Ученые Лаборатории оптики и динамики биологических систем Физического факультета НГУ и Кафедры органической химии Факультета естественных наук НГУ создали новую фоточувствительную молекулу, при распаде которой под воздействием ультрафиолетового излучения высвобождается адреналин без образования окисленной формы (адренохрома), оказывающего нейро- и кардиотоксическое действие. Ее применили для воздействия на рецепторы тромбоцитов с помощью света. Выяснилось, что высвобождение адреналина значительно усиливает активацию тромбоцитов.

Результаты исследования были опубликованы в январе этого года на сайте журнала Journal of Xenobiotics (Reducing the Formation of Toxic Byproducts During the Photochemical Release of Epinephrine – «Уменьшение образования токсичных побочных продуктов при фотохимическом высвобождении адреналина»). Исследование поддержано грантом РНФ № 23-75-10049 и ведется в рамках проекта «Исследование активации тромбоцитов под воздействием комбинированных стимулов с помощью оптически-опосредованного высвобождения лигандов».

— Идея управления живыми клетками с помощью света очень привлекательна для исследователей, потому что его можно точно сфокусировать на конкретном участке, включить в заданный момент и воздействовать на какой-либо светочувствительный рецептор. Проблема только в том, что далеко не у всех живых клеток есть такие рецепторы. К ним как раз и относятся тромбоциты. Нам было необходимо «заставить» их чувствовать свет через какие-либо сигнальные молекулы. Дело в том, что почти у всех клеток есть рецепторы, чувствительные к каким-то веществам. Разные клетки чувствуют разные сигнальные молекулы, и один из путей – это сделать искусственные соединения, которые поглощают свет, а после этого могут, распадаясь на составные части или каким-либо образом перестроив свою структуру, присоединяться к рецепторам. Тогда после воздействия света клетка начнет их «чувствовать». Именно таким образом и можно «заставить» клетку проявлять чувствительность к свету. Различные соединения данного действия ученые начали разрабатывать и применять к различным клеткам уже довольно давно – со второй половины прошлого века. В рамках нашей лаборатории на протяжении последних лет также ведется данная деятельность. Синтезом молекул занимаются наши коллеги-химики из лаборатории фотоактивируемых процессов НИОХ СО РАН, мы же изучаем их свойства и применяем для исследования различных клеток, в основном — тромбоцитов, — объяснил заведующий Лабораторией оптики и динамики биологических систем ФФ НГУ Александр Москаленский.

Классические фоточувствительные аналоги адреналина, разработанные в 90-х годах прошлого столетия, при воздействии света высвобождают адреналин, который в процессе окисления преобразуется в адренохром, обладающий токсичностью по отношению к живым клеткам. По этой причине использовать его как активатор чувствительности к свету у живых клеток нежелательно ввиду того, что данное вещество может запустить в них какие-либо другие нежелательные процессы или вовсе убить. Поэтому перед учеными стояла задача найти способ снизить образование адренохрома, но при этом не останавливая высвобождение адреналина. В результате выяснилось, что эту задачу позволяет решить простая модификация молекулы, а именно – введение карбаматного мостика из 4 атомов углерода и кислорода. Высвобождение адреналина в данном случает происходило по-прежнему, а величина его перехода в окисленную форму значительно снизилась.

— Мы сравнили две линии молекул — классическую и модифицированную. Удивительно, но в то время, как классическое соединение приводило к образованию адренохрома, его аналог с карбаматным мостиком не вызывал этого побочного продукта, что приводило к чистому высвобождению активного вещества, то есть адреналина. Воздействие светом на оба соединения проводили в идентичных условиях, затем продукты, полученные посредством фотолиза, анализировали с использованием методов ультрафиолетовой спектроскопии, хроматографии и ядерного магнитного резонанса. Впоследствии мы оценили новое соединение с помощью анализа активации тромбоцитов in vitro. Результаты показали, что высвобождение адреналина значительно усиливает активацию тромбоцитов, что делает его ценным инструментом для углубленных исследований клеточного сигналинга, — рассказал Александр Москаленский.

Ввиду того, что УФ-излучение не проходит внутрь организма, применять модифицированные молекулы фоточувствительного аналога адреналина внутри организма не представляется возможным. Поэтому ученые планируют использовать их для исследований активации тромбоцитов в пробирке, а именно — в образцах крови. С их помощью можно будет разрабатывать новые методики анализа и получать новую информацию о процессе активации тромбоцитов.

Данный метод позволит исследователям получать более точные данные о влиянии на активацию тромбоцитов именно адреналина. Это важно потому, что тромбоциты очень чувствительны к механическим воздействиям, к потокам жидкости, и к прочим видам воздействия, которые могут повлиять на результаты таких исследований.

В настоящее время у научных сотрудников лаборатории в разработке находится следующая молекула — фоточувствительный аналог адреналина на основе красителя BODIPY, которая будет активироваться светом в зеленой области спектра, также у них есть понимание того, как модифицировать молекулы, которые могли бы активироваться в красной области спектра.

Мы уже неоднократно поднимали тему экологического домостроения, которую давно уже и весьма активно продвигают ученые из новосибирского Академгородка. Странно, что в самом Академгородке она еще не получила должного развития. Поэтому неудивительно, что опытные образцы таких домов построены в других регионах (например, в Иркутской области), где у проекта «Экодом» даже появились сторонники из числа местной администрации (включая руководителей образовательных учреждений).

Отметим, что на технологию экодома наши разработчики уже получили патент. То есть строительство таких домов имеет теперь научно-техническое обоснование, что закреплено соответствующим документом. И как сказал руководитель проекта «Экодом», сотрудник Института теплофизики СО РАН Игорь Огородников, теперь на очереди – получение патента на строительство экологических поселений. Этап научно-исследовательских работ, по его словам, давно уже пройден. «Мы провели не один десяток научно-практических конференций, в том числе – в стенах Института теплофизики, чтобы скомпоновать весь набор необходимых компетенций для экологического домостроения. И нам это удалось», - пояснил ученый.

В настоящее время перед разработчиками стоит задача осуществить завершение очень важного этапа в работе над Экодомом – этапа опытно-конструкторских работ. Это уже – «чистая» практика, где необходимо подробное решение инженерного блока, особенно по части оборудования. Как мы знаем, Экодом имеет определенное техническое оснащение, связанное, прежде всего, с решением вопросов энергоэффективности. Планки здесь выставлены очень высоко – даже выше официально утвержденных нормативов. Экодом мыслится как жилье будущего с минимальным «углеродным» следом. Физические затраты на отопление здесь должны быть как минимум в восемь раз ниже, чем в «нормальном» капитальном жилище. Условно говоря, если в обычном доме с минимально допустимым уровнем теплозащиты вы сжигаете за сезон шесть тонн угля, то в случае Экодома соизмеримой площади вы будете тратить примерно полтонны. Такие показатели достигаются не только высоким уровнем теплозащиты, но также использованием энергосберегающего оборудования - солнечных коллекторов и систем аккумуляции тепла (о чем мы подробно рассказывали в другом месте). По словам Игоря Огородникова, строительно-технологические аспекты возведения Экодома уже давно проработаны и не представляют чего-то особенного, а тем более – чего-то сложного, что было бы непосильно для отечественных строительных компаний.   В «народном», экономичном варианте для несущих и ограждающих конструкций предлагается использовать ячеистые бетоны. Этот материал у нас хорошо известен и не вызывает отторжения у потребителей. Также возможно применение многослойных конструкций с эффективным утеплением (по принципу «канадских» домов). Правда, замечает ученый, пористые материалы, несмотря на высокие теплоизоляционные характеристики, не дают высокой тепловой инерции. Для Экодома ее желательно повысить, чтобы добиться более высокого уровня комфорта. На этот счет есть простой и проверенный способ – применение прослойки из парафина толщиной 4 – 5 мм. Это позволяет увеличить тепловую инерцию в разы.

Впрочем, различные варианты теплозащиты – это всего лишь необходимый минимум, и в нем нет ничего особо сложного. Такие варианты могут применяться и для «нормального» жилища. Главная «фишка» конструктива Экодома, как мы уже неоднократно сообщали, – это использование для обогрева возобновляемых источников энергии в едином комплексе с аккумуляцией тепла. В данном случае речь идет о солнечной энергии. Именно этот, фактически даровой источник энергии – при грамотном использовании – позволяет добиться высокой экономии традиционных топливных ресурсов. Конструкция, разумеется, усложняется, но и в ней нет ничего особо сложного, чего нельзя было бы применить в массовом строительстве.

По словам Игоря Огородникова, на российском рынке сегодня представлены практически все элементы инженерной системы Экодома. Многие из них производятся у нас же. То есть, при желании вы всё это можете купить, включая солнечные коллекторы и устройства для аккумуляции тепла. Кстати, в качестве таких аккумуляторов можно использовать водогрейные колонки. Разница только в том, что здесь они будут нагреваться за счет солнечной энергии. Одним словом, ничего принципиально нового производить не придется. Проблема упирается в систематизацию этих элементов, в сведение их воедино применительно к конкретному проекту Экодома. Такого готового инженерного блока пока еще нет, и над этим пунктом сейчас как раз и работают наши ученые. По большому счету, предстоит выработать техническое задание для производителей, чтобы скорректировать параметры инженерного оборудования как раз под Экодом. Но для этого необходимо позаботиться о том, чтобы все технические задания были защищены соответствующими патентами.

Этот момент имеет принципиальное значение для строителей, объясняет Игорь Огородников. Ни одна строительная компания не возьмется за возведение таких домов, если инженерный блок не будет проработан под каждый проект. Стихийная «сборка» элементов оборудования для профессионалов непригодна. Хотя бы только потому, что отнимает много времени, а такое затягивание сроков совершенно невыгодно бизнесу. Именно по этой причине строительные компании откладывают поточное строительство экодомов. По-хорошему, работу по расчету оборудования должны осуществлять бюджетные научно-исследовательские организации и соответствующие центры. К примеру, знаменитые канадские дома вошли в тираж только благодаря тому, что их разработка осуществлялась за государственный счет, где были учтены все детали – вплоть до отдельного гвоздя. Всё это было научно обосновано и подкреплено экспериментально. Скажем, каждый отопительный агрегат приспосабливался к конкретному проекту. Над всей «инженеркой» канадского дома трудилась не одна научная организация в течение многих лет. Отсюда – практический результат.

У нас, к сожалению, такая работа ведется за счет творческого энтузиазма ученых. Но на одном энтузиазме далеко не уедешь, поскольку любая научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа требует немалых затрат. Экодом в этом плане – не исключение. Несколько лет тому назад у нас еще были надежды подключить к этому делу научные организации Академгородка путем создание на территории Института теплофизики СО РАН специального научно-исследовательского Центра энергоэффективных технологий. Разговоров было много, и в 2015 году тогдашнему Председателю СО РАН даже удалось подписать соглашение с мэрией Новосибирска о сотрудничестве. Но как обнаружилось позднее, муниципальные руководители использовали такие контакты с учеными Академгородка исключительно ради «пиара». С тех пор инициаторы проекта «Экодом» уже не питают никаких иллюзий на этот счет, и продолжают работу в рамках имеющихся у них возможностей. Проект продвигается, но не так быстро, как бы хотелось.  

Как мы уже сказали выше, в ближайшее время наши разработчики намерены получить патент на создание экопоселений. Здесь на первый план выходит еще одна принципиально важная задача – оборот органики через организацию системы замкнутого цикла. Отличительная особенность экопоселения – это так называемый положительный экологический след. Вокруг экопоселений не вырастает мусорных свалок. Наоборот, все отходы превращаются в ценный продукт. Прежде всего, речь идет об органике, которая становится средством восстановления деградировавших почв. Как мы уже сообщали ранее, такие эксперименты были проведены нашими учеными на острове Ольхон в рамках Президентской программы по борьбе за спасение озера Байкал от органических стоков.

Таким образом, в рамках экопоселения применительно к жилищу решается еще одна важная техническая задача – ускоренная переработка органических отходов. Это может быть либо вермикомпостирование в целях получения высокопитательного субстрата для выращивания растений, либо ферментация с выделением биогаза. Конкретные технологии могут быть разные. И в этом случае инженерный блок Экодома оснащается дополнительным оборудованием для указанной переработки органических отходов. Примерно так, по мысли наших разработчиков, должны выглядеть дома и поселения будущего, когда осуществится переход к Шестому технологическому укладу.

Пока еще эти мысли не овладели, что называется, сознанием масс. Нередко приходится слышать, будто указанные инженерные системы, связанные с переработкой органики, являются очередной забавой ученых, оторванных-де от экономических реалий. Однако на самом деле реалии складываются так, что игнорировать вопросы экологии в скором времени станет невозможно. Негативные процессы в любом случае будут оказывать давление на человека, требуя от него «скорректировать» свой образ жизни.

Сейчас перед нами открываются два варианта такой «корректировки». Один вариант предлагают западные страны, где начинает набирать силу путь простых, но радикальных решений. Здесь на первое место выходят запреты и ограничения, когда вам банально урезают «паек», обосновывая это необходимостью снижения «углеродного следа» или чего-то подобного в том же духе. Второй вариант – это путь оптимальных, но в то же время сложных решений, требующих знаний, компетенций и даже простого здравого смысла. Создание экопоселений – это как раз такой путь, над чем сейчас и работают наши ученые.

Насколько он будет успешен, время покажет. Хотя уже сейчас невозможно сомневаться в том, что только на этом пути тема экологии избежит тех нелепых политических спекуляций и агрессивного фанатизма, которые возобладали на Западе. Тем самым наша страна могла бы продемонстрировать миру как раз здоровый вариант решения экологических проблем. Но для этого крайне необходимо, чтобы эти здоровые идеи в ближайшее время стали знакомы и понятны широкой российской общественности.

Олег Носков

14 февраля 2025 г. в ИЦиГ СО РАН пройдут мероприятия, посвященные Дню российской науки.

Серия мини-лекций и экскурсий в ИЦиГ «Калейдоскоп научных открытий»:

Добро пожаловать в захватывающее путешествие по миру нейросетей, генома растений и других исследований в биологии! Словно через волшебный калейдоскоп мы будем открывать новые горизонты, например, как с помощью генетических технологий сохранить урожай или ученым с помощью искусственного интеллекта изучать и анализировать сложные биологические процессы. На экскурсии в лаборатории ИЦиГ вы узнаете, как ученые используют электронный микроскоп в научных исследованиях, а в Музее истории генетики в Сибири мы расскажем о первых научных работах с применением световой и электронной микроскопии, а также о руководителях цитогенетического направления института.

Программа:

15:00 — 16:00 Серия мини-лекций молодых учёных ИЦиГ СО РАН

16:15 — 17:00 Экскурсия в ЦКП микроскопии (группа №1)

16:30 — 17:30 Лекция об истории ИЦиГ с мастер-классом (группа №2)

Правила посещения: необходима предварительная запись, участие в мероприятиях могут принять граждане Российской Федерации, достигшие 14 лет. С собой необходимо иметь паспорт.

Запись в группы по телефону: 8 (903) 901 62 74

То, о чем мы уже писали и о чем с самого начала предупреждали наши ученые, стало все чаще и чаще выплескиваться на страницы мировых СМИ. А именно: переход на «чистую» энергию испытывает серьезные трудности, о которых не принято было говорить лет шесть-семь тому назад (в разгар «зеленого» бума). Подводя итоги прошедшего года, эксперты еще раз убедились в том, что оптимистические ожидания прошлых лет были явно завышены, и уже нет никакого смысла замалчивать данное обстоятельство. В то же время, дабы не испортить себе репутации, им приходится делать ссылки на некие «непредвиденные» (якобы) факторы, очень сильно влияющие на общую ситуацию в энергетической сфере.

Одним таким фактором, как мы уже знаем, явилась «российская агрессия» против Украины, будто бы подхлестнувшая цены на углеводороды. В итоге это спровоцировало энергетический кризис, из-за чего во многих странах произошел сбой поступательного перехода на возобновляемые источники энергии. Данный нарратив, циркулирующий в западных СМИ (а равно и в речах западных политиков и экспертов) мы уже разбирали неоднократно, поэтому останавливаться на нем не будем.

Поговорим о других «неожиданностях», якобы мешающих реализации благих планов спасителей планеты от глобального потепления. Совсем недавно американские эксперты констатировали непредвиденный всплеск спроса на электроэнергию, что также спутало все карты и поставило под угрозу переход к «зеленой» экономике. Спрос оказался «непредвиденным» по той причине, что долгое время он оставался стабильным. Этому во многом способствовала государственная политика, направленная на энергосбережение и повышение энергоэффективности (такую же политику, отметим, с определенных пор пытаются проводить и в нашей стране). Благодаря более рациональному расходованию электроэнергии потребление в целом не увеличивалось, несмотря на то, что в быту люди использовали больше электроприборов, чем ранее.

Но тут неожиданно произошел всплеск спроса на электричество, напрямую связанный с «цифровизацией» экономики. Главными виновниками такого всплеска стали центры обработки данных с применением технологий искусственного интеллекта. Эксперты отмечают, что благодаря искусственному интеллекту центры обработки данных растут теперь по всей стране как грибы после дождя, что может иметь негативные последствия для климата. Как мы уже писали ранее, каждый такой центр (которых в США уже более полусотни) необычайно «прожорлив» по части электричества. Поэтому компании, предоставляющие соответствующие услуги по обработке данных, очень сильно стимулируют спрос на электроэнергию, стоя в очереди крупных потребителей и выстраивая свои планы в соответствии с планами генерирующих компаний.

Со своей стороны, генерирующие компании, учитывая указанный спрос (а там, где есть спрос, неизбежно возникает и предложение, поскольку таковы законы рынка), вынуждены отказаться от планов по сокращению «грязных» угольных мощностей. Мало того, у них появляются планы относительно возведения новых ТЭС, ориентированных на ископаемое топливо (включая уголь). Именно таким путем, как оказалось, быстрее и проще всего насытить спрос на надежные и стабильные поставки электроэнергии. То есть эксперты прямо указывают на то, что проблема решается не через создание солнечных и ветряных электростанций, а через создание ТЭС. Фактор надежности и бесперебойности поставок ставится здесь во главу угла, что сильно смущает апологетов ВИЭ.

Такой подход к решению проблемы никак не вписывался в целевые показатели «зеленого курса». В середине прошлого года борцы за энергетический переход забили тревогу, поскольку (как они считали) ориентация на рост - без оглядки на выбранные средства - угрожает сорвать планы по построению «зеленой» экономики. И речь шла не только о США. Согласно полученным на тот момент данным, в некоторых странах (включая Саудовскую Аравию, Ирландию и Малайзию) необходимая для работы будущих ЦОД энергия уже превышает совокупные мощности «зеленых» источников. Иначе говоря, реализация программ в области «цифровизации» неизбежно предполагает строительство новых ТЭС. В качестве альтернативы (конкретно – в США) рассматриваются еще и атомные электростанции (что также омрачает сознание сторонников ВИЭ).

Причем, надо понимать, что отрасль столкнулась с очень серьезным ростом спроса. Так, согласно официальным оценкам, в Швеции он может удвоиться в течение последующих десяти лет и еще раз удвоиться к 2040 году. В Великобритании ИИ будет «сжирать» на 500% энергии больше в течение текущего десятилетия. В США к 2030 году центры обработки данных будут поглощать не менее восьми процентов произведенной электроэнергии (в сравнении с нынешними тремя процентами). Эксперты считают такой рост беспрецедентным и уверяют, что отрасль не была к нему готова. То есть нам пытаются истолковать эту ситуацию как «черного лебедя», внезапно (и будто бы неожиданно для всех) нарушившего-де запланированный отказ от ископаемого топлива.

Однако насколько уместно ссылаться здесь на «черных лебедей»? Напомним в этой связи, что спрос на электричество дополнительно подталкивается вполне запланированной электрификацией автомобильного транспорта и систем отопления. О переходе на электромобили трубили на каждом углу. Планы на этот счет были громадными. В США наиболее «экологически сознательные» губернаторы старались бежать впереди паровоза, пропагандируя массовый отказ от ДВС (включая и грузовой транспорт). Показательно, что в Калифорнии (самом «продвинутом» штате в плане реализации климатической политики) ситуацию довели до полного абсурда, когда во избежание критических пиковых нагрузок призвали владельцев электромобилей отказаться от подзарядок в дневное время. Тем не менее, это не помешало руководству штата планомерно расширять парк электромобилей и строить новые зарядные станции.

Столь же двусмысленно выглядели инициативы по электрификации систем отопления, когда газовым котлам стали противопоставлять тепловые насосы в качестве «зеленого» оборудования. В ЕС шли этим путем планомерно, вводя запреты на установку газовых котлов в новых домах. Правда, население встретило эти инициативы без особого энтузиазма. Особенно это касается Германии, где министр Роберт Хабек, отвечающий за экономику, вынужден был пересмотреть планы по запрету газовых котлов, по ходу упрекнув соотечественников в недостаточной экологической сознательности. Параллельно, напомним, в США вели борьбу с газовыми плитами ради электрических импульсных панелей.

И вот теперь эксперты, пытаясь объяснить нам проблемы с замедлением «зеленого» энергоперехода, ссылаются на совершенно «непредвиденный» скачок спроса на электроэнергию, из-за чего, дескать, замедляется отказ от ископаемого топлива. Хотя совершенно очевидно, что в данном случае мы имеем дело с неуклюжей попыткой оправдать несбывшиеся прогнозы. Если инициаторы «зеленого курса» и в самом деле не предвидели рост спроса на электричество вследствие электрификации автомобильного транспорта, систем отопления и строительства ЦОДов, то их компетентность в роли экспертов придется поставить под сомнение. Можно ли, в таком случае, и дальше довеять прогнозам людей, ратующих за «зеленый» энергопереход, если они допустили оплошность при оценке вещей, понятных даже неспециалисту?

Вопрос, в данном случае, совсем не риторический. В этом нас убеждает история с зеленым водородом, о котором с таким воодушевлением говорили еще не так давно. Напомним, что мы неоднократно освещали эту тему, приводя на этот счет скептические высказывания ученых СО РАН, хорошо разбирающихся в водородной тематике. Мало того, мы даже приводили мнение Илона Маска, назвавшего тему зеленого водорода «бредовой идеей». И вот в декабре прошлого года появились публикации, где прямо сообщается, что надежды на зеленый водород начинают рушится ввиду сильного ослабления интереса со стороны инвесторов к таким проектам. Выяснилось (наконец-то!), что такое производство не может быть рентабельным из-за высокой дороговизны конечного продукта. Дороговизна, в свою очередь (и о чем предупреждал тот же Илон Маск) продиктована очень высокими энергетическими издержками. Как признался один «независимый» аналитик, затраты на водородные проекты прошли-де «проверку реальностью». Может показаться, что без этой «проверки» изначально никто ничего не понимал. Но, как мы сказали, это далеко не так. С зеленым водородом всё было понятно с самого начала.

Стоит ожидать, что недалек тот день, когда «проверку реальностью» пройдут и другие «зеленые» технологии. В принципе, это происходит уже сейчас. Правда, немногие пока еще решаются сказать об этом прямо.

Константин Шабанов

Случается, что археологические экспедиции обнаруживают схожие предметы материальной культуры древних людей на значительном расстоянии друг от друга. И это позволяет ученым узнавать больше о культурных связях, обмене технологиями и логистике людей ушедших эпох. Ранее, мы уже рассказывали об этом на примере котлов и зеркал. Сегодня поговорим об орудиях не бронзового, а каменного века – «топорах с ушками» с одним из авторов статьи, посвященной этим находкам, ведущим научным сотрудником Института археологии и этнографии СО РАН, доктором исторических наук Андреем Павловичем Бородовским.

– Расскажите, о каких топорах идет речь?

– Мы говорим о каменных артефактах, имеющих схожую форму, которые находили в самых разных частях Сибири, в основном на территории Байкала, Приангарья, но эпизодически они встречаются в других частях Сибири, от Якутии до Нижней Оби.  Их общая датировка может колебаться от эпохи позднего каменного века до неолита и даже эпохи раннего металла.

Орудия такого типа находили достаточно давно, но у них не было единого названия, в литературе встречались такие наименования, как «топор с ушками», «массивное тесло», «мотыга с цапфами» и так далее. Связано это было с тем, что их анализ и классификация проводились только на данных морфологии, иначе говоря, внешнего облика. И каждый исследователь описывал их по-своему.

Первый экспериментально-трассологический анализ группы таких находок был произведен только в 1986 году моим коллегой по институту и одним из соавторов статьи Павлом Волковым. Было обнаружено, что на их поверхности есть следы взаимодействия не с деревом (что было бы логично для топора), а со льдом. И возникла версия, что это на самом деле не топор, а часть пешни для прорубания льда при зимней рыбалке.

Первая серьезная попытка создать классификацию таких топоров «с ушками» была предпринята Алексеем Павловичем Окладниковым, он выделил несколько типов, которые соотносил с определенным материалом. Но эту работу нельзя назвать завершенной, потому что остаются открытыми несколько важных вопросов: география находок явно требует доработки, нет четкого понимания, где зародилась эта технология, как распространялась и видоизменялась с течением времени, где и когда она достигла своего финала. Также необходимо глубже изучить связь материала с морфологией изделий, местный это был материал или принесенный. В общем, работы предстоит еще много и одним из шагов на этом пути стало наше исследование, результаты которого были опубликованы в ежегоднике «Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий».

– Что это было за исследование?

– Мы изучили два топора, найденных на значительном расстоянии друг от друга. Один еще в начале 1970-х годов обнаружил Валерий Петрович Куковский на реке Суенга возле села Егорьевского Маслянинского района нашей области. Это самая юго-западная находка подобных предметов на сегодня. Второй относится к числу находок, сделанных возле Байкала. Мы сравнили материал, из которого были сделаны оба артефакта и обнаружили существенные различия между ними. В целом, такой материаловедческий анализ объектов из центра их распространения (Байкал) и периферии (Салаир) важен для установления в дальнейшем источников происхождения сырья и логистики его перемещения.

– Кто, помимо Вас, принимал участие в этой работе?

– Идея исследования и атрибуция предмета были моими, Павел Волков сделал трассологию, а Роман Давыдов определил состав материала, из которого были изготовлены топоры.

– Возвращаясь к изучению топоров «с ушками» в целом, в какой из перечисленных Вами выше задач, археологам удалось продвинуться дальше всего?

– На самом деле, хорошее продвижение есть по всем направлениям. В частности, установлено, что изготавливали их из самого разнообразного материала. А расстояние между Прибайкальем и Салаиром вполне соответствует тем маршрутам распространения каменного сырья, что были зафиксированы в эпоху каменного века. Сейчас надо уточнить датировку и функциональное предназначение салаирской находки, чем мы и планируем заняться.

Интрига заключается в том, что эти «топоры», как я уже сказал, являются лезвием пешни для зимней рыбалки с использованием сетей. И неудивительно, что их находили преимущественно возле больших рек и озер. Но на Салаире нет больших рек. И можно предположить, что это орудие использовалось и для других целей. Более того, такой топор является очень нетипичным для данных мест. И, скорее всего, он говорит нам либо об определенных связях, или даже какой-то миграции людей с территории Восточной Сибири на юго-запад. Кстати, такой культурный импульс, влияние обитателей Восточной Сибири на ее Западную часть, прослеживается, начиная с неолита. Но, по косвенным признакам, этот топор можно отнести к несколько более поздней эпохе. Скорее всего он может быть синхронизирован с поздне-глазковской археологической культурой.

– У Вас есть какие-то предположения по поводу функциональной принадлежности салаирского топора?

– Есть версия, и я намерен заняться ее обоснованием. Предполагаю, что эти топоры на Салаире использовались как пешни не для рыбалки, а в древнем золотодобывающем промысле. Это очень интересная задача и сейчас у нас появляется целый ряд данных, которые позволяют обозначить эту тему и работать над следующей статьей. И ответить на вопрос, а когда, собственно, началась добыча золота на Салаире, в 30-е годы XIX века (как это принято считать сейчас) или эпизодические попытки заготовки этого металла были в глубокой древности.

Сергей Исаев

Одна из основных проблем при выращивании картофеля — насекомые-вредители, в частности колорадский картофельный жук. Его личинки и взрослые особи могут полностью съесть вегетативную массу растений, что приведет к потере до 75 % урожая. Ученые из Института систематики и экологии животных СО РАН — в поисках брешей в защитных системах насекомых и эффективного способа борьбы с этим вредителем с помощью бактерий Bacillus thuringiensis. Статья об этом опубликована в международном журнале PeerJ.

В общем биологическом явлении иммунитета лежит функция сохранения внутренней генетической однородности организмов. Однако степень проявления иммунных реакций у разных организмов различается. Условно выделяют врожденный и приобретенный (адаптивный) иммунитет. Адаптивный иммунитет высоко развит у позвоночных животных и отсутствует у беспозвоночных. Адаптивные реакции иммунитета зачастую узкоспецифичны, поскольку направлены на формирование антител против определенных чужеродных молекул (антигенов) в условиях белок-белкового взаимодействия.

«Иммунная система беспозвоночных не обладает адаптивным иммунитетом, но имеет эффективную врожденную иммунную систему. Как и у позвоночных животных, иммунный ответ беспозвоночных условно можно разделить на клеточный и гуморальный. Активация иммунного ответа у беспозвоночных происходит при распознавании патогена определенной группой молекул. Триггерами иммунного ответа в этом случае могут выступать компоненты клеточных стенок микроорганизмов: полисахариды, липотейхоевые кислоты, бета-глюканы и другие. При активации иммунного ответа у беспозвоночных животных запускается сложная цепочка иммунных реакций для устранения патогенов, которая сопровождается каскадом ферментативных и неферментативных реакций. Они выступают своеобразным огнетушителем инфекционного процесса», — рассказывает директор ИСиЭЖ СО РАН член-корреспондент РАН Виктор Вячеславович Глупов.

Для проведения исследований использовали хорошо изученные патогенные для насекомых бактерии Bacillus thuringiensis. Они составляют основу большинства биопрепаратов для защиты сельскохозяйственных культур от насекомых-вредителей. При их попадании в организм личинок колорадского жука происходят различные нарушения функций кишечника. Его клетки разрушаются за счет токсина, а после не могут восстановиться.

Ученые проводят исследования на природных популяциях личинок колорадского жука, собранных в поле. Для этого они моделируют инфекционный процесс, скармливая личинкам бактерии, и оценивают физиологические и биохимические показатели иммунитета колорадского жука.

«В обсуждаемой работе наблюдали изменения активности антиоксидантной системы и системы детоксикации в разных тканях организма личинок жуков при скармливании инактивированных или активных бактерий. Мы предполагаем, что у личинок жуков происходит системный иммунный ответ, наблюдаемый после распознавания патогена как эпителиальными клетками кишечника, так и микробиотой кишечника», — прокомментировала заведующая лабораторией патологии насекомых ИСиЭЖ СО РАН кандидат биологических наук Наталья Анатольевна Крюкова.

Ученые предполагают, что эти процессы приводят к синтезу различных биологически активных веществ, которые способны активировать иммунитет без разрушения тканей. Введение нейтрализованных бактерий позволило показать, что при попадании погибших бактериальных клеток в организм колорадского жука гибели особей не происходит.

«Иммунные реакции активируются, так как организм распознал патоген, начал паниковать и готовиться к предотвращению развития инфекции. Это было похоже на то, что мы обычно наблюдаем во время классического развития бактериальной инфекции у личинок жуков», — отметила старший научный сотрудник лаборатории патологии насекомых ИСиЭЖ СО РАН кандидат биологических наук Ольга Викторовна Поленогова.

Виктор Глупов дополнил: «В этом случае активация иммунитета у личинок погибшими клетками бактерий может иметь грубую аналогию с вакцинами. То есть, по сути, это может приводить у насекомых к процессам, схожим с иммунным праймингом (адаптивным иммунным ответом позвоночных на внедрение антигена). Иными словами, если произошла “вакцинация” бактериями личинок в младших возрастах, то прожорливые личинки в старших возрастах и взрослые особи будут более устойчивы к действию активных бактерий. Это выступает экологическим механизмом адаптации к условиям среды».

Подобная «вакцинация» личинок может происходить в поле. Bacillus thuringiensis — это почвенные бактерии и обнаруживаются повсеместно. Клетки живых микроорганизмов могут погибать естественным образом при воздействии солнечного света или под влиянием различных биологически активных веществ, выделяемых другими микроорганизмами. Кроме того, подобные процессы могут происходить при использовании биопрепаратов с истекшим сроком годности и большим количеством погибших микробных клеток (препараты имеют короткий срок хранения).

Воздействие патогенов на организм насекомых, в том числе и на колорадского жука, приводит к сдвигам структуры бактериального сообщества кишечника. Когда микробиота взаимодействует с патогеном, происходит выброс различных метаболитов (продуктов жизнедеятельности микробиоты). Биологически активные вещества приводят к появлению устойчивых микроорганизмов. Поскольку у них могут меняться вирулентные свойства, сами бактерии микробиоты могут становиться патогенными для хозяина.

«У нас есть ряд исследований про сочетание Bacillus thuringiensis с собственной микробиотой колорадского жука. Микробиота может усиливать действие Bacillus thuringiensis, препарата, поэтому для него можно будет использовать меньшее количество бактерий, но они подействуют столь же эффективно. Препарат на этой основе в теории сможет успешно применяться против вредителя, но будет безопасен для других насекомых. Такой подход является перспективным в разработке новых биопрепаратов для контроля численности насекомых», — рассказала Ольга Поленогова.

В будущем ученые планируют провести транскриптомный анализ: узнать, как клетки, ткани и органы колорадского жука реагируют на инактивированные бактерии. Тогда можно будет более точно сказать, какие реакции наблюдаются у насекомых при питании или при попадании этих клеток бактерий, и появятся дополнительные пути, чтобы повысить их эффективность.

«Когда понятен механизм действия чего-либо, можно узнать и слабые точки, где нужно приложить больше усилий. Только с помощью таких фундаментальных исследований можно обнаружить бреши в защитных системах насекомых», — поделилась Наталья Крюкова.
Работа поддержана грантом РНФ.

Ирина Баранова

Ученые Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ СО РАН) первыми в мире сумели получить потомство мышей из эмбрионов, замороженных в период приостановки его развития - диапаузы, сообщает пресс-служба ИЦиГ СО РАН.

"Эту стадию эмбрионального развития проходят многие млекопитающие. И полученный результат имеет существенное значение для использования современных репродуктивных технологий в деле сохранения редких и исчезающих видов животных", - говорится в сообщении.

Эмбрионы хранились в криохранилище ИЦиГ СО РАН. Сейчас ученые института планируют отработать технологию по получения потомства из эмбрионов, замороженных в период приостановки его развития (диапаузы) на более крупных животных, чем мыши, сообщил заведующий сектором криоконсервации и репродуктивных технологий ИЦиГ СО РАН Сергей Амстиславский.

"Как один из вариантов - попробовать на норке на ферме, это будет несколько сложнее", - сказал он.

Ученый отметил, что в природе диапауза встречается у самых разных видов, в том числе примерно у 130 видов млекопитающих, включая таких крупных, как медведи, у многих видов семейства куньих, и методика может пригодиться для сохранения исчезающих видов.

"Та же самая панда - но это китайский вариант. У панды диапауза - 3,5 месяца", - сказал он.

Человек на диапаузу не запрограммирован, подчеркнул ученый.

В период диапаузы эмбрион находится на ранней стадии развития, до прикрепления к матке - у мыши это 140 клеток; определенное время все процессы в нем идут крайне медленно, стадия может иметь разную длительность - от 10 дней у мышей до 9 месяцев у горностая, 10 месяцев у барсука и т.д.

При этом, отметил Амстиславский, у некоторых животных диапаузу можно индуцировать: в 2012 году эмбрион овцы пересадили в мышь, находившуюся в состоянии диапаузы, и эмбрион тоже впал в это состояние, хотя в норме у овец его нет. "А потом его пересадили обратно в овцу и родились овечки", - добавил он.

Что касается мышей, то выведенные из замороженных бластоцистов мыши уже дали жизнеспособное потомство, причем самцов родилось вдвое больше, чем самок, детеныши появились из 15% эмбрионов, сказал Амстиславский.

Для экспериментов использовались лабораторные мыши без каких-либо мутаций, которые обычно используются для контрольных групп. При размораживании применялся специальный препарат, активирующий метаболизм эмбрионов при разморозке, отметил ученый.

По его словам, первые опыты по заморозке эмбрионов проводились в 1972 году, и методика криоконсервации доказала свою надежность.

В послевоенные годы в научной периодике наблюдалась невероятная эйфория по поводу применения ДДТ в сельском хозяйстве. Дескать, наконец-то найдено чудодейственное средство против болезней и вредителей растений, способное сохранить до 30% урожая. Об этом писали, как за рубежом, так и в нашей стране (что очень легко проверить, стоит лишь полистать архивы научных и научно-популярных журналов послевоенных лет).

Помимо этого, препарат активно использовался для борьбы с переносчиками и возбудителями различных болезней (например, малярии и тифа). Им нередко обрабатывали закрытые помещения, в том числе – детские комнаты. Причем, нередко такая обработка происходила  в присутствии детей.

Однако, начиная с 1960-х годов, эйфория начала спадать. Это касалось не только ДДТ, но и вообще всех сильнодействующих пестицидов. Ученые уже тогда начали задумываться об экологических последствиях неконтролируемой хозяйственной деятельности.  Массовое применение ядохимикатов на тот момент входило в перечень «научно обоснованных» методов борьбы за урожай. Поэтому в любом серьезном хозяйстве без пестицидов было не обойтись. И, тем не менее, опасность их бесконтрольного применения становилась всё более и более очевидной.

Лавинообразный рост производства ядохимикатов наметился как раз после войны.  Со временем повсеместная практика их использования привела к тому, что скорость внесения ядовитых препаратов в природу превысила скорость их разрушения. Ядохимикаты стали неуклонно накапливаться в почве и в водоемах, что начинало вызывать обеспокоенность у ученых. В некоторых странах (особенно – в США) со стороны гражданских активистов началось открытое противодействие массовому использованию ДДТ. Результаты не заставили себя ждать: в 1972 году в США данный препарат попал под запрет. Но борцы за экологию продолжали наступление, и в начале нынешнего столетия появилась конвенция о запрете на использование стойких ядохимикатов, после чего она была ратифицирована более чем в 180 странах, включая и Россию. Однако это не значит, что наука всё это время стояла в стороне от решения экологических проблем. Задолго до запретов ученые уже пытались найти экологически чистую замену опасной «химии». Это происходило в упомянутые 1960-е годы, когда судьба того же ДДТ еще не была предрешена, а все нападки на данный препарат нередко объявлялись научно необоснованными (впрочем, такая точка зрения распространяется даже в наши дни).  

Накоплению ядохимикатов в почве и в воде способствует их стойкость от микробов, которые в естественных условиях выполняют важнейшую роль санитаров, очищая землю и воду от загрязняющих органических отходов.  Другой серьезный недостаток –  слишком малая избирательность действий, когда уничтожаются не только вредные, но и полезные насекомые, микробы или растения.  Как отмечали ученые еще в 1960-е годы, ядохимикаты разрывают естественно сложившиеся цепочки питания, принося тем самым косвенный, а потому – трудно учитываемый вред природе и людям.

Самое интересное, что еще в XIX веке некоторые ученые высказывали мысль, что в борьбе с насекомыми-вредителями земледельцу могут помочь естественные враги вредных насекомых, а также болезнетворные микробы, вызывающие инфекционные заболевания у вредителей. Последний момент особо примечателен, поскольку микробы способны в геометрической прогрессии вызывать самые настоящие эпидемии у поражаемых живых объектов. В этом заключается их принципиальное отличие от обычных ядохимикатов, уничтожающих как «чужих», так и «своих». Поэтому «живые препараты» не наносят ущерба всей экосистеме, действуют избирательно и в этом плане являются аналогом высокоточного оружия.  Отсюда вытекала теоретическая возможность разработки современных биологических методов защиты растений, не требующих опасной для природы «химии».

В общем, выход как будто был найден. Но он оказался безупречным только в теории. На практике шли серьезные пробуксовки, и даже в самом конце 1960-х годов у наших ученых не было никаких иллюзий относительно «живых препаратов». Их звездный час откладывался и, судя по всему, надолго. В отличие от ядохимикатов, такие препараты оказались слишком «капризными» и непредсказуемыми. В природе они вели себя совсем не так, как планировали ученые. Как показала практика, далеко не каждый микробный препарат способен вызвать эпидемию среди насекомых-вредителей. К 1964 году из более чем ТЫСЯЧИ выделенных из насекомых микробов пригодными для использования оказались только два вида. На основе одной такой бактерии был создан достаточно известный препарат «Энтобактерин», более-менее хорошо себя зарекомендовавший в борьбе с вредителями садов и полей.

На этот счет более эффективными могли бы оказаться вирусные препараты, но их производство оказалось слишком сложной задачей. Идеальным же вариантом считались методы, сочетающие в себе достоинства как химических средств защиты, так и биологических средств. Такой вариант опять же подсказывала сама природа, поскольку многие животные и растения выработали способность к выделению различных ядовитых веществ, используемых как для защиты, так и для нападения. Так называемые «народные» средства борьбы с вредителями давно уже включают в себя натуральные растительные компоненты. Отметим, что способность живых существ вырабатывать подобные вещества была успешно применена в медицине для борьбы с инфекциями. Речь в данном случае идет об антибиотиках.

Растения также подвержены инфекционным заболеваниям. Правда, чаще всего они вызываются не бактериями, а различными микроскопическими грибками. У ученых вполне закономерно возникла мысль об использовании антибиотиков и для борьбы с заболеваниями растений. Данное направление оказалось достаточно плодотворным, и были найдены противогрибковые антибиотики. В Японии, например, такие препараты стали активно использоваться в 1960-е годы для защиты рисовых плантаций.

По большому счету, использование антибиотиков по сути своей ближе к химическим, а не к биологическим методам защиты растений. В то же время такие препараты лишены одного из главных изъянов синтетических ядохимикатов – стойкости в природе. Уже в те годы было установлено, что антибиотики разлагаются под действием микробов в почве и в водоемах в течение нескольких суток (или даже часов). То же самое можно сказать и о другом свойстве – более точном, более избирательном воздействии на живые организмы.

Параллельно обсуждались идеи получения ядохимикатов с помощью… микроорганизмов. На роль продуцентов выдвигались микробы – естественные возбудители болезней паразитов растений. Например, ученым были давно известны грибки-паразиты, паразитирующие на других грибках. Среди них были обнаружены очень активные продуценты противогрибковых антибиотиков. Также из целого ряда микроорганизмов, паразитирующих во вредных насекомых, были выделены вещества, губительные для этих насекомых.

Кстати, после открытия антибиотиков были выявлены феноменальные способности микробов к синтезу самых разнообразных веществ, и даже были разработаны промышленные способы получения этих веществ. Отсюда следовало, что производство ядохимикатов с помощью микроорганизмов вполне реально.

Таким образом, в 1960-е годы перед наукой открывалось весьма перспективное направление, предвосхитившие современные тренды по части создания устойчивого земледелия на основе «органических» методов. То есть актуальность нынешней экологической проблематики прекрасно осознавалась более семидесяти лет тому назад. Насколько же продвинулась науки в плане вытеснения опасной «химии» из сельского хозяйства? Учитывая, что «пестицидная» тема всё еще невероятно актуальна (в том числе – в западноевропейских странах), нельзя с уверенностью сказать, что в этом вопросе поставлена точка. Даже спустя более полувека мы стоим здесь не на полпути, а скорее – на начальных этапах.

И главное, тема «органических» методов защиты растений не овладела умами широких слоев населения, в особенности – молодого поколения. Мы судим об этом по наглядным примерам, когда достаточно молодые садоводы-любители переходят на сильнейшие синтетические инсектициды, устав бороться с тлей и другими вредителями с помощью настоя чеснока, красного перца и прочих народных средств. Причем, такую практику (в отличие от старых дедовских способов) они считают не только эффективной, но также «современной» и «прогрессивной».

Поэтому, если опасная «химия» начинает проникать на дачные участки под флагом прогресса, то это самое убедительное свидетельство в пользу того, что свои позиции она пока что сдавать не намерена - несмотря на широкую пропаганду экологической сознательности. Во всяком случае, такое наблюдается в нашей стране. Почему так происходит – отдельная тема, связанная, скорее всего, не только с вопросами естествознания и технологий, но и с целой совокупностью общественных наук.

Николай Нестеров

В год десятилетия образования ФИЦ ИЦИГ СО РАН мы продолжаем публиковать материалы, посвященные наиболее значимым научным результатам, полученные сотрудниками научных институтов, вошедших в состав центра, а также важные вехи истории этих научных учреждений.

Сегодня мы предлагаем вспомнить про относительно недавнее исследование, отмеченное в 2020 году премией президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых. Ее лауреатами тогда стали три старших научных сотрудника ИЦиГ СО РАН – Евгения Долгова, Екатерина Поттер и Анастасия Проскурина. Молодыми учеными под руководством д.б.н. Сергея Богачева созданы и апробированы две уникальные технологии лечения опухолей различной этиологии, основанные на ранее неизвестных принципах.

Основной идеей обоих подходов является хронометрирование применения стандартных химиотерапевтических препаратов и препаратов на основе дцДНК, ориентированное на определенные клеточные популяции, включая стволовые клетки различного генеза, и протекающие в них биологические процессы.

Первая технология представляет собой применение инновационного препарата «Панаген» на основе фрагментированной ДНК в курсах химиотерапии. Ученые успешно провели доклинические исследования, I и II фазы клинических исследований препарата «Панаген» при лечении рака молочной железы. Наблюдение за принимавшими его пациентками показало не только положительные результаты терапии, но и значительное снижение количества пациентов с рецидивами на протяжении пяти лет после нее.

«Панаген» представляет собой таблетки, покрытые кишечнорастворимой оболочкой, которые применяются вместе с химиотерапией. Одно из действий препарата – это как раз защита клеток крови и стимуляция их к размножению. В итоге сама химиотерапия переносится больными намного легче.

Но еще более важным, на взгляд создателей, является второе действие препарата "Панаген" – это создание в организме собственной системы борьбы с опухолью. В норме иммунная система организма не распознает опухоль, из-за чего та размножается. Так вот, «Панаген» активирует в кишечнике клетки иммунной системы, а именно дендритные клетки, и они становятся способными после химиотерапии захватывать остатки опухолевых клеток, циркулирующих в крови. В результате взаимодействия с дендритными клетками появляются Т-лимфоциты, способные бороться с этими антигенами, воспринимая опухоль как чужеродного агента. Сам организм начинает бороться с опухолью.

Эти подходы получили дальнейшее развитие при разработке второй технологии, названной «Каранахан» («убивающий причину», санскрит). Она представляет собой уникальный метод подбора режима инъекций цитостатика, блокирующего деление клеток, и препарата на основе ДНК индивидуально для каждой опухоли. В результате совместного действия двух активных субстанций происходит уничтожение опухолевых клеток, включая стволовые опухолевые клетки.

«Мы обнаружили, а затем экспериментально подтвердили, что уникальным свойством стволовых клеток различного генеза, включая стволовые инициирующие раковые клетки,(СИРК) является способность захватывать экстраклеточные фрагменты дцДНК естественными природным механизмом. Дальнейшие исследования показали, что, если дать СИРК возможность захватить такие фрагменты через определенный временной промежуток после воздействия цитостатиком циклофосфаном (химиотерапия), то клетка не может завершить процесс восстановления после воздействия ХТ и погибает. Отсюда и второе название нашей технологии: «3+1» (первые три дозы препарата, введенного в опухоль, убивают основную массу стволовых раковых клеток включая и часть СИРК, и синхронизирует оставшиеся СИРК в чувствительной для такой терапии фазе клеточного цикла. Четвертая инъекция, привязанная к времени синхронизации уничтожает оставшиеся СИРК. Лишенная туморогенного начала остаточная опухоль окончательно разрушается иммунной системой)», - более подробно рассказал о том, как действует эта технология руководитель лаборатории индуцированных клеточных процессов, д.б.н. Сергей Богачев.

Технология была успешно апробирована на экспериментальных опухолях мыши и человека. Она может быть, как самостоятельным вариантом лечения, так и своеобразной платформой для более эффективного использования любых противоопухолевых средств и технологий. Можно ожидать, что использование химиотерапии во временном режиме, определенном по технологии «Каранахан», заметно повысит шансы на благополучное выздоровление и полноценную жизнь пациента после курса лечения. По крайней мере, лабораторные эксперименты, проведенные учеными на протяжении ряда лет, говорят именно об этом.

Тестирование сети сейсмических станций для бесперебойного мониторинга и анализа вибрационной обстановки началось на площадке ЦКП «СКИФ». Сейсмометры будут непрерывно передавать данные в систему, которая при помощи разработанных программных алгоритмов сможет анализировать вибрационный фон, фиксировать микросейсмические колебания и оповещать пользователей о возникающих возмущениях. Специально обученная нейронная сеть будет распознавать источник шума и заносить в каталог точное время его возникновения и координаты.

От всех мировых источников синхротронного излучения «СКИФ» отличает рекордно низкий эмиттанс (фазовый объем источника), от которого непосредственно зависит основной параметр установки – ее яркость. Частицы в пучке электронов сконцентрированы настолько, что даже мельчайшие возмущения почвы будут заметно влиять на его размер и стабильность, а следовательно, и на яркость излучения. От вибрационной стабильности установки напрямую зависит качество экспериментов, которые будут проводиться на исследовательских станциях.

Сейсмические изыскания, проведенные геофизиками, показали, что основными источниками вибрационных шумов на территории СКИФа являются проходящие в радиусе нескольких километров большегрузные автомобили, железнодорожные составы и работающие промышленные предприятия. Кроме того, вызывать возмущения могут и внутренние источники, в частности функционирование оборудования комплекса – систем питания, вентиляции и кондиционирования, насосов, трансформаторов и так далее. При превышении допустимого уровня вибрационного шума система мониторинга будет оповещать пользователей, а система обратной связи оперативно скорректирует положение пучка электронов, купируя негативное влияние сейсмической обстановки на эффективность работы источника СИ.

«Все данные об уровне шумов и их источниках будут занесены в каталог сейсмических событий с указанием точного времени. Это принципиально важно для пользователей – исследователей, которые проводят эксперименты на станциях. Ведь даже если система обратной связи оперативно не купирует негативный эффект от сейсмических шумов, ученые смогут сопоставить данные своих экспериментов с каталогом и, при необходимости, отбраковать данные, полученные в негативный период», - рассказывает заведующий отделом ускорительных систем ЦКП «СКИФ», старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН к. ф.-м. н. Григорий Баранов.

Ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука (ИНГГ) СО РАН разработали и совместно с индустриальным партнером изготовили первые сейсмические датчики, которые будут адаптироваться непосредственно под задачи ускорительного комплекса и под разработанное программное обеспечение. Сотрудники Передовой инженерной школы Новосибирского государственного университета (ПИШ НГУ) разработали алгоритмы мониторинга и нейронную сеть для анализа данных, сейчас идет работа по созданию графического интерфейса программы.

«Принцип работы программного комплекса таков - раз в заданный интервал времени выдается кадр со специальной картой распределения уровня шумов. Каждый следующий кадр автоматически сравнивается с предыдущим. Если картина распределения шумов меняется, будет устанавливаться источник этого сигнала. На начальном этапе оператор в ручном режиме «покажет» нейросети возможные источники шумов, после чего искусственный интеллект будет самостоятельно вносить данные в каталог событий в абсолютных временах», - рассказал старший научный сотрудник ПИШ НГУ «Когнитивная инженерия», научный сотрудник ИНГГ СО РАН Петр Дергач.

Сеть сейсмических регистраторов и сейсмометров будет установлена в зданиях ускорительного комплекса. Сейчас основная задача ученых – обеспечить точную синхронизацию по времени всех датчиков. Традиционно синхронизацию сейсмодатчиков обеспечивает сигнал GPS, однако осуществить связь со спутником в здании инжектора и накопителя не будет возможности из-за отсутствия сигнала. Исследователи планируют подключить датчики к генератору тактовой частоты, который обеспечивает работу всего оборудования ускорительного комплекса. Преимуществом такого подхода является предельная точность синхронизации, во много раз прививающая точность сигнала GPS.

Фото Анны Плис