- Олег Леонидович! Начать хотелось бы  с вопроса о соотношении фундаментальных и прикладных научных исследований. Что можно ответить на обвинения в адрес российской академической науки в том, что она слабо связана с практикой?

- Академия наук обязана заниматься в основном именно фундаментальными исследованиями. Прикладные результаты могут быть очень важными последствиями фундаментальных научных открытий. Но надо честно признавать, что это побочный продукт научных исследований, он может быть, но его может и не быть. Более того, по моему мнению, от фундаментальной науки нелепо ждать немедленного прикладного результата. Но также верно и то, что без развития науки новые технологии не появятся. Посмотрите, например, за что сейчас присуждаются Нобелевские премии за открытия в области естественных наук, никакими прикладными результатами там, что называется, и не пахнет. Но эти открытия лет через двадцать, а может и пятьдесят могут лечь в основу новых и возможно даже прорывных технологий. Но эти открытия могут и не получить технологического приложения, но от этого их научная значимость нисколько не уменьшится.   

- И все же, у вас ведутся исследования, что называется, на грани фундаментальной науки и новых высоких технологий?

Да, и это, например, трансгенные животные, то есть экспериментально полученные животные, содержащие во всех клетках своего организма дополнительную интегрированную с хромосомами чужеродную ДНК (трансген), которая передается по наследству.

Как это делается? После оплодотворения вымываются зиготы (оплодотворенные яйцеклетки) и непосредственно с помощью микроманипулятора в пронмусклеус (аналог ядра в зиготе) инъецируется рекомбинантная ДНК  генно-инженерной конструкции. После такой инъекции данная ДНК с вероятностью от 1 до 10 процентов может интегрироваться в геном. Чужеродная ДНК интегрируется случайным образом, но если это происходит, то она навсегда становится постоянным компонентом и встраивается в геном трансгенного животного. Таких трансгенных  животных можно разводить, а  вновь приобретенные гены будут передаваться по наследству. Весь этот процесс называется трансгенезом и его технология была разработана  для животных еще 30 лет назад.

Вскоре ученые начали искать практическое приложение трансгенезу. На одной из таких весьма перспективных  прикладных технологий стоит остановиться подробнее. Мы все, во всяком случае, в детстве, пьем молоко. Его питательную ценность составляют примерно пять больших белков. Особенность этих белков состоит в том, что гены, которые их кодируют, экспрессируются (то есть функционально активны) только в молочной железе. У такого «молочного гена» (например альфа-казеина), – управляющего гена, который функционирует в молочной железе в период лактации, берется его регуляторная (управляющая) часть – промоутер. Промоутер – это последовательность ДНК, которая не связана с кодированием гена, а отвечает только за его управление. Его вводят в искусственно созданную конструкцию, а вместо  «молочного белка» (естественного белка) вставляют тот, который нужен экспериментатору. Например, существуют три так называемых гемопоэтических белковых фактора – это клетки, которые стимулируют размножение кроветворных клеток костного мозга, то есть обеспечивают и способствуют кроветворению  у человека. Они хорошо изучены и нужда в них в медицине огромная. Но получить их от человека невозможно, они находятся в костном мозге в очень малом количестве. Брать у животных тоже нельзя, так как эти белки иммунологически несовместимы с человеком  и будет реакция отторжения.

И нами был поставлен следующий эксперимент. Мы работали с двумя гемопоэтическими факторами – клетками белого ряда (лейкоциты, макрофаги), то есть теми, которые осуществляют защиту нашего организма. Мы создали искусственную конструкцию с введением в нее гена человека, кодирующего гранулоцит-колониестимулирующий фактор (Г-КСФ) человека под контроль промоутора гена альфа-казеина козы.  Такая конструкция  затем была введена в геном мышей. В молоке трансгенных мышей мы обнаружили Г-КСФ человека, причем до 1 миллиграмма на литр, это считается большой концентрацией. И главное состоит в том, что функционально Г-КСФ полностью идентичен человеческому.

- Это что-то из сферы научной фантастики. Перефразируя классика: «Там на неведомых дорожках следы трансгенные зверей». Однако каков практический результат, ведь молоко мышей не входит в рацион человеческого питания?

- А практический результат состоял в том, что затем мы перешли на коз, а козье молоко люди пьют с удовольствием. Это был  большой по масштабам эксперимент, и он проводился совместно с бразильскими коллегами. В результате была получена группа (стадо) трансгенных коз. У этих коз в период лактации в молоке обнаружился человеческий белок примерно в такой же пропорции, что и в молоке мышей.  Что это может сулить? Лекарственные вещества, содержащие кроветворные факторы, широко используются при лечении онкологии, лучевых болезней, химических отравлений, при травмах, связанных с кровопотерей, – спектр огромен. При этом 0,1 миллиграмма такого вещества стоит 1000–1200 долларов. И до сих пор такие вещества, которые, как я уже говорил, невозможно взять у человека и бесполезно брать у животных, получались путем введения человеческих генов в бактерии и выделения из полученной культуральной жидкости необходимого белка. Процедура сложная и как следствие дорогая. Эта технология освоена только в США и Японии, но при этом у нее есть недостатки.  Во-первых, получаемые таким способом препараты менее стабильны, чем натуральные человеческие, в силу этого эффект их действия снижается. Во-вторых, бактерии – это не человек, поэтому для правильного функционирования этих белков в организме человека необходимы  небелковые добавки, которые в организмах человека и животных вырабатываются, а у бактерий нет. Поэтому при длительном применении таких препаратов они могут вызвать нежелательный иммунный ответ в человеческом организме.

В варианте получения Г-КСФ человека из этих кроветворных препаратов через молоко трансгенных коз подобных недостатков нет. И это гораздо более дешевый способ. Мы посчитали, что наша трансгенная коза дает не менее 1 грамма кроветворного белка на литр молока, при том, что 0,1 миллиграмма – сегодня разовая доза при лечении. Короче, при соответствующем содержании и уходе стадо в 30, максимум в 50 трансгенных коз способно полностью удовлетворить годовую потребность такой страны как Россия в ныне дефицитном и дорогом лекарственном препарате.

И это только одно из многих возможных применений трансгенеза у животных, а есть еще трансгенез растений.

- Если я не ошибаюсь, то гемопоэтические (кроветворные) клетки, о которых вы говорили – это стволовые клетки. И вы изучаете стволовые клетки в гораздо более широком контексте, чем сейчас рассказали. Почему сегодня вокруг изучения и прикладного использования стволовых клеток во всем мире наблюдается настоящий ажиотаж?

- С точки зрения прикладных возможностей ажиотаж вокруг стволовых клеток вполне оправдан, а с точки зрения фундаментальной науки – это настоящая революция. Но это тема отдельного разговора.                     

Интервью Юрия Курьянова

Проект изменений в долгосрочную целевую программу «Государственная поддержка комплексного развития Советского района города Новосибирска и новосибирских научных центров СО РАН и СО РАМН на 2013 – 2017 годы» депутатам представил министр образования, науки и инновационной политики Владимир Никонов. По словам министра, назрела необходимость введения некоторых уточнений в программу государственной поддержки комплексного развития Советского района. В частности, выяснилось, что оказались невостребованными финансовые средства, выделенные на поддержку участиея научных организаций в инновационной деятельности. Поэтому Владимир Никонов предложил невостребованные деньги, всего около 30 миллионов рублей, направить на укрепление материальной базы научных организаций, в той части, где есть высокотехнологичное производство.

Есть изменения в программе, связанные с социальными объектами. Первоначально на реконструкцию ДК «Академия» было заложено 155 миллионов из областного бюджета. Однако не решен вопрос, связанный с передачей ДК «Академия» в собственность муниципалитета, что не позволяет при наличии проекта реконструкции преступить к работе.

В проекте изменений в долгосрочную целевую программу предлагается не выделять средства на предусмотренные на три объекта здравоохранения в Советском районе: строительство двух поликлиник и многопрофильного стационара на 550 коек. Правительство предложило другое, комплексное решение, направленное на повышение уровня обеспеченности услугами здравоохранения на территории Советского района. Это приобретение в собственность области медсанчасти № 168, имеющую достаточно большую территорию. На этих мощностях уже сегодня можно разворачивать деятельность учреждений здавоохранения.

Депутат Николай Похиленко попросил объяснить, почему из программы исчезло строительство музыкальной школы. Глава администрации Советского района Валерий Шварцкопп напомнил, что участок под строительство школы находится в федеральной собственности, но затем Сибирское отделение РАН оспорило это в суде и процесс выиграло. По мнению Валерия Шварцкоппа, вкладывать муниципальные деньги в строительство на спорном участке – дело рискованное. Николай Похиленко сообщил, что Сибирское отделение готово сразу после принятия решения о начале строительства музыкальной школы передать земельный участок в безвозмездную аренду на весь период строительства. После завершения строительства музыкальная школа по закону, автоматически переходит в муниципальную собственность вместе с земельным участком. «По существующему законодательству пустой участок передать в муниципальную собственность просто невозможно», - подчеркнул Николай Похиленко.

«Я обращаю внимание на то, что когда разрешиться проблема с земельным участком, мы сможем вернуться к строительству музыкальной школы», - подчеркнул Владимир Никонов.

После обсуждения проект изменений в долгосрочную программу депутаты согласовали.

К концу недели РАН должна представить Федеральному агентству научных организаций (ФАНО) детальный план работы на ближайшие три года. Первое же распоряжение недавно созданного агентства обернулось конфликтом с научным сообществом. Ученые считают требование ФАНО бессмысленным и угрожают "просто придумать какие-нибудь цифры".

Федеральное агентство потребовало от отделений РАН представить подробный план научных исследований на три года — до 2016-го включительно (письмо находится в распоряжении "Ъ"). Из документа можно сделать вывод, что главным показателем работы научных институтов для ФАНО является "количество статей, опубликованных в рецензируемых отечественных и рейтинговых зарубежных журналах". Чиновники предлагают ученым уже сейчас дать прогноз, сколько научных статей они опубликуют в ближайшие три года — с указанием их тем и "ожидаемых результатов". Руководство РАН ждет от институтов ответа к 15 ноября, а сводные данные академия должна представить ФАНО уже к 18 ноября. Агентство собирается утвердить план не позднее 1 декабря.

Напомним, ФАНО, в соответствии с законом о реформе РАН, управляет имуществом и научными институтами академии. Академия, как и прежде, занимается исследованиями, но при этом государственный заказ на их проведение теперь формирует агентство. Этот процесс должен согласовываться с руководством РАН, однако механизм такого обсуждения до сих пор не прописан. ФАНО возглавил бывший замминистра финансов Михаил Котюков, что вызвало критику научного сообщества. Изначально Владимир Путин обещал эту должность главе РАН Владимиру Фортову, который в итоге получил дополнительные полномочия замглавы президентского Совете по науке и образованию (см. "Ъ" от 26 октября).

Вчера на заседании президиума РАН академики, не стесняясь в выражениях, критиковали полученные требования. Участники заседания напомнили, что ФАНО до сих пор существует только на бумаге — фактически на данный момент известно только имя его руководителя, а у самого ведомства нет ни офиса, ни штата сотрудников. Президент Академии наук Владимир Фортов считает, что за документом стоит Министерство образования и науки. Однако в пресс-службе Минобрнауки "Ъ" вчера сообщили, что запрос "находится в компетенции ФАНО". Комментарий агентства получить не представляется возможным: пресс-службы у него не существует, а глава ФАНО Михаил Котюков, по данным источника "Ъ" в правительстве, пока не уполномочен комментировать свою деятельность.

"Идея потребовать точное число научных публикаций вполне в духе Минфина,— заявил "Ъ" заместитель президента РАН Владимир Иванов.— Там считают, что этот критерий наиболее показателен при оценке эффективности научных учреждений, но это не так". По мнению господина Иванова, требование ФАНО изначально невыполнимо: "Как можно предсказать, сколько научных статьей ты напишешь через год? Такой подход ведет к развалу структуры академии". Член президиума РАН Валерий Рубаков считает, что Минфин и ФАНО пытаются разработать схему госзаказа для научных исследований, но в такой форме это лишь увеличивает бюрократическую нагрузку на институты. "Данное требование совсем не подходит для ученых. Минфин любит, чтобы все было в цифрах, для них это самый удобный показатель, который к науке и творчеству, к сожалению, не относится",— посетовал господин Рубаков. Академик рассказал, что количество публикаций зависит от множества факторов: например, биологи и физики регулярно пишут научные статьи, а в других науках считается нормальным иметь небольшое их количество. "В швейцарском ЦЕРНе работают международные исследовательские группы из нескольких тысяч человек, они выдают по 100-200 общих статей в год. Естественно, их участники будут находиться в очень выгодном положении по сравнению с другими учеными",— привел пример господин Рубаков.

На вчерашнем заседании президиума руководство академии пообещало добиться отмены распоряжения ФАНО. "Если этого не удастся, ученые научатся с этим жить — просто придумаем какие-нибудь цифры,— сказал Валерий Рубаков.— Неприятно и оскорбительно в данной ситуации то, что нас пытаются мерить чуждым науке аршином".

Ольга Ъ-Чуракова, Александр Ъ-Черных

Фото http://www.kommersant.ru/

Этот печальный день – 17 августа 2009 года – навсегда, наверное, войдет в нашу историю. На крупнейшей в России гидроэлектростанции, считавшейся величайшим достижением нашей инженерно-конструкторской мысли, произошла техногенная катастрофа, унесшая на тот свет 75 жизней. Многие из нас помнят видеозапись, облетевшую весь мир: всплеск воды, подозрительные всполохи света. Что это было?

Как мы знаем, согласно официальной версии Ростехнадзора причиной аварии стало  разрушение шпилек крышки турбины гидроагрегата. Из-за динамических нагрузок крышка сорвалась, и машинный зал затопило водой. Чтобы сильно не напрягать общественность, аварию вообще объявили «уникальной». Дескать, законы физики непредвиденно помножились на безалаберность, вот и результат. В сухом остатке от такого объяснения в сознании остаются только незакрученные гайки, из-за которых и хлестанул поток воды.

Не удовлетворяясь столь простым (на первый взгляд) объяснением, разного рода «специалисты» стали создавать свои версии, одна другой страшнее. Одни говорили про взрыв трансформатора, другие – про террористический акт. Версия с террористами оказалась самой ходовой. Якобы на плотину проникли диверсанты чуть ли не с гор Кавказа, и с помощью водолазного снаряжения установили где-то внутри боевой заряд. За диверсантами, понятное дело, стояли какие-то темные силы из зарубежья, и якобы было  всё это «предупреждением» нашему правительству (типа, если что, будем рвать плотины).

На самом деле причина аварии имеет чисто научное объяснение, не требующее привлечения внешних сил в виде террористов. Злую роль здесь сыграли законы физики. Именно такой версии придерживаются специалисты Института теплофизики СО РАН. Казалось бы, какое отношение имеет теплофизика к гидроэлектростанциям? Дело в том, что в свое время, в 1974 г., в Институте теплофизики был сформирован Отдел прикладной гидродинамики, в который перешли специалисты из Института гидродинамики. Именно в этом отделе в начале 1990-х годов были начаты научные исследования процессов, происходящих в проточных частях гидроагрегатов. Работы велись в тесном взаимодействии с Ленинградским металлическим заводом (ЛМЗ) – лидером отечественного машиностроения по проектированию и производству гидротурбин (он даже входит в четверку мировых лидеров). 

В чем конкретно заключается упомянутое сотрудничество? В частности, ученые Института теплофизики СО РАН занимаются разработкой аналитических моделей, позволяющих описывать очень сложные вихревые течения за рабочим колесом гидротурбин. Разработана серия моделей, соответствующих различным режимам эксплуатации гидроагрегатов. Немногие из нас знают, что работа такого агрегата сопряжена с целым рядом проблем и сложностей, которые необходимо понимать и предвидеть как производителям гидротурбин, так и работникам гидроэлектростанций. Это только дилетанту кажется, будто тут нет ничего сложного – раскрутил турбину, и все в порядке. Получай ток! На самом деле в проточных частях гидроагрегатов могут возникнуть такие явления, что запросто приведут к серьезной аварии. Именно это, по мнению специалистов Института, занимающихся исследованием данных процессов, и привело к аварии на Саяно-Шушенской ГЭС.

Как считает доктор физико-математических наук Павел Куйбин, непосредственно занимающийся разработкой упомянутых аналитических моделей, одной из важных проблем здесь являются резонансные явления. «То, что случилось на Саяно-Шушенской ГЭС, – говорит ученый, – это, безусловно, резонанс, хотя многие еще пытаются это оспаривать». Что такое резонанс? Это когда вынужденная частота совпадает с собственной частотой. «Мы полагаем, – говорит Павел Куйбин, – что вынужденная частота была наведена вот таким вихрем, а собственная частота – это гидроакустическая частота всего водовода». Резонанс приводит к появлению сильнейших вибраций – и вертикальных, и горизонтальных – со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Многие, наверное, помнят из школьного курса физики хрестоматийный пример с колонной солдат, марширующих по подвесному мосту. Маршировка вызвала резонансное явление, из-за которого мост рухнул. Если аналогичное явление возникает в зоне гидроагрегата, то вполне можно ожидать катастрофы. Сотрудники СШГЭС, мягко говоря, прозевали резонанс. И, возможно, не по своей вине. Гидроэлектростанции, как правило, включены в единую систему энергорегулирования, что отражается на общем режиме эксплуатации каждой станции (когда нужно часть энергии постоянно «перебрасывать» туда-сюда).  Иными словами, гидроэлектростанции работают не в оптимуме, а постоянно от него отклоняются в ту или иную сторону. И время от времени происходит так, что приходится работать в нежелательном (то есть опасном) режиме. Так, перед самой аварией второй агрегат Саяно-Шушенской ГЭС прошел через нежелательную фазу более десяти раз, подвергаясь воздействию очень сильных вибраций! 

«Однозначного вывода о причинах аварии, – говорит Павел Куйбин, – пока еще нет. Но я для себя сформулировал версию, что это все-таки резонанс. Почему он там произошел, еще предстоит выяснить». В отличие от большинства ГЭС на Саяно-Шушенской система регулирования расхода (лопатки направляющего аппарата) управляется индивидуальными сервомоторами. Есть версия, что на втором агрегате заклинило одну лопатку, из-за чего пошел нештатный режим закрутки, образовался нештатный вихрь с нештатными частотами, который попал в резонанс с длинным водоводом. Амплитуда колебаний увеличилась до опасных значений, турбину вместе с генератором раскачало и выбросило.

В этой связи, как мы понимаем, существенно возрастает важность аналитических моделей, над которыми работают новосибирские ученые. Модель объясняет саму физику данного процесса, показывая, что на что действует в  рабочей системе гидроэлектростанции. Соответственно, она показывает, как можно избежать этих разрушительных явлений. Например, по ряду достаточно простых и понятных параметров аналитическая модель позволяет оценить частоту, генерируемую вихрем. И даже амплитуду этих колебаний. А дальше уже можно предсказать, будет ли данная частота входить в резонанс с гидроакустикой или собственными механическими частотами строительных конструкций зданий и самой плотины.

Здесь следует отметить, что любая модель, любая компьютерная программа требуют проверки (верификации). А единственный способ проверки – физический эксперимент. По всем направлениям – и по разработке аналитических моделей, и по созданию компьютерных кодов, и по экспериментальному изучению явлений в гидротурбинах, и по созданию баз данных. Для верификации аналитических и численных моделей в Институте теплофизики СО РАН ведутся широкомасштабные работы. Самые большие надежды по экспериментальной проверке моделей ученые возлагают на Высоконапорную гидравлическую лабораторию (ВГЛ) при Красноярской ГЭС. Дело здесь в так называемом масштабном факторе. На небольших экспериментальных установках можно подробно изучить физику явлений. Но при переходе от лабораторных моделей с диаметром 100 мм к рабочим колесам диаметром 6-8 м могут возникнуть дополнительные неучтенные эффекты. Изучить масштабные эффекты помогли бы эксперименты на промежуточном масштабе порядка 1 м, которые под силу реализовать только на уникальной ВГЛ. В настоящее время ставится вопрос о восстановлении, реконструкции и запуске в эксплуатацию этой уникальной лаборатории, единственной в мире по параметрам.

Надо заметить, что авария многому научила наших менеджеров. По крайней мере, теперь к указанным вещам стали относится более серьезно. Соответственно, и деятельность новосибирских ученых в этом направлении становится более востребованной.

Олег Носков

Фото - http://ru.tsn.ua/svit/v-hakasii-proshchayutsya-s-22-pogibshimi-v-avarii-...