В рамках 63-й Международной научной студенческой конференции, которая проходила в НГУ во второй половине апреля, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ СО РАН), доцент кафедры цитологии и генетики Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Нариман Баттулин выступил с научно-популярной лекцией «Ферма будущего: как генетические технологии меняют животных». Ученый в доступной форме рассказал участникам конференции о том, как генетики могут воздействовать на геном сельскохозяйственных животных.

Как прочесть геном?

Генетик читает генетические тексты (геномы), как все мы читаем книги или посты в Интернете. Только букв в ДНК всего 4 — А, Т, Г, Ц, зато в одной строке генома человека содержится 3 миллиарда букв. В этих текстах прописаны все характеристики и особенности живых организмов, вплоть до цвета глаз и восприятия холода. Ученые-генетики с большим интересом изучают эти тексты и пытаются расшифровать.

— Управляющий участок ДНК включает и выключает определенные гены в нужном органе в нужное время на нужной стадии развития. Если мы научимся понимать «генетические тексты», у нас появится возможность управлять свойствами организмов. Замена всего одной буквы может привести к кардинальным изменениям. Например, «превратить» карие глаза в голубые. Естественно, это будоражит воображение ученых, потому что открывает перед ними огромные возможности. Зная «тексты» ДНК, можно решать многие задачи в различных областях. Самая простая — криминалистика: если злоумышленник оставил на месте преступления свою ДНК, можно прочесть ее и восстановить определенные свойства его организма и даже некоторые детали внешнего облика. Задача посложнее — генная модификация. Если мы научимся модифицировать ДНК, то сумеем искусственно задавать нужные нам свойства организма. Для этого нужно решить большую интересную задачу — научиться находить те участки ДНК, которые отвечают за формирование какого-либо определенного признака, — объяснил Нариман Баттулин.

Ученый рассказал, что генетики узнают, какие буквы в «тексте» ДНК отвечают за те или иные свойства организма с помощью полногеномного анализа ассоциаций (GWAS), который помогает ученым идентифицировать гены, связанные с определенным заболеванием (или другим признаком). Этот метод изучает весь набор ДНК (геном) большой группы людей, выявляя небольшие вариации, называемые однонуклеотидными полиморфизмами или SNP. В его основе находится статистическая процедура, определяющая значимость различия того или иного SNP между группами людей с признаком и без. Таким образом можно выявить участки генома, отвечающие за цвет глаз или структуру волос, когнитивные способности и особенности психики. Вплоть до генов, ответственных за наличие у человека чувства музыкального ритма или чувства юмора, а также за оценки, которые он получает на занятиях, или уровень дохода, которого ему удастся достичь. Благодаря таким исследованиям генетики в случае обнаружения у человека какой-либо патологии или особенности организма, могут определить, на каком именно участке генома произошла «поломка» гена.

Больше мышц!

В животноводстве аналогичные исследования направлены на выявление генов, ответственных за хозяйственно ценные признаки животных — например, мышечную массу у КРС, свиней и овец или яйценоскость у птиц. Генетики научились определять участки генома, позволяющие коровам давать рекордные надои молока, что произвело революцию в сельском хозяйстве, потому что с тех пор, как начали применять этот подход для определения лучших животных-производителей молока или мяса, был отмечен значительный рост производительности сельского хозяйства. Данному подходу не больше 10 лет, но достигнутые за это время результаты позволяют с оптимизмом смотреть в будущее и уверенно прогнозировать и дальнейший рост производительности в животноводческой отрасли.

Есть и другой подход: генетики ищут участки генома, ответственные за какие-либо патологические признаки организма, исследуя геномы животных с уродствами. «Поломки» генов могут привести к самым странным изменениям фенотипа организмов. Изменения эти — отличный источник информации для поисков участков ДНК, ответственных за их развитие.

Нариман Баттулин в качестве примера упомянул коров породы Бельгийская голубая.  Ее характерная особенность — гипертрофированные рельефные мышцы. Кажется, именно так должен выглядеть продукт генной инженерии, но нет. Причиной тому стали не эксперименты генетиков, а случайная мутация в одном гене, которая увеличила рост мышц. Произошла она довольно давно, но была закреплена селекционерами методом отбора особей с повышенной мышечной массой как хозяйственно ценным признаком. Потом выяснилось, что начальная мутация произошла в результате «поломки» всего одного гена — миостатина, который препятствует закладке избыточного количества мышечных клеток. Если этот ген нокаутировать, росту мышц уже ничто не препятствует и их объем увеличивается вдвое по сравнению с нормой. И ученые быстро научились этим пользоваться.

Есть еще один эффективный способ вмешательства в геном живых организмов. Поскольку все они являются дальними родственниками и имеют общего предка, то и общие гены у них тоже есть. Если найден «сломанный» ген миостатина у коров, это может свидетельствовать о том, что аналогичный ген есть и у других животных, и, скорее всего, в их организмах он отвечает за тот же самый признак или свойство.

В научной литературе описан всего один пример «поломки» гена, препятствующего чрезмерному росту мышц у человека, — того же самого, что у коров породы Бельгийская голубая. Это мальчик, родившийся с нокаутом гена миостатина. У младенца было вдвое больше мышечной ткани, чем у его сверстников.

— Казалось бы, вот она, альтернатива изматывающим тренировкам в спортзалах: достаточно блокировать миостатин, и рельефные мускулы обеспечены с самого рождения и без всякого труда. Но у этой медали есть и оборотная сторона. Вдвое увеличиваются все мышцы, и даже те, увеличение которых напрямую влияет на качество жизни и здоровье. К примеру, язык, который тоже является мышцей.

Сложность таких модификаций состоит в том, что каждый ген влияет сразу на множество признаков. С одной стороны, нокаут миостатина увеличивает рост мышц, с другой — создает проблемы с питанием ввиду увеличенного вдвое языка, с третьей — столь массивные животные с таким большим объемом мышц не могут рождаться естественным путем. Например, та же порода коров Бельгийская голубая. Почти всегда телята этой породы рождаются путем кесарева сечения. Поэтому, прежде чем создавать таких животных с применением генетических технологий, следует задуматься: будет ли это экономически оправданно и стоит ли селить их на ферме будущего? Да, мяса они дадут значительно больше, но сколько потребуется ветеринарных врачей, если производство мяса таких коров будет поставлено на поток? Ведь рождение каждого теленка будет сопровождаться хирургической операцией, — рассказал Нариман Баттулин.

В итоге получается, что экономический эффект от одной мутации на самом деле не такой внушительный из-за дополнительных расходов на изменение технологии содержания животных с нокаутированным геном. Такие ситуации генные инженеры всегда должны продумывать. «Улучшение» одного признака может повлечь проблемы со стороны другого. И найти баланс, чтобы желаемые генетические варианты были бы продуктивны и экономически эффективны, очень непросто. К тому же, их, как показывает практика, очень мало.

«Генетические ножницы»

— С точки зрения фундаментальной биологии, если мы хотим узнать, как работают гены, необходимо исследовать этот механизм на животных, у которых мутация произошла случайно. Но для лучшего понимания данного механизма нам необходимо самим воспроизвести его, перенеся этот генетический вариант на другой организм, и посмотреть, что получится. У генетиков есть несколько инструментов для выполнения данной задачи. Самый популярный — инструмент геномного редактирования CRISPR/Cas9. Он основан на элементе защитной системы бактерий, который биологи приспособили для внесения изменений в ДНК растений, животных и людей. Заключается в использовании короткой РНК, которая направляет CRISPR/Cas9 к нужному участку в геноме. После прикрепления к целевой ДНК, CRISPR/Cas9 разрезает две цепи ДНК, позволяя ученым либо деактивировать ген, либо вставить новый участок ДНК на место разреза. Уже одного разрыва достаточно, чтобы «сломать» ген и внести изменения в ДНК. По сути, этот инструмент геномного редактирования представляет собой биологическую молекулу, способную найти в геноме нужное место для «удара». Это очень важно, потому что геном человека, как и геном коровы и других млекопитающих, состоит из 3 миллиардов нуклеотидов, и найти нужный не так-то легко. Инструменты геномного редактирования позволяют нам это сделать, — пояснил Нариман Баттулин.  

С помощью этих инструментов можно самые популярные генетические варианты переносить от одних видов животных другим. Например, в геноме тех же коров породы Бельгийская голубая присутствует нокаут гена миостатина, а у коров других пород его нет. Привнести это генетическое изменение скрещиванием можно, но это займет слишком много времени. А вот с помощью инструментов геномного редактирования прямо в ДНК мясных пород ввести нужный генетический вариант — вполне. И такие телята уже были получены.

В одной из научных статей на эту тему «Эффективное внесение мутаций с помощью CRISPR/Cas9 в геном поросят», которая была опубликована в научном журнале Scientific Reports, рассказывается, что авторы получили 8 поросят с нокаутом гена миостатина. И действительно, мышцы у них были по размеру вдвое больше, чем у обычных поросят. Вот только все модифицированные животные умерли в течение недели. Но почему редактирование генома, которое успешно проводится на коровах, дало сбой на свиньях?

— Все дело в том, что каждый ген влияет не на какую-либо одну функцию, а на несколько сразу. Так, в геномах коровы породы Бельгийская голубая содержатся другие генетические варианты, которые компенсируют негативное влияние нокаута миостатина на организм, у свиней же таких вариантов нет. Поэтому генетикам важно помнить, что результаты переноса одного генетического варианта на другой генетический фон могут быть непредсказуемыми и нежелательными, что и произошло в случае с поросятами, в геноме которых был нокаутирован ген миостатина. Но иногда результаты оказываются положительными. Благополучно перенесли нокаут гена миостатина ягнята — их мышечная масса увеличилась, но, в отличие от поросят, они оказались жизнеспособными. Удачно блокировали этот ген у рыб. В Японии этой манипуляции подвергли морского леща, после чего мышечная масса этого вида увеличилась на 17%. Эксперименты по «наращиванию» мышц у этих рыб продолжаются, предпринимаются попытки вывести генно-улучшенного морского леща на рынок. А вот генетически модифицированный лосось уже вышел на американский рынок. Правда, на это предприятию, реализующему такой смелый проект, потребовалось 30 лет работы и 100 миллионов долларов вложений. Если обычный лосось в возрасте 18 месяцев достигает 33 см в длину и весит 1,3 кг, тогда как его трансгенный сородич длиннее вдвое и достигает веса 3 кг, — рассказал Нариман Баттулин.  

Кстати, на ферме будущего вполне найдется место и аквакультуре, которая в настоящее время становится важным элементом сельского хозяйства. Большая часть рыбы, поступающей на наш стол, не выловлена из естественных условий обитания, а выращена на рыбохозяйственных предприятиях.

Полезные мутации

С помощью генной инженерии ученые могут вносить в геном животных различные полезные изменения. Например, лишить КРС рогов, что позволит избежать многих проблем, а именно — травмирования других животных или работников фермы.

— Существуют генетические варианты естественных мутаций, полученные у комолых (безрогих) коров. Вычислив гены, ответственные за такую полезную мутацию, можно искусственно отредактировать геном коров других пород, и на свет будут появляться телята, полностью соответствующие своей породе за одним только исключением — рога у них не вырастут. При этом другие особенности и преимущества породы остаются неизменными. Такие телята уже были получены. В норме для животных их породы характерны длинные рога, но у генно-измененных коров этой породы их нет, — уточнил Нариман Баттулин.  

Путем геномного редактирования можно «приспособить» коров к изменению климата. Например, к потеплению. Существуют генетические варианты, позволяющие повышать их температурную адаптацию, то есть устойчивость к тепловому стрессу. Например, если ввести соответствующую мутацию в геном коров породы ангус, «сломав» всего один ген, шкура генно-измененного животного становится чуть тоньше, а шерсть — реже, что на 0,3-0,5 градуса снижает температуру тела в тепловом стрессе. Поэтому несмотря на то, что абсолютные цифры небольшие, с точки зрения биологической системы это очень значительное изменение.

Аналогичным способом можно создать и холодоустойчивых животных. При выполнении этой задачи генетики ищут вдохновение в якутских породах скота, которым нипочем даже самые суровые морозы. Они могут зимовать на открытой местности, так что строить теплые коровники не требуется. А причина такой невосприимчивости к холодам кроется, конечно, в их геноме. Ученые выявили тот самый генетический вариант, влияющий на холодоустойчивость якутских пород скота. Этот же генетический вариант обнаруживается у глубоко ныряющих животных, а также у млекопитающих, способных впадать в глубокую спячку или значительно изменять температуру собственного тела.

— Прежде чем реально воспроизводить эти генетические варианты у других пород, очень важно попробовать понять, каким механизмом реализуется данные процессы. Поэтому в Институте цитологии и генетики СО РАН мы создали модифицированных мышей, у которых воспроизвели генетический вариант якутских коров. Теперь пытаемся понять, как эти мыши чувствуют себя в условиях низких температур. Наблюдаем за изменением частоты сердечных сокращений у эмбрионов мыши в зависимости от снижения температуры окружающей среды. И есть надежда, что очень скоро мы поймем, как этот механизм работает, и сможем создать холодоустойчивых мышей. Но желательно, чтобы на ферме будущего их не было, — сказал ученый.

Самое впечатляющее, по мнению Наримана Баттулина, что может быть на ферме будущего, — это свиньи, которые станут донорами органов для человека. К сожалению, у человечества нет возможности обеспечить донорскими органами всех нуждающихся. Альтернативой обычным донорам могут стать генно-модифицированные животные, органы которых можно будет пересаживать человеку. По многим параметрам единственный вид, который может быть использован в этих целях, — свинья. В последние годы в этой области был достигнут значительный прогресс. В мире известны случаи успешной ксенотрансплантации почки от трансгенной свиньи человеку. Однако после нее немногочисленные пациенты жили совсем недолго. Рекордсменом стал прооперированный в США в январе этого года мужчина. Он живет с такой почкой уже четыре месяца.

— Самые сложные генетические изменения, которые производились на животных, были сделаны на свиньях в целях последующей ксенотрансплантации. В данном случае необходимо внести в геном десятки модификаций, «сломать» гены, производящие белки, которые наша иммунная система воспринимает как чужеродные. Кроме того, надо совместить иммунные системы и системы свертывания крови человека и свиньи. И подобных модификаций необходимо сделать много — чем больше, тем успешнее будет процедура ксенотрансплантации. Решением этой задачи занимаются генетики всего мира, в том числе ученые новосибирского Академгородка, — отметил лектор. 

Институт археологии и этнографии Сибирского отделения РАН приглашает посетить Музейную ночь. Гости смогут не только увидеть уникальные древние предметы, но и попробовать свои силы в изготовлении и применении каменных орудий и изучении наскальных рисунков. Исследователи прочтут лекции о древнем вооружении, датировании старинных построек по используемой древесине и изучении образа жизни древних людей по их костным останкам. Юные гости будут создавать свои первые глиняные и стеклянные бусины и искать древности на мини-раскопках. Завершением программы станет концерт средневековой поэзии и музыки для гуцина, арфы и перкуссии.

Дата и время проведения: 17 мая 2025 года, 17:00 –22:00

Место проведения: ул. Золотодолинская, 4, Музей истории и культуры народов Сибири и Дальнего Востока ИАЭТ СО РАН

Подробная программа представлена на сайте института. Предварительная запись не требуется.

Стоимость билета: 300 руб., студентам — 100 руб., детям до 18 лет, пенсионерам — бесплатно. Ряд мастер-классов с созданием реплик археологических находок — за дополнительную плату.

Телефон экскурсионного отдела института для справок: +7 913 781 5493

25-26 апреля в Новосибирске состоялась VI Российская междисциплинарная научно-практическая конференция с международным участием «Сахарный диабет: от мониторинга к управлению». Более 400 специалистов из разных регионов России и Казахстана обсуждали новые возможности и перспективы в диагностике и терапии сахарного диабета.

Открывая конференцию, руководитель НИИКЭЛ – филиал ИЦиГ СО РАН Максим Александрович Королев отметил, что с 1 января 2025 года в России реализуется Национальный проект «Продолжительная и активная жизнь». Мероприятия проекта рассчитаны на период до 2030 года, и одним из ключевых является федеральный проект «Борьба с сахарным диабетом».

– Многие из нас активно погрузились в это серьезное федеральное мероприятие, которое рождает определенные вызовы для всей эндокринологии и смежных специальностей. Я думаю, что мы рассмотрим эти вопросы на нашей конференции и это создаст определенный плацдарм для дальнейшей успешной реализации федерального проекта «Борьба с сахарным диабетом». Желаю активного участия, работы и удовольствия от общения, – добавил он.

Заместитель руководителя НИИКЭЛ – филиал ИЦиГ СО РАН по научной работе, заведующий лабораторией эндокринологии Вадим Валерьевич Климонтов подчеркнул, что конференция уже имеет свою историю. Она стала известной междисциплинарной площадкой для обсуждения наиболее актуальных вопросов диабетологии  и смежных с ней дисциплин.

В режиме телемоста участников конференции поприветствовала директор Института диабета НМИЦ Эндокринологии Минздрава России, академик РАН Марина Владимировна Шестакова.

– Новосибирск уже стал научной столицей нашей Родины. Приветствую всех собравшихся специалистов на конференции, посвященной сахарному диабету. Конечно, можно только радоваться, насколько наука в области сахарного диабета двигается вперед. С одной стороны, она движется внутрь проблемы, проникая в ее суть до самого наноуровня. С другой стороны, диабетология и сахарный диабет – это самая широкая клиническая проблема. Под зонтиком сахарного диабета находят свои интересы представители совершенно разных направлений: это и врачи различных специальностей, и представители фундаментальных научных направлений. Это уникальная медицинская область, в которой свершается много научных открытий. И на конференции мы будем подытоживать все то, что случилось в этой науке за последние годы, – отметила Марина Владимировна.

Впервые в рамках конференции состоялось вручение медалей «За 50 мужественных лет с сахарным диабетом им. А.Ю. Майорова» пациентам, прожившим 50 и более лет с диагнозом «сахарный диабет». В торжественной обстановке медали двум жителям Новосибирской области вручил президент ОООИ «Российская Диабетическая Ассоциация», д.м.н., профессор Гагик Радикович Галстян.

Двухдневная программа конференции включала лекции ведущих экспертов, панельные дискуссии, симпозиумы, устные и постерные доклады и консилиум. Специалисты обсудили наиболее значимые темы современной эндокринологии, среди которых механизмы развития сахарного диабета и его осложнений; новые технологии диагностики и лечения осложнений сахарного диабета и ассоциированных с диабетом состояний; высокотехнологичная помощь больным сахарным диабетом; работа с нестандартными пациентами.

Мероприятие проходило в гибридном формате: офлайн и онлайн. В общей сложности конференцию посетили более 400 человек – врачи и ученые из России и ближнего зарубежья.

Сотрудники НИИКЭЛ представили на конференции доклады на актуальные темы современной диабетологии. Среди них – новые стандарты лечения сахарного диабета 1 и 2 типов и его осложнений, возможности деинтенсификации инсулинотерапия у пациентов с сахарным диабетом 2 типа, бариатрическая хирургия при сахарном диабете.

Организаторами конференции выступили Министерство науки и высшего образования РФ, Сибирское отделение Российской академии наук, Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики СО РАН (НИИКЭЛ – филиал ИЦиГ СО РАН), Новосибирский государственный медицинский университет, Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Министерство здравоохранения Новосибирской области, Новосибирское отделение Российской ассоциации эндокринологов.

Сборник трудов конференции размещен на официальном сайте мероприятия. 

Пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН

На днях в Институте цитологии и генетики СО РАН состоялось вручение дипломов группе участников программы дополнительного профессионального образования повышения квалификации «Молекулярно-генетические подходы для селекции растений. Базовый курс». Партнерами курса выступила Группа компаний «ЭФКО».

Как известно, классические методы селекции имеют определенные ограничения как в направлении увеличения генетического разнообразия сортов за счет интеграции новых генов, так и в сокращении времени создания сортов. Активное включение в селекцию различных молекулярно-генетических и биотехнологических подходов позволяет работать на опережение и создавать сорта на перспективу в соответствии с прогнозами изменений климата и фитосанитарной ситуации.

Через обучение в институте на такого рода курсах прошло уже порядка трехсот специалистов со всех уголков России. Программа включает в себя лекции ведущих ученых ИЦиГ СО РАН и практические занятия. По результатам прохождения обучения выдается удостоверение о повышении квалификации.

«Центры, которые проводят подобное обучение в России, можно пересчитать по пальцам. И мы считаем, что это очень важная работа. Конечно, нельзя утверждать, что абсолютно все слушатели подобных курсов затем применяют полученные знания в своей практической деятельности. Кто-то сменил место работы, кто-то записался на программу в расчете «на перспективу». Но в целом, обучение передовым генетическим методам, которые перспективны для использования в селекции, у сотрудников ведущих научных центров страны является ценной возможностью для развития специалиста», — отметила один из авторов образовательной программы, профессор, д.б.н., главный научный сотрудник ИЦиГ СО РАН Елена Салина.

Новацией этого набора стало партнерство с крупным агрохолдингом, что также нашло отражение как в составе обучающихся, так и в программе курса, где было больше внимания уделено работе с соей, выращивание которой является важной составляющей работы холдинга.

«Аналогичные курсы мы будем проводить и в дальнейшем. То, что программа вызывает интерес не только у других научных учреждений, но и у крупных компаний аграрного сектора – лучшее подтверждение их актуальности. Поэтому мы считаем очень важным развивать работу именно в формате государственно-частного партнерства. Распространение передовых генетических технологий для селекции является важным инструментом обеспечения продовольственной безопасности и стабильного развития аграрного сектора нашей экономики. Поэтому мы и дальше будем всячески этому содействовать», — подчеркнула заместитель директора ИЦиГ СО РАН по организационной и образовательной деятельности, к. ф.-м. н. Анна Трубачева.

«Могущество России будет произрастать Сибирью и - Республикой Татарстан», - так пошутил недавно в частной беседе один знакомый ученый из Академгородка. Напомним, что с 16 по 18 апреля в Доме ученых СО РАН проходили Дни науки и культуры Республики Татарстан. Мой собеседник находился под впечатлением от этого мероприятия, по итогом которого было подписано Соглашение о сотрудничестве между правительством Республики и руководством Сибирского отделения.

Один из пунктов указанного Соглашения касался климатической повестки и планов по реализации государственной Стратегии «низкоуглеродного» развития до 2050 года. Важность данного пункта для сибирских ученых в том, что правительство Татарстана продемонстрировало намерение использовать наш научно-технический потенциал в деле осуществления этих планов. На первый взгляд, события невесть какой важности (мало ли у нас подписывают разных меморандумов). Однако всё познается в сравнении. Суть в том, что со стороны правительства Новосибирской области подобных шагов, связанных с упомянутой Стратегией, не делалось вообще! Как будто такой темы не существует и руководство страны таких задач перед региональной властью не ставит.

На самом же деле именно региональные власти должны разработать план соответствующих мероприятий, прямо диктуемых, с одной стороны, принятой Энергетической стратегией (последний вариант ЭС принят в начале апреля и рассчитан до 2050 года), с другой стороны – специальными Указами Президента РФ, непосредственно касающимися климатической темы. В последнем случае речь идет об Указе № 666 от 04 ноября 2020 года «О сокращении выбросов парниковых газов» и об Указе № 812 от 26 октября 2023 года «Об утверждении Климатической доктрины Российской Федерации». И что самое важное: согласно Указу № 812 субъектами реализации климатической политики являются региональные власти. То есть Федеральное руководство ждет от регионалов какой-то инициативы по этим вопросам.

Похоже, что на правительство НСО данные документы пока что не произвели никакого впечатления, в противном случае региональному руководству пришлось бы вступить во взаимодействие с нашими учеными в целях уточнения отдельных пунктов и для разработки планов соответствующих мероприятий. Напомним, что все решения по реализации Стратегии «низкоуглеродного» развития (прямо пересекающиеся с климатической темой) разрабатываются на основе конкретных научных изысканий. Без подключения к этой работе ученых подобную стратегию невозможно реализовать в принципе. Такие компетенции в СО РАН есть. Мало того, несколько лет назад при Президиуме СО РАН был создан Экспертный Совет по проблемам Парижского соглашения по климату. В общем, обратиться было куда. Но никаких заявок и просьб в этот адрес со стороны руководства НСО так и не поступило. Выходит, у наших региональных руководителей есть дела поважнее, с которыми они прекрасно справляются без всякого участия ученых СО РАН. Примерно так и нужно понимать позицию властей Новосибирской области.

Что касается правительства Республики Татарстан, то в этом случае такая помощь ученых оказалась необходимой. Упомянутые выше документы оказались для республиканских властей не пустым звуком, а руководством к действию. Еще в 2023 году там был утвержден План мероприятий по реализации стратегии социально-экономического развития с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года, подготовленный республиканским Министерством экологии и природных ресурсов.

Как отмечается в этом документе, в Республике Татарстан повестка углеродной нейтральности является АКУТАЛЬНОЙ. В соответствии с поручением главы Республики Рустама Минниханова с 2014 года здесь проводится работа по инвентаризации выбросов и поглощения парниковых газов на основании методических рекомендаций, утвержденных распоряжениями Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 16 апреля 2015 года и от 30 июня 2017 года. Согласно проведенным замерам и расчетам (то есть соответствующая работа была реально проведена), на протяжении ряда лет на территории Республики Татарстан наблюдается положительная тенденция по снижению выбросов парниковых газов. Основными причинами снижения выбросов, подчеркивается в документе, стали: совершенствование технологических процессов, переход на экологические виды топлива и (что особенно важно) поэтапная замена устаревшего производственного оборудования на современное.

Еще один важный аспект проделанной работы: за период 2014 – 2021 годы объемы поглощения углекислого газа увеличились с 21,9 млн тонн до 24,4 млн тонн. Причиной этой положительной динамики стал рост площадей лесных насаждений и сельскохозяйственных угодий. Таким образом, зафиксирована устойчивая тенденция по снижения поступления в атмосферу парниковых газов. Принятый документ призван, как мы понимаем, закрепить эту тенденцию, благодаря чему Республика Татарстан может получить заслуженную репутацию экологически ориентированного региона страны. Пока, согласно представленным фактам, это положение оспаривать не приходится, несмотря на то, что серьезное значение для региональной экономики имеет нефтедобывающая и нефтехимическая промышленность. Хотя совсем не исключено, что именно это обстоятельство могло стать важным стимулом для столь оперативного принятия указанной Стратегии, поскольку это напрямую затрагивало интересы отрасли. Как мы понимаем, отрасль надлежало перестроить в соответствии с новыми (более строгими) требованиями. Всё это, безусловно, требует серьезной научно-исследовательской базы. Отсюда – обращение к представителям науки, куда теперь включены и ученые СО РАН.

Отметим в связи с этим один принципиально важный момент. Разумеется, все стратегии низкоуглеродного развития, таки или иначе, составляются в соответствии с принятыми обязательствами в рамках Парижского соглашения по климату, который наша страна ратифицировала. Если мы из этого соглашения не уходим, стало быть, должны продемонстрировать мировому сообществу определенные шаги в указанном направлении. Этим обстоятельством как раз и вызвано появление соответствующих документов, направленных на снижение парниковых выбросов. Позиция руководства Республики Татарстан в этом плане совершенно логична: Федеральное руководство формирует определенные целевые показатели, региональный власти обязаны принимать их во внимание (другой стратегии пока у нас нет).

Понятно, что там значатся некоторые пункты, по которым можно дискутировать. Прежде всего это касается борьбы с ископаемым топливом, наращивание «зеленых» мощностей (ветряки и солнечные панели), производство «зеленого» водорода, электрификация транспорта и тому подобное. Но здесь необходимо учитывать следующее. Так, можно подойти к реализации перечисленных направлений с пионерским задором и наплодить проблем в экономике (как это происходит в Западной Европе). Но можно подойти взвешенно и рационально. Такой наглядный пример рационального подхода нам сегодня демонстрирует Китай.  

Нашей стране, конечно, ближе «китайский» вариант развития. В частности, на таком варианте настаивает ученый секретарь Экспертного Совета СО РАН по проблемам Парижского соглашения по климату Валентин Данилов. На его взгляд, реализация «зеленой» стратегии сама по себе не предполагает бездумного закрытия тепловых электростанций и замены их ветряками. Здесь нужно понимать, что в наших условиях она дает шанс для серьезной модернизации тех же тепловых электростанций. Ведь повышая их КПД, разъясняет ученый, вы одновременно снижаете углеродные выбросы. Вот вам и конкретный – очень актуальный для нас – пункт «зеленой» стратегии. И таких актуальных и полезных примеров можно привести множество. Специалистам они очень хорошо известны.

Но для того, чтобы такая система заработала, необходимо, как мы сказали выше, взаимодействие с научными организациями. Модернизация энергетических мощностей без научного сопровождения невозможна в принципе. Это является обязательным условием как для производственников, так и для региональных руководителей, отвечающих за производство. Должен быть совместный диалог представителей власти, представителей науки и представителей конкретных отраслей производства. Собственно, региональные власти как раз и должны обеспечить такое взаимодействие. Официально принятые «зеленые» стратегии дают для этого прекрасный повод.

В Республике Татарстан, как видим, понимание таких вещей имеется. Именно по этой причине республиканское правительство и подписало соглашение о сотрудничестве с руководством СО РАН. Это значит, что там нацелены на реальные ДЕЙСТВИЯ в указанном направлении, в том числе (как мы показали) в направлении модернизации производственных мощностей, включая и энергетические мощности. Последует ли этому примеру правительство НСО, пока совершенно непонятно. Нам остается только надеяться на лучшее.

Андрей Колосов

Продвинуться в этом направлении помог анализ генных сетей, контролирующих уровень разный тревожности у лабораторных мышей и человека.

Целью нового исследования ученых Института цитологии и генетики СО РАН стал поиск наследственных факторов, которые влияют на состояние чрезмерно высокой или низкой тревожности. Для этого ими, с помощью разработанного в ИЦиГ СО РАН программного обеспечения, был обработан массив данных, опубликованных в мировой научной периодике за последние годы. В итоге, удалось показать, что как у людей, так и у лабораторных мышей, разный уровень тревожности ассоциирован с дифференциальной экспрессией в разных генах. Результаты исследования опубликованы в «Вавиловском журнале генетики и селекции».

«Мы занимаемся поиском генетических факторов, которые определяют склонность к аффективным расстройствам (нарушениям в регуляции эмоций). Примером таких нарушений являются тревожные расстройства, проявляющие в разных формах неадекватного поведения», — рассказал заведующий лабораторией психологической генетики, д.филос.н. Александр Савостьянов.

Еще одно понятие, которым оперируют психологи – личностная тревожность. Это свойство личности, которое может варьироваться от высокой до низкой степени выраженности, что во многом обусловлено наследственными факторами.

«Выявить гены-кандидаты, которые связаны с какими-то свойствами психики, является чрезвычайно сложной задачей. Тем не менее, выявлен ряд генов, касательно которых доказано, что их полиморфизм связан с проявлением конкретной черты личности. В частности, хорошо изученными маркерами тревожности являются гены, кодирующие белки-транспортеры серотонина или рецепторы к серотонину», — пояснил Александр Савостьянов.

Однако более детальные исследования этих генов показало, что каждый из них в отдельности оказывает достаточно слабое влияние на формирование у человека высокого или, наоборот, низкого уровня личностной тревожности. У животных эта связь просматривается лучше, но происходит это в силу того, что исследования на животных проводят в стандартизированных лабораторных условиях, а людей изучают в естественной среде обитания, где влияние окружающей среды играет намного большую роль.

Отделить средовые факторы от наследственных помогает анализ не отдельных генов, а генных сетей (совокупность генов и их продуктов, которые работают как некий комплекс факторов, определяющий ту или иную характеристику организма или черту личности). Это довольно сложный и затратный процесс, если проводить его в экспериментальных условиях. Альтернативой является биоинформатический поиск, анализирующий данные научных публикаций, который проводится с помощью системы Associative Network Discovery System (ANDSystem), созданной учеными ИЦиГ СО РАН.

С помощью этого метода, авторы работы проанализировали результаты ряда исследований проявления тревожности у мышей. «Собрав воедино эти данные, система выполнила реконструкцию генных сетей, связанных с разными уровнями тревожности. Результат получился очень интересный – мышей с высокой тревожностью и мышей с низкой тревожностью от нормального уровня отличают разные генные сети. То есть, речь идет не о разных мутациях в одних и тех же генах, задействуются разные генетические механизмы. Затем был проведен анализ данных о генах-ортологах уже у человека и построена такая же модель, были выявлены некоторые различия, но, как и у мышей, у людей низкий и высокий уровень тревожности связаны с разными генными сетями», — отметил Александр Савостьянов.

Получается, корректно говорить не про одно качество, интенсивность проявления которого меняется, а о трех разных свойствах психики, которые во многом определяются разными генными сетями.  И в зависимости от этого очень сильно отличается модель поведения в стрессовых условиях. В случае возникновения опасности, обладатель высокой личностной тревожности снижает активность и старается как-то избегать источника опасности. А те, у кого тревожность низкая – напротив, могут двигаться навстречу опасности, как-то приспосабливаясь к изменившимся условиям. И хотя, на первый взгляд, кажется, что первая стратегия более надежна с точки зрения выживаемости, это не совсем так.

«В ряде случаев выигрышной оказывается модель низкой тревожности. Например, когда популяции угрожает голод из-за сокращения ресурсов на определенной территории, те, у кого тревожность ниже нормы первым отправятся на поиски новых источников пищи и могут оказаться в более выигрышном положении», — объяснил ученый.

Применительно к людям, можно предположить, что низкий уровень тревожности свойственен, прежде всего, тем, кого принято называть «пассионариями». Таким образом, результаты исследования помогают лучше понять генетический фундамент этого интересного социо-психологического явления.

Но кроме того, отклонения уровня тревожности ассоциированы с разными патологическими состояниями психики (высокая тревожность влечет повышение риска депрессии на почве стрессовых истощений, низкая же – с неадекватной оценкой рисков как таковых и вытекающими из этого последствиями). Поэтому изучение наследственных факторов, влияющих на это свойство личности имеет важное значение и с точки зрения медицины.

Пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН

Наш цикл материалов, посвященных 10-летию образования ФИЦ ИЦиГ СО РАН продолжает рассказ о конференции, по праву считающейся ведущим российским форумом в области биоинформатики и вообще Big Data в науках о жизни.

Институт цитологии и генетики СО РАН по праву считается одной из «колыбелей» российской биоинформатики – первые шаги в этом направлении делали в своих работах Вадим Александрович Ратнер и его ученики, в числе которых был и основатель сибирской школы биоинформатики, научный руководитель ИЦиГ СО РАН, академик РАН Николай Александрович Колчанов.

Первые семинары по биоинформатике прошли в Академгородке еще в 1980-х, потом, в связи с распадом страны и кризисом академической научной системы в начале 1990-х последовал некоторый перерыв. Но, несмотря на все проблемы, Колчанов был убежден, что биоинформатику ждет большое будущее и на протяжении ряда лет вынашивал планы проведения в Академгородке большой научной конференции, посвященной этой молодой научной дисциплине.

Его планы воплотились в жизнь, когда в августе 1998 года, Институт цитологии и генетики СО РАН провел первую международную конференцию «Bioinformatics of Genome Regulation and Structure» («Биоинформатика геномной регуляции и структуры»).

«Конференция сразу вызвала большой интерес за пределами страны, почти половина из ста с небольшим зарегистрировавшихся участников была иностранцами. А за неделю до открытия случился известный августовский кризис. Курсы валют скакали и многие наши гости столкнулись с невозможностью обменять доллары на рубли по приезду, потому что «обменники» просто не работали. Вообще, когда этот кризис только начался, многие говорили, что конференцию провести не удастся. Но она прошла, причем, по оценкам участников получилась очень удачной, дала старт целому ряду совместных проектов. И мы поняли, что конференции быть, тем более Николай Александрович сразу хотел сделать ее регулярной, проводить раз в два года», - вспоминал один из участников оргкомитета первой BGRS, заместитель директора ФИЦ ИЦиГ СО РАН Сергей Лаврюшев.

Тогда же возникли и первые традиции конференции, которые живы до сих пор – ее бессменными сопредседателями стали Н.А. Колчанов и профессор университета Билефельда Ральф Хофештадт. А программу всех конференций, начиная с первой, завершает совместная поездка участников на Алтай, где на свежем воздухе продолжается научное общение и переговоры о новых совместных проектах.

Биоинформатика стремительно развивалась, за считанные годы пройдя путь от исключительно фундаментальной дисциплины к экспериментальной и прикладной научной деятельности. Эти изменения нашли отражение и в программе конференции, которая с 2004 года стала включать и «экспериментальную часть» в виде раздела, посвященного системной биологии. А в 2010 году ее название приобрело современный вид – «Биоинформатика и системная биология» (BGRS/SB).

«Развитие конференции можно сравнить с эволюционным процессом, она менялась вместе с изменениями, которые происходили в биоинформатике и вокруг нее. Развитие научной составляющей конференции, включение в нее новых научных направлений отражают видение Николая Александровича Колчанова того, как развивается наука. И в этом плане, авторитет конференции среди научного сообщества - прежде всего, его заслуга», – подчеркнула руководитель сектора организационного сопровождения проектов Светлана Зубова, возглавляющая оргкомитет конференции с 2012 года.

В 2012 году BGRS\SB стала мультиконференцией, включавшей в себя, помимо обычных секций, стала включать и отдельные симпозиумы. И после этого ее программа только расширялась, Н.А. Колчанов постоянно инициировал включение новых направлений, где могли возникать какие-то интеграционные научные проекты (поскольку развитие научного междисциплинарного сотрудничества на протяжении всей истории остается одной из главных задач BGRS\SB).

С 2018 года интеграционные процессы, инициируемые Николаем Александровичем Колчановым, привели к включению в орбиту конференции нового постоянного партнера в лице Новосибирского государственного университета (НГУ). Компетенции НГУ являются необходимыми для активно развивающейся конференции BGRS/SB.

Показав свою устойчивость перед лицом внешних кризисов на самом старте, в 1998 году, мультиконференция сумела сохранить это качество и в дальнейшем, когда наступил 2020 год. Перед угрозой пандемии COVID-19 страны спешно закрывали границы и ограничивали въезд иностранным гражданам. Это неизбежно сказалось и на международном научном сотрудничестве – почти все конференции, симпозиумы и другие подобные мероприятия, запланированные на весну и лето, отменялись или переносились на неопределенный срок. Встал вопрос и о судьбе XII Международной мультиконференции «Биоинформатика и системная биология» (BGRS/SB-2020). Но конференцию решили не отменять, выход был найден – мероприятие провели в онлайн-режиме.

«Это стало первой большой конференцией в Академгородке, которая прошла полностью в таком формате. Многие сомневались, говорили, что у нас ничего не получится, не выйдет обеспечить полноценное общение между участниками конференции «на удаленке». Но оказалось, что это вполне решаемая задача и наш опыт затем использовали при проведении других мероприятий. А сегодня уже в порядке вещей, когда конференции проводят в гибридном формате, при котором часть мероприятий проходит онлайн», - отметила Светлана Зубова.

С технической стороны, самым сложным было – выбрать платформу и инструменты для проведения трансляций. При всем изобилии решений на рынке, опыта использования для такого масштабного мероприятия на таких платформах не было, и гарантировать результат было архисложно. В итоге, было протестировано (на собраниях групп, вебинарах и публичных лекциях) более 13 платформ ВКС различных производителей, пока не сформировался оптимальный с точки зрения оргкомитета набор инструментов.

Техническими вопросами круг задач, конечно, не исчерпывался. Как отмечали сами организаторы, сложно было сформулировать само понимание, как реализовать в новом формате стандартно высокий уровень проведения конференции, который совершенствовался много лет.

Председатель конференции BGRS/SB-2020, научный руководитель ИЦиГ СО РАН академик РАН Николай Колчанов позже вспоминал: «Было разработано два формата конференции. Некоторые очень важные и достойные лекции, которые читали самые крупные специалисты, мы давали слушать всем. На эти лекции собиралось по нескольку тысяч слушателей. Одновременно была реализована схема параллельного проведения тематических симпозиумов и секций. Были созданы виртуальные конференц-залы, каждый со своей научной программой.  В результате, мы одновременно – параллельно - проводили сразу несколько симпозиумов или секций. Одни завершались, начинались другие. И любой участник мог свободно перейти из одного виртуального зала в другой. В формате очной конференции это сделать сложнее, т.к. не удобно заходить в аудиторию во время доклада. А тут можно было параллельно следить за основным докладом и смотреть другие секции».

Следующим вызовом для BGRS/SB стала СВО на Украине и связанная с ней санкционная война против нашей страны, обрушившая многие научные связи между Россией и странами Запада. Но оказалось, что заработанный авторитет одного из ведущих мировых форумов в области биоинформатики и системной биологии сильнее политических мотивов: в 2022 году мультиконференция собрала более 900 ученых из 35 стран. Ничуть не уступала ей в масштабах и следующая, которая прошла в 2024 году.

При этом почивать на лаврах организаторы BGRS/SB не намерены, она продолжает меняться вместе с развитием мировой науки. «Какие изменения произойдут в программе конференции вы можете узнать на официальном сайте BGRS/SB-2026 - https://bgrssb.icgbio.ru/2026/», - поделилась планами на будущее председатель организационного комитета BGRS/SB-2026 Светлана Зубова.

Вероятнее всего, участников конференции ждет немало новинок, в том числе в организационно-техническом плане. Но о них станет известно ближе к лету 2026 года, когда очередная, 15-я Международная мультиконференция «Биоинформатика регуляции и структуры геномов / системная биология» откроется в новосибирском Академгородке.

Руководители и специалисты Сибирского отделения РАН приняли дипломатическую делегацию Китайской Народной Республики во главе с Генеральным консулом КНР в Екатеринбурге Ло Шисюном.

Направивший делегацию консульский округ включает в себя Челябинскую, Свердловскую, Омскую, Тюменскую, Новосибирскую области и Красноярский край. «Это моя первая поездка в Новосибирск, — сообщил при знакомстве Ло Шисюн. — Я очень рад, что она началась с Академгородка. Впечатлил ваш технопарк, интересно тесное соседство университета, научных институтов и высокотехнологичных компаний».

Заместитель председателя СО РАН академик Михаил Иванович Воевода рассказал китайским дипломатам о миссии и становлении Сибирского отделения. «Лаврентьев и его сподвижники, как никто другие, понимали потребность в децентрализации науки, как в связи с внешними угрозами, так и с внутренними задачами», — подчеркнул он. «Наша длительная история не привела к неизменности», — сказал М. Воевода, переходя к современному состоянию и проектам развития СО РАН. В числе последних он выделил наиболее масштабные: Национальный гелиогеофизический комплекс РАН в Прибайкалье, программу «Академгородок 2.0», источник синхротронного излучения СКИФ. 

Михаил Воевода акцентировал усилия Сибирского отделения по комплексному исследованию и освоению Российской Арктики: «Основными особенностями исследований в Арктической зоне являются междисциплинарность и взаимодействие с крупными промышленными компаниями». 

В качестве примеров академик назвал Большую Норильскую экспедицию 2020—2022 годов и продолжившую ее в 2022—2024 гг. Большую научную экспедицию по изучению биоразнообразия Арктической зоны. Рассказывая о связях СО РАН с реальным сектором экономики, М. Воевода передал китайским дипломатам подборку номеров научно-практического журнала «Наука и технологии Сибири», который, по его словам, «наиболее ярко демонстрирует компетенции и возможности сибирских научных коллективов».

«Сибирское отделение имеет много оснований для гордости, — поделился Ло Шисюн. — Вы ведете масштабные и интересные работы, высоко оцененные президентом России Владимиром Путиным». Особый интерес у Генерального консула КНР вызвали создаваемые в Сибири установки класса мегасайнс и система подготовки научных кадров. «Не торговля, а наука составляет фундамент для дальнейшего сближения наших стран, — считает китайский дипломат. — В последнее время объемы научного сотрудничества Китая и России существенно возрастают. Вопрос ставится об углублении этого сотрудничества и его связанности со спросом на новые знания и разработки».

«Будем стараться, чтобы наше консульство было максимально полезно в поддержке взаимодействий российских и китайских ученых, и далеко не только в оформлении виз», — заключил Ло Шисюн.

Как мы уже неоднократно показывали, о глобальном потеплении ученые писали еще до войны. После войны, ближе к 1970-м годам, этот феномен обсуждался в научных кругах уже достаточно широко, причем, на международном уровне. Самое примечательное, что уже тогда вовсю фигурировала тема парникового эффекта, связанного с антропогенными выбросами углекислого газа. То есть мировая наука исследует данное явление более полувека и примерно столько же некоторые ученые бьют тревогу по поводу увеличения концентрации CO₂.  Причем, не обошлось без шокирующих прогнозов. Так, некоторые западные исследователи задолго до наших дней делали смелые экстраполяции, прогнозируя африканскую жару в Европе где-то к 1970-м годам. Согласно этим прогнозам, потепление будет происходить настолько стремительно, что территорию европейских стран начнут заселять представители африканской фауны.

Мы специально напоминаем об этом, поскольку нынешние спекуляции по теме глобального потепления преподносятся массовой аудитории в виде сенсационных и непременно «новейших» открытий, предвещающих миру что-то ужасное. На самом же деле, как показывает история таких прогнозов, апокалиптические картины не имели ничего общего с реальностью. Это была либо игра на публику, либо попытка переключить на себя внимание политиков. И сейчас в этом плане мало что поменялась. Скорее, игры на публику стало больше, учитывая то обстоятельство, что данную тему подхватили публицисты, журналисты, гражданские активисты и те же политики, использующие панические настроения в своей агитации в целях обоснования каких-либо экономических программ. Полвека назад всего этого было намного меньше, но при этом было намного больше научной объективности.

По части научной объективности достойный образец давали советские ученые. Подчеркиваем, тема антропогенных выбросов углекислого газа и его влияния на климат вовсю дискутировалась более полувека назад. В свое время мы подробно разбирали идеи знаменитого советского геофизика и климатолога Михаила Будыко, который сформулировал собственную концепцию климатических процессов. На его взгляд, современный климат Земли находится в нестабильном состоянии, подобно игральной кости, упавшей на ребро. Вариантов устойчивого климата всего два – либо глобальное оледенение, либо теплые условия третичного периода, когда широколиственная флора покрывала арктические острова. Теоретически, процесс может пойти в любом направлении. Всё зависит от некоторых факторов, способных толкнуть «игральную кость» в ту или иную сторону. При этом, считал Михаил Будыко, процесс глобального оледенения (если климат начнет меняться в эту сторону) растянется на многие столетия, в то время как процесс глобального потепления будет протекать в сто тысяч раз быстрее, чем в случае с похолоданием.

Для начала глобального потепления, по мнению ученого, нужен совершенно незначительный толчок. Если поступление тепла увеличится хотя бы на один процент, средняя температура воздуха у земной поверхности поднимется на 1 – 2 градуса, и этого будет достаточно, чтобы произошло исчезновение многолетних льдов в Северном Ледовитом Океане. В случае увеличения глобальной температуры на 3 – 4 градуса таяние арктических льдов будет происходить прямо на наших глазах. По расчетам Михаила Будыко, с исчезновением арктических льдов температура воздуха на Северном полюсе в теплое полугодие повысится на 8 градусов, а в холодное – на 22 градуса. В летнее время средняя температура должна составить + 5 градусов и – 5 градусов зимой.

Но откуда могла взяться дополнительная тепловая энергия? Как разъясняют ученые, Земля не только поглощает солнечное тепло, но и излучает собственное тепло, как это происходит с любым нагретым телом. Причем, планета может излучать тепла даже намного больше, чем она его получает от Солнца – просто часть его приходит из земных недр. В этой связи уменьшение излучаемого тепла имеет для климата примерно такое же значение, как и в случае увеличения поглощаемого тепла. Здесь-то как раз и сможет сыграть свою роль парниковый эффект. Таким свойством обладают молекулы трехатомного водяного пара, углекислого газа, а также кремнезема, из которого делают стекло.

Согласно исследованиям советских геофизиков, благодаря парниковому эффекту в атмосфере задерживается примерно 78% земного излучения. При этом как минимум 60% тепла задерживает водяной пар, а остальные 18% тепла задерживает углекислый газ. Если бы углекислый газ совсем исчез из атмосферы, средняя годовая температура понизилась бы на 21 градус. А если бы его содержание удвоилось, то средняя годовая температура повысилась бы на 4 градуса. Такие цифры озвучивались где-то в начале 1970-х годов. Поэтому, исследуя проблему климатических изменений, наши ученые обращали внимание на пути поступления и ухода углекислого газа из атмосферы.

Сегодня эта проблема активно раздувается. Внимание, как правило, приковывается к путям поступления CO₂ в атмосферу. Здесь в качестве основного источника называется сжигание ископаемого топлива, с которым начали вести активную борьбу. Что касается путей ухода, то эта тема раскрывается не в полной мере. Обычно в таких случаях обращают внимание на поглотительную способность растений, в первую очередь – лесных массивов. Сегодня это учитывается при расчете так называемого углеродного баланса. В то же время, не особо доверяя самой природе, на передний план начинают выдвигать всевозможные технологии искусственного улавливания и хранения углекислого газа (о чем мы также писали).

Но почему-то при этом мало уделяется внимания еще одному естественному пути удаления CO₂ - Мировому океану. Да, на это обращают внимание, но досконально эту тему не разбирают (как, например, в случае с технологиями искусственного улавливания и хранения). Мы обращаемся к этому вопросу как раз потому, что роль океана в регулировании концентрации атмосферного углекислого газа была подробно разобрана советскими учеными полвека назад. И цифры здесь просто впечатляющие.

Так, океан содержит углекислого газа почти в 100 раз больше, чем атмосфера. Как утверждали ученые, существует динамическое равновесие между поступлением газа из воздуха в раствор и из раствора – обратно в воздух. При этому концентрация растворенного газа прямо пропорциональна его концентрации в воздухе. Данное правило растворимости называется законом Генри. Что из этого следует? Если концентрация углекислого газа окажется выше величины, определяемой законом Генри, то океан поглотит большую часть этого избытка. Если, наоборот, концентрация газа в атмосфере понизится, то океан «выделит» туда недостающую порцию.

Еще один очень важный момент. Часть молекул углекислого газа вступает в химическую реакцию с водой, образуя угольную кислоту. Угольная кислота, в свою очередь, также начнет претерпевать дальнейшие химические трансформации. Всю цепочку химических реакций приводить не будем, ибо она понятна только тем, кто хорошо разбирается в предмете. Для нашей темы важно то, что таким путем часть ионов, содержащих углерод, связывается с ионами кальция, в результате чего образуются нерастворимое вещество, оседающее на дне океана и образующее там известковые породы. Благодаря этому процессу на протяжении миллионов лет, подчеркивали наши ученые, происходит «перекачивание» углекислого газа из атмосферы в океан, а из океана – в донные отложения известняка. За историю Земли его отложилось в десять тысяч раз больше, чем его присутствует сейчас в атмосфере!

Такое же направление потока и биологического канала транспортировки CO₂. В океане углекислоту потребляют фотосинтезирующие организмы, создавая органическое вещество, которое через пищевые блоки включается в общую биомассу всех организмов океана. Отмершие организмы (по-научному – «детрит») выпадают на дно океана, образуя со временем ископаемый уголь и нефть. Количество углекислого газа, погребенного вместе с этими ископаемыми, в тысячу раз больше, чем его содержится в атмосфере (откуда он и пришел). По словам ученых, интенсивность одного только биологического потока, выводящего углекислый газ из атмосферы, настолько велика, что за 300 – 400 лет организмы способны поглотить его из атмосферы полностью!

Здесь необходимо подчеркнуть, что оба потока, регулирующие концентрацию CO₂, представляют равновесную систему, состоящую из последовательных звеньев. То есть нельзя изменить концентрацию углерода ни в одном звене без того, чтобы она не вызвала изменений во всех остальных звеньях. Так, если концентрация углекислого газа в атмосфере повысится, значительная его часть автоматически поглотится морской водой по закону Генри. Соответственно, в морской воде возрастет его потребление организмами. Эта волна интенсификации дойдет до самого конца цепочки – до увеличения количества отмерших организмов. Иными словами, равновесная система реагирует на внешнее изменение так, чтобы ослабить это изменение.

Как видим, советские ученые полагались на силы природы куда больше, чем на возможности «зеленых» технологий в деле борьбы с парниковым эффектом. На этот счет приводились такие цифры: за год в океане растворяется около ста миллиардов тонн атмосферного углекислого газа. Это в десять раз больше, чем его образуется при сгорании всех видов топлива! Разумеется, способность океана регулировать концентрацию CO₂ не беспредельна, но следует ли из этого делать выводы о приближающейся климатической катастрофе? Наши ученые обращали внимание на то, что делать скоропалительные прогнозы на основе переоценки отельных факторов неосмотрительно. Таким скоропалительным оказался прогноз о переселении африканских животных в Европу. Дело в том, что деятельность человека оказывает многостороннее влияние на природные процессы. То же сжигание ископаемого топлива сопровождается не только выбросами парниковых газов, но также запылением атмосферы, что способствует охлаждению. Подавляющая часть углерода, отмечали наши ученые, уже захоронена в кладовых природы. И возможно, биосфере угрожал бы углеродный голод, если бы благодаря промышленной деятельности человека часть этого законсервированного углерода не возвращалась бы обратно в атмосферу.

Согласимся, что такие заявления звучат вполне конструктивно. Во всяком случае, они способствуют снижению панических настроений, целенаправленно разгоняемых сегодня на Западе. Поэтому обращение к истории вопроса, изучение научных публикаций прошлых лет по глобальному потеплению способно дать нам подлинно объективное представление о том, что может ожидать нас в реальности.

Николай Нестеров

Какие области нашего мозга отвечают за самоидентификацию, разделение мира на «я и не я», как мы отличаем то, что относится к нам и не к нам – ответы на эти вопросы ученые ищут достаточно давно. Как далеко им удалось продвинуться на этом пути и какие исследования ведутся в новосибирском Академгородке рассказал заведующий лабораторией психологической генетики, ведущий научный сотрудник НИИ нейронаук и медицины, д.филос.н. Александр Савостьянов.

Лекция ученого прошла в рамках «Точка.Логии» - нового проекта «Точки кипения – Новосибирск», который предполагает проведение ежемесячных открытых лекций-встреч с ведущими учеными и популяризаторами науки (ранее мы уже рассказывали о некоторых из них).

В психологии есть такой термин – референция, под которым понимается отнесение какого-то сообщения к тому или иному субъекту или объекту. Соответственно, самореференция – это отнесение информации к самому себе. И возникает вопрос – а существует ли какой-то нейрофизиологический механизм самореференции, структура в мозге, которая обеспечивает ее нормальную реализацию.

Сети покоя – что это такое

В 2007 году свой вариант ответа предложил немецко-канадский ученый Георг Нортофф, он высказал гипотезу, что такими структурами являются сети покоя мозга. Чтобы разобраться, что это такое – не обойтись без небольшого исторического экскурса.

Еще лет сто назад научное сообщество считало, что наш мозг становится активным только во время выполнения задач или целенаправленной деятельности. Так было пока Ханс Бергер с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) не зафиксировал поверхностную биоэлектрическую активность мозга, как в состоянии покоя, так и при решении какой-либо задачи. Стало ясно, что человеческий мозг активен постоянно, с поправкой на то, что в состоянии покоя у человека проявляются определенные ритмы мозга – альфа-волны.

К ЭЭГ мы еще вернемся, но следующий шаг к открытию сетей покоя был сделан с помощью других методов - позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ), которые с 1980-х годов стала очень распространенным методом нейровизуализации. Именно с их помощью ученые обнаружили «существование организованного, базового режима работы мозга по умолчанию, который приостанавливается во время определенных целенаправленных форм поведения». Структуры, вовлеченные в этот режим работы мозга, когда человек не занят какими-либо действиями и назвали сети покоя.

В настоящее время выделяют десять таких сетей, которые делят на две большие группы: TPN-сети (активация усиливается после начала действия) и DMN-сети (активация снижается после начала действия). К первым относится Silence network, которая занимается сканированием информации на пример обнаружения в ней чего-то важного, например, у пассажира в зале ожидания на вокзале, когда он слышит объявления о прибытии какого-то поезда. И как только появляется важная информация, сеть резко активизируется.

Сеть второго типа - Default mode network, как уже было сказано, наиболее активна в состоянии, когда человек не занят выполнением какой-либо задачи, связанной с внешним миром, а, напротив, бездействует, отдыхает, грезит наяву или погружён в себя. «Казалось бы, это какая-то лишняя система. Но выяснилось, что, если она не работает – это один из первых признаков наступления деменции. А если она наоборот, гиперактивная – это симптом депрессии. Так что нашему мозгу очень важно, чтобы эта система работала в нормальном режиме», - рассказал Александр Савостьянов.

Как с этим разбираться

Очевидно, что изучение работы человеческого мозга – задача очень сложная: ведь для этого надо буквально залезть испытуемому в голову, да так, чтобы это не нарушало его мозговую активность.

Но ученые постоянно совершенствуют свой инструментарий познания мира. Мы уже вспоминали про различные виды томографии. Активность сетей покоя хорошо фиксирует МРТ, но этот метод имеет ряд ограничений – он достаточно дорогой и обладает плохим временным ограничением.

И вот тут самое время вспомнить про ЭЭГ, с которой и началось изучение мозга в режиме покоя. Заведующий лабораторией дифференциальной психофизиологии НИИ нейронаук и медицины, д.б.н. Геннадий Князев с коллегами разработали алгоритмы, позволяющие оценивать активность сетей покоя с помощью ЭЭГ, что позволило компенсировать минусы томографического метода.

«В своей лекции я кратко описываю результаты наших исследований, направленных на понимание роли сетей покоя в процессах референции информации к себе и другим людям», - пояснил Александр Савостьянов.

Мы такие разные

В результате экспериментов, длившихся несколько лет, новосибирские ученые обследовали несколько групп, состоящих преимущественно из студентов – из Новосибирска, Тывы, Якутии, а также китайских студентов, обучающихся в российских вузах.

Более подробно с результатами этой работы можно ознакомиться, прослушав видеозапись его выступления, здесь же коснемся лишь некоторых результатов исследования.

Прежде всего, они скорее подтверждают теорию Нортоффа о роли сетей покоя. Так, в рамках одного из экспериментов испытуемым сначала одевали датчики, и просили несколько минут сидеть с открытыми глазами, а потом столько же – с закрытыми, во время обоих интервалов приборы снимали электроэнцефалограмму их мозговой активности.

«Потом мы спрашивали людей, о чем они думали, закрыв глаза. Одни говорили, что думали о происходящем с ними, вспоминали, как им надевали шлем для ЭЭГ. А другие думали в этот момент о каких-то личных делах, о своих проблемах или знакомых им людях, которых не было рядом. И у таких людей была очень хорошо заметна активность дефолт-систем», - отметил Александр Савостьянов.

На следующем этапе эксперимента испытуемым показывали видеозаписи самих себя, посторонних людей или неодушевленных объектов, потом просили закрыть глаза и делали ЭЭГ именно в этот момент, когда они уже не смотрели на изображение.

Приборы опять четко фиксировали активизацию упомянутых структур, более того, они активизировались очень быстро, буквально через десятки или сотни миллисекунд. Это позволяет сделать вывод, что первичная обработка информации, а она очевидно включает ту самую референцию увиденного, скорее всего происходила именно в этих структурах.

Причем, у разных групп испытуемых они активизировались с заметными отличиями. Так, у китайцев сначала активировался передний узел дефолт-системы, а потом все остальные, а у русских – сначала задний, а потом уже все остальные. При этом, в обеих группах был небольшой процент, чья активность соответствовала типичной для другой группы.

«Мы сделали предположение, что есть нечто связанное с культурными традициями, что делает сам процесс самореференции у русских и китайцев немного разным. Эта разница между европейцами и представителями Восточной Азии всплывала и в других исследованиях. Сегодня можно считать доказанным, что в культурной традиции ряда азиатских народов уровень коллективизма намного выше. И вероятно, это очень глубоко укоренилось в их мышлении, что и нашло отражение в упомянутых различиях», - рассказал докладчик.

Но самое интересное, что эти различия были контрастны у мужчин, а вот китайские и русские женщины различались не так сильно, поскольку представительницы обеих национальностей гораздо сильнее проявляют внимание к себе, чем мужчины.

Вообще, изучение активности сетей покоя позволяет узнать о человеке гораздо больше, чем он, может быть, хотел рассказать о себе окружающим. В ходе другого эксперимента испытуемым предлагалось прочитать ряд предложений, некоторые из которых были написаны с ошибками и выбрать вариант «правильно – неправильно». Предложения были написаны на русском, английском и, в случае с тувинцами и якутами, на их родных языках. И снова первыми активизировались сети покоя, причем, по скорости их реакции совершенно четко прослеживалась разница, родной это язык для испытуемого или нет. Реакция эта фиксировалась менее, чем через секунду, после появления текста, когда человек очевидно не успел еще прочитать предложение и может считаться именно проявлением механизма референции текста, отнесения его к категории – «родной язык или нет».

Другие эксперименты показывали, как различаются у разных групп оценки поведения, как собственного, так и окружающих (например, проявлений агрессии). И снова, сначала шел отклик от сетей покоя, который отличался у разных этносоциальных групп. Таким образом, эти структуры мозга могут выступать в ряде случаев своего рода «полиграфами» естественных для нас сценариев референции, помогая понять, как на самом деле работает наш мозг, и какое влияние на него оказывают генетика и «культурная прошивка» родной цивилизации.

Сергей Исаев