университета Майклом Брэкеном опубликовали статью в British Medical Journal, вызвавшую резонанс в научном сообществе. В ней авторы писали, что в тех немногих исследованиях, качество которых оценивалось в систематических обзорах и метаанализах, повсеместны проблемы с качеством дизайна: например, ученые не используют рандомизацию, то есть случайное распределение животных по экспериментальным группам, и не ведут «слепые» исследования, когда сам экспериментатор в ходе работы не знает, в какую группу попадает то или иное животное. Кроме того, исследования на животных страдают от тех же проблем, что и другие области науки, — сильного перекоса в сторону положительных результатов (исследования, в которых у авторов не получилось ничего выдающегося, просто не публикуются, то есть животные в этих исследованиях страдали зря), плохой воспроизводимости и так далее.

В итоге, пишут Брэкен и Паунд, польза для людей — а ведь именно она оправдывает эксперименты на животных в глазах общества — далеко не так очевидна, как хотелось бы тем, кто отвечает на нападки защитников прав лабораторных мышей. И неустойчивый «фундамент» биомедицинских исследований подвергает опасности само «здание»: если не улучшить качество фундаментальных и прикладных исследований на животных, общество рано или поздно решит, что тратить на них деньги просто неразумно.

Паунд говорит, что за то время, которое она занимается этим вопросом, — почти 15 лет — изменений не видно: «Пока все имеющиеся у нас свидетельства говорят о том, что в большинстве доклинических исследований на животных не принимается никаких мер для того, чтобы избежать искажений, что ставит под вопрос их результаты». Но научное сообщество, по ее словам, видит проблему и даже пытается ее решать, так что качество исследований будет медленно, но улучшаться, что, конечно, не означает, что проблема с «переносимостью» на людей непременно решится сама собой.

«На то, чтобы систематические обзоры и анализ клинических испытаний стали обычным делом, ушло довольно много времени. Исследования на животных с точки зрения принципов доказательной медицины сейчас находятся там, где клинические исследования были примерно 50 лет назад, так что нам еще нагонять и нагонять», — добавляет Паунд.

«Нагоняют» международные группы ученых вроде CAMARADES: исследователи из этой группы как раз и занимаются систематическим обзором работ на животных, начав с того самого инсульта (это они насчитали 250 тысяч бессмысленных мышиных смертей) и затем переключившись на неврологические заболевания, рак костей, рассеянный склероз, болезнь Паркинсона и так далее. Похожий проект, SYRCLE, работает в Нидерландах. Но пока все это, похоже, капли в море: соотношение количества оригинальных исследований и систематических обзоров для исследований на животных примерно в десять раз хуже, чем для людей, отмечалось в статье в BMJ.

В России с качеством исследований на животных тоже не все радужно, но выяснить, насколько именно, не так просто. Михаил Мошкин говорит, что систематической оценкой того, насколько хорошо спланированы и проведены такие исследования, в нашей стране никто не занимается.

«Знаете, как это называется? Не до жиру. Я не видел такие метаанализы. Потом, понимаете, делать метаанализ российских исследований очень непросто. Если это исследование хорошего уровня и публикуется в зарубежном журнале, то оно попадает в метаанализ, который делается зарубежными учеными. Если же это посредственная работа, которая публикуется в российских журналах, то и работы сплошь и рядом откровенно слабые, и не выставлены в открытый доступ», — объясняет ученый.

Кроме того, Россия сильно отстает в области стандартизации лабораторных животных. Например, в сибирском Институте цитологии и генетики строго контролируют здоровье своих мышей по более чем 60 мышиным патогенам. По словам Мошкина, это очень дорого: гарантированно здоровая мышь в 7—10 раз дороже мыши без контроля за патогенами. «В нашей стране количество лабораторий, институтов, которые это могут делать, неуклонно растет, но их все еще можно сосчитать на пальцах одной руки», — отмечает ученый.

Здоровые мыши, не болеющие какими-то посторонними болезнями, не только не окажутся внезапно смертны от этих болезней в самый неудачный момент эксперимента, но и не добавят «шума» в экспериментальные данные, объясняет Мошкин. Недавно для доклинических испытаний лекарств в России ввели требование проводить их на «животных, свободных от патогенов», но, по словам ученого, «временно, как это у нас бывает, закрывают глаза и пропускают работы, которые выполняются ненадлежащим образом».

«В фундаментальной науке никаких требований нет. То есть это ваш выбор, но если вы честный ученый и хотите получать надежные результаты — во всем мире это даже не обсуждается, особенно в работах, ориентированных на фармакологию», — говорит Мошкин. И добавляет, что большинство пока делает этот выбор не в пользу надежных результатов.

Все (не) как у людей

Между тем, максимальная стандартизация мышей и других животных, в которой Россия пока отстает, в остальном мире уже успела стать предметом философских споров: не все согласны, что «армии клонов», с которыми часто работают ученые, на самом деле служат светлой стороне Силы.

«Представьте себе, что вы проводите испытания лекарства на людях и говорите FDA (Управлению по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США — прим. „Чердака“): так, я буду проводить испытания только на 43-летних белых мужчинах из небольшого городка в Калифорнии, где все живут в одинаковых домах, день за днем едят одно и то же, и температура дома у всех одинаковая — слишком холодно, а поменять ее они не могут. Ах, да, и еще у них у всех общий дедушка! В FDA вас с таким безумным планом испытаний просто засмеют. Но именно это мы делаем с животными».

Так биолог из Стэнфордского университета Джозеф Гарнер недавно описал главную, на его взгляд, проблему с исследованиями на животных: в попытках контролировать все, что с ними происходит в рамках эксперимента, и в стремлении к полному единообразию ученые получают малоосмысленные результаты, которые потом оказываются бесполезными при переходе к людям, единообразием не отличающимся. С единообразием тоже выходит плохо: в 2011 году Гарнер и его коллеги честно попытались провести на одинаковых мышах одного возраста одни и те же эксперименты в шести европейских научных центрах и везде получили разные результаты.

Ученый и его сторонники призывают коллег всерьез задуматься о том, какие именно знания они получают от экспериментов на животных, какие неявные допущения делаются в таких исследованиях и как дорого эти допущения обходятся. Но прежде всего, по их мнению, к животным стоит начать относиться не как к инструментам, а как к пациентам, и использовать методы, более близкие к «человеческим» исследованиям.

Брианна Гэскилл, соавтор апрельского манифеста Гарнера в журнале Lab Animal, рассказала «Чердаку», что, к ее удивлению, они пока не получили особенной реакции от коллег после публикации статьи. Но исследовательница «абсолютно уверена», что подход к экспериментам на животных, который они предлагают, однажды может стать научным мэйнстримом.

«На то, чтобы вести и готовить такие эксперименты, может потребоваться чуть больше времени и ресурсов, но я уверена, что результаты, которые мы будем получать, будут лучше воспроизводиться, что повлияет на использование лабораторных животных и общие затраты на такие исследования. Препятствия будут на пути к любым изменениям, и, конечно, они многих пугают, но я думаю, большинству из нас действительно дороги животные и наука, которой мы занимаемся с их помощью, и люди воспримут эти идеи серьезно», — говорит Гэскилл.

В первую очередь изменения в подходе должны поддержать организации, финансирующие научные исследования. «В конце концов, это ведь их деньги тратятся на исследования, которые нельзя будет воспроизвести или перенести на людей», — считает собеседница «Чердака».

Михаил Мошкин, правда, крайне скептически относится к попыткам «очеловечить» таким образом эксперименты на животных: по его мнению, это приведет только к затягиванию и существенному удорожанию самих исследований и их конечных продуктов, например тех же лекарств.

«Есть проблемы с экспериментальным дизайном, но приложение принципов экспериментов на людях к экспериментам на животных, с моей точки зрения, пустая трата денег. Эксперименты на животных и на людях решают разные задачи, и было бы странно ожидать, что они будут одинаково устроены», — говорит российский эксперт.

Он соглашается, что проблема переноса результатов от животных к людям существует, но отмечает, что «в основном это поле для демагогов».

«Те, кто серьезно занимается этой работой, сейчас подходят к очень простому принципу. Нельзя полностью воспроизвести состояние или болезнь, которые есть у человека, но вот воспроизвести некоторые ключевые процессы, которые лежат в основе болезни, вполне возможно», — говорит Мошкин.

Он напоминает, что все базовые знания человечества о том, как формируется нервный импульс, получены не на нервных клетках самого человечества, а на аксоне кальмара. «Но дальше все установленное на этом кальмаре приложимо к нервным волокнам высших животных и человека в том числе», — говорит ученый.

Или, скажем, у ученых есть генетические линии нематоды C. elegans, червячка длиной около миллиметра, у которых производится белок-амилоид, бляшки которого формируются при болезни Альцгеймера, приводя к гибели нейронов и деменции. «Червяк не воспроизводит того маразма, который мы наблюдаем у очень пожилого пациента, непонятно, есть у него этот маразм или нет. Но у него есть этот белок», — объясняет Мошкин. И, изучая на животном, как-то или иное соединение влияет на образование амилоида, можно затем искать возможные варианты терапевтического воздействия на него, то есть перспективные лекарства.

«Надо четко понимать молекулярно-генетические основы патологии и понимать, на какие механизмы воздействует то или иное соединение. Но это не спасает от ошибок — жизнь гораздо богаче», — добавляет ученый.

Герои и злодеи

Каждая такая неизбежная ошибка ученых для активистов становится еще одним аргументом в пользу отказа от испытаний и исследований на лабораторных животных. Когда речь заходит о защитниках их прав, люди обычно представляют себе сограждан, которые днем пикетируют научные лаборатории, а под покровом ночи крадут из них кроликов и обезьян.

На самом деле наиболее крупные и «мирные» организации сегодня уже признают, что выпускать на свободу животных, которые там часто просто не выживут, не выход и мгновенно и полностью отказаться от их использования не получится. Что, конечно, не мешает им стремиться к этой благородной цели.

Скандальный флер вокруг вопросов лабораторной биоэтики оказывается обоюдоострым мечом: пока защитников прав животных выставляют горлопанами с транспарантами, обсуждать даже сугубо научные вопросы проведения таких исследований оказывается непросто. «Еще совсем недавно почти невозможно было критиковать исследования животных, не получая в ответ обвинения в том, что ты противник вивисекции, так что плохие практики исследований никто не ставил под сомнения», — говорит Пандора Паунд.

Гэскилл согласна, что ученым стоило бы активнее брать инициативу на себя, чтобы «перехватить» тему отказа от лабораторных животных у общественников, но отмечает, что сделать это довольно трудно: многие грантодатели не хотят финансировать «рискованные» исследования, в том числе и в области альтернатив экспериментам на лабораторных животных.

И здесь активисты показывают себя с непривычной для обывателей стороны: при многих организациях по защите прав животных сегодня существуют фонды и грантовые программы поддержки научных исследований и разработок, которые помогут отказаться от экспериментов на млекопитающих (иногда защищают еще осьминогов — за выдающиеся интеллектуальные способности, но дрозофилы или нематоды волнуют все же мало кого). Один из самых известных таких фондов, британский Fund for Replacement of Animals in Medical Experiments (FRAME), был создан в конце 1960-х почти одновременно с ассоциацией, придумавшей Всемирный день лабораторных животных.

Защитники животных финансируют и одно из самых интересных исследований этого года, результатов которого все очень ждут. Ученые американского университета Джонса Хопкинса сравнят эффективность стандартных токсикологических тестов на животных с тестами на клеточных культурах и компьютерными моделями. 50 тысяч долларов на эту работу они получили от Beagle Freedom Project, который обращается в научные организации и находит хозяев лабораторным собакам после окончания исследований.

Руководитель этого исследования, токсиколог Катя Цайюн, в беседе с «Чердаком» подчеркнула, что у Beagle Freedom Project нет никаких рычагов влияния на ученых, а сами активисты ранее заявили журналистам, что не будут препятствовать публикации любых, даже неприятных для них результатов. Найти деньги на подобные проекты непросто, говорит Цайюн, поскольку пока оценка качества научных исследований и метаанализы не пользуются популярностью у тех, кто выделяет гранты, в том числе и государственные, и ученые благодарны активистам из BFP. Вместе с тем группа Цайюн в начале своей работы встречалась с американскими регуляторами, FDA и Агентством по защите окружающей среды (EPA), и те, по ее словам, очень хвалили план исследования и в целом были открыты к сотрудничеству.

В России, вероятно из-за небольших масштабов исследований на животных, громкие истории с ними случаются довольно редко (хотя в 2004 году из лаборатории биофака МГУ пропали 100 лабораторных крыс и пять кроликов). Зато судьбой лабораторных животных недавно заинтересовалась Госдума: там подумывают ограничить или даже полностью запретить тестирование на них косметики и лекарств.

«Объем наших исследований не настолько велик, чтобы бить тревогу, хотя в данном случае и во всем мире эта тревога полезна. Для того и щука, чтоб карась не дремал», — отмечает Михаил Мошкин.

По его словам, активность защитников прав животных и сочувствующих им в конечном итоге оказывается выгодной для тех, кто серьезно относится к биоэтике и ответственному содержанию зверей. Мошкин рассказывает, что однажды другой крупный мировой производитель лабораторных животных, Jackson Lab, перенаправил в его институт российскую фармацевтическую компанию, которая хотела купить мышей напрямую, с аргументом «мы вас не знаем, а вот Новосибирск мы знаем, давайте работать через них».

«Животными торгуют все-таки не совсем как любым другим товаром. Простое правило — вот вам деньги, дайте мне нужных мышей — не работает. Помимо денег, продавцы должны точно знать, что мышей, которых вы покупаете, вам есть где держать и вы умеете с ними обращаться. Помимо простых отношений бизнеса есть еще и такое соображение: если люди, озабоченные биоэтикой, узнают, что мыши попали туда, куда им лучше не попадать, то компания теряет репутацию. Они к этому относятся очень аккуратно», — говорит ученый.

С животными не входить?

Брэкен и Паунд в той самой разгромной статье пишут, что плохо проведенные исследования на животных, как бы нежно с ними ни обращались, откровенно неэтичны, причем по отношению не только к животным, но и к людям, которые потом участвуют в неудавшихся клинических испытаниях, основанных на «мусорных» работах. «Я категорический противник использования животных впустую, но я не вижу вариантов, как можно от этого (исследований на животных — прим. „Чердака“) избавиться», — заочно соглашается Мошкин.

Больше всего внимания и надежд в области альтернатив животным, пожалуй, приковано к «органам-на-чипе» — микрофизиологическим моделям сердца, легкого, кожи и так далее. Из клеток тканей этих органов на электронной «базе» выращивается упрощенное подобие, которое может имитировать одну или несколько функций (например, недавно в виде органа-на-чипе воспроизвели женский менструальный цикл).

Такие органы-на-чипе в перспективе могут решить проблему отсутствия у клеток кровеносных сосудов, о которой говорил Мошкин: сосуд-на-чипе недавно представили американские и португальские ученые. Правда, лекарство органы человека тоже «принимают» не строго по одному, и для комплексной оценки его безопасности или эффективности, скорее всего, потребуется не отдельный орган, а целый организм. Именно над таким «человеком-на-чипе» работают специалисты Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса: как заявляют разработчики, на их платформе iCHIP можно будет имитировать центральную и периферическую нервную систему, гематоэнцефалический барьер и сердце. Подобные работы ведутся во многих научных центрах, в том числе и в России. Например, московская компания «Биоклиникум» создает собственного «Гомункулуса» — микробиореактор для доклинических исследований фармпрепаратов и тестирования косметики.

Брианна Гэскилл отмечает, что возможность выращивать органы-на-чипе из клеток конкретных пациентов, чтобы экспериментировать именно с теми, для кого предназначено индивидуализированное лечение, по-настоящему «революционна». Но даже у настолько продвинутых технологий есть и будут свои ограничения: ни одно такое устройство не сможет имитировать взаимодействия мозга и остального организма. В пример она приводит работы американского психолога Джея Вейса, который в 1960—1970-х годах на крысах показал, что контроль или даже иллюзия контроля снижают физиологические проявления стресса.

«Это прекрасные исследования, которые показывают, что-то, как мы воспринимаем то или иное стрессовое явление, влияет на последствия для нашего тела. Я не уверена, что орган-на-чипе когда-нибудь сможет смоделировать этот феномен», — заключает Гэскилл.

В целом похоже, что благодаря развитию технологий, а также настойчивости активистов и специалистов по биоэтике, армии животных рано или поздно все же исчезнут из лабораторий: везде, где это возможно, их заменят более дешевые решения, из-за которых не надо будет опасаться акций протеста.

«Вместо того чтобы давать „вытеснению“ лабораторных животных происходить неравномерно и постепенно, нам нужна дорожная карта с четкими планами и дедлайнами по отказу от тех или иных исследований на животных, как это сделали в Нидерландах», — возражает Пандора Паунд.

Она пессимистически добавляет, что без подобного политического лидерства (с идеей полностью отказаться от тестирования на животных к 2025 году выступил министр сельского хозяйства Нидерландов Мартин ван Дам) на уход от использования животных в научных исследованиях уйдет очень много времени, поскольку «это просто не в интересах самих ученых».

Некоторые ученые, правда, совсем не против. «Меня полностью устроит, если я лишусь работы из-за того, что исследования на животных больше никому не понадобятся», — уверенно заявляет Гэскилл.

Ольга Добровидова

Современная научная работа часто требует использования очень дорогостоящего оборудования, на котором, к тому же, должны работать высококвалифицированные специалисты. Очевидно, что обеспечить каждую лабораторию таким оборудованием и кадрами в нашей действительности нереально. Решением проблемы стало создание в России сети центров коллективного пользования, которые и обеспечивают возможность проведения исследований широкому кругу ученых на современном и дорогостоящем оборудовании. Несколько таких центров созданы на базе ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», в их числе ЦКП «Геномного анализа», где и был установлен новый, высокопроизводительный секвенатор.

Новое оборудование позволит проводить весь цикл пробоподготовки и секвенирования геномов на базе самого ЦКП (ранее часть работ приходилось заказывать в московских или зарубежных научных центрах), что заметно снизит стоимость и продолжительность исследований.

Приобретение комплекса стоимостью порядка миллиона долларов стало возможным благодаря целевому финансированию из федерального бюджета. Как отмечают сотрудники ЦКП, программа модернизации и увеличения приборной базы была утверждена несколько лет назад, но из-за кризиса и обвала курса рубля, стартовать смогла только сейчас.

– Конечно, приобретение высокопроизводительного секвенатора – это мощный шаг вперед, - отмечает зав. сектором геномных исследований, к.б.н. Геннадий Васильев. – Но этим программа модернизации нашего Центра не исчерпывается. В частности, нам необходима роботизированная система подготовки проб для генетического анализа. Она значительно ускорит проведение исследований и позволит Центру обеспечивать больше заявок от научных коллективов Сибири.

А в том, что таких заявок с каждым годом будет все больше – сотрудники Центра не сомневаются. Генетические исследования – одно из самых быстроразвивающихся направлений науки. За последнее десятилетия технологии в этой области шагнули далеко вперед, что позволило снизить стоимость прочтения генома в тысячу раз. В результате, идет ли речь о персонализированной медицине, селекции сельскохозяйственных культур или клеточной инженерии – везде не обойтись без исследований генома.

Практически сразу после установки на новом секвенаторе началась обработка первых заявок.

– В их числе работы для группы, которая работает в рамках ФЦП «Картофелеводство», - рассказал Геннадий Васильев. – Перед ними стоит задача выделения генов устойчивости к заболеваниям для последующего их включения в геном новых сортов картофеля. Есть ряд исследований по медицинской генетике. И мы надеемся к следующему году полностью избавить новосибирских специалистов по биомедицине от необходимости заказывать подобную работу в Китае.

Комплекс будет обеспечивать работу над поиском новых методов лечения рака, диабета, нейродегенеративных заболеваний – ведь в каждом из этих направлений только в научных организациях Академгородка работает не одна группа исследователей. И возможности, которые создает модернизация ЦКП «Геномного анализа», станут хорошим подспорьем в этой важной работе.

Пресс-служба ФИЦ «Институт цитологии и генетики»

Хай-тек (англ. hi-tech, от high technology — высокие технологии) — стиль в архитектуре и дизайне. Принято считать, что он зародился в Великобритании в 1970-х, нашел широкое применение в 1980-х и актуальный по сей день. Про то, что представляют собой «высокие архитектурные технологии» и те, кто их продвигает – говорили участники очередного научно-популярного ток-шоу «разберем на атомы», прошедшем в арт-кафе «Бродячая собака».

И уже первый докладчик – архитектор Игорь Поповский предложил отойти от классического определения и значительно расширил историю возникновения этого направления:

– Хай-тек стал, фактически, последней стадией развития модернизма, которое началось еще в эпоху Возрождения. И началось все с Леонардо да Винчи и первых попыток человека взлететь.

И далее, по словам Поповского, стремление человека к полету, раз за разом находило свое отражение в развитии архитектуры. Полет братьев Райт способствовал зарождению дадаизма, а ему самому предшествовало строительство Эйфелевой башни. В 1961 году Юрий Гагарин первым из людей побывал в космосе. Его полет оказал на массовое сознание даже большее влияние, чем первые авиаторы и уже через десятилетие культура ответила, в частности, и появлением стиля хай-тек.

Одним из первых его проявлений стал знаменитые «шагающие города» английской архитектурной группы «Аркигрэм». Вообще, проектов у них было множество, но нас интересует, в первую очередь, этот. Участники группы считали, что с годами необходимость человека в стационарном жилье будет уменьшаться. В будущем оно станет мобильным, меняющимся по размерам, его оболочки станут гибкими, подвижными, понятия автомобиль, жилище и одежда сольются. И логическим завершением этой концепции как раз и стал проект «Шагающий город» (Walking City, автор - Рон Херрон, 1964 год), состоящий из шагающих «восьминожек» (400 метров длинной и 220 высотой). Шагающие города подключаются к сетям (информационным, ЖКХ) там, где они остановятся в данный момент (например в Нью-Йорке, см. ниже). Такие номадические структуры позволяют их жителям включаться в разные культуры и информационные потоки, жить в «глобальном информационном рынке». Конечно, сейчас такое изображение мировой информационной сети кажется громоздким и неэффективным, но надо помнить, что в то время про Интернет никто еще не слышал.

Следующим шагом стали сетчатые структуры немецкого архитектора Фрая Отто.

– Отто считал, что сможет изменить мир, быстро решить проблему нехватки жилья, - продолжил рассказ Игорь Викторович. – То есть, он работал не для элиты, способной выложить круглую сумму за архитектурный изыск, а для нужд бедных людей, тех, у кого не хватало средств на покупку дорогого дома или тех, кто лишился жилья из-за стихийных бедствий. И это внимание к интересам большинства, гуманизм оказал на развитие хай-тека в архитектуре как и стремление людей к полету, мобильности.

Главным учреждением для Фрая Отто был основанный им в 1964-м Институт легких покрытий Штутгартского университета. Институт занимался изучением строительного искусства и техники в тесной взаимосвязи с ботаникой, палеонтологией, зоологией, цитологией и биофизикой. Прежде ни одно учреждение в мире не достигло столь значительных практических успехов в «естественном» строительстве.

Исследования природы – паутины, крыльев насекомых, летучих мышей и птиц – открыли ему глаза на принцип «максимума поверхности при минимуме использованного материала», которым он и руководствовался в своих проектах.

Хотя бы одну работу Фрая Отто знают все. Это Мюнхенский олимпийский стадион, построенный к играм 1972 года –  гигантская прозрачная оболочка, словно пленка воды на паутине или корка первого тонкого льда, растянутая на былинках. В 1964 г. Фрая Отто пригласили в мастерскую Рольфа Гутброда в качестве консультанта по проектированию кровли двоякой кривизны для аудитории сельскохозяйственного института в Гогенхейме. В ходе работы Отто предложил множество новых идей и вдохновил проектировщиков на переработку первоначальной концепции, обратившись к вантовым системам. Считается, что результаты этой совместной работы легли в дальнейшем в конкурсное предложение на проект павильона на ЭКСПО-67 в Монреале.

В 2015 году Фрая Отто объявили лауреатом Притцкеровской премии (которую еще называют «нобелевкой» для архитекторов). Узнав об этом, он сказал: «Я ничего не сделал для того, чтобы получить эту награду. Моя цель как архитектора состояла в том, чтобы проектировать новые типы зданий, которые помогли бы бедным людям. Особенно тем, кто пострадал от природных бедствий. В оставшееся мне время я продолжу заниматься тем, что делал всегда — помощью человечеству». Получить премию архитектор не смог – умер за две недели до вручения и его награждали посмертно.

Третьим отцом-основателем хай-тека, по мнению Поповского, стоит считать Ричарда Фуллера и его «Биосферу». В течение своей жизни Фуллер задавался вопросом относительно того, есть ли у человечества шанс на долгосрочное и успешное выживание на планете Земля и если да, то каким образом. А также – тем, какую роль в этом могут сыграть не правительства и организации, а отдельные люди. Параллельно с этим, Фуллер много времени отдавал дизайну и архитектуре, сделав в этой области немало. Наиболее известной его разработкой является лёгкий и прочный «геодезический купол» — пространственная стальная сетчатая оболочка из прямых стержней. А наиболее известным практическим ее воплощением – монреальская «Биосфера».

Построенная в 1967 году как павильон американской экспозиции международной выставки Expo 67, «Биосфера» стала одним из символов города Монреаль. Павильон был выполнен в форме молекулярных соединений, принадлежащийх классу аллотропных форм углерода. Кстати, теперь их называют фуллеренами, в честь Ричарда Бакминстера Фуллера.

Геодезический купол представлял собой конструкцию из стальных труб, обтянутых полимерной тканью. Внутри располагались 4 стальные платформы, разделенные на 7 уровней. Их соединял 37-метровый эскалатор - самый длинный из построенных к тому времени. В мае 1976 года случился пожар - вся оболочка сгорела и оставшийся нетронутым каркас простоял заброшенным до 1990 года, когда Министерство охраны окружающей среды Канады не выкупило здание за 17,5 миллионов долларов, чтобы устроить в нем музей.

Завершив представление кандидатов в отцы-основатели, Игорь Поповский кратко коснулся основных принципов архитектуры хай-тека. Их тоже оказалось три. Первый – умные конструкции, прежде всего, шпренгельная балка, которая уменьшает количество металла в каркасе конструкции и дает больше возможности работать с его формой. Сама конструкция собирается очень быстро и просто, но ее изготовление требует сложных математических расчетов и строжайшего соблюдения заданных параметров при выполнении в материале. Так что, речь идет о самых настоящих высоких технологиях строительства.

– Этот конструктор чем прекрасен, - продолжил Поповский. – На стройке становится невозможным воровство и нарушения проекта: если какого-то элемента не хватает, то конструкция просто не соберется. Возможно, это одна из причин, по которой хай-тек у нас пока мало распространен.

Вторая составляющая стиля хай-тек – умная инфраструктура, то, что наполняет этот объект: системы энергосбережения, smart city и т.д. А третья – умная оболочка. Например башня D-tower в городе Дутинхем (Нидерланды), которая способна отражать настроение горожан. На специальном сайте жителям города ежедневно предлагают выбрать свой вариант ответа на четыре вопроса и, в соответствии с победившим вариантом, башня меняет свой цвет. Этот удивительный арт-объект может выражать такие эмоции как любовь, ненависть, счастье и страх. И, являясь, с одной стороны, увлекательным туристическим аттракционом, одновременно башня выступает барометром социальной атмосферы в городе.

Конечно, упомянутыми архитекторами история хай-тека не исчерпывается, она развивалась и продолжает развиваться. И во второй части материала мы поговорим о тех, кто продвигал это направление в последующие десятилетия.

Наталья Тимакова

 Лазерная промышленность постоянно развивается, предъявляя новые требования к кристаллам, которые являются рабочим телом в  твердотельных лазерах, и именно на них происходит генерация излучения. В лаборатории роста кристаллов Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН создали кристаллы бромида и хлорида, которые позволяют получить излучение до десяти микрон вместо традиционных пяти.

Кристаллы состоят из трех элементов: галогенида (брома или хлора), калия или рубидия и свинца, — их легируют, то есть внедряют примеси, редкоземельными элементами (РЗЭ). Генерация происходит на переходах ионов в РЗЭ, но, к сожалению, этот процесс не всегда является излучательным: в кристаллах с высокой энергией фононного спектра происходит безызлучательный переход, при котором только выделяется тепло. Это характерно для «легких» матриц. Новые кристаллы бромида и хлорида позволяют избежать этой проблемы: из-за того что они состоят из тяжелых атомов, которые сложно «раскачать» и перевести в тепловую энергию, происходят в основном излучательные процессы.

 Тем не менее, без трудностей не обошлось. В группе матриц, содержащих рубидий и отличающихся хорошим качеством, был низкий коэффициент внедрения редкоземельных элементов — недостаточный, чтобы эффективно генерировать излучение. В случае, когда в кристаллах был калий, наблюдалась другая сложность — в процессе фазовых переходов там возникали дефекты, разлагающие лазерный пучок. 

— Решая эту проблему, мы получили смешанное соединение двух групп: достигли и хорошего оптического качества, и коэффициента внедрения, — рассказывает научный сотрудник ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Александра Тарасова. — На этом мы не остановились и решили утяжелить матрицу, внедрив в нее стронций вместо калия и рубидия. Это повысило плотность кристалла, и теперь его можно использовать не только как лазерную матрицу, но и в качестве сцинтиллятора.

Сцинтиллятор — это вещество, светящееся при поглощении ионизирующего излучения. Из-за того, что новый кристалл обладает такими свойствами, его можно использовать в качестве детектора гамма-квантов.
 
Кристаллы также будут полезны в высокочувствительных спектрометрах. Дело в том, что у каждой молекулы есть свой определенный колебательный спектр (индивидуальный, как отпечатки пальцев) — если исследовать его с помощью лазерных приборов, можно, например, изучать состав воздуха со всеми его примесями. В средах до пяти микрон (такое излучение генерируют традиционные кислородосодержащие кристаллы) определение веществ по колебательному спектру затруднено из-за того, что существует проблема поглощения излучения водяным паром, содержание которого в воздухе на порядки выше чем других газов. Пары H2O и CO2 «задавливают» исследуемые молекулы — это вынуждает ученых продвигаться дальше, в инфракрасный спектр, который можно исследовать с высокой точностью благодаря, например, кристаллам галогенидов.
 
Созданные учеными материалы уже запатентованы, а исследования с ними ведутся как в России, так и заграницей: в Италии, Японии и США.

Первые экзопланеты были открыты 25 лет назад, и с тех пор ученые находят все новые и новые. Правда, в противоположность красивым картинкам в новостях и упоминаниям о «зоне жизни» планеты эти по большей части никто никогда не видел, да и жизнь на них не торопится находиться, и уж тем более — выходить с нами на связь. Увы.

В 1992 году у пульсара PSR 1257+12 польский астроном Александр Вольщан и его коллега из Канады Дейл Фрейл открыли две экзопланеты. Поначалу их открытие встретили довольно сдержанно, например The New York Times выпустила об этом заметку под совсем не сенсационным заголовком: «Свидетельства в пользу планеты у взорвавшейся звезды крепнут».

Это неудивительно, ведь экзопланеты находили и раньше. Например, в 1989 году были обнаружены планеты Гамма Цефея A b и HD 114 762 b, а в 1991 ученые нашли у пульсара PSR B1829−10 планету с массой в 10 раз больше земной. Правда, открытие первых двух планет долгое время пребывало в статусе неподтвержденного, а последнее открытие и вовсе оказалось ошибкой в вычислениях. Однако в 1994 году Вольщан подтвердил свои результаты и официально стал первооткрывателем экзопланет.

Как открывают экзопланеты

Пульсары — это вращающиеся нейтронные звезды, одна из возможных финальных стадий жизни обычной звезды. Пульсар испускает электромагнитное излучение, которое из-за его вращения воспринимается на Земле как равномерные вспышки.

По этим вспышкам можно отмерять время не хуже, чем по атомным часам. Если же атомные часы оказываются точнее, значит, пульсар немного смещается в пространстве под действием одного или нескольких массивных тел — так ученые и вычисляют, есть ли у пульсара планеты. Впрочем, поскольку пульсаров мало, то и планет таким образом много не наоткрываешь.

Схожим образом работает метод радиальных скоростей: под действием обращающихся у звезды планет спектр ее излучения немного смещается, что позволяет вычислить невидимые экзопланеты. Таким образом в 1995 году была открыта первая экзопланета у «нормальной» звезды, похожей на наше Солнце — 51 Пегаса.

Однако самый массовый метод открытия экзопланет — транзитный: когда планета проходит между телескопом и звездой, она частично заслоняет звезду и по мерцанию ее света можно обнаружить планету. Таким способом ищет экзопланеты телескоп «Кеплер»: он был запущен в марте 2009 года и уже за первый год работы обнаружил больше тысячи экзопланет. Сейчас в каталоге NASA — 3475 подтвержденных планет.

Как выглядит экзопланета на самом деле

Обычно новости про экзопланеты иллюстрируют очень живописными изображениями. Правда, реальные изображения экзопланет получить сложно: их затмевает сияние звезд, у которых они обращаются. Поэтому впервые увидеть экзопланету удалось лишь в 2004 году.

Сейчас счет экзопланет, изображение которых было получено, идет на десятки, так что большую часть открытых планет никто никогда в прямом смысле не видел.

«Зона жизни»

Также в новостях про открытие экзопланет обычно упоминают про «зону жизни». «Зона жизни» — это не слишком далеко и не слишком близко к звезде, чтобы вода, если она есть на планете, не испарилась и не замерзла.

Название это добавляет новостям про экзопланеты популярности, но оно обманчиво: даже если планета и попадает в заветную зону, это еще не значит, что на ней есть вода и прочая необходимая для жизни химия и что звезда, вокруг которой обращается планета, будет вести себя достаточно спокойно, для того чтобы у планеты могла образоваться атмосфера.

Активность звезды — та ложка дегтя, которая портит многообещающее недавнее открытие семи планет у звезды TRAPPIST-1, три из которых находятся в «зоне жизни». Сама звезда считалась достаточно спокойной, но недавно ученые в этом засомневались.

 (Не)долететь до экзопланеты

Чтобы немного разбавить пессимистичный настрой, нужно отметить, что атмосферы на экзопланетах все-таки встречаются, и в них даже иногда есть вода. Если вспомнить, что в Солнечной системе воду открывают то там, то сям, не очень удивительно, что она есть и в других планетных системах.

Правда, в отличие от окрестностей Солнца экзопланеты куда менее доступны для исследования космическими аппаратами. Так, самая близкая к нам проксима Центавра b находится от нас в четырех световых годах. Ближе уже вряд ли что-то найдется — планета обращается у звезды проксима Центавра и, если бы между ней и нами была еще одна звезда, мы бы заметили.

Тем не менее средств, позволяющих добраться до нее в какие-то разумные сроки, не исчисляемые тысячами лет, пока нет. Единственный вариант — световой парус, который задумали отправить к звездной системе альфы Центавра Юрий Мильнер и Стивен Хокинг, но и тот — пока еще идея, а не работающая технология.

Есть там кто?

В статье The New York Times, которая сообщала об открытии экзопланет в 1992 году, на общем сдержанном фоне бодро звучали комментарии астронома Фрэнка Дрейка: «Все верят в это открытие. И все думают, что еще множество подобных систем ждет своего открытия». Он оказался прав, но оптимизм Дрейка становится особенно понятен, если вспомнить придуманную им в 1960 году формулу для расчета количества разумных цивилизаций в Галактике, один из параметров которой — доля звезд, у которых есть планеты.

Дрейк был твердо уверен в существовании в Галактике инопланетян и никогда не был в этом одинок. С тех пор как были открыты радиоволны, люди пытаются как поймать сигналы внеземных цивилизаций, так и отправить им дружеский привет. В ответ пока тишина, которая наводит скептически настроенных граждан на грустные размышления.

Может быть, когда нам удастся найти следы микроорганизмов в океанах Энцелада или где-нибудь под поверхностью Марса, нам станет немного легче продолжать верить и надеяться, что мы не одиноки во Вселенной.

Екатерина Боровикова

Интервью с исполнительным директором ООО «ИПЦ ГЕНЕРАЦИИ», членом Ассоциации «Некоммерческое партнерство по развитию распределенной энергетики Сибири» Михаилом Греховым

На протяжении зимы в Новосибирске проходили протестные акции, связанные с планируемым повышением тарифов на тепловую энергию. В результате, руководство области решило отказаться от этой идеи. Вопрос - надолго ли? Чтобы ответить на него, помимо прочего, надо понять, каково объективное состояние системы теплоснабжения нашего города и что необходимо предпринять для ее модернизации, опираясь на инновационные разработки. Такую оценку может дать только квалифицированный технический специалист, профессионально разбирающийся в данном вопросе. В этой связи мы обратились за разъяснениями к Михаилу Грехову, до недавнего времени возглавлявшему Комитет по энергетике мэрии города Новосибирска.

- Михаил Андреевич, как Вы охарактеризуете в целом систему теплоснабжения Новосибирска, какие у нее есть «слабые места», нуждающиеся в исправлении в приоритетном порядке?

– Я думаю, для этого нужно посмотреть на характеристики того оборудования, которое используется в городе. Прежде всего, нужно оценить тепловые потери и сравнить их с показателями развитых стран. Например, со странами Скандинавии, северной части Европы. И мы здесь можем увидеть большую разницу в потерях. Если там тепловые потери в среднем составляют максимум 10%, то у нас они приближаются к 20 процентам, а где-то достигают 40 процентов. Возможно, наших новосибирских монополистов это касается не в полной мере, но всё равно тепловые потери в нашем городе очень высокие, выше показателей развитых стран. И в денежном выражении это достаточно высокие цифры – от полутора до двух миллиардов рублей в год!

- Я правильно понимаю, что расходы от теплопотерь потом перекладываются на плечи населения, потребителей тепла?

– Конечно! Я так скажу: энергоэффективность любой компании должна быть в приоритете. Приведу такой пример. У нас в Новосибирске жителей обязали устанавливать приборы учета тепла. Так или иначе, результат мы получили. И результат этот очень большой. По крайней мере, мы стали правильно учитывать тепло. И такая система намного лучше обычного распределения усредненных показателей по квадратным метрам, по кубатуре жилой площади.

- Означают ли теплопотери избыточное сжигание закупаемого топлива, когда часть полученной энергии просто уходит в воздух?

– Это примерно так же, как в частном доме: если у вас неплотные рамы, если тепло уходит наружу, то чем больше ты топишь печь, тем больше ты теряешь. То же самое происходит и в большой системе городского теплоснабжения. Если у вас большие теплопотери, то, разумеется, увеличивается и расход топлива. Соответственно, растут затраты. Цифры я уже привел.

- Как решить эту проблему по-современному?

– Дело в том, что сегодня нужно переходить на новые технологии. Так происходит во всех странах. Например, сейчас используются так называемые предизолированные трубы. Их уже достаточно широко используют. Такие трубы необходимо адаптировать и для наших, сибирских условий, поскольку могут возникнуть определенные риски при их эксплуатации. Если возникнет внештатная ситуации, то на месте такую трубу отремонтировать будет гораздо сложнее. Поэтому необходимо четко отработать технологию. По большому счету, здесь ничего сверхсложного нет. Всё достаточно просто. Конечно, необходимо определенное время для того, чтобы осуществить полную реконструкцию тепловых сетей.

- Мэрия Новосибирска должна финансово вкладываться в этот процесс?

– В принципе, мэрия в это дело вкладывается, поскольку получает от энергетической компании плату за аренду тепловых сетей, и эти деньги направляются на реконструкцию. Какой-то процесс в этом направлении уже идет.

- Эту задачу можно решить без привлечения дополнительных ресурсов? Скажем, со стороны федеральных структур?

– Ситуация здесь выгляди так. Сегодня муниципальные сети находятся в аренде у компании СИБЭКО. Также она эксплуатирует собственные магистральные и внутриквартальные сети. И именно на нее, по идее, ложится основное бремя содержания сетей. На мой взгляд, компания в состоянии использовать различные инструменты, чтобы привлечь необходимые средства для решения указанной задачи.

- А у СИБЭКО есть такой интерес? Или им проще повышать тарифы?

– Здесь не так всё однозначно. Естественно, нельзя сказать, что компания не решает проблемы, связанные с теплопотерями. Наверняка у них есть своя техническая политика, предусматривающая какие-то действия в этом направлении. Сейчас, например, они начинают активно внедрять предизолированные трубы. Что касается повышения тарифов, то оно так или иначе будет происходить, поскольку это напрямую связано с инфляционными процессами. Другое дело, что повышение должно быть плавным, равномерным, без всяких необоснованных рывков и скачков. По крайней мере, в пределах тех норм, которые устанавливает государство.

- В последние годы различные предприятия стали обзаводиться собственными котельными, отказываясь от централизованной поставки тепла. Можно ли эту тенденцию назвать прогрессивной?

– Когда тепловая установка непосредственно примыкает к отапливаемым площадям, теплопотери фактически равны нулю. Не нужны расходы на транспорт тепловой энергии. А у нас эти расходы достаточно высокие. Например, на доставку тепла потребителям у нас в городе компанией СИБЭКО тратится около пяти миллиардов рублей! А когда потребитель сам себе устанавливает котельную, он на этом существенно выигрывает. Стоимость гикокалории у него, конечно, чуть выше, чем у монополиста, но он получает выигрыш как раз благодаря отсутствию необходимости транспортировать тепло на большое расстояние. Кроме того, индивидуальная система отопления очень мобильна – в том смысле, что она очень быстро настраивается на те параметры, которые необходимы потребителю. Единственное упущение здесь в том, что в таких котельных не осуществляют комбинированной выработки тепла и электроэнергии. Это большой минус.

- Есть ли у нас возможность диверсифицировать источники генерации тепла? Могут ли те же предприятия создавать дополнительные энергетические мощности, чтобы подключать соседние жилые дома или социальные объекты?

– С чисто технической точки зрения здесь особых сложностей нет. Надо сказать, что у нас в городе уже есть такие прецеденты. Например, на улице Одоевского целый микрорайон подключен к небольшому энергоблоку. И, кстати, они там выдерживают неплохие параметры. И качество, и экономия и них вполне приличные.

- Этот пример можно распространить по всему городу, придать ему массовый характер?

– Понимаете, у нас вся проблема в том, что наши сетевые компании такая тенденция не устраивает. Ведь в данном случае речь идет о комбинированной выработке тепла и электричества. И сегодня монополисты, владеющие электрическими сетями, не желают подключать новые источники электрической энергии. Хотя, если бы мы могли массово вырабатывать тепло и электричество на таких мини-ТЭЦ, эффект был бы очень большой, в том числе и с точки зрения теплоснабжения многоквартирных домов.

- Можно сказать, что это тот путь, по которому надо двигаться?

– Я бы не стал здесь впадать в крайности, поскольку централизованная система тоже имеет свои плюсы. Поэтому её ни в коем случае нельзя отвергать. Просто нужно параллельно рассматривать разные варианты. А их довольно много. В конечном итоге, всё решит научно-технический прогресс. Мир сегодня очень сильно преображается. Главное, чтобы у нас в стране был спрос на научные идеи, на научные разработки. Пока, к сожалению, всё это еще очень плохо поддерживается.

Беседовал Олег Носков