|
Ученые обнаружили, что некоторые типы космических помех могут создавать необычайно сильный и непредсказуемый микроволновый шум, который может искажать данные космических телескопов и мешать изучению событий, произошедших в первые мгновения после Большого взрыва. Открытый феномен, получивший название «усиление группировки фотонов», объясняет, почему отдельные участки неба испускают более сильные микроволновые сигналы, чем предсказывают существующие модели. Открытие позволит улучшить методы обработки данных с телескопов, чтобы отличать излучение из далеких галактик от помех из нашей собственной галактики и от вклада свойств приемника в измерения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review Applied. Астрофизики на протяжении многих лет пытаются выяснить, что происходило во Вселенной в первые секунды после Большого взрыва. Помочь в этом может реликтовое излучение - древнейший микроволновый сигнал, который представляет собой поток фотонов, распространяющихся во Вселенной с ранних времен после ее рождения. Однако это излучение настолько слабое, что его регистрация напоминает попытку услышать тихий шепот в метро в час пик. Дело в том, что детекторы, установленные на телескопах, улавливают не только реликтовый сигнал, но и микроволны от других источников, например, от нашей собственной галактики. Эти сигналы накладываются друг на друга, и разделить их оказывается практически невозможно. Одним из известных источников помех является «аномальное микроволновое излучение», природа которого до сих пор оставалась не до конца понятной. Исследователи из Нижегородского технического университета имени Р.Е. Алексеева (Нижний Новгород) и Института физики микроструктур РАН (Нижний Новгород) разобрались, какое именно явление лежит в основе аномального усиления шума в приемниках, причиной которого может быть аномальное микроволновое излучение или же свойства приемных устройств. Для этого авторы провели лабораторный эксперимент, собрав установку, в основе которой лежал микроволновый приемник, охлажденный до температуры, близкой к абсолютному нулю. Охлаждение позволило значительно уменьшить собственные тепловые шумы прибора и улавливать очень слабые сигналы. В качестве источника излучения, имитирующего космические помехи, ученые использовали генератор, испускающий микроволновый сигнал. По своим спектральным свойствам он был близок к источникам аномального микроволнового излучения. При этом рабочая температура генератора была стабилизирована на уровне около -270°С, что примерно соответствует температуре реликтового излучения. Когда исследователи измерили микроволновый шум, который создавал этот генератор в приемнике, они заметили необычный эффект: по мере увеличения мощности сигнала шум возрастал не так, как предсказывали стандартные формулы, а намного более резко. Оказалось, что этот эффект возникает из-за того, что частота микроволн от генератора немного менялась в очень узком диапазоне, а приемник реагировал на каждое такое изменение частоты усилением «шума». «Приемник устроен так, что его чувствительность зависит от частоты - на одних частотах он лучше принимает сигнал, на других хуже. Если частота источника немного "дрожит", то на крутом участке частотной характеристики детектора даже небольшое изменение частоты приводит к заметному изменению амплитуды выходного сигнала. В результате на выходе приемника появляются дополнительные амплитудные флуктуации, которые создают избыточный шум. При этом мы наблюдаем, что фотоны как бы группируются, создавая помехи, значительно превышающие уровень, который предсказывается простейшей моделью шумов источника. Важно, что такой эффект возникает не из-за свойств самого излучения, а из-за совместного влияния источника и частотно-зависимого приемника, который уже нельзя рассматривать как пассивный измерительный инструмент», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Панкратов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Сверхпроводниковая наноэлектроника» НГТУ имени Р.Е. Алексеева и отдела терагерцовой спектрометрии Института физики микроструктур РАН. Таким образом, исследование показало, что существующие модели для обработки микроволновых сигналов с телескопов необходимо корректировать, чтобы адекватно учитывать шум, связанный с «группировкой фотонов». В дальнейшем ученые планируют построить количественную теорию усиления фотонного шума в приемных системах, связанного с неравномерностью амплитудно-частотной характеристики приемников, а также повторить этот эффект в других диапазонах частот и с другими приемными системами. |
|
Как белки узнают друг друга, собираются в гигантские комплексы и превращаются в мишени для лекарств - на эти вопросы в ФИЦ Биотехнологии РАН ищут ответы в лаборатории белок‑белковых взаимодействий. Её руководитель Николай Случанко в интервью объединённой редакции проектов «Индикатор» и InScience.News рассказал, какие научные головоломки решает его лаборатория, как расшифровка пространственных структур помогает узнать тайну зеленой окраски кузнечика, и что привлекает молодёжь в научных задачах, где ответ не известен никому. * - Николай Николаевич, когда и как появилась лаборатория белок‑белковых взаимодействий в ФИЦ Биотехнологии РАН? С какой идеей она создавалась и как менялись её задачи и место в структуре центра за это время? * - С 2011 года, незадолго до защиты своей кандидатской диссертации в МГУ (под руководством член-кор. РАН профессора Николая Борисовича Гусева), я стал работать в лаборатории профессора Дмитрия Ивановича Левицкого (которая тогда называлась Лаборатория молекулярной организации биологических структур), помогая наладить молекулярно-биологическую «кухню». В то время я продолжал исследование белков 14-3-3 человека - универсальных регуляторных белков-адаптеров, которые связываются с сотнями своих белков-партнеров, управляя их активностью, клеточным циклом, апоптозом и передачей сигналов и которым была посвящена большая часть моей кандидатской. Так продолжалось до 2017 года, когда было решено образовать отдельную группу при поддержке гранта для новых групп программы «Молекулярная и клеточная биология» Президиума РАН. В группе на момент основания было всего три сотрудника, включая Кристину Тугаеву (теперь Перфилову) и Юрия Слонимского, которые защитили свои диссертации и работают со мной до сих пор. На момент основания группы я испытывал наибольший научный интерес к проблеме взаимодействия белков и тому, как меняется их пространственная структура при взаимодействии. Образование комплексов белков лежит в основе подавляющего большинства процессов внутри клетки (и при контактировании клеток), позволяет передавать сигналы, поддерживать архитектуру клеток и пр. Со временем группа разрослась, стала вовлечена в большой круг проектов, так или иначе связанных с определением пространственной структуры белков и их комплексов, а также исследованием взаимосвязи структуры и функции белков. В 2024 году группа стала лабораторией, а сделанные за годы открытия вывели ее на международный уровень. С 2021 года группа, а ныне лаборатория, участвует в реализации крупных проектов, таких как, например, проект в рамках Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры, а также грант РНФ по программе поддержки лабораторий мирового уровня. 
Николай Случанко, из личного архива Николай Случанко, из личного архива |
|
Международная группа исследователей, в которую также вошли представители Международного научно-исследовательского центра спектроскопии и квантовой химии Сибирского федерального университета и Федерального Сибирского научно-клинического центра ФМБА России, разработала новую теоретическую модель для точного измерения сверхбыстрого переноса заряда в молекулярных системах. Новый метод, основанный на интерференции Фано, опровергает устоявшиеся представления и показывает, что традиционные подходы существенно занижают время этого фундаментального процесса, лежащего в основе работы солнечных батарей, современной электроники и биологических тканей. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Physical Review Letters. Долгое время для измерения сверхбыстрых процессов (длящихся фемтосекунды - миллионные доли миллиардной доли секунды) использовался метод «часов с дыркой на внутренней оболочке» (Core-Hole Clock, CHC). Однако у старого метода был существенный недостаток: он не учитывал квантовую природу процесса. Ученые полагали, что рентгеновский луч возбуждает лишь одну изолированную точку в материале. Но на самом деле излучение одновременно затрагивает и эту точку, и всё окружающее пространство. Возникающие при этом квантовые волны начинают взаимодействовать друг с другом словно два круга на воде, которые, накладываясь, создают единую сложную картину. Старая теория этот важнейший эффект просто игнорировала. «Традиционная модель рассматривала процесс упрощённо, полагая, что рентгеновское излучение возбуждает только локализованное состояние. Мы же в нашей теории строго учли когерентную связь между дискретным экситоном и делокализованным континуумом. Это позволило выявить эффект интерференции Фано, который кардинально меняет физическую картину происходящего и делает старую модель неприменимой для сложных систем», - отметил главный автор работы Фарис Гельмуханов. Для экспериментальной проверки новой теории, получившей название Fano-based core-hole clock (FCHC), были измерены резонансные оже-спектры проводящего органического полимера P3HT. Экспериментальная часть работы была проведена с использованием синхротронного излучения на станции GALAXIES. В исследовании приняли участие специалисты из ведущих мировых научных центров: Северо-Китайского электроэнергетического университета (Китай), Университета Сорбонны и CNRS (Франция), Синхротрона SOLEIL (Франция), Королевского технологического института (Швеция), Цюрихского университета (Швейцария), Стокгольмского университета (Швеция) и Свободного университета Берлина (Германия). Результаты оказались поразительными: время переноса заряда в полимере составило 27 фемтосекунд, что примерно в три раза больше, чем предсказывала стандартная модель (9 фемтосекунд). «Интерференция Фано - это универсальная черта квантовых систем. Наш новый подход не просто корректирует старые данные, он предлагает надежный и общий квантово-механический инструмент для изучения сложных молекулярных и конденсированных сред, сводясь к классической модели лишь в предельном, редко встречающемся случае», - подчеркнул соавтор исследования Виктор Кимберг. «Полученные данные однозначно демонстрируют, что изучаемая система выходит за рамки применимости классической модели CHC. Учёт прямого заселения континуума и квантовой когерентности позволил нам получить корректные временные масштабы, что критически важно для будущего дизайна новых функциональных материалов», - добавил ведущий научный сотрудник СФУ Павел Краснов. Разработанный метод открывает новые возможности для пространственного и временного контроля над движением электронов на атомарном уровне. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 25-12-00148). |
|
Ученые создали интеллектуальную платформу, которая позволит точно контролировать качество воды, режимы кормления, а также состояние рыб и водных растений на аквафермах. Разработка объединяет датчики, прогностические модели и алгоритмы машинного обучения. Опираясь на данные с них, ИИ-помощник дает четкие рекомендации фермеру. Предложенная система может сократить расходы и повысить экологичность рыбных хозяйств, что особенно актуально в регионах с ограниченными водными ресурсами. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Environments. Аквакультура - разведение рыбы и морепродуктов в искусственных водоемах и морских фермах - важный источник пищи для растущего населения планеты. Поддерживать такие хозяйства сложно, ведь даже небольшие изменения в качестве воды - ее кислотности, химическом составе, содержании кислорода - сказываются на здоровье выращиваемых организмов. Поэтому фермерам приходится постоянно очищать и менять воду в аквариумах (если они не проточные), тратя на это огромные количества воды и электроэнергии. Системы на основе искусственного интеллекта могли бы сильно упростить наблюдение за аквафермами, однако массово они пока не применяются. Это связано с тем, что до сих пор не было полноценных инструментов, которые бы объединяли датчики для оценки качества воды и алгоритмы для обработки этих данных и создания рекомендаций по уходу за рыбами и водными растениями. Исследователи из Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра РАН (Санкт-Петербург) с коллегами разработали первую комплексную систему, которая собирает информацию об аквакультуре и дает советы, как улучшить ее состояние. Система состоит из трех основных элементов: набора датчиков, математических моделей для обработки данных и алгоритма искусственного интеллекта, дающего обратную связь пользователю. Так, сначала датчики измеряют температуру, уровень кислорода, кислотность и содержание аммиака в воде. Кроме того, специалисты вносят в компьютер данные о режиме кормления рыб, их смертности и росте. Все эти показатели поступают для цифровой обработки: система очищает их от шумов, анализирует и строит прогноз, как в том или ином случае изменятся оцениваемые параметры. На основе таких прогнозов алгоритм искусственного интеллекта формулирует конкретные советы: например, усилить подачу кислорода в воду или изменить режим кормления рыб. Важно, что система самостоятельно не меняет настройки в аквариумах, а ждет подтверждения специалиста, что делает технологию безопасной и надежной. «Предложенный инструмент поможет рациональнее использовать ограниченные водные ресурсы на рыбных хозяйствах и повысить экономическую стабильность таких предприятий. В ближайшем будущем мы планируем протестировать разработку на аквафермах на Кипре - в стране с развитым рыбным хозяйством, но при этом ограниченными водными и энергетическими ресурсами. Именно в таких условиях оптимизация работы акваферм особенно актуальна. По предварительным расчетам, внедрение нашей технологии позволит снизить расход корма на 10-15% без снижения продуктивности аквакультуры, что принесет экономическую выгоду соответствующим хозяйствам», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Ронжин, доктор технических наук, профессор, директор СПБ ФИЦ РАН. В исследовании принимали участие сотрудники Калининградского государственного технического университета (Калининград), Крагуевацкого университета (Сербия), Университета Никосии (Кипр) и Научно-исследовательского института сельского хозяйства (Кипр). |
|
Исследователи Центра языка и мозга НИУ ВШЭ представили RusLan-M - открытый мультимедийный корпус, который позволяет проследить развитие русской речи у детей от первых слов до появления сложных грамматических конструкций. В базе собраны около 41 часа видеозаписей и более 35 тысяч детских высказываний. Новый ресурс поможет ученым точнее изучать, как дети осваивают русский язык, а в перспективе - создавать более надежные инструменты для оценки речевого развития. Исследование опубликовано в журнале Language Resources and Evaluation. Несмотря на широкое распространение русского языка, данные о его раннем освоении остаются ограниченными. Международная база детских речевых корпусов CHILDES объединяет сотни коллекций более чем по 40 языкам, однако славянские языки в ней представлены значительно слабее. На момент подготовки исследования для русского языка были доступны лишь два корпуса детской речи в CHILDES. Новый ресурс RusLan-M призван восполнить этот дефицит и предоставить исследователям подробные, стандартизированные и доступные данные о том, как дети осваивают русский язык. Корпус основан на наблюдениях за двумя русскоязычными детьми - Тосей и Яшей. Исследователи Центра языка и мозга НИУ ВШЭ фиксировали развитие их речи в течение длительного времени, а не сравнивали детей разных возрастов в одной временной точке. В коллекцию вошли 288 записей: речь Тоси записывали в возрасте от 10 месяцев до 3 лет и 10 месяцев, Яши - от 1 года и 4 месяцев до 3 лет. Общая продолжительность видеозаписей составила 2454 минуты, или около 41 часа, а число детских высказываний достигло 35 386. Все записи сопровождались транскрипциями в международном формате CHAT и были опубликованы на платформе TalkBank - международном ресурсе для хранения и анализа данных о речи. При публикации корпуса исследователи соблюдали требования к защите персональных данных и анонимизации персональной информации. Особенность нового ресурса заключается в том, что он позволяет изучать речь детей в естественной среде. В отличие от лабораторных экспериментов или опросников родителей, видеозаписи фиксируют спонтанное общение ребенка с близкими людьми и повседневное языковое окружение. Это дает возможность одновременно анализировать не только то, что говорит ребенок, но и речевой контекст, в котором развивается язык. «Нам было важно создать ресурс, который позволит увидеть развитие детской речи не как набор отдельных результатов тестирования, а как живой и непрерывный процесс. Благодаря лонгитюдным записям мы можем проследить, как постепенно меняется речь конкретного ребенка, какие грамматические конструкции появляются раньше, какие позже и как на развитие влияет языковое окружение. Для русского языка такие открытые и подробно размеченные данные особенно важны.» - комментирует Мария Дьячкова, один из авторов исследования, стажер-исследователь Центра языка и мозга НИУ ВШЭ. Пилотные исследования показали, как данные RusLan-M можно использовать для анализа развития морфологии и синтаксиса во времени. Корпус позволяет отслеживать появление и усложнение конкретных языковых конструкций, сравнивать различные этапы развития речи и формулировать новые гипотезы о механизмах усвоения языка. По словам авторов, значение таких данных выходит за рамки фундаментальной лингвистики. «Корпусные показатели могут использоваться для разработки нормативных ориентиров речевого развития в разных возрастах. В будущем это может помочь специалистам точнее отличать индивидуальные особенности освоения языка от потенциальных трудностей, поскольку оценка будет опираться на данные о реальной спонтанной речи детей.» - добавляет Валерия Лелик, один из авторов исследования, стажер-исследователь Центра языка и мозга НИУ ВШЭ. Авторы подчеркивают, что новый корпус частично закрывает заметный дефицит открытых данных о развитии русского языка. «Дневниковые записи детской речи десятилетиями служили материалом для исследований в отечественной онтолингвистике. И все работающие в данной области специалисты знают, какой колоссальный труд необходим для создания корпусов детской речи. Но важно отметить, что подобных корпусу RusLan-M мультимодальных (включающих аудио, видео, тексты) корпусов детской речи с детальной лингвистической разметкой на русском языке ранее в открытом доступе не было. Теперь благодаря этой масштабной работе у научного сообщества появился этот ценнейший инструмент.» - говорит Светлана Дорофеева, руководитель проекта, старший научный сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ. Корпус создавался общими усилиями большой команды: родителей, лингвистов (ученых и студентов), программистов. В нем удалось объединить живой родительский опыт, научную экспертизу и передовые цифровые технологии. «В перспективе расширение подобных коллекций позволит сравнивать речевое развитие большего числа детей, выявлять возрастные закономерности и создавать более точные модели освоения языка.» - заявляет Ольга Драгой, - один из авторов исследования, директор Центра языка и мозга НИУ ВШЭ. RusLan-M также демонстрирует, как методы корпусной лингвистики могут превратить многолетние наблюдения за детской речью в ресурс для широкого круга исследований - от теоретической лингвистики до психологии и практической оценки речевого развития. |
|
Ученые БФУ имени Иммануила Канта с коллегами установили, что штамм красной микроводоросли Porphyridium sp. P-519 способен накапливать полисахариды, востребованные в пищевой и фармацевтической промышленностях. Эксперименты показали, что больше всего таких веществ водоросль производит, когда ее выращивают в среде c добавлением водопроводной воды. Кроме того, авторы подобрали метод, с помощью которого можно выделить максимум ценных полисахаридов и пигментов. Результаты исследования помогут усовершенствовать технологию выращивания Porphyridium на биотехнологических предприятиях и наладить производство природных биологически активных соединений. Результаты исследования опубликованы в журнале Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. В биотехнологии все чаще используют микроводоросли, чтобы производить углеводы (полисахариды), жирные кислоты, белки и пигменты, востребованные в пищевой и фармацевтической промышленности. Такие микроорганизмы-производители удобны и выгодны тем, что они не требуют сложных условий выращивания и обычно не содержат токсичных для человека веществ. Например, исследования показали, что одноклеточные красные водоросли Porphyridium могут служить источником полисахаридов с противоокислительными, противовоспалительными, противоопухолевыми и иммуностимулирующими свойствами. Однако до сих пор многие штаммы (разновидности) этой водоросли остаются плохо изученными, а потому не используются в производстве. Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) с коллегами из Кемеровского государственного университета (Кемерово) и Пермского государственного национального исследовательского университета (Пермь) подобрали оптимальные условия для извлечения полезных веществ из штамма Porphyridium sp. P-519. Этот штамм хранится в коллекции Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва), а потому доступен российским ученым в качестве объекта исследования. Авторы в течение месяца выращивали порфиридиум в питательных средах с разным составом и уровнем кислотности, чтобы понять, в каких условиях водоросли производят больше всего ценных биологических веществ. На следующем этапе исследователи выделили интересующие вещества несколькими способами: полисахариды с помощью спирта, а пигменты - комбинированным методом (обработкой ультразвуком и растворителями разного состава). Оказалось, что порфиридиум накапливает большое количество полисахаридов: их вес составил 66% от общей массы клеток. При этом было важно, чтобы кислотность среды находилась в нейтральных или слабощелочных значениях: любые отклонения от них подавляли рост клеток и синтез полисахаридов. Эксперименты также показали, что штамм водоросли Porphyridium sp. P-519 активнее всего производит полисахариды в среде, основой для которой служит водопроводная вода. «Хотя мы заметили, что в среде с водопроводной водой водоросль производит максимум полисахаридов, такой подход не удастся использовать для устойчивого культивирования, ведь при нем наблюдается повышенная гибель клеток. Мы предполагаем, что в будущем можно разработать двухстадийную стратегию: сначала выращивать штамм Porphyridium sp. P-519 в стандартной среде, а затем переносить его в стрессовые условия. Однако эта гипотеза требует экспериментальной проверки», - рассказывает Станислав Сухих, доктор технических наук, директор Института естественных наук БФУ имени Иммануила Канта. Ученые также отметили, что исследуемый штамм накапливал меньше пигментов, чем полисахаридов, - около 8% от всей массы, - и это были преимущественно фикоэритрин и аллофикоцианин. Лучше всего эти вещества удалось выделить с помощью комбинированного метода: когда образцы обработали ультразвуком и цитратным буфером. В этом случае все ценные компоненты сохранили свою природную неповрежденную структуру. «Полисахариды и пигменты из исследованного штамма потенциально можно будет использовать для создания новых противовоспалительных, антибактериальных и противоопухолевых препаратов, а также пищевых добавок. Чтобы доказать такую возможность, необходимо будет провести биологические тесты, которые подтвердят активность и безопасность этих соединений для человека», - подводит итог Станислав Сухих. |
|
В соответствии с меморандумом, подписанным РНФ и Национальным фондом развития науки и технологий Вьетнама NAFOSTED , партнеры объявляют о начале сбора заявок в рамках первого конкурса на проведение фундаментальных и поисковых научных исследований международными научными коллективами. Гранты выделяются на осуществление научных исследований в 2027-2029 годах по следующим отраслям знаний: Физика и науки о космосе; Науки о -емле. Научное исследование должно быть направлено на решение конкретных задач в рамках одного из обусловленных проблемами социально-экономического развития общества научных приоритетов, при этом прогнозируемый результат исследования должен иметь мировой уровень и внести существенный вклад в решение ключевых проблем указанного научного приоритета: Физика (Physics); Морские исследования (Marine Sciences). Размер гранта Фонда составляет от 4 до 7 миллионов рублей ежегодно. Финансирование получат проекты, которым удастся получить положительную оценку независимых экспертов обеих стран. -аявки на конкурс можно подать до 17:00 (мск) 30 ноября 2026 года. Результаты будут подведены 31 марта 2027 года. Подробная информация и конкурсная документация представлены в разделе « Конкурсы » официального сайта РНФ. Инфографика по актуальным конкурсам РНФ и другие полезные ресурсы при написании заявки доступна по ссылке . |
|
Ученые нашли простой и экологичный способ создавать содержащие азот производные фурана - соединения, из которых можно получить лекарства и прочные полимеры для использования в упаковке и создания композитных материалов. Новый подход уникален тем, что химическая реакция проводится не в растворе: исходные сухие вещества интенсивно перемешивают и растирают. Такая технология позволила получить стабильные продукты, часть из которых при синтезе в жидкости было невозможно уберечь от разрушения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) и Правительства Тульской области, опубликованы в журнале Sustainable Chemistry and Pharmacy. Большинство химических превращений, в ходе которых получают лекарства, полимерные и другие материалы, проводят в растворах. При этом средой для таких реакций служит не обычная вода, а органические растворители, которые улучшают взаимодействие компонентов и помогают очищать их от примесей. Однако после завершения процесса растворители превращаются в отходы, порой сложные в утилизации и небезопасные для природы и человека. Более того, некоторые соединения в растворителях оказываются нестабильны, а потому практически сразу после синтеза разрушаются. Поэтому ученые ищут способы отказаться от растворителей, например, проводя превращения между сухими веществами. Химики из Тульского государственного университета (Тула) нашли способ получать с помощью подобной «сухой» технологии содержащие азот молекулы для производства полимерных материалов. В качестве исходных соединений авторы использовали производные фурана - соединения, состоящие из кольца из атомов углерода и кислорода, а также дополнительных химических групп. Эти вещества получают при простой переработке растительных отходов - кукурузной шелухи, рисовой соломы и древесных щепок. Химики в сухом виде смешали эти молекулы с органическим соединением, содержащим азот, после чего растерли их в ступке. Всего за 15 минут такой обработки 87-99% исходных веществ превратились в нужные продукты - новые производные фурана, содержащие азот. В ходе такой реакции практически не образовалось примесей, а потому полученные вещества не пришлось дополнительно очищать. «Все новое - это хорошо забытое старое. Хотя твердофазный синтез - классический подход в органической химии, который используется не одну сотню лет, сегодня подавляющее большинство реакций проводится именно в растворах, а не напрямую между взаимодействующими веществами. Однако именно твердофазный подход оказался особенно эффективным для синтеза соединений, которые трудно получить традиционными методами. Некоторые из синтезированных фурановых производных нестабильны в растворах и при использовании обычных органических растворителей могут быстро вступать в нежелательные реакции и разлагаться. Проведение реакции без растворителя позволило избежать этой проблемы и эффективно получить целевые соединения», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Богдан Карлинский, кандидат химических наук, заведующий лабораторией химической конверсии возобновляемой биомассы и органического синтеза Научно-исследовательского центра «БиоХимТех» Тульского государственного университета. Авторы подчеркивают, что полученные фурановые производные содержат химические группы, позволяющие использовать их в синтезе новых полимерных материалов. Благодаря этому предложенный подход можно рассматривать не только как способ получения отдельных органических соединений, но и как один из этапов создания новых материалов на основе возобновляемого растительного сырья. «Для нас также важно, что этот подход соответствует принципам "зеленой" химии. Мы не просто сокращаем количество растворителя, а полностью исключаем его на стадии синтеза. При этом реакция проходит при комнатной температуре и не требует сложного оборудования. В дальнейшем интересно перейти от лабораторного способа к масштабированию подобных процессов и оценить, для каких классов соединений предложенный метод может стать реальной альтернативой традиционному синтезу в растворах», - подводит итог участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Голышева, научный сотрудник лаборатории химической конверсии возобновляемой биомассы и органического синтеза Научно-исследовательского центра «БиоХимТех» Тульского государственного университета. |
|
Ученые описали условия зарождения и пути движения 41 мощного долгоживущего шквала, возникшего на территории России с 2001 по 2024 год. Такие природные явления приводят к массовому повалу деревьев в лесах, обрыву линий электропередач и разрушениям в населенных пунктах. Полученные данные помогут заблаговременно отслеживать сильные шквалы и вовремя предупреждать людей об опасности. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Agricultural and Forest Meteorology. Сильные штормы с грозами и шквалистым ветром несут серьезную опасность как для людей, так и для природных территорий. Они могут выводить из строя линии электропередач, срывать крыши домов, ломать деревья и приводить к гибели людей. В умеренных широтах, в том числе в России, наиболее опасными шквалами считаются так называемые деречо - они живут довольно долго (в течение нескольких часов), стремительно проносятся через огромные расстояния и оставляют за собой сплошную полосу ущерба длиной в сотни километров. Поэтому важно уметь заблаговременно предсказывать подобные природные явления и знать, на каких территориях они возникают наиболее часто. Ученые из Института физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН (Москва), Пермского государственного научно-исследовательского университета (Пермь) и Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации - Мирового центра данных (Обнинск) впервые описали долгоживущие шквалы в российских лесах с 2001 по 2024 год. Авторы охватили практически всю территорию нашей страны - от Европейской части до Дальнего Востока. Ранее не было известно, как часто подобные явления возникают в России, особенно в сибирских лесах, - наблюдения здесь было сложно провести из-за небольшого количества метеостанций, отсутствия сплошного радарного покрытия и трудностей сбора данных в тайге. Чтобы решить эту проблему, ученые использовали комбинированный подход: они объединили наземные метеонаблюдения с анализом космических снимков, на которых четко видны масштабные лесные ветровалы - массивы деревьев, поваленных ветром в одном направлении. Всего на спутниковых снимках авторы нашли более 1300 ветровалов и сопоставили их местоположение с метеорологическими данными и сообщениями о бурях. В результате исследователи отследили траектории 41 долгоживущего шквала, определили длину их пути и ширину зоны повреждений. Кроме того, по наблюдениям метеостанций ученые определили, какие атмосферные условия способствовали их рождению. Оказалось, что большинство штормов возникает, когда в воздухе «накапливается» достаточно энергии для грозы и появляется сильный вертикальный сдвиг ветра - явление, при котором на разной высоте ветер дует с разной скоростью и в разные стороны. Из 41 выявленного шторма пять были классифицированы как «деречо». Эти наиболее сильные шквалы оставляли после себя «путь разрушений» длиной более 400 километров. «Подобные природные явления недооцениваются, хотя они крайне опасны. По нашим оценкам, шквалы за исследуемый период унесли жизни как минимум 91 человека и привели к ранениям еще 539. Для сравнения: крупные шквалы в Москве в 1998 и 2017 годах, на северо-западе России (в 2010 году) и в Поволжье (в 2023 году) по отдельности уносили больше жизней, чем практически любой ранее зафиксированный смерч в России. Поэтому риски таких разрушительных шкваловых явлений нужно обязательно учитывать как синоптикам при краткосрочном прогнозировании погоды, так и ведомствам, занимающимися вопросами жилищно-коммунального и лесного хозяйства и чрезвычайными ситуациями», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Чернокульский, кандидат физико-математических наук, заместитель директора ИФА РАН. В дальнейшем ученые планируют создать карту России, которая будет отображать, насколько в разных регионах вероятны климатические опасности, связанные с такими атмосферными явлениями как долгоживущие шквалы, смерчи, крупный град, очень сильные ливни. Подобные карты могут в дальнейшем использоваться властями регионов при составлении планов адаптации к изменениям климата. |
|
Ученые разработали методологию по выбору лучшего подхода, с помощью которого специалисты в области нелинейной динамики могут оценить степень хаотичности систем. Один из таких подходов - обобщенный метод Бенеттина - авторы выбрали в виде эталона и сравнивали с ним остальные численные методы. Построенная методология позволит подбирать наилучший способ анализа показателей Ляпунова, определяющих хаотичность для конкретной задачи. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. Теория хаоса применяется в очень разных областях науки: от математики и физики до медицины, истории и экономики. Она описывает «непредсказуемые» системы, будущее состояние которых предугадать очень сложно, например, последствия финансового кризиса или поведение заряженных частиц в плазме. Один из ключевых параметров в этой теории, с помощью которого математики оценивают «уровень хаотичности» системы, - это показатель Ляпунова или спектр (несколько) показателей Ляпунова. Набор таких показателей нужен, чтоб описать поведение системы в разных режимах хаоса, например, частичном или полном. Если старший показатель Ляпунова положителен, то система находится в полностью хаотическом режиме. Если же он отрицателен, система стремится перейти от хаоса к порядку. Нулевой показатель означает практически отсутствие изменений. Ранее ученые из Института гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН (Новосибирск) с коллегами с помощью показателей Ляпунова исследовали сигналы ЭЭГ пациентов с шизофренией, эпилепсией и алкоголизмом. Выяснилось, что у здорового человека сигналы ЭЭГ носят хаотический характер, а у больных шизофренией - более гармонический. Более того, оказалось, что изменения значения показателя Ляпунова в сигнале ЭЭГ пациента с эпилепсией может прогнозировать приближающийся приступ. В новом исследовании авторы разработали единую систему критериев для оценки надежности рассмотренных методов вычисления показателей Ляпунова. Ученые оценили точность восьми таких подходов: некоторые из них были основаны на системе уравнений, другие - на временных рядах. Исследователи проверили правильность рассчитываемого показателя Ляпунова на системах, для которых он уже был вычислен другими учеными. Обобщенный метод Бенеттина служил эталоном, и на нем проверялась точность численных методов расчета показателей Ляпунова для ряда нелинейных динамических систем. Это подход, при котором хаотичность системы оценивают, наблюдая за двумя изначально близкими траекториями движения системы и измеряя, как быстро они разбегаются друг от друга. Метод отслеживает, как со временем меняются несколько очень малых независимых отклонений от исходной траектории, что позволяет получить не один показатель, а весь их спектр. Если исходные уравнения системы неизвестны и доступен только временной ряд, для оценки старшего показателя Ляпунова наиболее практичными оказались методы Кантца и Розенштейна. «В дальнейшем нам хотелось бы усовершенствовать численные методы, которые мы используем для анализа в своих работах, чтобы преодолеть их некоторые ограничения и улучшить качество получаемых результатов. Кроме того, мы планируем расширить исследование на экономические, исторические и медико-биологические данные и системы», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Вадим Крысько, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории моделирования гетерофазных материалов Института гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН. В исследовании принимали участие сотрудники Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. (Саратов), Уэстлейкского университета (Китай) и Казанского научного центра РАН (Казань). |
|
Ученые из Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова предложили новый подход к выделению фурфурола из водных растворов с помощью промышленных полимерных мембран. Фурфурол - востребованное химическое сырье, получаемое из растительной биомассы и используемое в производстве полимеров, растворителей, лекарственных препаратов и компонентов топлива. Для его концентрирования исследователи применили парофазный мембранный метод, при котором с мембраной контактирует смесь паров летучих компонентов смеси. Такой подход позволяет снизить риск загрязнения мембран продуктами полимеризации фурфурола. Новый метод опубликован в Journal of Membrane Science. Авторы рассмотрели две российские промышленные мембраны различной природы: фурфуролселективную мембрану МДК-3 производства -АО НТЦ Владипор, Владимир на основе кремнийорганического блоксополимера и водоселективную мембрану КМ-М производства АО РМ Нанотех, Москва на основе ароматического полиамида. Для мембраны МДК-3 удалось показать стабильность разделительных характеристик во всем исследуемом диапазоне температуры и концентрации фурфурола. Для KM-M самое высокое значение коэффициента селективности разделения паров вода/фурфурол составило 54 при концентрировании однопроцентного раствора фурфурола. Моделирование процесса показало, что при использовании мембраны КМ-М требуемая удельная площадь примерно на 30% меньше, чем для фурфуролселективной мембраны на основе полидиметилсилоксана, описанной в литературе. При этом концентрация фурфурола в продуктовом потоке оказалась выше для КМ-М приблизительно в 2.5 раза. Результаты работы демонстрируют перспективность применения водоселективных промышленных мембран для концентрирования фурфурола и повышения эффективности его получения из возобновляемого растительного сырья. |
|
Лаборатория инженерии биополимеров ФИЦ Биотехнологии РАН работает с широким спектром фундаментальных и прикладных научных тем - от материалов для медицины до экологических технологий. Валерий Варламов, руководитель лаборатории, рассказал объединенной редакции порталов Indicator.Ru и InScience.News о балансе между фундаментальными исследованиями и запросами индустрии, будущем лаборатории и отрасли, а также привлечении в отрасль молодежи. - Лаборатория инженерии биополимеров работает на стыке фундаментальной химии и очень прикладных задач - от медицинских материалов до «зеленых» технологий. Как вы внутри команды держите баланс между долгими базовыми исследованиями и запросами индустрии «нужно вчера и под конкретный продукт»? - Хитозан - крайне интересный объект именно потому, что фундаментальные исследования в этой области имеют относительно короткий путь до практического применения. В определенном смысле баланс между базовой наукой и прикладными задачами уже заложен в самой природе наших исследований. Практически каждое направление имеет очевидный прикладной потенциал. Например, гидролизаты хитозана могут использоваться как стимуляторы роста растений и биофунгициды в сельском хозяйстве. Производные хитозана перспективны для создания гемостатических и ранозаживляющих материалов. А способность хитозана связывать ионы металлов открывает возможности для применения в системах водоочистки. Поэтому для нас фундаментальная химия хитозана - это не отвлеченная теория, а инструмент для создания реальных технологий. - Если заглянуть на 10-15 лет вперед, какой вы видите лабораторию: с какими направлениями, какими партнерами и каким вкладом в биотехнологии хотелось бы ассоциироваться? - Приоритетным направлением для лаборатории остается медицинское применение хитозана. Сегодня мы работаем сразу по нескольким направлениям: от систем доставки биологически активных веществ до разработки гемостатических материалов. Однако именно последнее направление представляется нам наиболее близким к реальному внедрению. Важно трезво оценивать перспективы трансфера технологий. Медицинские изделия на основе хитозана, например гемостатические материалы, находятся значительно ближе к практическому применению, чем полноценные лекарственные препараты. Они требуют менее длительной клинической и регуляторной валидации при сохранении высокой эффективности в своей целевой задаче - остановке кровотечений. Кроме того, перспективным и реализуемым направлением для хитозана также остается сельское хозяйство. Например, гидролизат хитозана может быть эффективным препаратом, сочетающим в себе и экологический биофунгицид, и стимулятор роста растений. Через 10-15 лет хотелось бы видеть лабораторию одним из ведущих центров по разработке функциональных полисахаридных материалов как для медицины, так и для сельского хозяйства. - Насколько глубоко лаборатория включена в экологическую повестку - от сорбентов тяжелых металлов до биоразлагаемых материалов? Есть ли разработки, которые в перспективе могли бы заменить традиционные пластики или помочь в борьбе с техногенными загрязнениями? - Безусловно, экологическая тематика сегодня крайне важна, однако мы стараемся подходить к ней рационально и не подменять серьезные исследования модными, но малообоснованными проектами. Например, с экономической точки зрения использование хитозана для производства условных «экологичных упаковочных материалов» представляется сомнительным. Это слишком ценный и функциональный материал для столь простых задач. При этом у лаборатории есть разработки, потенциально способные снижать экологическую нагрузку,прежде всего в сельском хозяйстве. Примером может служить выделение биоактивных соединений из отходов виноградарства и использование их совместно с гидролизатом хитозана для последующей обработки виноградников от фитопатогенов. Хитозан и его производные могут уменьшать потребность в химических фунгицидах и повышать устойчивость растений к патогенам благодаря своим антимикробным и противогрибковым свойствам. А использование побочных продуктов виноградарства, которые обычно просто утилизируются, потенциально приведет к уменьшению экологического следа виноградной индустрии. 
Валерий Варламов, личный архив ФИЦ Биотехнологии РАН |
|
Редкие нервно-мышечные заболевания часто остаются «невидимыми» для диагностики: симптомы могут годами маскироваться под различные состояния, а пациенты проходят через десятки обследований и противоречивых диагнозов. К таким заболеваниям относятся, например, боковой амиотрофический склероз, синдром ригидного человека, миастения, различные формы наследственных миопатий и редкие воспалительные поражения мышц. Особенно сложными считаются случаи, когда заболевание прогрессирует быстро, а стандартные методы диагностики не дают однозначного ответа. Именно один из таких сложных случаев удалось диагностировать специалистам Московского клинического научного центра имени А.С. Логинова в кооперации с учеными центра LIFT и исследователями Российского научного центра хирургии имени акад. Б.В. Петровского. В рамках совместного проекта Fantomus «Функциональная аннотация генома млекопитающих в мышечной ткани» (Functional ANnotation of the Mammalian genome in MUScles) была проведена углубленная комплексная морфологическая диагностика с повторной биопсией мышцы и нейроморфологическим анализом тканей, что позволило подтвердить редкое заболевание - немалиновую миопатию с поздним началом. Пациентка обратилась с нарастающей мышечной слабостью, нарушением глотания и изменением голоса. Клиническая картина напоминала сразу несколько тяжелых неврологических заболеваний, поэтому врачи последовательно рассматривали разные версии причин заболевания от множественной краниальной нейропатии до миастении, синдрома Ламберта-Итона, ботулизма и миозита с включениями. Несмотря на многочисленные обследования, состояние пациентки продолжало ухудшаться и меньше чем за год пациентка стала передвигаться только с опорой, питаться полужидкой пищей и практически полностью перестала разговаривать. Переломным моментом в диагностике стало выявление в крови патологического белка-парапротеина, что позволило объединить все клинические находки в единую картину и заподозрить редкую форму миопатии. Окончательный диагноз удалось установить только на основании выполнения биопсии мышцы. Полученный материал был исследован с применением расширенной панели патоморфологических тестов включая иммунофенотипирование и электронную микроскопию. Точный диагноз позволил начать специализированное лечение, на фоне которого было достигнуто практически полное восстановление утраченных функций. По словам специалистов, этот клинический случай демонстрирует, насколько важна интеграция клинической практики и современных научных методов в диагностике редких заболеваний, когда от точности исследования напрямую зависит возможность терапии и качество жизни пациента. Проект Fantomus - социально значимый научно-медицинский проект по диагностике наследственных нервно-мышечных заболеваний, который впервые в российской практике объединяет клиническую практику, фундаментальную морфологию и мульти-омиксный анализ для точной диагностики орфанных нейромышечных заболеваний и подбора персонализированной тактики лечения. Это совместный проект научного центра LIFT, Московского клинического научного центра имени А.С. Логинова и НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии имени акад. Б.В. Петровского. «Одна из ключевых задач современной персонализированной медицины - не только обеспечить доступ к высокотехнологичным методам диагностики, но и правильно организовать их применение. Это особенно важно для пациентов со сложными и редкими заболеваниями, которые нередко проходят длительный диагностический путь, обращаются к специалистам разного профиля и получают противоречивые заключения. Наша задача - выстроить единый диагностический маршрут, в котором клиницисты, генетики, патоморфологи и исследователи работают как одна команда, а результаты различных исследований рассматриваются в совокупности. Проект Fantomus показывает, что такая модель взаимодействия позволяет повысить эффективность диагностики и быстрее перейти от сложной клинической гипотезы к точному диагнозу и персонализированной тактике ведения пациента», - отмечает Наталья Бодунова, заведующий центром персонализированной медицины Московского клинического научного центра имени А. С. Логинова, руководитель городского центра медицинской генетики и клеточных технологий Департамента здравоохранения Москвы. «Это один из все еще немногочисленных проектов в России, где эффективно комбинируются классические клинико-диагностические подходы мышечных заболеваний и комплекс современных омиксных методов, включающих геномный и транскриптомный анализ. Результаты исследования не только помогают врачам поставить правильный диагноз, но и создают задел для нового цифрового генетического ресурса для поиска новых генов и функциональных некодирующих участков генома участвующих в поддержании гомеостаза здоровых мышц и развития патологии» - прокомментировал Олег Гусев, доктор биологических наук, руководитель научной группы «Молекулярная биомиметика» центра LIFT. «Редкая нервно-мышечная патология нередко требует для определения вида и природы заболевания диагностических и научно-исследовательских действий мультидисциплинарной команды: врача-невролога, генетика, патоморфолога, в ряде случаев - специалиста по лучевой диагностике. Такое междисциплинарное сотрудничество очень ценно для нас - исследователей. Выполняемые нами морфологические тесты с применением иммуногистохимических, электронномикроскопических и морфометрических методов существенно дополняют диагностическую панель, а в ряде случаев оказываются решающими для формирования врачебного заключения» - подчеркнул и.о. директора НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ 2РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» Роман Деев. «Проект Fantomus развивается как междисциплинарная научно-медицинская платформа, которая объединяет клинический отбор пациентов, морфологическую верификацию биопсийного материала и вычислительный анализ генетических данных. Сейчас в исследование уже включены 15 пациентов с подозрением на наследственные нервно-мышечные заболевания. В этой группе был выявлен редкий клинический случай, по которому удалось пройти полный диагностический маршрут - от формирования клинической гипотезы и повторной морфологической оценки до окончательного подтверждения диагноза. У ряда других пациентов диагнозы также были уточнены или установлены благодаря применению расширенной патоморфологической диагностики. Это подчеркивает значимость углубленного анализа биопсийного материала не только для отдельных редких случаев, но и для более широкой группы пациентов со сложной диагностической картиной», - отмечает Айрат Билялов, кандидат медицинских наук, научный сотрудник группы «Молекулярная биомиметика» центра LIFT. |
|
Физики разработали теорию, которая описывает, как белковые молекулы в клетках самостоятельно складываются в полые многогранные наноконтейнеры. Оказалось, что их сборка подчиняется тем же принципам, что и рост кристаллов, а получившиеся структуры обладают локальным квазикристаллическим порядком. Такие белковые оболочки в природе выполняют важные биологические функции: ускоряют химические реакции, участвуют в работе иммунитета и транспортировке активных молекул, - а искусственное управление их архитектурой открывает путь к созданию адресных систем доставки лекарств, нанореакторов и биосовместимых платформ для диагностики и терапии заболеваний. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of the Royal Society Interface. В живых клетках белковые молекулы часто собираются в полые структуры, напоминающие капсулы. В отличие от вирусных оболочек, такие наноконтейнеры не связаны с хранением и переносом генетического материала: они служат для хранения и перемещения важных веществ - например, витаминов и соединений железа, - а также действуют как ферменты и утилизируют неправильно свернутые белки. Обычно эти контейнеры небольшие - они состоят из 12-72 белковых «деталей», - но принципы их самоорганизации долгое время оставались не до конца понятны. -нать эти правила важно: если понять, как белки сами находят свое место в оболочке, можно спроектировать искусственные аналоги - наноконтейнеры для точной доставки лекарств, платформы для медицинской диагностики и нанореакторы для проведения химических превращений в строго заданном месте. Оболочки вирусов тоже самоорганизуются из белковых молекул, и принципы их сборки ранее описали ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону). Однако у вирусных оболочек и невирусных клеточных контейнеров разная геометрия. Для большинства вирусов характерна икосаэдрическая (двадцатигранная) симметрия и локальный порядок оболочки, напоминающий двумерный кристалл. Невирусные же оболочки чаще обладают более сложной тетраэдрической или октаэдрической симметрией (на основе правильных четырех- или восьмигранников соответственно) и могут включать сложные плотные группы из нескольких белковых молекул, которые ведут себя как единый структурный блок оболочки. Из-за этих различий прежние теории, разработанные для вирусных оболочек, не подходили напрямую для описания невирусных контейнеров. В новом исследовании ученые впервые создали математическую модель, которая описывает принципы укладки невирусных белковых оболочек. В ее основе лежит теория Ландау, которую физики используют для описания изменений в веществе при упорядочении его молекул - например во время замерзания воды или роста кристаллов. Ключевая идея состояла в том, что сборка белковой оболочки - это тоже процесс упорядочения, только на кривой поверхности сферы, а не в привычном плоском пространстве. Основа теории Ландау - так называемые волны плотности. Их удобно представлять как рябь на поверхности воды: гребни этой ряби задают, где именно в кристалле расположится очередная структурная единица - отдельный атом или молекула. Чтобы адаптировать теорию к сфере, исследователи использовали известные математические функции - сферические гармоники - те же волны, только на сферической поверхности. В предложенном подходе гребни волн задают положение отдельных белков или их групп - капсомеров. При этом форма и симметрия сферических волн жестко связаны с симметрией самой оболочки: для тетраэдрической или октаэдрической формы годятся не любые волны, а лишь определенные их разновидности, что и объясняет, почему природа «выбирает» именно такие геометрические формы для белковых капсул. Чтобы лучше понять принцип укладки белков, ученые с помощью компьютерного моделирования «развернули» сферические оболочки в плоские развертки - подобно тому, как глобус превращают в карту. Оказалось, что многие такие оболочки можно вырезать из структур, похожих на квазикристаллические мозаики. Именно поэтому многие невирусные белковые оболочки демонстрируют локальный квазикристаллический порядок с локальными осями симметрии, запрещенными для обычных кристаллов. Более того, на примере 22 реально существующих оболочек авторы показали, что почти все связи между белками в них эквивалентны ребрам сферических квазирешеток, предсказанных теорией. Так, из 22 проанализированных структур лишь в четырех нашлись дополнительные связи, не укладывающиеся в идеальную мозаичную картину. Такое почти полное совпадение реальной сети контактов с теоретическим узором - сильный аргумент в пользу того, что модель описывает истинный физический механизм сборки. Таким образом, новая теория позволяет при проектировании искусственных наноконтейнеров заранее предсказать, какие межбелковые контакты будут ключевыми и обязательными для устойчивости оболочки, а какие - второстепенными или дополнительными «усиливающими» связями. Это дает разработчикам ориентир, где именно стоит контролировать или модифицировать взаимодействия между структурными единицами, чтобы получить стабильный контейнер с заданными свойствами, не полагаясь на метод проб и ошибок. «Разработанная теория позволяет не только описать уже известные структуры, но и предсказывать новые. Поэтому она упростит проектирование наноконтейнеров и нанореакторов для медицины и химии на базе реально существующих и еще не описанных, но теоретически возможных белковых оболочек. В дальнейшем мы планируем распространить разработанный подход на белковые оболочки с глобальной икосаэдрической симметрией - часть из них также обладает локальным квазикристаллическим порядком, и предварительные результаты показывают, что сферические волны плотности с одним или двумя параметрами хорошо описывают и такие структуры», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Рошаль, доктор физико-математических наук, профессор кафедры нанотехнологии ЮФУ. |
|
Ученые разработали подход для оценки загрязненности российских городов микропластиком. Чтобы отличить такие частицы от других загрязнителей, авторы проанализировали их индивидуальные оптические характеристики и оценили химический состав. Комбинация этих методов позволила определить, что в жилых районах Екатеринбурга содержится около 352 тонн полиэтиленовых микрочастиц. Технология поможет отслеживать экологическое состояние городов и оценивать потенциальный риск от микропластика для здоровья городского населения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) и Правительством Свердловской области, опубликованы в журнале Geography, Environment, Sustainability. Микропластик (частицы полимеров размером меньше пяти миллиметров) в больших количествах попадает в окружающую среду из-за деятельности человека. Его источниками служат предметы быта, например, пластиковая упаковка, синтетическая одежда и промышленные отходы. Ученые обнаруживают микропластик не только в океанах, пресных водоемах, воздухе, почве, но и в организмах живых существ (в том числе человека), куда эти частицы могут проникать через дыхательные пути и пищеварительную систему. Как микропластик влияет на здоровье человека, остается не до конца понятным, однако некоторые исследования показывают, что его накопление в легких может способствовать респираторным заболеваниям, а в крови - закупорке сосудов. При этом до сих пор не существует нормативов, которые обеспечивают безопасное содержание микропластика в окружающей среде. Более того, долгое время не было подходов, позволяющих достоверно оценить его количество. Исследователи из Института промышленной экологии УрО РАН (Екатеринбург) и Института органического синтеза имени И.Я. Постовского УрО РАН (Екатеринбург) разработали метод для оценки загрязненности городов микропластиком. Авторы предложили определять его количество в пыли и грязи на дорогах, тротуарах и во дворах жилых районов. В таких пылегрязевых отложениях накапливаются все основные загрязнители, а потому по их составу можно отслеживать экологическое состояние городской среды. Ученые взяли образцы придорожной и дворовой грязи и пыли в шести жилых кварталах Екатеринбурга. Каждую из проб авторы проанализировали тремя разными способами. В первом случае небольшую порцию пыли и грязи помещали в раствор поваренной соли, где легкие частицы мусора (в том числе микропластик) всплывали, а тяжелые (другие загрязнители) падали на дно. -атем легкие фрагменты рассматривали под микроскопом, чтобы выбрать среди них только пластик. На последнем этапе материал частиц подтверждали с помощью оптического метода анализа веществ. Во втором подходе исследователи использовали вместо ручного отбора под микроскопом метод ИК-спектроскопии. Это подход, когда частицы освещают инфракрасным светом и по его поглощению определяют состав материала. В третьем случае после ИК-спектроскопии авторы с помощью химического анализа оценили в частицах содержание углерода и водорода. По этим элементам удалось точно определить полиэтилен - один из основных материалов микропластика, - поскольку в нем соотношение углерода и водорода всегда одинаковое. Из всех трех методов последний позволил выявить наибольшее количество микропластика в мусоре, тогда как первые два слишком часто упускали такие частицы и оказались недостаточно достоверны. Анализ показал, что в жилых районах Екатеринбурга содержится около 352 тонн микрочастиц полиэтилена, что сопоставимо с оценками, проведенными ранее для Сиднея. «Важно отметить, что полученные данные - минимальная оценка: мы пока не брали в расчет самые крупные фрагменты микропластика (размером от 3 до 5 миллиметров), а также другие типы полимеров, помимо полиэтилена, которые могут присутствовать в городской среде. Таким образом, в дальнейшем нам предстоит уточнить оценки новыми данными. Однако уже сейчас предложенный подход может стать первым шагом к созданию системы экологического мониторинга и разработке нормативов допустимого содержания микропластика в городской среде», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андриан Селезнев, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории урбанизированной среды Института промышленной экологии УрО РАН. Ранее ученые предложили оценивать качество воздуха в промышленных городах России по химическому составу снега. Дело в том, что именно снег накапливает все загрязняющие вещества, оседающие на землю из воздуха за холодный сезон. Предложенный подход позволит точно и оперативно отслеживать потенциальные риски для здоровья жителей городов с развитыми горнодобывающей и металлургической отраслями. |
|
В ходе спасательных раскопок, проводившихся в историческом центре Коломны Подмосковной экспедицией Института археологии РАН под руководством А.В. Энговатовой (руководитель работ М.В. Афонин), был обнаружен крупнейший клад русских серебряных монет, отчеканенных во втором и третьем десятилетиях XV в. Монеты хранились в небольшом изящном керамическом кувшине, расписанном ангобом, который был зарыт в неглубокой материковой яме на территории городского посада недалеко от кремля. Всего в сосуде оказалось более 2 600 серебряных монет основного номинала (денег), что позволяет считать клад самым крупным доступным для исследователей монетным комплексом первой половины XV в., сохранившимся в полном составе.Сегодня комплекс был представлен журналистам в Коломне. По словам заместителя директора Института археологии Аси Энговатовой, после презентации монеты широкая публика не увидит еще год. Наш портал тоже побывал на презентации. После реставрации клад будет передан в Коломенско--арайский музей-заповедник. 
ИА РАН ИА РАН ИА РАН |
|
Ученые разработали углеродные наночастицы, позволяющие различать «зеркальные» формы молекул в органических растворителях. Такие формы похожи друг на друга, как правая и левая ладони, но обладают разными свойствами, поэтому их важно выявлять при производстве лекарств и многих других веществ. Разработка может лечь в основу сенсоров для контроля качества сырья при производстве фармацевтических средств и элементов оптоэлектроники. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Многие молекулы существуют в виде двух зеркально симметричных форм. Они похожи друг на друга так же, как правая и левая ладони: выглядят почти одинаково, но совместить их невозможно. Такое свойство называют хиральностью. Несмотря на полностью идентичный химический состав и структуру, разные формы одной и той же молекулы могут обладать различными свойствами: одна может проявлять лекарственное действие, а другая - быть менее эффективной или даже вызывать нежелательные эффекты. Поэтому при создании лекарственных препаратов важно контролировать, какая именно форма молекулы образуется в процессе синтеза. Для этого химики используют хиральные углеродные наночастицы, которые способны по-разному взаимодействовать с «правыми» и «левыми» молекулами и потому могут служить сенсорами. Однако большинство таких структур работают как сенсоры «зеркальных» молекул преимущественно в водных растворах, тогда как в органических средах они не распределяются равномерно и склонны к образованию агрегатов, из-за чего теряют свои свойства. В то же время многие химические превращения, в том числе необходимые для синтеза лекарств, проходят именно в органических растворителях. Поэтому ученые стремятся получить материалы, не теряющие свои свойства в этих условиях. Исследователи из Национального исследовательского университета ИТМО (Санкт-Петербург) с коллегами предложили новый подход к созданию таких материалов. Обычно подобные наночастицы получают, присоединяя хиральные молекулы к поверхности готовой углеродной структуры. Однако этот метод синтеза в основном применяют в водных средах, а модифицированная таким образом поверхность отличается невысокой стабильностью. Авторы использовали принципиально иной подход: они встроили хиральные фрагменты непосредственно в саму углеродную матрицу в процессе ее синтеза. Это сделало наночастицы гораздо более стабильными и позволило им сохранять свои оптические свойства даже в органических растворителях. Анализ показал, что полученные частицы имеют размеры около 5-10 нанометров - примерно в десять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. При этом они обладают сразу двумя оптическими свойствами: ярко светятся под действием ультрафиолета и по-разному поглощают лево- и правополяризованный свет. Это означает, что наночастицы неодинаково взаимодействуют со светом, направление вращения которого меняется в противоположные стороны. Благодаря этому они позволяют использовать два независимых оптических сигнала для распознавания хиральных соединений - свечение и изменение поглощения. Исследователи проверили работу материала в толуоле - одном из самых распространенных органических растворителей. Наночастицы изменили свои оптические свойства в присутствии «зеркальных» органических молекул, что позволило ученым успешно их обнаружить. Это подтверждает, что разработку можно будет использовать в сферах, где применяются преимущественно органические растворители, например, в оптоэлектронике и фармацевтике. «В перспективе разработанные материалы могут лечь в основу сенсоров, которые упростят анализ продуктов и улучшат оценку качества при разработке новых препаратов. В области оптоэлектроники хиральные углеродные наноколлоиды могут стать основой для создания новых фотонных устройств, более эффективных светодиодов и солнечных элементов. В дальнейшем мы планируем получить частицы, которые не только поглощают циркулярно-поляризованный свет, но и излучают его для создания гибридных наноматериалов и спин-светодиодов на их основе», - рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анна Ведерникова, младший научный сотрудник международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО. В исследовании принимали участие специалисты Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), Сучжоуского университета (Китай), Университета МГУ-ППИ в Шэньчжэне (Китай), Цзилиньского университета (Китай), Пекинского технологического университета (Китай), Городского университета Гонконга (Китай), Остравского технического университета (Чехия) и Университета Палацкого в Оломоуце (Чехия). Текст: Альфия Тимошенко |
|
Регистрация участников III Международного форума БИОПРОМ открыта на официальном сайте мероприятия. Форум пройдет 5-6 октября в Геленджике под эгидой темы «Экосистема высокого качества жизни». В рамках БИОПРОМ-2026 состоится около 40 мероприятий деловой программы, а выставочная экспозиция будет представлена на пространстве 7 500 кв. м. -арегистрироваться можно в категориях «ВИП-участник» (максимум возможностей для развития деловых связей), «Посетитель» (бесплатная регистрация для посещения выставки и всех открытых мероприятий деловой программы), а также «СМИ». Участниками выставки и деловой программы станут руководители органов власти, крупнейших российских и международных компаний, научных и образовательных организаций, институтов развития и международные эксперты. Среди участников БИОПРОМ-2026 - Государственная корпорация «Ростех», Нацимбио, Арнест ЮниРусь, Московский центр инновационных технологий в здравоохранении, Магнит, Банк ГПБ, ПРОМОМЕД, Сеченовский Университет, Росатом Наука, СИБУР, Фонд «Сколково», БИОТЕХНО, ДВФУ, СКФУ, ХимРар, ГЕНЕРИУМ, Петровакс-Фарм, Озон Фармацевтика и другие компании и организации. Также будут представлены коллективные экспозиции Краснодарского края и Рязанской области. Деловая программа БИОПРОМ-2026 формируется с учетом главной темы форума и включает пять тематических треков: БИОЭКОНОМИКА, БИОТЕХМЕД, ИННОФУД, КОСМЕТИК КОМПОНЕНТ и ЭКОБИО. Они охватывают вопросы развития фармацевтики, медицинских и биотехнологических решений, пищевой промышленности, экологических технологий и косметической отрасли. Ключевым событием форума станет главная стратегическая сессия «Экосистема высокого качества жизни» с участием первого заместителя Председателя Правительства Российской Федерации Дениса Мантурова, руководителей профильных министерств, крупнейших компаний и международных экспертов. В центре дискуссии - взаимосвязь здоровья населения и качества окружающей среды, питания, эмоционального состояния и профессиональной сферы, а также развитие биоэкономики, превентивной медицины и фармацевтики. Участники обсудят внедрение телемедицины, искусственного интеллекта, синтетической биологии и других передовых технологий. В числе приглашенных спикеров БИОПРОМ-2026 - Денис Мантуров, Первый заместитель Председателя Правительства Российской Федерации; Антон Алиханов, Министр промышленности и торговли Российской Федерации; Михаил Мурашко, Министр здравоохранения Российской Федерации; Валерий Фальков, Министр науки и высшего образования Российской Федерации; Оксана Лут, Министр сельского хозяйства Российской Федерации; Андрей Фурсенко, Помощник Президента Российской Федерации; Михаил Ковальчук, Президент Курчатовского института; Геннадий Красников, Президент Российской академии наук; Алексей Лихачев, Генеральный директор ГК «Росатом» и другие представители органов власти, бизнеса и науки. Около 40 мероприятий деловой программы будут посвящены развитию нового поколения биотехнологий, инвестициям в биоэкономику, перспективным видам топлива для авиации и морского транспорта, использованию данных в биотехе, масштабированию разработок от лаборатории до рынка, защите интеллектуальной собственности в фармацевтике и другим темам. Также участники рассмотрят вопросы персонализированной медицины, интеграции российского медбиотеха в глобальный рынок, развития сегмента БАД и специализированного питания, технологического лидерства в детском и лечебном питании, халяль-индустрии, управления здоровьем, биологизации химической промышленности и др. Отдельный блок составит обсуждение итогов реализации Стратегии «Фарма-2030» и приоритетов развития отрасли на 2027-2030 годы. «В этом году мы решили сфокусироваться на теме защиты прав интеллектуальной собственности. Нам важно досконально обсудить вопросы, связанные с российским патентным правом, потому что эта проблематика крайне актуальна для компаний разработчиков инноваций. На профильной сессии мы проанализируем новую статистику патентных нарушений, а также расскажем о вызовах, стоящих перед инновационными фармкомпаниями и путях их преодоления», - рассказал пресс-службе БИОПРОМ Вадим Кукава, исполнительный директор Ассоциации фармацевтических компаний «Инфарма». Ожидания участников БИОПРОМ связаны и с обсуждением регуляторной среды фармацевтической отрасли, государственной поддержки, локализации производства и снижения зависимости от иностранного фармрынка. Как отметил заместитель генерального директора ПАО «Озон Фармацевтика» Дмитрий Титов, отрасли необходима площадка, на которой можно согласовывать интересы бизнеса с государственными задачами по ценовой и физической доступности лекарств, обеспечивать снижение зависимости от иностранного фармрынка и добиваться оптимизации регуляторных процедур. Регистрация открыта на официальном сайте БИОПРОМ: https://biopromforum.ru/registration-press-2026 |
|
Ученые Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН разработали SoluBench - бенчмарк для проверки способности больших языковых моделей решать практические задачи, связанные с растворимостью органических соединений. Он включает 9806 вопросов четырех типов, составленных на основе экспериментальных данных BigSolDB 2.0 и MixtureSolDB. С помощью SoluBench исследователи протестировали более 20 открытых и проприетарных языковых моделей. Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Chemical Information and Modeling. Растворимость - одно из важнейших свойств вещества. От нее зависит выбор растворителя в органическом синтезе, разработке лекарств и различных технологических процессах. Для ее прогнозирования применяют методы машинного обучения, но они обычно требуют специальных данных, программного обеспечения и навыков работы с такими системами. Большие языковые модели (Large Language Models, LLM) проще в использовании: химик может задать вопрос обычным языком и получить прогноз. Однако было неясно, действительно ли LLM способны учитывать химические закономерности или лишь воспроизводят сведения, встречавшиеся им во время обучения. Чтобы это проверить, исследователи создали SoluBench на основе задач, близких к практической химии. Моделям предлагалось определить, в каком из двух растворителей вещество растворяется лучше; выбрать лучший растворитель из нескольких; предсказать, как добавление второго растворителя повлияет на растворимость; а также сравнить растворимость двух разных соединений в одном растворителе. При этом вопросы были составлены так, чтобы снизить вероятность простого воспроизведения запомненных данных. От LLM не требовали называть точные значения растворимости, а предлагали провести качественное сравнение. Молекулы в большинстве экспериментов задавались в виде SMILES-строк - текстовых записей их структуры. Лучший результат показала Gemini 3 Flash. В задаче выбора лучшего из двух растворителей ее точность составила 90,6%, при выборе одного растворителя из нескольких - 66,2%, а при прогнозировании влияния второго растворителя - 86,4%. Исследователи обнаружили, что точность моделей закономерно зависела от сложности задачи. Чем сильнее различалась растворимость в сравниваемых растворителях, тем чаще LLM отвечали правильно. При небольших различиях, когда требовалось учитывать более тонкие химические эффекты, качество ответов снижалось. Это плохо согласуется с предположением, что модели просто извлекают готовые ответы из памяти. Дополнительная проверка показала высокую воспроизводимость результатов. Gemini 3 Flash пять раз предъявили первые 1000 заданий на выбор одного из двух растворителей. Точность во всех запусках составляла 90,5-91%, а в 98,2% случаев ответы совпадали во всех пяти попытках. -атем ученые изменили способ записи молекул. Одно и то же соединение можно представить разными SMILES-строками, поэтому порядок записи атомов был изменен при сохранении исходной молекулярной структуры. Точность Gemini 3 Flash осталась прежней - 90,6%, а ответы для двух способов записи совпали в 96,5% случаев. Это указывает на то, что модель, по крайней мере в этой задаче, способна извлекать информацию о структуре молекулы, а не просто распознавать знакомую последовательность символов. «SoluBench показывает, что современные передовые модели уже способны на качественном уровне оценивать растворимость соединений. Лучшая из протестированных моделей, Gemini 3 Flash, достигла точности 90,6%, 66,2% и 86,4% на первых трех задачах. При этом вопросы намеренно строились как качественные сравнения, а не как запрос точных числовых значений, а молекулы представлялись в виде SMILES-строк - это снижает риск того, что модель просто "вспоминает" данные из обучающего набора, а не рассуждает», - отметил один из авторов работы, младший научный сотрудник Лаборатории кристаллохимии и Центра цвета ИОНХ РАН Лев Краснов. При этом исследование выявило и ограничения LLM. Модели хуже справлялись с крупными молекулами, полярными апротонными растворителями и особенно с задачей, где требовалось напрямую сравнить два разных соединения. Это показывает, что полноценный анализ сложной молекулярной структуры пока остается для языковых моделей трудной задачей. Для дополнительной проверки ученые сравнили LLM со специализированной моделью машинного обучения LightGBM. В трех из четырех типов заданий лучшие языковые модели не уступали ей или показывали более высокую точность. Однако при непосредственном сравнении двух молекул преимущество осталось за специально обученной моделью. В совокупности результаты указывают, что успех современных LLM в химических задачах нельзя объяснить только запоминанием отдельных фактов. -ависимость точности от сложности, устойчивость к изменению SMILES-записей и характер ошибок согласуются с тем, что модели в некоторой степени используют обобщенные химические закономерности. При этом полностью исключить влияние данных, которые могли присутствовать в их обучающих наборах, невозможно. SoluBench позволит сравнивать новые поколения языковых моделей и отслеживать, насколько улучшается их способность работать с химическими задачами. Уже сейчас LLM могут применяться как вспомогательный инструмент для качественной оценки растворимости, однако сложные случаи по-прежнему требуют специализированных методов и дополнительной проверки. Данные SoluBench и программный код опубликованы в открытом доступе и могут использоваться другими исследовательскими группами для тестирования и развития ИИ-моделей для химии. Исследование выполнено сотрудниками Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН Львом Красновым, Сергеем Татариным и Станиславом Беззубовым в рамках Программы фундаментальных научных исследований ИОНХ РАН. Доступ к данным: https://huggingface.co/datasets/levakrasnov/SoluBench Код: https://github.com/levakrasnovs/SoluBench |
|
Археологи Новгородского музея-заповедника обнаружили на Троицком раскопе практически полностью сохранившуюся полумаску боевого шлема. Это исключительно редкий предмет: предыдущая подобная находка была сделана в Новгороде ровно 50 лет назад - в 1976 году на раскопе Троицкий-IV. Тогда археологи обнаружили лишь небольшой, около пяти сантиметров, фрагмент полумаски. Боевые шлемы этого типа, как правило, принадлежали представителям высшей знати и военной элиты - князьям, боярам и старшим дружинникам. Подобные полумаски могли иметь серебряную или золотую инкрустацию. Был ли украшен найденный предмет, станет известно после его расчистки и исследования. Находка была сделана на раскопе Троицкий-XVII-И, где исследования проводит Археологический центр Новгородского музея-заповедника. Предварительно она датируется XIII-XIV веками. Результаты дендрохронологического исследования деревянной мостовой и усадебных построек позволяют предварительно сузить датировку до второй половины XIII - первой четверти XIV века. Предмет находился в дренажной траншее на глубине около 2,2-2,4 метра, к северу от деревянной мостовой средневековой Редятиной улицы - на территории располагавшейся здесь усадьбы. «Находки оружия и доспехов в культурном слое средневекового Новгорода встречаются редко. Город почти не подвергался захватам и разрушению, поэтому оружие и защитное снаряжение редко попадали в культурный слой. Потерянные или оставшиеся после городских пожаров предметы обычно доходят до археологов в повреждённом и фрагментарном виде. Поэтому практически каждая находка части доспеха, фрагмента оружия или даже наконечника стрелы становится знаменательным для археологов событием. В особенности это касается дорогих предметов», - рассказал старший научный сотрудник Археологического центра Новгородского музея-заповедника, руководитель работ на раскопе Троицкий-XVII-И Михаил Петров. Пока неизвестно, принадлежал ли предмет именитому воину или оказался здесь в связи с работой мастерской. Дальнейшие полевые и лабораторные исследования помогут уточнить обстоятельства его попадания в культурный слой. В тех же слоях археологи обнаружили многочисленные бытовые предметы из железа и цветных металлов, а также фрагменты стеклянных браслетов. Связь полумаски с конкретными постройками предстоит установить в ходе дальнейших исследований. «На изучаемом участке Троицкого раскопа раскрыта деревянная мостовая средневековой Редятиной улицы. Деталь шлема найдена на территории усадьбы, располагавшейся к северу от мостовой. Уникальная находка подчёркивает высокий социальный статус владельцев усадьбы в этот период», - отметила заведующая Археологическим центром Новгородского музея-заповедника, кандидат исторических наук Ольга Тарабардина. «Для меня, не только и не столько как для директора, сколько как для медиевиста, такая находка - не могу сказать «подобные находки», т.к. это действительно находка уникальная - вызывает отдельную, почти мальчишескую радость. Шлемы подобного типа, описанные и отнесенные великим Анатолием Николаевич Кирпичниковым к IV типу (по его классификации) - один из важнейших признаков и образов русской тяжелой конницы XII-XIV вв., «русского рыцарства», объединявшего князей, бояр, старших дружинников. Без шлемов этой формы и типа невозможно себе представить ни русских междоусобиц, ни сражений русской княжеской конницы с ливонскими и тевтонскими рыцарями, половцами, татарами. Работая в Оружейной палате мне довелось держать в руках, брать на две выставки (которые я курировал) и видеть во время реставрации знаменитый шлем из Лыкова (традиционно именуемый «шлемом Ярослава Всеволодовича»), который принадлежит к этому же четвертому типу. Напомню, что находок фрагментов или почти полных комплектов шлемов подобного типа (из которых наиболее известны шлем «Ярослава Всеволодовича» и золочёный шлем из Никольского) едва ли десяток. И подавляющее большинство происходит из южнорусских земель. Это второй фрагмент подобного шлема, найденный в Новгороде», - рассказал генеральный директор Новгородского музея-заповедника Сергей Брюн. Сейчас предмет передан реставраторам. Специалистам предстоит провести пробное раскрытие и ряд исследований для установки наличия и степени сохранности декоративных элементов и предмета в целом. |
|
5 сентября в музее «АТОМ» на ВДНХ пройдёт FestTech - открытый фестиваль МФТИ про науку, технологии и юмор. Физик Алексей Семихатов, популяризатор химии Александр Иванов, исследователь квантовых технологий Дмитрий Чермошенцев, рэпер и шоумен Big Russian Boss, артист, шоураннер и блогер Денис Кукояка, а также музыка на цветах, скоростное интегрирование и научная ролевая игра - более 20 событий объединятся в единое научное приключение. Днём гости смогут увидеть технологические разработки, послушать учёных и поучаствовать в экспериментах и соревнованиях, а вечером фестиваль перейдёт в режим научного юмора и музыки - с Антинаучкой и музыкальной программой. Фестиваль станет частью программы Дня города, вход в музей для гостей FestTech будет бесплатным по предварительной регистрации . Одной из главных тем фестиваля в этом году станут атомная наука и технологии. «Росатом» и НИЯУ МИФИ подготовили интерактивные стенды и научные события. В специальном треке «Ядерная физика уходит в отрыв» гостей ждут лекции и мастер-классы о современной ядерной физике и технологиях атомной отрасли. Там же прозвучит «Физика под музыку» - формат, в котором учёные, инженеры и студенты поделятся историями из научной жизни, расскажут о роли музыки в ней, а затем сами сыграют на сцене. В рамках атомной программы на FestTech впервые пройдёт научная настольно-ролевая игра, в которой инженерные задачи и атомные технологии станут частью фантастического мира. Сначала двадцать команд получат собственные сценарии: им предстоит исследовать игровой мир, решать головоломки и создавать артефакты. Результаты команд повлияют на гранд-финал - сценическое шоу с учёными и приглашёнными звёздами. Среди участников - Дмитрий Чермошенцев, выпускник МФТИ, руководитель научных групп в «Росатом - Квантовые технологии» и Российском квантовом центре, Яна Ляхова, руководитель Учебно-научного центра «Квантовый инжиниринг» НИЯУ МИФИ, рэпер и шоумен Big Russian Boss, а также артист, шоураннер и блогер Денис Кукояка. Мастером игры выступит гейм-дизайнер Александр Бреганов. Одной из центральных частей дневной программы станет -она технологий с более чем 30 стендами. -десь можно будет увидеть научные разработки вживую, пообщаться с их создателями, проверить технологии в деле и поучаствовать в инженерных мастер-классах. Среди участников - команда «Старкит» МФТИ с гуманоидными роботами-футболистами, НИЯУ МИФИ с интерактивами о ядерных технологиях, контрольная «Выходи решать!», ретрокомпьютеры и другие проекты. В арт-направлении будут представлены выставка ТСХР и АЛРИИ - «Терраформинг» о взаимодействии науки, технологий, человека и среды; проект от DOKA РОБОТС, в котором художник Глеб Солнцев и промышленный робот вместе создадут художественную работу; а также выставка «Язык до слова» с работами 16 художников, организованная при поддержке фонда ArtVisioner. Программу курируют Екатерина Чаркина и Екатерина Фомина-Капица. Галерея Краснохолмская также представит несколько технологических арт-объектов: CODE.scent, «Игра с тенью», РДБ-3. -ону технологий дополнят соревнования - от интегралов до боевых роботов. На чемпионате «Интегрируй» участники будут решать интегралы на скорость, а в турнире «Лиги боевых роботов» на арену выйдут 16 команд с машинами весом до 500 граммов. Программа FestTech пройдёт сразу на пяти площадках. Учёные, инженеры и популяризаторы поговорят о фундаментальной науке, современных исследованиях и технологиях - через лекции, паблик-токи, эксперименты и демонстрации. -десь же пройдёт музыкальный перформанс на цветах от творческого объединения «Lets Play». Среди спикеров - физик и научный куратор музея «АТОМ» Алексей Семихатов, директор Международного центра теоретической физики МФТИ Алексей Кавокин, академик РАН Степан Калмыков, научный сотрудник института «Росатома» в Троицке Анастасия Щербак, популяризатор химии Александр Иванов, биолог Илья Гомыранов и другие. Вечером фестиваль переключится на научный юмор и музыку. Сначала пройдёт Антинаучка - научно-развлекательное шоу, участники которого представляют убедительные доклады на несуществующие темы. Например, на прошлых Антинаучках участники исследовали «рыб в уравнении Навье - Стокса», разбирали отношения с точки зрения функционального анализа и защищали «СПИциальную теорию отоспительности». Спикеры используют научный язык, формулы, графики и аргументацию, чтобы доказать абсурдные гипотезы, а зрители и жюри выбирают самые яркие выступления. -авершит фестивальный день музыкальная программа. Ключевые события FestTech можно будет увидеть в прямом эфире на площадке VK Видео. Там же пройдёт отдельный Научпоп марафон, в котором учёные, эксперты и популяризаторы будут обсуждать современные исследования, разбирать научные новости и отвечать на вопросы зрителей. Вход на фестиваль бесплатный по предварительной регистрации. Подробнее о программе - на сайте фестиваля . |
|
Исследователи Научного центра мирового уровня «Центр рационального использования редкометалльного сырья» из лаборатории химии бора и гидридов ИОНХ РАН, совместно с коллегами из НМНИ центр им. Н.Н. Блохина, МИФИ и ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН разработали новый класс высокоселективных гибридных материалов на основе силикагеля. Эти сорбционные материалы работают как сверхточные «ловушки», избирательно улавливая сложные молекулы. Хроматографический метод широко используется для разделения сложных смесей и очистки соединений в фармацевтике, химии и экологии. Однако его эффективность напрямую зависит от характеристик применяемого сорбента - твердой фазы, через которую пропускают смесь. Исследование опубликовано в Inorganics. В качестве сорбента чаще всего используют силикагель - аморфный пористый диоксид кремния. Силикагель доступен, недорог, а методики его применения хорошо отработаны, что делает его общепринятым стандартом в лабораторной практике. При этом селективность силикагеля ограничена: он не всегда способен улавливать специфические молекулы, особенно небольшие и слабо взаимодействующие с его поверхностью. Чтобы сделать сорбент избирательным по отношению к ионам редкоземельных элементов и селективно связывать такие молекулы, авторы предложили две стратегии модификации поверхности силикагеля кластерами бора: иммобилизацию кластера бора на предварительно функционализированной матрице и функционализацию кластера с последующей иммобилизацией на силикагеле. В первом случае ученые в качестве носителя использовали аминосиликагель - матрицу с предварительно иммобилизованными аминогруппами, выполняющими функцию связующего звена - линкера. При нагревании аминосиликагель реагирует с производным клозо-додекаборатного аниона, и между аминогруппами и кластером формируется прочная амидиновая (ковалентная) связь, обеспечивающая надежную фиксацию кластера на поверхности силикагеля и сохранение его способности к селективному связыванию аналитов. Второй метод заключается в первоначальной модификации кластерного аниона бора путем прививки распространенного реагента (3-аминопропил)триэтоксисилана (АПТЭС), выполняющего роль линкера, а затем иммобилизации кластера на твердой матрице. Полученное производное клозо-додекаборатного аниона вводят в реакцию с силикагелем методом золь-гель конденсации. В ходе реакции этоксильные группы АПТЭС реагируют с поверхностью носителя: гидролизуются и конденсируются с силанольными группами поверхности носителя, формируя прочные ковалентные связи между кластером и матрицей, что обеспечивает стабильность сорбента в рабочих условиях. Таким образом, в данном методе линкер закрепляется на кластере, а уже затем обеспечивает его связывание с матрицей сорбента. По оценкам авторов, модификация поверхности силикагеля кластерами бора позволяет повысить его селективность по отношению к ионам редких и редкоземельных элементов, например, структурных изомеров или комплексов переходных металлов, которые трудно разделить через традиционные сорбционные фазы. Сорбент избирательно улавливает нужные соединения и стабильно их удерживает, за счет чего достигается четкое разделение компонентов смеси сложных матриц и существенно растет результативность метода. Применение предложенных методов может существенно повысить точность и эффективность хроматографических процессов, считают ученые. Это имеет важное значение для выделения сверхчистых лекарственных субстанций, анализа сложных биологических проб или детектирования редких загрязнителей. Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России. |
|
Ученые обнаружили у птиц ранее не описанную сенсорную систему, чувствительную к очень слабым, но быстро меняющимся во времени возмущениям магнитного поля. При обнаружении таких возмущений - возникающих, например, во время грозы или магнитной бури, - эта система отключает работу имеющихся у птиц навигационных инструментов, таких как магнитный компас, чтобы они не направили птицу по ложному маршруту. Это открытие позволяет лучше понять механизмы, благодаря которым перелетные птицы находят путь на зимовку и обратно. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of The Royal Society Interface. Миллионы перелетных птиц дважды в год преодолевают огромные расстояния к месту зимовки и обратно. Находить путь им помогают сложные системы ориентации (определения направления) - солнечная, звездная и магнитная. Сейчас большинство исследователей считает, что за ориентацию по геомагнитному полю (то есть за работу магнитного компаса) отвечают молекулы белка криптохрома, расположенного в глазу у птиц. Под действием слабого освещения в сине-зеленой области спектра криптохром приобретает способность улавливать информацию о магнитном поле -емли. Эксперименты показали, что высокочастотные магнитные возмущения, которые возникают, например, во время гроз и вспышек на Солнце, сбивают птиц с их ориентира. Ученые предложили два объяснения этому эффекту: либо такие возмущения напрямую нарушают работу белка-криптохрома, либо птицы имеют отдельную систему, которая улавливает подобные колебания магнитного поля. Однако до сих пор оставалось неясно, какая из этих гипотез верна. Орнитологи и физики из -оологического института РАН (Санкт-Петербург) и Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) нашли признаки существования у птиц дополнительной сенсорной системы, чувствительной к магнитным возмущениям. Авторы провели эксперименты с мухоловками-пеструшками - небольшими перелетными птицами - во время их осенней и весенней миграции на Куршской косе в Калининградской области. Чтобы исследовать поведение птиц, ученые использовали конус Эмлена - устройство в форме усеченного конуса или воронки с меньшим (нижним) диаметром в 10 сантиметров и большим (верхним) в 35 сантиметров. На его внутреннюю поверхность наклеивали пленку, чувствительную к царапинам. -атем в такое устройство по одной помещали мухоловок-пеструшек и закрывали верхушку конуса матовым стеклом, чтобы птицы не могли использовать зрение для ориентации. При этом уровень освещения оставался достаточным для работы магнитного компаса, основанного на белке криптохроме. При попытках покинуть воронку птица оставляла на пленке следы, по которым исследователи отслеживали направление планируемого полета. В условиях естественного спокойного геомагнитного поля птицы показывали сезонное направление миграции - осенью на юго-запад, весной на север. Чтобы оценить, как птицы ориентируются в условиях магнитных помех, ученые искусственно создавали внутри конусов Эмлена переменные магнитные поля. Сначала это было высокочастотное магнитное поле, частота и размах колебаний которого не менялись во времени. Авторы протестировали два варианта мощности такого сигнала: при меньшей мухоловки-пеструшки правильно определяли направление миграционного полета по магнитному полю -емли (на юго-запад осенью и на север весной). Но при другой - немного большей - теряли ориентацию. -атем исследователи включили сигналы с такой же частотой, но прерывистые - больше похожие на природные возмущения магнитного поля. При этом их средняя мощность была вдвое меньше, чем у слабого непрерывного сигнала, который никак не повлиял на птиц. Оказалось, что более слабое, но пульсирующее поле полностью сбивает птиц с курса, хотя по всем расчетам оно должно было действовать на них еще слабее, чем постоянный сигнал. «Если бы такие колебания поля птицы воспринимали с помощью белка-криптохрома, то прерывистый сигнал с меньшей мощностью воздействовал бы на него слабее. Но раз мы увидели усиление эффекта, это значит, что есть дополнительные рецепторы (чувствительные структуры), которые реагируют не столько на силу сигнала, сколько на его пульсацию - то есть на то, как именно меняется магнитное поле во времени. Обнаруженную нами систему, строго говоря, нельзя назвать навигационной, потому что она не показывает направление и не определяет координаты. Однако она отключает настоящие навигационные системы в тех условиях, когда их использование может привести к фатальным ошибкам - попросту увести птицу с правильного маршрута или подставить под грозовой фронт», - рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Кирилл Кавокин, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории оптики спина Физического факультета СПбГУ и лаборатории орнитологии -оологического института РАН. Биофизический принцип нового магнитного чувства отличается от того, что обеспечивает работу магнитного компаса птиц. Предположительно, это чувство основано на законе электромагнитной индукции Фарадея и работает примерно так, как детекторные приемники в период самого начала развития радиотехники. Располагается такой детектор магнитных помех, по всей видимости, в вестибулярном аппарате внутреннего уха птицы. В дальнейшем авторы планируют выяснить, на какие именно природные помехи настроена обнаруженная ими сенсорная система. Для этого исследователи уже создали систему магнитных антенн, имитирующую магнитные импульсы от разрядов молний в близкой грозе. Эксперименты должны показать, влияют ли такие импульсы на ориентационное поведение мухоловок-пеструшек и других птиц, совершающих дальние перелеты к местам зимовки в Африке - ведь по пути им приходится пересекать пояс тропических гроз. |
|
Специалисты Института археологии Крыма РАН и Института всеобщей истории РАН в ходе исследования культового комплекса Эклизи-Бурун (Горный Крым) в 2020 году обнаружили плотно сложенный в несколько раз обрывок серебряного листа с рельефным изображением. После реставрации оказалось, что это часть предмета, изображающего маску Медузы Горгоны. Размер и форма артефакта позволяют предположить, что он является фрагментом декоративной части элемента римского военного снаряжения. Результаты, опубликованные в журнале «Вестник древней истории», вводят находку в научный оборот. Культовый комплекс Эклизи-Бурун располагается в центре Главной гряды Крымских гор. С ним связан обширный ареал находок предметов преимущественно римского времени. Судя по остаткам ритуальных действий, здесь осуществлялась ритуальная трапеза, после которой использованную посуду разбивали. Также здесь оставляли в жертву разнообразные вещи - элементы костюма, монеты, оружие, орудия труда и т.д., которые для этого символически повреждались тем или иным способом. 
А.В. Лысенко, В.И. Мордвинцева П.В. Бирюков, В.И. Мордвинцева |
|
Ученые разработали метод машинного обучения для восстановления пропущенных или скрытых данных в сложных динамических системах, описывающих климатические изменения и биологические процессы. Новый подход превзошел по точности все современные аналоги, сократив ошибки в предсказании «упущенных» данных в десятки раз. Благодаря этому технология будет полезна при обработке медицинских сигналов, прогнозировании погоды и экономических процессов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems. Во многих отраслях науки ученым приходится анализировать большие объемы сложных данных. Например, климатологи выявляют закономерности в многолетних погодных записях и по ним прогнозируют возможность экстремальных погодных явлений в будущем. Врачи по записям ЭЭГ (электроэнцефалограммы) находят нарушения в работе мозга. Однако часто в подобных наборах данных есть пропуски и искажения, связанные со сбоем в показаниях метеостанций, «шумами» при записи мозговой активности или вовсе потерей значений. Чтобы такую неполную информацию можно было использовать для прогнозирования, нужны алгоритмы, способные корректно восстанавливать утраченные данные. Существующие инструменты, в том числе новейшие нейросети, пока недостаточно хорошо справляются с этой задачей из-за того, что процессы, которые нужно описать (изменения в погоде, активность нервных клеток и другие), очень изменчивы, причем часто на разных временных масштабах, поэтому их сложно анализировать. Ученые из Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (Саратов) и Российского экономического университета имени Г.В. Плеханова (Москва) в рамках междисциплинарного проекта РНФ, выполняемого в Национальном исследовательском университете «Высшая школа экономики» (Москва), разработали метод машинного обучения NGRC-MDS, способный справиться с этой проблемой. -а основу авторы взяли алгоритм резервуарных вычислений нового поколения (NG-RC) - очень быструю и экономичную с точки зрения вычислений нейросеть, которую уже используют для прогнозирования. Однако существующая версия NG-RC плохо справляется с анализом неполных данных. Дело в том, что этот алгоритм ищет закономерности в существующей информации на строго определенных временных интервалах. «Представим, что для предсказания погоды он рассматривает данные с интервалом в 10 минут. Но в реальности погода меняется не так постоянно: есть быстрые процессы (резкие порывы ветра) и очень медленные (плавные изменения атмосферного давления). Поэтому одинаковый шаг в 10 минут позволит отлично уловить быстрые изменения, но совершенно бесполезен для понимания длительных», - рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Артем Бадарин, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института прикладного искусственного интеллекта и цифровых решений РЭУ имени Г.В. Плеханова, ведущий научный сотрудник Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского. С помощью математических инструментов авторы усовершенствовали работу модели так, чтобы она не просто «считывала» равномерные шаги во времени, а анализировала структуру всех данных и выделяла в них ключевые периоды изменений - от самых быстрых до самых медленных. В результате алгоритм смог, меняя масштаб наблюдений, подбирать индивидуальные отрезки времени в прошлом, которые лучше всего помогают предсказать будущее состояние системы. Ученые проверили эффективность разработки на трех классических моделях, описывающих поведение сложных систем - работающих групп нейронов, атмосферы и популяций живых организмов. Новый метод превзошел по точности все современные алгоритмы-аналоги, используемые для восстановления неполных данных, и позволил сократить ошибку при прогнозировании в десятки раз. «Предложенная технология открывает путь к надежному прогнозированию экстремальных погодных явлений в климатологии, раннему предупреждению эпилептических приступов по ЭЭГ в медицине и предсказанию рыночных кризисов в экономике - там, где данные обычно многомасштабны и зашумлены, и при этом критически важна каждая секунда предсказания. В дальнейшем мы планируем развивать этот метод для анализа макроэкономических процессов совместно с коллегами из ВЭБ.РФ, а также исследовать применимость данного алгоритма для медицинской диагностики с нашими клиническими партнерами - Национальным медико-хирургическим центром имени Н.И Пирогова, Национальным медицинским исследовательским центром терапии и профилактической медицины Минздрава России, Пловдивским медицинским университетом и другими», - подводит итог участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Храмов, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, директор Научно-исследовательского института прикладного искусственного интеллекта и цифровых решений РЭУ имени Г.В. Плеханова, главный научный сотрудник Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского. |
|
Лаборатория инженерии биополимеров ФИЦ Биотехнологии РАН работает с задачами, связанными с природными полисахаридами и их применением в биотехнологии. Как появилась лаборатория? Какие ключевые разработки у нее есть? Об этом и многом другом объединенной редакции порталов Indicator.Ru и InScience.News рассказал Валерий Варламов, руководитель лаборатории. - Валерий Петрович, когда и как появилась лаборатория инженерии биополимеров ФИЦ Биотехнологии РАН? С какой задачей она создавалась и как со временем менялись ее название, профиль и структура? - Наш коллектив стоял у истоков Центра «Биоинженерия» РАН. В 1989 году вместе с созданием нового института была организована «Лаборатория инженерии ферментов». На первый взгляд связь нашей лаборатории с ферментами может показаться неочевидной, однако основным направлением Центра тогда уже являлась генетическая инженерия растений. Одной из актуальных задач было получение сортов растений, устойчивых к вредителям, в том числе за счет внедрения генов хитиназ - ферментов, разрушающих хитин. В качестве альтернативной стратегии для защиты растений рассматривали обработку полей препаратом, содержащим хитиназы. 
Из личного архива Валерия Варламова Из личного архива Валерия Варламова |
|
Ученые разработали микрочастицы-резонаторы, которые испускают свет и самостоятельно усиливают его в сотни раз. Благодаря такому свойству их можно использовать при создании светящихся медицинских сенсоров для детектирования в образцах крови молекул-маркеров различных заболеваний. Кроме того, подобные структуры будут полезны в качестве миниатюрных меток для защиты от подделок и систем маркировки, в том числе для нужд микроэлектроники. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Optics and Laser Technology. Оптические микрорезонаторы - это миниатюрные устройства, которые можно сравнить с круглой зеркальной комнатой, в которой луч света снова и снова отражается от стен, из-за чего становится гораздо интенсивнее. Благодаря этому свойству такие «усилители» можно использовать при создании миниатюрных лазеров, биомедицинских датчиков и оптических меток для защиты драгоценностей от подделки. Однако широко микрорезонаторы пока не используются, так как большинство существующих образцов имеют серьезные недостатки: их приходится «активировать» мощным лазером, иначе они попросту не будут удерживать и усиливать свет. Кроме того, часто материалы, из которых сделаны такие устройства, несовместимы с биологическими объектами, что не позволяет применять их в медицинской диагностике. Исследователи из Университета ИТМО (Санкт-Петербург) создали микрорезонатор, который не просто удерживает и усиливает свет, но и сам его генерирует. -а основу авторы взяли стандартные микрорезонаторы - сферы из полистирола диаметром около пяти микрометров (в десять раз тоньше человеческого волоса). На их поверхность авторы поместили светящиеся люминофоры (светящиеся частицы) двух типов: нанокристаллы, состоящие из серебра, индия и серы, а также углеродные точки. -атем исследователи нанесли еще два дополнительных слоя - полимер и золотые наночастицы. Первый выполнял роль изолятора - он не давал золоту взаимодействовать с нижележащими нанокристаллами и тушить их свечение. -олото служило «антенной», которая усиливает свет, испускаемый микрорезонатором. Когда на полученный микрорезонатор действуют даже относительно слабым лазером, нанокристаллы из серебра, индия и серы или углеродные точки на его поверхности испускают свет сразу во все стороны. Большая часть этого излучения «вылетает» из микрорезонатора хаотично, превращаясь в бесполезный фоновый сигнал. Но другая, меньшая часть излучения попадает в «ловушку» внутри полистирольной микросферы: из-за многократных отражений от ее стенок она остается внутри, при этом «подхватывает» свечение от других нанокристаллов и благодаря этому становится в сотни раз ярче. «Отличить ненужный фоновый сигнал от света, попавшего в "ловушку", очень просто: у хаотичного фона спектр широкий и размытый, а у запертого в резонаторе света есть острые, узкие пики на определенных длинах волн. -олотые наночастицы в полученных нами микрорезонаторах выборочно гасят хаотичный фон и делают ту часть излучения, которая попадает в полость сферы и усиливается благодаря отражениям, еще ярче и четче», - рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Антон Ткач, инженер-исследователь международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО. Авторы экспериментально подтвердили «тушение» побочных сигналов и многократное увеличение яркости свечения, прошедшего через полость микросферы. Более того, исследование показало, что, меняя архитектуру нанесения слоев, можно «настраивать» излучение люминофоров, что позволит создавать микрорезонаторы с оптимальными свойствами под разные задачи. При этом важно отметить, что все компоненты микросфер нетоксичны, а потому разработку можно будет использовать для анализа биологических образцов, например клеток и тканей. Ранее ученые создали материал, который более чем в 10 тысяч раз повышает чувствительность рамановской спектроскопии - метода для анализа состава самых разных смесей. Благодаря разработке этот подход удастся применять для выявления даже минимальных концентраций интересующих молекул в сложных средах - крови, водоемах, продуктах нефтепереработки и других. «В будущем мы планируем совместить проведенные ранее исследования и на основе этих результатов создать структуру типа «лаборатория на чипе» с возможностью параллельного детектирования аналита на детекторном и аналитическом каналах. Также мы проанализируем устойчивость гибридных структур в жидких средах, их отклик на сложные мультикомпонентные пробы, определим пределы обнаружения и избирательность на модельных соединениях для различных архитектур микросфер», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Кирилл Богданов, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией рамановской спектроскопии полупроводниковых и диэлектрических наноструктур международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО. |
|
Химики разработали катализаторы, которые упростят и удешевят производство силиконов - материалов, широко используемых в медицине, быту и промышленности. Новые «ускорители реакции» на основе солей платины и воды позволяют получить чистые продукты, не загрязненные частицами металла, при комнатной температуре. Более того, предложенные катализаторы можно применять многократно: даже спустя 15 циклов работы они не теряют эффективности. Их использование сократит затраты на производство и уменьшит вред окружающей среде, который наносят применяемые в промышленности сейчас «одноразовые» аналоги. Результаты исследования, поддержанного грантами Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition. Силиконы - соединения, содержащие атомы кремния, кислорода, углерода и водорода, - благодаря эластичности, устойчивости к нагреву и безопасности для человека широко используются при производстве медицинских изделий, кухонных принадлежностей, герметиков, смазок, а также высокотехнологичных покрытий для самолетов. Ключевой этап при получении силиконов - реакция гидросилилирования. Это процесс, при котором органический фрагмент молекулы с двойной или тройной связью между атомами углерода взаимодействует с фрагментом, содержащим кремний. Для этого используют дорогие и несовершенные катализаторы на основе платины: они одноразовые и обычно оставляют в готовом продукте частицы металла, ухудшая качество материалов и ограничивая их область применения. Кроме того, это приводит к истощению невосполнимых природных запасов платины и загрязнению окружающей среды ею. Поэтому ученые ищут им более экологичную и экономически выгодную замену. Исследователи из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН (Москва), Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН (Москва) и Института органической химии имени Н.Д. -елинского РАН (Москва) получили новый катализатор, просто растворив коммерчески доступную соль платины в воде при комнатной температуре. -атем к этому раствору добавили соединения-предшественники силиконов: молекулы с кремнием и без него. Поскольку эти вещества из-за своей природы не смешиваются с водой, они, подобно растительному маслу, сформировали пленку над водным раствором катализатора. Синтез силиконов происходил ровно на границе между слоями - там, где реагенты из органической фазы встречались с платиновым катализатором из водной. В результате спустя всего несколько часов в верхнем слое все исходные молекулы превращались в искомые силиконы. Авторы подчеркивают, что процесс не требовал сложного оборудования и дополнительных растворителей. Более того, поскольку слои с реагентами и катализатором не смешивались, их было легко отделить друг от друга, а потому продукты превращения не нужно было очищать от платины, как это приходится делать при использовании других технологий. «Предложенные каталитические системы очень быстро и просто получать, при этом они работают при комнатной температуре. При их взаимодействии с реагентами образуются каталитически активные платиновые комплексы. Вода и другие компоненты реакции связываются с такими комплексами, "регулируя" их стабильность, активность и структуру (одноатомную или кластерную)», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ирина Гончарова, кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории функциональных элементоорганических соединений №133 ИНЭОС РАН, младший научный сотрудник группы № 6 «Катализ в кремнийорганической химии» ИНХС РАН. Авторы протестировали предложенный катализатор на сотне реакций с разными исходными веществами. Оказалось, что реагенты различной молекулярной сложности и строения эффективно реагируют и образуют соответствующие продукты с высокой эффективностью. Однако некоторые соединения все же хуже поддавались превращениям. Чтобы решить эту проблему, исследователи добавили в раствор к катализатору еще одну дешевую соль - бромид калия. Это вещество помогло платине сформировать более стабильные и активные частицы, благодаря чему даже самые проблемные реагенты удалось эффективно использовать в реакции. Таким образом, предложенный подход оказался универсален: он позволяет получать силиконы с разной структурой и свойствами, а потому будет актуален для широкого круга промышленных задач. «Предложенную технологию можно легко масштабировать в периодическом и проточном (непрерывном) режимах. Сконструированный нами проточный реактор прост в сборке и эффективен в эксплуатации. Он позволяет не только решить проблемы тепло- и массопереноса и поддерживать строго постоянные условия реакции, но и автоматически разделять продукты и каталитическую систему, а также обеспечить непрерывный синтез искомых соединений. Сейчас мы продолжаем наши исследования как по разработке новых каталитических систем, расширяющих применимость метода, так и по усовершенствованию технологии проведения таких процессов», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ашот Арзуманян, кандидат химических наук, заведующий лабораторией функциональных элементоорганических соединений № 133 ИНЭОС РАН, ведущий научный сотрудник группы № 6 «Катализ в кремнийорганической химии» ИНХС РАН. |
|
В Медико-генетическом научном центре имени академика Н.П. Бочкова впервые описали новый патогенный вариант гена, ответственный за развитие синдрома Жубер. Результаты опубликованы в журнале Human Genetics, об исследовании сообщает пресс-служба Минобрнауки России. Синдром Жубер - редкое заболевание из группы цилиопатий, его частота встречаемости оценивается в 1 случай на 100 000 новорожденных. -аболевание развивается из-за нарушения функции первичных ресничек, которые присутствуют в большинстве клеток организма. Сегодня описаны варианты более чем в 40 генах, мутации в которых становятся причиной патологии. Среди них изменения в гене CEP290 встречаются наиболее часто. Синдром назван в честь канадского педиатра Мари Жубер, которая впервые описала детей с характерными клиническими признаками: мышечной гипотонией, задержкой моторного развития, интеллектуальной недостаточностью, нарушениями зрения, патологией почек, печени и прочие нарушения. «Клинические проявления различных форм синдрома Жубер достаточно типичны и при этом схожи между собой. Даже главный признак, «симптом молярного зуба», из-за изменений структуры мозжечка, которые видны на МРТ головного мозга, у пациентов может выглядеть совершенно по-разному. Кроме того, предсказать тяжесть клинической картины невозможно, только глядя на генетический вариант. И наоборот, оценивая клинические проявления, нельзя сказать, какой конкретно генетический вариант привел к ним», - отметила научный сотрудник центра коллективного пользования «Геном» Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова Валерия Александровна Ковальская. -а медико-генетической консультацией обратилась семья, воспитывающая троих детей. Клинические проявления отмечались у 11-летнего мальчика и его пятилетней сестры: тяжелая задержка двигательного и психоречевого развития, атрофия зрительных нервов, неуточненный порок развития головного мозга. Мальчик ранее проходил неврологическое обследование в другом медицинском учреждении, и по результатам специалист заподозрил лишь общую группу нарушений - детский церебральный паралич. Для установления причины болезни ребенка направили на полногеномное секвенирование, однако исследование не выявило вариантов, приводящих к заболеванию. Специалисты Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова и НМИЦ АГП им. Кулакова начали диагностический поиск с повторного осмотра пациента и точного описания всех клинических проявлений. Это позволило заподозрить синдром Жубер. Далее эксперты повторно оценили данные полногеномного секвенирования мальчика и выявили у него не описанный ранее вариант в интроне гена CEP290 на обеих хромосомах. Тот же вариант на обоих аллелях выявили у его пятилетней сестры, у которой отмечались похожие симптомы. Интроны - это участки генов, которые не несут информацию о будущем белке и вырезаются при созревании РНК. Ранее считалось, что варианты в них не могут играть существенной роли в развитии наследственных болезней. Однако с развитием медицинской генетики стало известно, что патогенные варианты в интронах также могут влиять на возникновение заболеваний. Вариант, который выявили у пациента и его сестры, не был описан в базах данных и научной литературе, что и вызвало значительную сложность в интерпретации. Специалисты ЦКП «Геном» МГНЦ провели серию научных экспериментов и установили, что из-за этого варианта нарушается функция гена CEP290, который влияет на формирование первичных ресничек. Исследование проводилось в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Изучение этиопатогенетических механизмов формирования клинических и биохимических фенотипов генетических заболеваний». «Этот случай в очередной раз ярко демонстрирует, насколько важно врачам описывать полную картину клинических проявлений пациента и предоставлять диагностическую гипотезу перед направлением на генетическое исследование. От этого зависит, какие генетические варианты вынесет в заключение лаборатория. Также важно пересматривать данные полногеномных и полноэкзомных исследований - это помогает в ряде случаев выявить причину заболевания, которую ранее могли упустить. Интронные варианты в генах, ассоциированных с синдромом Жубер, встречаются довольно часто, об этом необходимо помнить при поиске причины заболевания. Для семьи порой крайне важно установить точный молекулярный диагноз, поскольку это дает возможность планировать здоровую беременность с помощью ЭКО с преимплантационной диагностикой. Именно так поступила эта семья, в скором времени они станут родителями еще одного здорового ребенка», - подчеркнула Валерия Александровна Ковальская. |
|
Ученые создали модель, которая позволяет подобрать идеальные условия обработки тяжелой нефти горячим паром и углекислым газом при ее добыче. Такая обработка делает сырье более жидким и упрощает его подъем из пласта на поверхность. Разработка поможет нефтяным компаниям повысить эффективность добычи трудноизвлекаемого сырья, сократить затраты энергии и воды, а также снизить вредные выбросы в атмосферу. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Fuel. Долгое время в качестве топлива по всему миру использовалась легкая - не очень вязкая и простая в добыче - нефть. Однако ее запасы сокращаются, поэтому все больше нефтедобывающих компаний разрабатывают месторождения тяжелой нефти - густого сырья, которое сложно извлекать из-под земли. Чтобы поднять его на поверхность, в скважину закачивают горячий пар, делающий нефть более текучей. Однако этот подход требует колоссального расхода воды и энергии. Поэтому ученые ищут новые, более экологичные и эффективные технологии. Например, международные исследования показали, что можно закачивать в пласт не только пар, но и углекислый газ. Такая смесь лучше одного лишь пара удерживает тепло, необходимое для разжижения нефти. Углекислый газ также вступает в межмолекулярные взаимодействия с тяжелыми компонентами нефти, еще сильнее повышая ее текучесть. Более того, такой подход позволяет с пользой утилизировать углекислый газ - одну из причин парникового эффекта. Однако до сих пор оставалось непонятно, как подготовить и закачивать смесь пара и углекислого газа, чтобы добыть максимальное количество сырья. Исследователи из Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань) впервые описали процессы, которые происходят с тяжелой нефтью при ее обработке смесью перегретого водяного пара и углекислого газа. В лабораторном реакторе авторы воспроизвели условия, близкие к реальному нефтяному пласту. Для этого образец тяжелой нефти нагрели до 300°C при повышенном давлении. Чтобы сравнить добычу только водяным паром и паром, смешанным с углекислым газом, авторы рассмотрели два случая. В первом в реактор закачали инертный газ - азот. Его выбрали потому, что азот не вступает в реакции с компонентами нефти и служит своего рода инертной средой для сравнения. Во втором случае азот заменили на углекислый газ. -атем в обоих экспериментах нефть обработали горячим паром, как при реальной добыче. Оказалось, что совместная закачка водяного пара с углекислым газом способствует разрушению тяжелых компонентов нефти - асфальтенов, - превращая их сначала в смолы, а затем в еще более легкие соединения. В частности, в присутствии углекислого газа и водяного пара асфальтены превращались в смолы в девять раз быстрее, чем в реакторе, где был азот. «С химической точки зрения комбинированное воздействие углекислого газа и пара значительно снижает вязкость тяжелой нефти и увеличивает добычу более легких фракций, одновременно разрушая агрегаты асфальтенов. Кроме того, такая смесь создает кислую среду, которая способствует образованию поверхностно-активных веществ, растворению минералов горных пород, улучшая их проницаемость, а также активирует акватермолиз - процесс, который необратимо разрушает некоторые связи в компонентах сырой нефти», - отмечает основной исполнитель проекта РНФ, Хорхе Анчита, ведущий научный сотрудник лаборатории внутрипластового горения Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ. По результатам экспериментов авторы построили кинетическую модель - математическое описание всех ключевых химических реакций, происходящих в пласте. Эта модель с точностью до 93% предсказывает, как меняется состав нефти с течением времени при разных температурах и концентрациях углекислого газа. Благодаря этому разработка поможет нефтедобывающим компаниям заранее рассчитывать оптимальные режимы закачки пара и углекислого газа, чтобы добиться максимальной добычи сырья с минимальными затратами и экологическим ущербом. «С экономической точки зрения повышение эффективности добычи ведет к снижению цены углеводородного сырья, являющегося основной топлива, что выгодно как производителям, так и потребителям. В дальнейшем мы планируем расширить исследования в этом направлении и рассмотреть, как применение катализаторов повлияет на процесс комбинированного воздействия водяным паром и углекислым газом, в том числе также разработать кинетические модели данного процесса. В качестве объектов исследования мы будем использовать различные сверхвязкие нефти с месторождений Татарстана и других стран», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Михаил Варфоломеев, кандидат химических наук, заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ. Тяжелая нефть не только трудно добывается - она еще и требует переработки. Чтобы использовать такое сырье в качестве топлива, из него нужно удалить излишки серы и других веществ, ухудшающих качество. Ранее ученые определили, что с помощью соединений никеля можно удалить до 97% серы из тяжелой нефти прямо в пласте. Таким образом внесение никелевых катализаторов в скважину позволит повышать качество сырья еще до его извлечения на поверхность. |
|
Сотрудники Института археологии РАН изучили ряд богатых погребальных комплексов эпохи Великого переселения народов и Тёмных веков на Калининградском полуострове. Впервые для региона удалось выявить в погребениях-кремациях до 12 когтей медведя. Археологи предполагают, что в захоронения помещали медвежьи шкуры и интерпретируют находку не только в контексте воинских ритуалов, но и шире - как признак высокого социального статуса погребённых. Результаты исследования опубликованы в журнале «Российская археология» (2026, № 2). Одним из интереснейших вопросов в истории древней Самбии (современного Калининградского полуострова) остаётся взаимодействие населявших данный регион эстиев - народа преимущественно западнобалтского происхождения и предков средневековых пруссов - с германскими племенами и народами Северной и -ападной Европы в эпоху римских влияний, эпоху Великого переселения народов и так называемые Тёмные века (VI-VIII вв.), а также в начале эпохи викингов. Особый интерес вызывает вопрос влияния германских традиций на генезис и развитие общественного строя и культуры жителей полуострова в доисторический (дописьменный) период. Следы культа медведя на Калининградском полуострове В эпосе древних германцев, а также в современной научной литературе широкое освещение получило такое проявление воинских традиций дохристианской Северной Европы, как существование посвящённых богу Вотану/Одину мужских воинских союзов. Их члены считали своим тотемным животным медведя или волка (исл. berserkir и ulfheðnar соответственно) и использовали шкуры этих хищников в том числе и в ритуальных целях. В то время как находки медвежьих когтей в погребениях Северной Европы известны давно, археологические находки, которые могли бы свидетельствовать о наличии аналогичных находок эпохи римских влияний - Тёмные века на Калининградском полуострове до недавнего времени выявлены не были. В археологическом материале отсутствовали даже находки амулетов из единичных зубов или когтей медведя. «Все известные на данный момент погребения эстиев конца эпохи Великого переселения народов и Тёмных веков были совершены по обряду кремации. Это значительно усложняет анализ дошедшего до нас археологического материала. Обнаружить в погребениях медвежьи когти удалось лишь в ходе проведённых в недавнее время масштабных археологических исследований на ряде крупных грунтовых могильников -еленоградского района Калининградской области. Когти медведей, а точнее когтевые фаланги (Phalanx III) бурого медведя (Ursus arctos), обнаружены к настоящему времени в семи погребениях», - рассказали авторы статьи. 
ИА РАН ИА РАН ИА РАН |
|
Исследователи предложили новый метод синтеза внутренних алкенов - компонентов ароматизаторов, пищевых добавок и лекарств. Раньше эту реакцию проводили с помощью дорогостоящих катализаторов на основе тяжелых металлов, но ученые нашли им дешевую и экологичную замену - комплекс из кальция и натрия, то есть металлов, присутствующих в человеческом организме. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Chemical Science. Алкены - органические соединения из атомов углерода и водорода, имеющие одну двойную связь, - широко используются в нефтехимии и тонком органическом синтезе. Например, внутренние алкены, в которых двойная связь расположена внутри углеродной цепи (не на ее конце), служат компонентами ароматизаторов, пищевых добавок и лекарственных средств. Наиболее простой способ их синтезировать - это изомеризация, процесс, при котором двойную связь в молекулах концевых алкенов «передвигают» во внутреннее положение. Традиционно для этого применяют комплексы дорогостоящих тяжелых металлов, после использования которых получаемые продукты приходится дополнительно очищать, поэтому ученые ищут более дешевые и безопасные альтернативы. Исследователи из Института металлоорганической химии имени Г.А. Разуваева РАН (Нижний Новгород) разработали эффективный метод изомеризации алкенов с использованием дешевых и нетоксичных металлов - кальция и натрия. В основе предложенного катализатора лежит комплекс, в котором ионы кальция и натрия окружены тремя специально сконструированными органическими остатками (лигандами). Ключевая особенность новой системы - присутствие в составе катализатора двух биогенных, то есть необходимых для живых организмов, металлов и их совместное действие в ходе реакции. Эксперименты показали, что такой катализатор позволяет провести изомеризацию одного из алкенов с эффективностью 98% за пять минут при комнатной температуре, что сопоставимо с известными методами на основе тяжелых металлов. Подход довольно универсален: авторы подтвердили его работоспособность на нескольких десятках различных алкенов. Чтобы продемонстрировать практический потенциал разработки, авторы успешно применили ее в синтезе исходного соединения для противоопухолевого препарата. Предложенный комплекс может стать дешевой и экологичной альтернативой катализаторам на основе тяжелых металлов для эффективной и избирательной изомеризации широкого круга алкенов в мягких условиях. «В дальнейшем мы планируем расширить область применения полученного катализатора на миграцию двойных связей в эфирах и азотсодержащих молекулах с непредельными остатками. Эти соединения широко используются в медицинской химии (например, для разработки противогрибковых препаратов), а также для защиты металлов от коррозии в нефтегазовой промышленности. Кроме того, мы хотим исследовать каскадные превращения, в которых изомеризация сочетается с последующим присоединением дополнительных фрагментов к молекуле, что позволит проводить многостадийные синтезы в одном реакторе без образования побочных продуктов со 100% экономией атомов. Параллельно мы ведем работы по синтезу аналогичных катализаторов на основе различных комбинаций металлов с целью найти наиболее активные и избирательные "ускорители" для новых превращений», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Селихов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории металлокомплексного катализа ИМХ РАН. Ранее этот же коллектив впервые получил и охарактеризовал стабильные комплексы лития с алкенами и циклогексаном - соединения, существование которых долгое время ставилось под сомнение. Это фундаментальное открытие пересмотрело устоявшиеся представления о химии щелочных металлов и создало теоретическую основу для проектирования новых катализаторов для активации простейших углеводородов. |
|
Ученые создали ускоритель реакции, который удалил из дизельного топлива 99% серы, при горении которой в воздух попадают токсичные оксиды. В основе разработки лежит дешевый и безопасный материал - гидроксиапатит с нанесенными на его поверхность ионами молибдата. Реакция очистки топлива с помощью такого катализатора проходит в присутствии перекиси водорода, что обеспечивает экологичность процесса. Предложенный катализатор позволяет очищать топливо при невысоких температурах и атмосферном давлении, благодаря чему сильно упрощает и удешевляет процесс. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Separation and Purification Technology. В природной нефти, помимо углеводородов, которые составляют «полезную», то есть горючую часть топлива, содержатся «вредные» примеси, например, содержащие соединения серы. При сжигании топлива с большим количеством серы в воздух попадают вредные оксиды, которые могут приводить к кислотным дождям и раздражению дыхательных путей у людей. Поэтому бензин и дизель очищают от серы с помощью гидроочистки - обработки водородом. Но такой подход технически сложен: он требует температур порядка 300-400°C и высокого давления. Более того, эта технология не позволяет удалить из топлива некоторые стойкие ароматические соединения серы, поэтому ученые ищут более эффективные альтернативы. Исследователи из Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН (Москва) с коллегами разработали катализатор для очистки дизельного топлива от серы в мягких условиях - то есть не требующих очень высоких температур и давления. -а основу авторы взяли гидроксиапатит - доступный, стабильный и безопасный материал, который легко синтезировать из недорогих кальциевых и фосфатных прекурсоров (веществ-предшественников). Ученые пропитали гидроксиапатит раствором, содержащим ионы молибдата. При последующем нагреве поверхность гидроксиапатита провзаимодействовала с молибдат-ионами, в результате чего образовались активные фосфомолибдатные кластеры. Чтобы заставить катализатор работать, был нужен окислитель - вещество, которое образует комплекс с молибденовыми кластерами и активирует их для удаления серных групп из топлива. В качестве такого вещества авторы выбрали перекись - она активно взаимодействует с молибдатами и в ходе превращений образует всего один безопасный продукт - воду. Исследователи протестировали свойства нового катализатора, добавив его вместе с перекисью в образцы реального дизельного топлива, не проходившего очистку от серы. Реакцию провели при невысокой температуре - всего 70°C - и атмосферном давлении. Эксперимент показал, что предложенный материал за восьмичасовой цикл удаляет из топлива более 99% серы и позволяет получить продукт, который отвечает самым строгим экологическим требованиям. Более того, катализатор оказался многоразовым: он не терял активность даже после пяти циклов использования. «Сочетание дешевых материалов, мягких условий и высокой эффективности делает разработку экономически конкурентоспособной и позволяет легко ее масштабировать. В дальнейшем мы планируем разработать системы, которые смогут эффективно окислять соединения серы кислородом воздуха, чтобы уйти от использования перекиси водорода и, тем самым, дополнительно существенно снизить себестоимость процесса», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Маргарита Гольдберг, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории композиционных керамических материалов и биоматериалов Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН. В исследовании принимали участие сотрудники Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (Москва), Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН (Москва) и Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН (Москва). |
|
Российский форум биотехнологий OpenBio ведет прием заявок на конкурс «Выбор научного сообщества OpenBio-2026». Его цель - помочь лабораториям и исследовательским центрам находить отечественные решения, отвечающие современным требованиям качества и воспроизводимости результатов исследований и обеспечивающие устойчивость поставок. Стартапы, научные институты и коммерческие компании могут представить собственные разработки до 23 августа 2026 года. Победители конкурса получат статус «Выбор научного сообщества», а также дополнительные возможности для продвижения своих решений среди представителей науки и индустрии. По данным исследования, проводимого OpenBio, в котором приняли участие уже более 30 руководителей лабораторий и исследовательских центров, сегодня одним из главных вызовов для научных организаций является не столько отсутствие отдельных реагентов или оборудования, сколько ограниченный доступ к полноценной исследовательской инфраструктуре. Для большинства лабораторий на первый план выходят вопросы качества продукции, воспроизводимости результатов исследований и устойчивости цепочек поставок. Наиболее востребованными остаются высокочистые химические реактивы, стандартные образцы и референсные вещества для аналитики, а также реагенты для клеточных технологий. Несмотря на перестройку цепочек поставок и развитие параллельного импорта, научные организации по-прежнему сталкиваются с ростом стоимости исследований, увеличением сроков выполнения работ и необходимостью адаптации научных методик. При этом многие отечественные разработки остаются недостаточно известными потенциальным пользователям. Конкурс «Выбор научного сообщества OpenBio-2026» стремится сократить именно этот разрыв между разработчиками и научным сообществом. Руководитель Российского форума биотехнологий OpenBio Юлия Линюшина считает, что сейчас особое значение приобретает создание условий для внедрения отечественных научных достижений в реальный сектор: «Сегодня команды ученых и компании создают конкурентоспособные приборы, реагенты и цифровые решения, однако не обладая достаточным маркетинговым ресурсом, они далеко не всегда находят путь к своим потенциальным пользователям. Конкурс «Выбор научного сообщества» объединит разработчиков, компании и научные коллективы на одной площадке. Для нас важно помочь новым решениям проявиться на отраслевом ландшафте. Такие инициативы усиливают исследовательскую инфраструктуру и создают основу для дальнейшего устойчивого развития науки и отрасли», - отмечает Юлия Линюшина. К участию в конкурсе приглашаются компании, стартапы и научные институты, которые самостоятельно разрабатывают или производят продукцию на территории России. В центре внимания находятся решения в области биотехнологий, молекулярной биологии, вирусологии и других направлений Life Science. Конкурс проводится по трем номинациям: - Приборостроение - лабораторное оборудование, научные приборы и установки для проведения исследований в области биотехнологий и смежных наук; - Реагенты и расходные материалы - реагенты, тест-системы, культуральные среды и расходные материалы для лабораторий; - IT-технологии и решения - программные продукты и цифровые сервисы для сферы Life Science. Прием заявок на конкурс «Выбор научного сообщества OpenBio-2026» продлится до 23 августа 2026 года. До 1 сентября проекты рассмотрит экспертное жюри, в состав которого войдут представители научного сообщества, руководители лабораторий и профильные специалисты. Победители будут объявлены не позднее 4 сентября. Участие в конкурсе бесплатное. Конкурс создан для того, чтобы помочь отечественным разработчикам заявить о своих решениях научному сообществу и найти тех, кому эти разработки действительно нужны. Это особенно важно для развития отечественной исследовательской инфраструктуры и укрепления технологического суверенитета страны. Участники конкурса получат возможность представить свои решения представителям научного сообщества и потенциальным заказчикам, получить экспертную оценку проектов и заявить о своих разработках широкой профессиональной аудитории. Проекты участников будут представлены отрасли и партнерам конкурса - инвестиционным фондам, работающим в сфере Life Science. Это создаст дополнительные возможности для привлечения финансирования и развития перспективных технологий. Победители конкурса получат дополнительные инструменты продвижения своих разработок. Информация о компаниях войдет в «Галерею решений» на площадке форума и будет включена в постоянный онлайн-каталог OpenBio сроком на один год. Пресс-центр форума подготовит публикации в СМИ о компаниях, вошедших в шорт-лист, и организует адресную рассылку информации о разработках руководителям лабораторий, заинтересованным в подобных решениях. Кроме того, победители выступят на круглом столе «Технологии и продукты отечественного и международного биотеха: что доступно для российского рынка прямо сейчас». Это позволит разработчикам представить свои технологии потенциальным пользователям, обсудить перспективы их внедрения и установить новые партнерские контакты. Для всех участников конкурса также предусмотрены специальные условия участия в форуме OpenBio, включая специальные условия на размещение выставочных стендов, выступления в деловой программе и другие возможности продвижения. Таким образом, конкурс «Выбор научного сообщества OpenBio-2026» поможет российским разработчикам быстрее находить потенциальных заказчиков и партнеров, привлекать финансирование и внедрять свои технологии в научную практику, а лабораториям - получать доступ к надежным отечественным решениям для исследований. Присоединяйтесь к OpenBio-2026 - участвуйте в формировании будущего российской биотехнологической отрасли! Подать заявку на участие в конкурсе можно до 23 августа 2026 года на сайте . |
|
_ Микробы не только очищают сточные воды и «поедают» нефть, но и давно стали частью большой геополитики: без их работы не будет ни чистой воды, ни биогаза, ни реальной биоэкономики. Лаборатория реликтовых микробных сообществ ФИЦ Биотехнологии РАН как раз стоит на стыке романтических океанских экспедиций, бурения недр и очень приземлённых задач - от анаммокс‑технологий до переработки органических отходов. Руководитель лаборатории Николай Пименов в интервью объединенной редакции проектов «Индикатор» и InScience.News рассказывает, как балансировать между фундаментальными исследованиями и внедрением установок «в железе», почему хорошие идеи часто уезжают за границу быстрее, чем доходят до наших очистных сооружений, и чем микробиология с экспедициями и метагеномикой может зацепить новое поколение исследователей._ - А насколько вам приходится балансировать между фундаментальными исследованиями и прикладными задачами? - Фундаментальная наука никогда не шла в независимости от прикладной. Есть, может быть, какие-то единичные примеры крупных открытий, которые не нашли применение на практике. Возьмите термофилы - казалось бы, кому нужны микроорганизмы, существующие при высокой температуре. Но потом оказалось, что основной метод молекулярной биологии, ПЦР-реакции, основана на ферментах термофилов. И это пример практического достижения, которое было получено из фундаментальных исследований. Тоже самое касается и водной микробиологии. Совершенно очевидно, что целый ряд вопросов, связанных с экологий, климатическими изменениями - это все так или иначе сказывается на микробном сообществе и микробных процессах. И совершенно очевидно, что мы здесь стоим на стыке фундаментальной и прикладной науки. Если говорить про сегодняшний день, то на это накладывается и политическая ситуация в стране. Понятно, что необходимо развитие прикладных аспектов знаний о микробном мире, то, что сегодня описывается термином «биоэкономика». Определенная изоляция нашей страны требует реальных биотехнологий. В предыдущие периоды очень популярным было мнение о том, что, мол, нам особо развивать ничего не надо, все, что нужно, мы купим за наши ресурсы. Но теперь ситуация изменилась, и совершенно очевидно, что для реальной безопасности страны необходимо создавать и развивать реальные биотехнологии, которые будут действительно востребованы. И это не только у нас, но и во всем мире: биотехнологии - это необходимый блок для существования. - Если заглянуть на 10-15 лет вперед, то какой вы бы видели вашу лабораторию? Какие задачи в этот период вам особенно важно успеть решить? - Мы привыкли, что вот сейчас, например, от нас требуют писать планы до 2030 года, мы должны что-то спланировать, что мы сделаем реально, что мы можем сделать для практического использования. На мой взгляд, внедрение чего-либо в практику - очень сложный процесс. И плохо то, что он крайне забюрократизирован. Все происходит катастрофически медленно, поэтому часто хорошие идеи, хорошие разработки наших исследователей очень быстро реализуются, но, к сожалению, не у нас, а за пределами нашей страны. Тем не менее, мы пытаемся в разных областях микробиологической очистки сточных вод, в поисках новых микроорганизмов найти какие-то новые процессы, новые ферменты, которые могут использоваться на практике. Лично мне очень хотелось бы на горизонте 10-15 лет увидеть какие-то реальные внедрения и использование наших разработок, например, анаммокс-технологии, получения биогаза из органических отходов. Это было бы очень интересно. Если говорить о фундаментальных исследованиях, то скажу следующее. Сейчас молекулярные методы очень сильно продвинули вперед понимание того, как функционируют микроорганизмы, какие метаболические пути у них, как организована регуляция разных реакций под воздействием разных стрессовых факторов. То есть прогресс налицо, сделано много, но еще больше осталось неизведанным. Сотрудники моей лаборатории, сотрудники Института микробиологии в целом продолжают активные экспедиционные работы, занимаются подземной микрофлорой, то есть пытаются понять, что происходит на нефтяных месторождениях, как микробиологические процесс могут влиять на добычу нефти. Или, например, какие процессы происходят в зонах формирования минеральных источников. Продолжаются исследования щелочных и кислых мест обитания, морей Арктики, карстовых и термокарствовых озер разной минерализации и степени трофности. 
|
|
С 18 по 20 августа в Ивановской области пройдет мероприятие-спутник VI Конгресса молодых ученых - ключевого ежегодного мероприятия Десятилетия науки и технологий, объявленного Президентом России Владимиром Путиным в 2022-2031 годах. Мероприятие-спутник состоится на базе центра «Солярис». «На мероприятии-спутнике Конгресса молодых учёных в Ивановской области мы объединим экспертов ради главной цели - обеспечить людей чистой водой. Участникам предстоит разработать современные подходы к цифровому мониторингу водных объектов и применению технологий искусственного интеллекта в системах водоочистки. Рассчитываем, что в результате удастся подготовить современные решения, которые впоследствии помогут и другим регионам России», - отметил заместитель Министра науки и высшего образования Российской Федерации Денис Секиринский. В числе задач спутника - выработка научно обоснованных решений по обеспечению жителей качественной питьевой водой; внедрению цифровых технологий в системный мониторинг экологического состояния водных объектов региона; разработке комплексной технологии регенерации сточных вод. В рамках трехдневной работы участникам мероприятия-спутника предстоит выработать действенные механизмы и предложить конкретные технологии. Для более полного погружения в проблематику программой форума предусмотрено посещение промышленных предприятий, объектов инфраструктуры по направлениям работы мероприятия-спутника. Научными кураторами тем мероприятия выступят ученые ведущих вузов региона. «В этом году Ивановская область принимает мероприятие - спутник VI Конгресса молодых ученых. Наш регион выбран неслучайно. Мы не только входим в ТОП-5 регионов страны по доле молодых исследователей, но и являемся лидерами в стране по доле школьников, выбирающих в качестве ЕГЭ естественно-научные специальности. А проект «Солярис. Лекции о науке (СЛОН)» стал одним из ведущих российских научпоп-проектов. Уверен, что мероприятие-спутник VI Конгресса молодых ученых даст результат для дальнейшего решения конкретных вопросов, актуальных для Ивановской области и откроет молодым ученым со всей страны потенциал нашего любимого края», - сказал Губернатор Ивановской области Станислав Воскресенский. Мероприятия-спутники Конгресса молодых ученых проводятся в регионах страны ежегодно начиная с 2022 года. Их цель - вовлечение российского научного сообщества в решение важнейших задач регионов страны. Конгресс молодых ученых и мероприятия-спутники проводятся в рамках национального проекта «Молодежь и дети». В этом году Ивановская область стала одним из трех регионов России, которые принимают спутники Конгресса молодых ученых. Также мероприятия-спутники пройдут в -абайкальском крае и Ростовской области. Ивановская область входит в пятерку ведущих регионов России по доле молодых ученых. Рейтинг подготовил Координационный совет по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте России по науке и образованию. Вузы региона при поддержке регионального правительства выстраивают активный диалог с крупными предприятиями страны. Так, Ивановский государственный химико-технологический университет тесно работает с компаниями «Еврохим», «Фосагро», холдингом «РосХим». Энергоуниверситет плотно взаимодействует с «Росатомом», «ИнтерРАО», «Россетями». Кроме того, в Ивановской области проводится системная работа по популяризации науки среди подрастающего поколения, в том числе естественных наук, которые помогают развить необходимые в современном мире инженерные навыки. По инициативе молодых учёных Ивановской области в 2023 году стартовал проект «СЛОН». На проекте с увлекательными лекциями выступают молодые ученые из разных регионов страны - от Москвы и Санкт-Петербурга, Иванова, до Калининграда, Астрахани и Камчатки, а также ученые с мировым именем. Аудитория «СЛОНа» уже превысила 60 миллионов слушателей по всей России. Эта работа приносит результат: в 2025-2026 году Ивановская область стала лидером в стране по доле школьников, выбравших для сдачи в ЕГЭ естественно-научные дисциплины. По итогам ЕГЭ в этом году школьники из Ивановской области получили 70 стобалльных результатов, подавляющая часть предметов - это естественные науки. Число выпускников, которые набрали на экзаменах высокий балл - более 80, увеличилось сразу в 4 раза. VI Конгресс молодых ученых состоится 2-4 декабря в Санкт-Петербурге. Конгресс объединит ярких лидеров отечественной науки, представителей ведущих научных школ из разных регионов России, научных и образовательных организаций, органов власти, индустриальных партнеров, представителей бизнеса и госкорпораций, а также молодых ученых, инженеров, победителей конкурсов, получателей грантов, студентов и школьников из России и других стран. В мероприятиях Конгресса традиционно принимают участие представители всех регионов Российской Федерации и более 100 иностранных государств. |
|
Ученые разработали метод машинного обучения, который позволяет моделировать сложнейшие фотохимические реакции - процессы, лежащие в основе зрения живых организмов и фотосинтеза у растений. Новый алгоритм работает в тысячи раз быстрее аналогов и превосходит их по точности, благодаря чему упростит проектирование новых светочувствительных материалов для биомедицины и энергетики, а также исследование механизмов зрения и фотосинтеза. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Chemical Physics. В природе существует большое количество чувствительных к свету белков - они отвечают за зрение у человека и животных или фотосинтез в клетках растений. Эти молекулы взаимодействуют со светом благодаря специальным группам атомов - хромофорам. Они улавливают световое излучение и возбуждаются, в результате чего вся структура молекулы определенным образом перестраивается. Это свойство можно использовать при проектировании новых светочувствительных материалов, например, для биомедицины, оптоэлектроники и солнечной энергетики. Однако предсказать, как именно отреагирует молекула на свет, очень сложно: моделирование таких процессов требует высокоточных методов квантовой химии, огромных вычислительных мощностей и занимает многие часы, дни и даже месяцы. Поэтому ученым долгое время не удавалось подробно исследовать динамику фотохимических реакций. Ранее ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) построили искусственную нейронную сеть, которая в тысячи раз ускоряет сложнейшие квантовохимические расчеты, позволяя моделировать поведение молекул под действием света с высокой точностью. Химики обучили алгоритм на данных, полученных с помощью высокоточных методов квантовой химии. Моделирование с использованием только квантово-химических расчетов заняло бы месяцы даже на мощном суперкомпьютере. Хорошо обученная нейросеть справляется с той же задачей за часы, не уступая в точности. В качестве объекта для испытаний нового инструмента авторы выбрали катион метаниминия. Это соединение примечательно тем, что по структуре повторяет ключевой фрагмент хромофора зрительного белка, отвечающего за наше зрение. Кроме того, оно является важнейшим компонентом атмосферы Титана - крупнейшего спутника Сатурна. Нейросеть позволила в деталях проследить за динамикой этой молекулы при взаимодействии со светом. Ученые не только подтвердили существование известных путей распада, но и обнаружили совершенно новый «путь» реакции. Этот процесс приводит к отщеплению водорода и образованию протонированной синильной кислоты - самой распространенной заряженной молекулы в верхних слоях атмосферы Титана. Благодаря колоссальному ускорению расчетов исследователи смогли промоделировать десятки тысяч траекторий и впервые показали, как с помощью избирательного возбуждения определенных колебаний в молекуле можно целенаправленно направить реакцию по новому пути, контролируя ее исход. В новой работе авторы усовершенствовали алгоритм обучения нейросети, применив стратегию трансферного обучения. Нейросеть, изначально обученная на данных менее точного метода, была дообучена на небольшой выборке сверхточных квантовохимических расчетов. Используя улучшенную нейросеть, исследователи снова смоделировали поведение катиона метаниминия под действием света. Оказалось, что после возбуждения молекула за квадриллионные доли секунды меняет два разных по энергии и структуре состояния и только после этого распадается. Нейросеть позволила впервые полностью картировать все возможные пути этого распада: оказалось, что он может идти сразу по семи конкурирующим каналам, включая разрыв связи между углеродом и азотом, отщепление одного или двух атомов водорода, а также другие процессы. Чтобы разобраться в этих сложных процессах, авторы разработали новую математическую модель, которая напрямую извлекает времена жизни отдельных состояний молекулы и каналов ее распада из динамики целого процесса. Таким образом, разработка позволяет без дорогостоящих и трудоемких инструментов за считанные секунды предсказывать, какие продукты образуются в сверхбыстрых фотохимических превращениях. Эти данные важны при создании фоточувствительных материалов, например, для солнечных батарей и катализаторов. Кроме того, знание о том, по каким «путям» молекула распадается, позволит целенаправленно изменять ее структуру так, чтобы подавить нежелательные реакции и усилить полезные. «Мы разработали вычислительный инструмент нового поколения, способный кратно ускорить и удешевить разработку биомедицинских технологий: новых светящихся меток для ранней диагностики заболеваний, оптогенетических инструментов для исследования мозга и светочувствительных белков с программируемыми свойствами. Принципиально важно, что такой подход радикально снижает зависимость от дорогостоящего и длительного экспериментального скрининга, делая передовые биотехнологии доступнее. В перспективе предложенный метод можно будет применять для моделирования фотохимических процессов в зрительных белках и других биологических системах, где критически важна высокая точность расчетов», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Боченкова, кандидат физико-математических наук, заведующая лабораторией квантовой фотодинамики и доцент кафедры физической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. |
|
Ученые обнаружили новый штамм почвенной микроводоросли, который может стать промышленным «производителем» витаминов Е, С (аскорбиновая кислота) и омега-3 жирных кислот. Исследованный микроорганизм накапливает этих веществ больше, чем некоторые другие ранее описанные штаммы, благодаря чему будет перспективен в биотехнологии. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physiology and Molecular Biology of Plants. В фармацевтике, пищевой и косметической промышленности широко используются биологически активные вещества: витамины, каротиноиды и полиненасыщенные жирные кислоты. Эти соединения добавляют в продукты, лекарства, кремы и сыворотки для кожи, а также применяют в качестве самостоятельных биодобавок. Для получения таких веществ все чаще используют микроорганизмы, в том числе почвенные микроводоросли. Они неприхотливы в выращивании и способны легко переживать неблагоприятные условия, что снижает риск потери продукта из-за гибели водоросли-производителя. Ранее ученые из Мелитопольского государственного университета (Мелитополь) и Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва) нашли в лесах Воронежской области и парках Мелитополя два штамма почвенной микроводоросли Bracteacoccus minor, которые накапливают витамины А и Е, каротиноиды, омега-3 и омега-6 жирные кислоты. В новой работе биологи исследовали новый штамм микроводоросли Vischeria magna (Вишерия магна), обнаруженный в почве из Мелитопольского городского парка имени М. Горького. Авторы вырастили микроорганизм в лабораторных условиях и оценили, какие полезные вещества он производит. Оказалось, что Вишерия накапливает ненасыщенные жирные кислоты, в том числе полезную для сердечно-сосудистой системы человека омега-3. Их количество было сопоставимо или даже несколько выше по сравнению с ранее описанными морскими микроорганизмами-продуцентами. Кроме того, авторы выявили высокие уровни антиоксидантов - веществ, подавляющих вредные окислительные и воспалительные процессы в клетках. Среди них преобладали витамины А и Е, аскорбиновая кислота (витамин С), а также пигменты - астаксантин и каротиноиды. При этом таких веществ у исследуемого штамма оказалось в 2-14 раз больше, чем у многих других микроводорослей. «Целый ряд соединений из микроводорослей снижает воспаление и укрепляет иммунитет, что важно для сохранения здоровья людей и продлениях их активной и здоровой жизни. При этом подобные соединения довольно просто получать, поскольку производящие их микроорганизмы очень быстро растут и делятся, не требуют сложных условий поддержания. Поэтому эти вещества будут очень востребованы при создании функциональных продуктов питания, биодобавок и лекарств с компонентами натурального происхождения. В дальнейшем мы планируем продолжить исследовать Вишерию и, моделируя условия освещения, а также изменяя состав питательной среды, добиться еще большего повышения ее продуктивности, что важно для перехода с лабораторных масштабов культивирования до полупромышленных», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ирина Мальцева, доктор биологических наук, профессор кафедры биологии факультета естественных наук Мелитопольского государственного университета. |
|
Международная исследовательская группа с участием профессора Центра инженерных систем и наук Сколтеха Александра Корсунского впервые в мире провела прямое измерение механических напряжений в зоне контакта между алмазным индентором и сложным наноструктурированным покрытием с разрешением менее 80 нанометров. Используя синхротронную рентгеновскую нанодифракцию на синхротроне ESRF в Гренобле, учёные показали, что многослойное покрытие из керамического ZrN с прослойками аморфного сплава ZrCu на 30% эффективнее рассеивает упругую энергию по сравнению с монолитным аналогом, предотвращая распространение трещин. Результаты дают инженерам прямые количественные критерии для проектирования защитных покрытий нового поколения, и были опубликованы в журнале Communications Materials. Любой реальный контакт между твёрдыми телами происходит не по идеально ровной поверхности, а через множество микроскопических неровностей. В этих точках напряжения могут достигать десятков гигапаскалей, приводя к локальной деформации и катастрофическому разрушению. Особенно остро эта проблема стоит для защитных покрытий режущего инструмента, лопаток турбин и биомедицинских имплантов, где контактные нагрузки сочетаются с высокими температурами и агрессивными средами. До сих пор учёные могли измерять напряжения либо в покрытии, либо в инденторе, но не одновременно. Традиционные методы давали лишь усреднённую картину с разрешением в десятки микрон, а компьютерное моделирование требовало допущений, которые не всегда подтверждались экспериментом. Чтобы преодолеть этот барьер, исследователи создали уникальный наномеханический зонд: индентор из монокристаллического алмаза покрыли слоем нанокристаллического алмаза толщиной 3,8 микрона. Это позволило одновременно регистрировать дифракционные сигналы от индентора и от покрытия. Сканируя область контакта с шагом 80 нм, учёные получали карты распределения напряжений с беспрецедентной детализацией. В однослойном покрытии сжимающие напряжения под индентором достигали -13,4 ГПа, а у границы с подложкой возникали растягивающие напряжения, провоцирующие трещины. В многослойном покрытии картина принципиально иная: напряжения оставались сжимающими по всей толщине, пиковые значения снизились, а растягивающие напряжения у подложки практически исчезли. Более того, область интенсивной деформации стала шире - нагрузка распределялась по большему объёму. Ключевой механизм заключается в том, что аморфные прослойки ZrCu, обладая меньшей жёсткостью и способностью к пластической деформации, «экранируют» передачу напряжений между слоями ZrN. Это работает подобно тому, как мягкий органический слой между минеральными пластинами в перламутре моллюсков предотвращает распространение трещин. В результате многослойное покрытие накопило лишь 69% упругой энергии по сравнению с однослойным - остальные 30% были рассеяны через пластическую деформацию интерфейсов. Полученные данные позволяют инженерам опираться на конкретные числовые параметры при разработке защитных покрытий следующего поколения. В режущем инструменте это позволит увеличить стойкость в два-три раза за счёт подавления зарождения трещин, в лопатках газовых турбин - повысить ресурс при высокотемпературном окислении и термоциклировании, а в биомедицинских имплантатах - снизить риск износа и фреттинга. Кроме того, разработанная методика становится эталонным инструментом для валидации компьютерных моделей контактной механики, что ускорит разработку новых материалов. «Представьте, что вы пытаетесь понять, как распределяется давление в месте контакта двух твёрдых тел. Раньше мы могли измерить либо то, что происходит внутри одного тела, либо внутри другого, но не одновременно, и с значительно более низким разрешением. Теперь, используя новейшие достижения в области синхротронных методов, мы убедились, что тончайшие металлические пленки в многослойном покрытии перераспределяют и рассеивают накопленную упругую энергию, работая подобно демпфирующим прослойкам. Это не просто прорыв в разрешении - мы даём инженерам способ прямого определения напряжений на уровне отдельных шероховатостей в реальном контакте, то есть такой инструментарий, о котором могли лишь мечтать Буссинеск, Герц, а также Гринвуд и Вильямсон», - прокомментировал соавтор исследования, профессор Центра инженерных систем и наук Сколтеха, руководитель Лаборатории иерархически структурированных материалов Александр Корсунский. |
|
Ученые-археологи Пензенского государственного университета (ПГУ) удревнили истоки мордовской культуры. В Пензенской области на территории Нижнеломовского района вблизи северной окраины деревни Ражки исследователи обнаружили коллективное захоронение древней мордвы. Найденные при раскопках утварь, украшения и предметы быта указывают на то, что могильник принадлежит именно мордовскому народу. Исследование позволило отодвинуть историю мордвы на 50 лет назад с III века нашей эры к середине II века. Об исследовании сообщают пресс-служба Минобрнауки и ПГУ. Археологическое исследование, проведенное в июне-июле этого года в Пензенской области, корректирует хронологию этногенеза мордовского народа. Экспедиции в Нижнеломовский район ученые ПГУ совершают с 2015 года. -десь расположен один из известных и древних мордовских могильников в Пензенской области - Ражкинский могильник. Памятник датируется II-IV веками н. э. Ежегодно археологи исследуют новые территории. По предположению о развитии погребальных комплексов, они определяют хронологию захоронений. Так, захоронения совершались последовательно, и по расположению рядов, как считают ученые, можно определить ранние и более поздние погребения. Руководитель экспедиции - профессор кафедры «Всеобщая история и обществознание» ПГУ д-р ист. наук Владимир Ставицкий рассказал, что главной задачей, состоящая перед ними, было выйти на самые ранние слои и проверить гипотезу о возможном присутствии захоронений первой половины II века. Раскопки проходили на одной из улиц деревни Ражки. Работа была разделена на несколько этапов. Сначала лопатами снимался верхний слой грунта, пока не доходили до погребений. По «могильным пятнам» археологи определяли наличие захоронения. «На фоне желтой глины отчетливо проступали темные контуры захоронений - это и есть так называемые „могильные пятна"», - пояснил Владимир Ставицкий. Дальше группа работала предельно осторожно: расчищала грунт ножами, совками и кисточками. Кости по прошествии нескольких веков становятся очень хрупкими, а металлические, глиняные предметы также в уязвимом состоянии. В ходе раскопок было вскрыто коллективное погребение, состоящие из двух захоронений, и четыре одиночных могилы. Три - детские. Как рассказал Владимир Ставицкий, кости практически не уцелели, остались лишь зубы. Инвентаря практически не было. Этот факт археологи-историки связали с традициями захоронений древний мордвы. Маленьким детям, в силу их возраста, не положены были украшения и многие предметы одежды. Одно погребение оказалось без инвентаря. По предположению ученых, оно - более позднее. Главным открытием стало богатое мужское погребение, находящееся в коллективном погребении. Историки установили, что оно принадлежало конному войну. На это указывает сразу несколько предметов: топор-кельт (втульчатый топор), наконечник копья, удила и глиняный горшок в изголовье. «Втульчатый топор - характерный тип оружия именно для мордовского народа. К примеру, славяне такого не использовали. Наконечник копья подтверждает воинский статус покойного, а удила указывают на то, что он был всадником», - поделился особенностями находок Владимир Ставицкий. Ученый также обращает внимание на одну из традиций древнего народа - провожать усопшего с глиняным горшком в изголовье: «Вероятно, так живые помогали умершему отправиться в загробный мир, оставляя ему „в дорогу" пищу». Еще одна уникальная находка была обнаружена археологами в ногах конного война. Там было совершено погребение молодой девушки или ребенка. Это предстоит определить антропологам Медицинского института ПГУ. Ученые уточнят ее возраст и, возможно, причину смерти. Археологи предполагают, что это могла быть наложница. Ее подчиненное положение подчеркивается именно местом захоронения - нахождение в ногах. «Если бы она была равной конному войну, ее положили бы рядом», - пояснил Владимир Ставицкий. О том, что кости принадлежат именно девушке, указывают найденные при ней пять бронзовых бусин бочковидной формы. Этот аксессуар типичен именно для мордвы. Как правило, он изготавливался самостоятельно. На другом женском одиночном погребении были обнаружены двухслойные золото-стеклянные бусы. Украшение говорит о знатности хозяйки. Скорее всего они были приобретены у соседних народов. Еще один этнокультурный показатель того, что могильник принадлежит древней мордве, - парные нагрудные бляхи, найденные в могилах. Их нашивали на женскую одежду. Во всех захоронениях тела были расположены головой на северо-запад. Это единый ритуальный канон. Так мордва «направляла» покойного в сторону страны мертвых. «Эта деталь важна тем, что подтверждает существование устойчивых традиций уже в середине II века, то есть на этапе формирования этноса», - добавил ученый. Традиция класть в могилу предметы, которыми человек пользовался при жизни, отражала представления о продолжении земного статуса в загробном мире. Оружие, конская упряжь, посуда - все это символы социальной роли и «помощники» в загробном мире. До раскопок ученых из Пензенского госуниверситета историю мордвы относили к III веку нашей эры. Найденные погребения отодвинули эту границу на 50 лет назад. Стоит отметить, что на территории Мордовии столь ранних могильников нет. Это позволяет предположить, что мордва начала расселяться с территории Пензенского края. На раскопках работа не закончена. Сохранившийся почти целиком скелет конного война (не хватает лишь берцовой кости) передадут для дальнейшего изучения в антропологическую лабораторию Медицинского института ПГУ. По нему можно будет восстановить облик человека, определить наличие болезней, от которых он страдал при жизни. К тому же исследователи взяли образцы грунта из-под тазовых костей. Они помогут установить, какие паразитарные заболевания перенес или не перенес конный воин. Следующий этап - комплексное изучение останков исследователями из Пензы, Новосибирска, Москвы и Уфы. Антропологи смогут реконструировать внешний облик и выявить возможные заболевания, а ДНК‑анализ позволит установить родственные связи с другими популяциями и пролить свет на миграционные маршруты. Все найденные артефакты (кроме антропологических материалов) будут переданы в Пензенский государственный краеведческий музей, где они станут частью экспозиции, рассказывающей о ранних этапах истории мордовского народа. Исследования проводились по гранту РНФ «Этногенез народов Среднего Поволжья в эпоху Великого переселения народов». |
|
Ученые обнаружили, что при стрессе рыбки данио-рерио иначе, чем в спокойном состоянии, двигаются в лабиринте в форме креста. Они чаще плавают по прямой между противоположными коридорами лабиринта и реже заходят в соседние коридоры. Такое изменение поведения можно использовать, чтобы оценивать состояние рыб при тестировании лекарств и при экологическом мониторинге. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Stresses. Рыбки данио-рерио - хороший объект для исследований: они быстро растут, неприхотливы в содержании и удобны для генетических манипуляций. Поэтому биологи используют их в различных экспериментах. Например, наблюдая за тем, как меняется поведение этих рыб в лабиринтах, оценивают влияние медицинских препаратов, вредных веществ (например, алкоголя) и загрязнителей. При этом коридоры лабиринта для таких целей часто делают различающимися по глубине, окраске и другим характеристикам, чтобы рыба воспринимала их как «опасные» и «безопасные». Однако до сих пор ученые так и не нашли простые и однозначные признаки, которые бы позволили достоверно отличить рыбу, испытывающую стресс, от спокойной особи в крестообразном лабиринте с одинаковыми коридорами, который более удобен для автоматизации наблюдений. Исследователи из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок) впервые выявили такие поведенческие маркеры. Авторы провели эксперимент с 20 рыбками данио-рерио. Сначала их из аквариума по очереди перемещали в крестообразный лабиринт и давали привыкнуть к новой обстановке. -атем в лабиринт через трубку добавляли раствор соли, который создавал условия стресса для пресноводных рыб. Все время исследования - до добавления в воду соли и после него - ученые записывали перемещения животных на видео. Кроме того, авторы измерили в их организме уровень кортизола - основного стрессового гормона. Через 20 минут после добавления соли количество кортизола в теле рыб увеличилось примерно в пять раз по сравнению с исходным уровнем, что подтвердило состояние стресса. Анализ видеозаписей показал, что в пресной воде, то есть в спокойном состоянии, рыбки предпочитают плавать между соседними коридорами крестообразного лабиринта. После добавления солевого раствора - в условиях стресса - характер перемещений данио-рерио в лабиринте изменился. Доля переходов между соседними коридорами снизилась, тогда как частота перемещений между противоположными коридорами возросла. «Выявленную нами особенность поведения удается легко и объективно фиксировать с помощью систем автоматического видеотрекинга, что делает ее удобным инструментом для скрининговых исследований. Если такое изменение баланса между посещением коридоров лабиринта универсально и проявится при других стрессовых воздействиях, это позволит быстро и без дополнительных тестов выявлять вещества, вызывающие стресс у водных обитателей, а также проверять эффективность новых противотревожных препаратов. Однако, чтобы окончательно убедиться в этом, нам предстоит провести дополнительные исследования», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Осипова, младший научный сотрудник лаборатории популяционной биологии и генетики ИБВВ РАН. |
|
11 августа президент России Владимир Путин посетил Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) в наукограде Кольцово Новосибирской области и дал старт его работе. СКИФ - это синхротронный источник излучения поколения 4+ с энергией электронного пучка 3 ГэВ. О том, какие исследования смогут проводить ученые и когда установка войдет в эксплуатацию, рассказываем в нашем материале. Что такое СКИФ Установку можно представить как огромный рентгеновский микроскоп. Электроны разгоняются до высокой энергии и движутся по накопительному кольцу почти со скоростью света. Когда магнитная система меняет траекторию их движения, возникает синхротронное излучение - чрезвычайно яркий поток рентгеновских фотонов. Ученые направляют его на экспериментальные станции, где исследуют разные образцы веществ. СКИФ относится к установкам класса «мегасайенс» - крупной научной инфраструктуре, рассчитанной на работу исследователей из разных областей. -десь смогут проводить эксперименты физики, химики, биологи, медики и специалисты по материалам. Как строили СКИФ Решение о создании СКИФ приняли еще в 2018 году. Строительство в Кольцово официально началось 25 августа 2021 года. В декабре 2024 года на объекте запустили линейный ускоритель - первый этап ускорительного комплекса. Электронный пучок прошел через всю 25-метровую конструкцию, а его параметры соответствовали проектным значениям. Теперь установка перешла к следующему этапу. 11 августа 2026 года СКИФ посетил Владимир Путин. Президент ознакомился с работой центра и заявил, что первые исследовательские станции должны заработать уже до конца этого года. Что будут изучать на СКИФе В первую очередь установка нужна для исследований, где важно увидеть внутреннюю структуру вещества и изменения в ней. Синхротронное излучение позволит изучать новые материалы, химические реакции, катализаторы, белки и другие биологические молекулы, а также процессы, происходящие в веществах при высоких температурах и давлениях. Такие возможности могут быть востребованы в медицине и фармацевтике, при создании новых материалов и катализаторов, в энергетике, химической промышленности и микроэлектронике. С помощью синхротронного излучения можно не только определить структуру вещества, но и наблюдать, как она меняется во время реакции. Первая очередь СКИФа рассчитана на семь экспериментальных станций. В дальнейшем их количество планируют увеличить примерно до 30. Это должно превратить установку в крупный междисциплинарный центр, где смогут одновременно работать специалисты из разных областей науки и представители промышленности. Текущий запуск - только начало работы СКИФа. В ближайшие месяцы основное внимание будет сосредоточено на вводе первых экспериментальных станций, после чего установка начнет принимать полноценные научные эксперименты |
|
Ученые впервые оценили биоэкономику России по методологии, гармонизированной с подходом Европейского союза. Расчеты показали, что по объему валовой добавленной стоимости биоэкономика России в 2023 году сопоставима с крупнейшими странами ЕС. Разработанный подход позволил сравнить структуру отечественной биоэкономики с показателями стран ЕС по единым принципам расчета. Исследование выполнили специалисты ФИЦ Биотехнологии РАН и Ассоциации «Технологическая платформа БиоТех2030». Результаты опубликованы в журнале «Биотехнология». Биоэкономика объединяет отрасли, использующие возобновляемые биологические ресурсы для производства продуктов питания, материалов, химической продукции, лекарств, энергии и других товаров. Во многих странах она рассматривается как один из ключевых инструментов технологического развития, повышения ресурсной эффективности и снижения зависимости от ископаемого сырья. В России это направление также становится одним из приоритетов в рамках национальных проектов технологического лидерства, однако до настоящего времени в РФ не было оценки биоэкономики, сопоставимой с наиболее проработанными европейскими подходами по структуре показателей и методике расчета. Ученые адаптировали к российской статистике методологию, применяемую Joint Research Centre Европейской комиссии, которая используется для мониторинга биоэкономики в странах ЕС. Для расчета использовались показатели валовой добавленной стоимости, занятости и производительности труда в различных секторах экономики, а базовым годом для международного сопоставления был выбран 2023 год - как наиболее поздний из синхронизированных сроков между статистическими системами России и ЕС. Такой подход позволил впервые сравнить Россию и страны ЕС на основе единых принципов. Согласно расчетам, в 2023 году биоэкономика России обеспечила около 6% валовой добавленной стоимости страны - почти 9,6 трлн рублей. В этих секторах было занято 7,84 млн человек, или 10,75% всех работающих в экономике. Основной вклад в российскую биоэкономику вносят сельское хозяйство и пищевая промышленность: в 2023 году на них пришлось 78,8% всей валовой добавленной стоимости сектора. При этом исследование показало, что производительность труда в российской биоэкономике заметно ниже средних показателей ЕС. В среднем по всем секторам в 2023 году она была ниже показателя ЕС более чем в 3,8 раза: 13,2 тыс. евро на человека против 50,65 тыс. евро. Наиболее заметный разрыв исследователи зафиксировали в лесном хозяйстве, деревообработке и ряде перерабатывающих отраслей. Исключением стали рыболовство и рыбоводство, где показатели России оказались близки к европейским. «Наша задача состояла в том, чтобы получить инструмент сопоставимой оценки российской биоэкономики. Это позволило не только определить ее масштаб, но и увидеть, в каких секторах - например, в лесном хозяйстве или переработке сельскохозяйственного сырья - особенно заметен технологический разрыв с ЕС», - отметил один из авторов исследования Антон Костинов, специалист отдела стратегических коммуникаций и экспертного прогнозирования ФИЦ Биотехнологии РАН, руководитель экспертно-аналитической практики Ассоциации «ТП Биотех2030». 
А. М. Костинов, С. С. Сапун, А. А. Чигирева, А. Г. Осьмакова. Оценка развития биоэкономики России и проведение сравнительного анализа со странами Европейского союза/ Биотехнология, 2026 |
|
Ученые смоделировали улучшенный материал для катода - положительно заряженного элемента, проводящего ток в литий-ионных батареях. Предложенная структура похожа на сэндвич и состоит из слоев оксида кобальта с литием и графена. Авторы полагают, что материал может в 1,6 раза увеличить скорость зарядки аккумулятора и в 5 раз повысить его емкость по сравнению с аналогами. Разработка не теряет своих свойств при сильном нагреве и охлаждении, а потому может лечь в основу более долговечных и безопасных аккумуляторов электромобилей, телефонов и ноутбуков. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Energy Storage. Работу литий-ионного аккумулятора можно сравнить с челночным бегом. При зарядке от положительного элемента батареи (катода) ионы лития «бегут» к отрицательному аноду, а при разрядке возвращаются обратно. При этом, чем быстрее ионы присоединяются к материалу катода и отсоединяются от него, тем быстрее заряжается и разряжается батарея. Чем больше ионов способен «накопить» катод, тем выше емкость аккумулятора. Чаще всего этот элемент делают из оксида кобальта с литием. Хотя такой материал изначально обладает высокой емкостью, он быстро разрушается и теряет свои свойства при слишком высоких и низких температурах, а также при частой зарядке и разрядке. Поэтому, чтобы сделать аккумуляторы электромобилей, ноутбуков и телефонов долговечнее и надежнее, ученые стремятся найти наиболее совершенный материал для катода. Исследователи из Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (Саратов) с помощью компьютерного моделирования предсказали улучшенный материал, по строению напоминающий сэндвич, который можно использовать для изготовления катодов. В его основе лежит традиционный оксид кобальта с литием, к которому добавлен тонкий слой графена - листа из углерода толщиной в один атом. Авторы выбрали именно графен, поскольку он хорошо проводит ток и имеет высокую прочность, которая убережет катод от преждевременного разрушения. С помощью квантово-химических методов авторы рассчитали характеристики смоделированного материала и нашли оптимальное количество слоев оксида кобальта с литием и графена. Ученые протестировали варианты, в которых соотношение этих компонентов по массе менялось от 1:1 (равное количество оксида и графена) до 8:1 (оксида в восемь раз больше, чем графена). Оказалось, что структура, в которой оксида кобальта с литием по массе было в восемь раз больше, чем графена, обеспечивает наилучшее перемещение ионов - в 1,6 раза быстрее, чем в чистом оксиде кобальта с литием. Это значит, что на зарядку такого образца будет уходить гораздо меньше времени. Кроме того, емкость этого материала повысилась более чем в пять раз, и она не падала даже при охлаждении до -40°С и нагреве до 80°С. Авторы предполагают, что дальнейшее увеличение количества оксида кобальта с литием по отношению к графену (до соотношения 9:1 и более) может дополнительно улучшить емкость материала, но в то же время ухудшить его прочность и скорость перемещения ионов. Однако достоверно оценить свойства этих вариантов еще предстоит в будущем. «Наше исследование приближает появление смартфонов и ноутбуков, которые заряжаются за минуты и работают дни без подзарядки, а также электромобилей с запасом хода, сравнимым с бензиновыми авто, и безопасных даже в экстремальных климатических условиях. В дальнейшем мы планируем проанализировать квантовую емкость сэндвича на основе графена и оксида кобальта с литием в процессе отсоединения от него ионов лития, то есть с учетом изменения состава. Такой анализ может утвердить возможность использования предложенный материал в качестве основы для катодов в суперконденсаторах, способных быстро отдавать заряд, и ионно-литиевых батареях, способных накапливать много заряда», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Владислав Шунаев, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры радиотехники и электродинамики Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского. |
|
Исследователи Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта совместно с коллегами провели успешные испытания нового биоактивного материала для ортопедии на основе природного минерала гидроксиапатита с добавлением оксида азота. Разработка в будущем поможет значительно снизить риск отторжения протезов и защитит пациентов от бактериальных инфекций. Результаты масштабной межвузовской работы, поддержанной госзаданием «Наука», опубликованы в журнале Applied Surface Science. Ежегодно в мире проводится около трех миллионов операций по протезированию крупных суставов. Однако до 29% таких операций заканчиваются повторными хирургическими вмешательствами, при которых уже установленный имплантат приходится заменять новым. Это связано с тем, что традиционные имплантаты из титановых сплавов обладают отличной прочностью, но сами по себе они недостаточно «биоактивны» - не способны вступать во взаимодействие с живым организмом. Из-за этого протез может плохо срастаться с костью или становиться субстратом для роста бактерий. Чтобы решить эту проблему, на титановые имплантаты наносят покрытия из гидроксиапатита - кальций-фосфатного минерала, близкого по составу к костной ткани, - которые помогают протезу приживаться в организме. Кроме того, чтобы наделить эти покрытия дополнительными (в том числе антибактериальными) свойствами, в них можно добавить оксид азота. Это природное соединение в определенных дозах стимулирует заживление тканей, улучшает кровоснабжение и подавляет рост бактерий. Именно такое покрытие в рамках исследования создали специалисты из Томского политехнического университета (Томск). Для этого ученые использовали метод высокочастотного магнетронного распыления. В вакуумной камере распыляли мишень из гидроксиапатита в газовой среде, состоящей из смеси аргона и азота. Серия экспериментов позволила найти оптимальную пропорцию этих газов. -атем исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) совместно с коллегами из Сибирского государственного медицинского университета (Томск) провели комплексную медико-биологическую проверку нового материала. Исследователи детально изучили, как живые клетки взаимодействуют с модифицированной поверхностью имплантата. Эксперименты с мезенхимальными стволовыми клетками человека показали высокую биосовместимость материала: клетки на таких поверхностях выживали гораздо лучше, чем на чистом титане без покрытия. Интересным открытием стало то, что на ранних сроках (через 7 дней после помещения клеток на материал) покрытия с высоким содержанием азота слегка «успокаивают» клетки, снижая активность некоторых генов, отвечающих за быстрое превращение стволовых клеток в костные. При этом сам потенциал клеток к формированию кости полностью сохраняется. Это говорит о том, что покрытие работает как безопасная «подушка», процессы на которой требуют более длительного наблюдения. «Основной задачей исследования был поиск оптимального соотношения всех компонентов синтеза. Использование кальций-фосфатных покрытий, обогащенных азотом, - это перспективный подход, который может способствовать созданию заживляющего микроокружения вокруг имплантатов, решая проблему отторжения медицинских изделий организмом», - рассказывает Владимир Малащенко, кандидат биологических наук, научный сотрудник Центра иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ имени Иммануила Канта. Разработка таких материалов - важный шаг к созданию персонализированных медицинских решений, которые ускорят реабилитацию пациентов и сведут к минимуму риск осложнений после сложных ортопедических операций. «В дальнейшем мы планируем провести дополнительные исследования на стволовых клетках на более поздних сроках - от 10 до 28 дней, а также изучить растворимость полученных покрытий и то, с какой скоростью и в каких объемах молекулы оксида азота будут выделяться в окружающие ткани в условиях живого организма», - подводит итог Владимир Малащенко. В исследовании также принимали сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург). |
|
Российские ученые впервые продемонстрировали работу перовскитного поляритонного лазера с прямой электрической накачкой - одной из самых сложных задач современной фотоники. Разработанная конструкция открывает путь к созданию нового поколения компактных и энергоэффективных источников света для фотонных технологий. Работу выполнила лаборатория гибридной фотоники под руководством Павлоса Лагудакиса - первого лауреата Национальной премии в области будущих технологий «Вызов» - в Сколтехе совместно с коллегами из ИТМО и НИУ ВШЭ. Исследование опубликовано в журнале Nature. Почему обычных лазеров уже недостаточно Сегодня лазеры используются практически везде - они лежат в основе волоконно-оптической связи, медицинских приборов, промышленных станков, систем хранения данных и множества научных установок. Однако по мере того, как электроника становится все меньше и производительнее, обычные полупроводниковые лазеры приближаются к своим физическим пределам. Они потребляют относительно много энергии, выделяют тепло и требуют более сложных конструкций. Поэтому физики уже несколько десятилетий ищут материалы и принципы работы, которые позволили бы создавать компактные и энергоэффективные источники света. Одним из самых перспективных направлений считаются поляритонные лазеры. Чем поляритон отличается от обычного фотона Обычный лазер работает благодаря большому количеству фотонов. Чтобы возникло лазерное излучение, необходимо сначала накопить огромное число возбужденных электронов, а это требует больших затрат энергии. В поляритонном лазере ситуация совсем другая: поляритон возникает, когда фотон оказывается буквально заперт внутри микроскопического оптического резонатора и начинает настолько сильно взаимодействовать с веществом, что их уже невозможно рассматривать отдельно. Так появляется новая квазичастица - поляритон, которая одновременно обладает свойствами света и вещества. Поляритонам гораздо легче перейти в единое квантовое состояние, поэтому лазерная генерация начинается при меньших энергозатратах. Именно поэтому поляритонные лазеры рассматриваются как возможная основа фотонных процессоров, сверхбыстрых оптических вычислений и нового поколения систем передачи информации. Главное препятствие - электрическая накачка Несмотря на очевидные преимущества, создать такой лазер оказалось труднее, чем предполагали исследователи. Особенно перспективными для подобных устройств считались галогенидные перовскиты - материалы, которые легко получать из раствора, а их взаимодействие со светом оказалось одним из лучших среди современных полупроводников. -а последние годы ученым удалось создать множество перовскитных лазеров, однако почти все они работали только при оптической накачке. Иными словами, чтобы лазер заработал, его нужно было сначала осветить другим, гораздо более мощным лазером. Для фундаментальной науки это приемлемо, но для практических устройств - нет. Если подобные технологии когда-нибудь появятся в компьютерах, средствах связи или оптических чипах, они должны работать от обычного электрического тока. Именно переход от оптической к электрической накачке многие годы оставался главным препятствием. Новая архитектура перовскитного лазера Российские исследователи предложили принципиально новую архитектуру устройства: они использовали микропластину перовскита CsPbBr₃, выращенную из раствора, подключили к ней химически инертные электроды из однослойных углеродных нанотрубок и поместили всю конструкцию внутрь оптического микрорезонатора. При охлаждении устройства до температуры 8 К и подаче постоянного электрического тока внутри структуры сформировался p-i-n-диод - одна из наиболее эффективных конструкций полупроводниковых приборов, позволяющая равномерно вводить в материал электроны. Именно такой баланс оказался необходим для возникновения поляритонов в достаточном количестве. В результате уже при токе 65 микроампер устройство перешло в режим устойчивой поляритонной лазерной генерации. «Наш результат можно считать не только важным этапом в развитии перовскитных лазеров, но и основой нового направления разработки неэпитаксиальных полупроводниковых лазерных диодов. Мы впервые продемонстрировали поляритонный лазерный диод, работающий при прямой электрической накачке перовскитного микрокристалла, выращенного по растворной технологии. Научные группы, занимающие лидирующие позиции в мире, пытались достичь лазерной генерации в неэпитаксиальных полупроводниках на протяжении более чем 60 лет. До нашей работы были продемонстрированы лишь интегральные устройства, в которых тонкий слой органического полупроводника или перовскита генерировал лазерное излучение при возбуждении светом тонкопленочного светодиода, что представляет собой случай косвенной электрической накачки», - рассказал Анатолий Пушкарев, соавтор исследования из лаборатории гибридной фотоники Сколковского института науки и технологий. Перспективы разработки Ранее ученым удавалось добиться либо промежуточного режима между светодиодом и лазером, либо лазерной генерации только при дополнительной оптической накачке. Отечественные ученые впервые показали, что перовскитный поляритонный лазер может работать непосредственно от постоянного электрического тока. «Поскольку снижение энергозатрат каждого лазерного источника имеет принципиальное значение при использовании тысяч лазеров на одном чипе, среди приоритетных областей применения мы в первую очередь выделяем устройства интегральной фотоники, включая оптические интерконнекторы между процессорами, фотонные вычислительные ускорители и оптические нейроморфные процессоры», - отметил Анатолий Пушкарев. Пока устройство функционирует лишь при температуре около −265 °C, однако сама возможность реализовать такую схему считается важнейшим доказательством принципа. Следующим шагом станет поиск материалов и конструкций, которые позволят добиться аналогичного эффекта уже при более высоких температурах. Текст: Ксения -емскова |
|
Ученые нашли способ дистанционно следить за изменением толщины льда на реках и озерах с помощью подводного акустического зонда. Предложенный подход будет полезен при оценке безопасности ледовых переправ и позволит точнее рассчитывать риск весенних паводков. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в The Journal of the Acoustical Society of America. От толщины льда на реках и озерах во многом зависит безопасность людей, которые выходят на зимнюю рыбалку и пользуются ледовыми переправами, а также сохранность сооружений, например мостов, опоры которых находятся в воде. Традиционно толщину льда измеряют с помощью эпизодического бурения или на стационарных гидрологических постах. Однако информация, получаемая этими методами, весьма ограничена, количество гидрологических постов сокращается, а бурение не обеспечивает непрерывного мониторинга толщины льда, особенно на стадиях формирования и таяния ледяного покрова, когда такие наблюдения крайне актуальны. Поэтому нужны альтернативные методы постоянного мониторинга. Ученые из Института прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН (Нижний Новгород) и Арктического и антарктического научно-исследовательского института (Санкт-Петербург) с коллегами проследили полный цикл замерзания и таяния пресноводного льда с помощью подводного акустического зонда в лабораторных условиях. Авторы собрали в малом ледовом бассейне Арктического и антарктического научно-исследовательского института экспериментальную установку, включающую два радиолокатора, установленных на автоматическом поворотном устройстве над водной поверхностью, а также подводный акустический зонд и линейку акустических датчиков вблизи поверхности. Подводный акустический зонд был расположен на дне так, чтобы посылать к поверхности воды ультразвук на частоте 200 килогерц (распространенная рабочая частота для эхолотов). Такие сигналы, достигая льда, отражались и, как эхо, улавливались тем же зондом. При этом устройство принимало отражения от обеих границ льда: от нижней (с водой) и от верхней (с воздухом). «Преимущество подводного зонда состоит в том, что его работа не зависит от погодных условий и измерения продолжаются даже в период таяния, восполняя пробел в наблюдениях, который особенно критичен для прогнозирования паводков», - поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юрий Титченко, кандидат физико-математических наук, заместитель заведующего отделом радиофизических методов в гидрофизике ИПФ РАН. По тому, насколько сигнал от верхней границы льда поступал на зонд позже, чем от нижней, авторы смогли рассчитать толщину льда. Более того, специалисты определили скорость распространения звука во льду и коэффициент его затухания. Эти параметры оказались различными для стадий замерзания и таяния льда, что согласуется с результатами, полученными ранее другими методами. Поэтому по ним можно будет определять риск разрушения ледяного покрова и отслеживать приближение паводков. В результате ученые построили математическую модель отраженного льдом акустического импульса, которая согласуется с сигналом, наблюдаемым в эксперименте. По характеристикам принятого зондом сигнала модель позволяет рассчитать толщину льда в широком диапазоне значений. Это значит, что на практике можно установить под водой акустический датчик, и он сможет автоматически сообщать о том, как меняется лед, без необходимости его бурения. «Разработанный нами метод зондирования льда позволяет вести непрерывный мониторинг в труднодоступных местах и в ситуациях, когда выход на лед опасен. Предложенная система позволит своевременно предупреждать государственные и частные организации об опасном истончении льда и помогать метеорологам оценивать региональное влияние глобального изменения климата и строить более точные прогнозы весеннего половодья. В дальнейшем мы планируем обработать результаты только что завершенной второй фазы лабораторного эксперимента с замораживанием соленого льда и получить алгоритм измерения толщины, который может быть применен для морского льда», - рассказывает Юрий Титченко. В исследовании принимали участие сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), и Яньтайского института исследований прибрежной зоны (Китай). |
|
Ученые получили магнитофотонный кристалл, с помощью которого можно эффективно управлять интенсивностью отраженного света. Исследователям с помощью магнитного поля удалось изменять интенсивность оптического пучка, отраженного в конкретной точке, на 19%, то есть делать его сильнее или слабее. Этот эффект можно будет использовать в оптических компьютерах, где информация кодируется потоком фотонов (частиц света), а не электронов, как в существующих устройствах. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Photonics. На сегодняшний день активно развиваются оптические (фотонные) компьютеры, в которых информация будет обрабатываться с помощью света, а не электронов. Для работы таких компьютеров необходимы компактные устройства, которые изменяют свойства света, например, благодаря эффекту Гуса-Хенхен. При этом явлении свет, падающий на поверхность, отражается не только в точке, в которую упал, но и в другом месте, отстоящем примерно на 500 нанометров (расстоянии, сопоставимом с размером мельчайших бактерий). Чтобы усилить такой эффект, ученые используют фотонные кристаллы - многослойные объекты, способные «удерживать» свет внутри себя на доли микросекунд и благодаря этому «отодвигать» точку отражения света еще дальше - вплоть до нескольких миллиметров. При этом, чтобы научиться точно управлять «сдвигом» при отражении света и интенсивностью получаемого луча, нужны фотонные кристаллы из разных активных материалов, которые меняют свои свойства под действием, например, магнитных полей. Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) изготовили магнитофотонный кристалл, в котором интенсивность отраженного света можно настраивать с помощью магнитного поля. Для этого авторы нанесли тонкий слой магнитного материала на основе висмута, иттрия и железа, на фотонный кристалл, состоящий из слоев оксида кремния и тантала. Именно благодаря такому покрытию у фотонного кристалла появилась возможность менять свойства света в магнитном поле. Исследователи направили на полученный образец лазерный луч и с помощью датчика измерили, куда именно падает пучок света и где затем отражается. Авторы увидели два пучка: первый отразился от поверхности кристалла ровно в точке, куда падал луч, а место отражения второго сместилось на десятки микрометров из-за «захвата» света внутри кристалла. Оказалось, что интенсивностью этих двух пучков можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, делая лучи сильнее или слабее. Кроме того, авторам удалось на 19% изменить интенсивность свечения зоны между двумя лучами - прямым отраженным и смещенным. Это означает, что магнитофотонный кристалл в перспективе сможет кодировать разную информацию с помощью оптического излучения, меняющегося под действием магнитного поля. Такие магнитофотонные кристаллы смогут стать модуляторами - элементами для обработки данных - в фотонных компьютерах будущего. «В дальнейшем мы планируем изготовить магнитофотонный кристалл с еще большей "задержкой" света в магнитном слое, чтобы увеличить эффект сдвига пучков и еще больше изменить интенсивность свечения в области между отраженными пучками при включении магнитного поля. Для этого можно будет попробовать новые магнитооптические материалы для фотонного кристалла и оптимизировать его размеры для лучшего захвата света внутри себя», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Фролов, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник кафедры нанофотоники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. |
|
Микробы из содовых озер, глубинных осадочных отложений и вечной мерзлоты помнят времена, когда на -емле еще не было ни лесов, ни животных. В лаборатории реликтовых микробных сообществ ФИЦ Биотехнологии РАН изучают эти древние экосистемы, чтобы понять, как невидимые сообщества когда то формировали атмосферу планеты и как сегодня помогают очищать сточные воды и перерабатывать отходы. Руководитель лаборатории Николай Пименов в интервью объединенной редакции проектов «Индикатор» и InScience.News рассказывает, что такое «реликтовые» микробы, как они выживают в содовых озерах и подземной биосфере, почему без них не будет чистой воды и могут ли те же сообщества в перспективе помочь экосистемам пережить техногенные катастрофы вроде разлива мазута под Анапой. - Вы возглавляете лабораторию реликтовых микробных сообществ ФИЦ Биотехнологии РАН. Я - астрофизик по образованию, у нас есть термин - «реликтовое излучение». Есть общеизвестный термин «реликтовые леса». А что означает термин «реликтовые микробы»? Где они встречаются в природе? Отличаются ли они от современных микробных сообществ? - Начнем с того, что достаточно сложно оценить возраст микроорганизмов. С некоторым допущением можно считать, что практически большинство микробных сообществ, которые сегодня заселяют природные экосистемы, они реликтовые, поскольку возникли достаточно давно и функционировали на протяжении многих тысячелетий. Этот термин был предложен Георгием Александровичем -аварзиным для названия своей лаборатории. Он был одним из корифеев отечественной микробиологии, и очень много направлений, которые до сих пор актуальны, он разрабатывал и был их основоположником. В частности, он увлекался эволюцией микроорганизмов. Он интересовался даже не сколько происхождением, откуда они взялись, а тем, каким образом развивалось микробное сообщество на нашей планете, и какую роль эти микроорганизмы играли в становлении того газового состава атмосферы, который сейчас есть у нас - это появление кислорода за счет фотосинтеза и углекислоты при дыхании, других газов, что приносит вулканическая деятельность. -аглядывая в далекое прошлое, включая данные палеоисследований, Георгий Александрович пришел к выводу, что на нашей планете существовали условия, когда озера, водные системы, были содовые. В составе морской воды преобладает обычная соль, NaCl. А он предположил, что многие миллионы лет назад на нашей планете существовали водоемы, обогащенные содой, и он назвал это «содовый континент». И такие озера дошли до нашего времени в виде содовых озер, которые встречаются и на нашей территории, и на территории других стран. Такие содовые озера, где основная соль - карбонат натрия в высоких концентрациях - это гиперсоленые водоемы, только насыщенные не хлоридом натрия, а содой, и поэтому у них очень высокое значения pH 9-11. Тем не менее, в таких щелочных озерах, где, казалось бы, жизнь невозможна, присутствуют развитые микробные сообщества. И он предположил, что много миллионов лет назад такие системы существовали на нашей планете и, самое главное, в них протекали все основные геохимические процессы круговорота биогенных элементов, которые сегодня происходят на нашей планете. Как аналог таких древних сообществ и были выбраны эти озера для изучения. Так возник термин «реликтовые», то есть это те системы, которые произошли много лет назад, и которые играли важную роль на том этапе развития жизни на нашей планете, и они фактически функционируют до сих пор. И там действительно есть микроорганизмы, способные как образовывать органическое вещество, то есть первичные продуценты, цианобактерии, так и микроорганизмы, осуществляющие разные стадии деструкции и минерализации органического вещества. Еще хорошие примеры - мы научились бурить нашу планету как на суше, так и в океане, а значит, можем доставать образцы из глубоких слоев осадочных или почвенных отложений. Мы можем попасть туда, где микроорганизмы встречаются, и они там функционируют, практически изолированно от поверхности -емли. Поэтому можно сказать, что это - те сообщества, которые живут многие тысячелетия без нашего реального воздействия. Вот так возник термин «подземная биосфера», ну а микроорганизмы там тоже реликтовые. Ну и последний момент, что мы сегодня имеем - это криолитозона (верхняя часть земной коры с отрицательной температурой почв, отложений, горных пород, с наличием или возможностью существования подземных льдов - примечание редакции). Видим и оттаивание мерзлых пород в связи с глобальным потеплением, но это высвобождение тех микроорганизмов, которые были в неактивном состоянии. И их, которые провели в анабиозе не одну сотню лет, мы сравниваем с теми микроорганизмами, что нас окружают. Итак, термин - «реликтовые микробные сообщества» - в действительности отражает те микроорганизмы или те микробные сообщества, которые жили на нашей планете на протяжении многих тысячелетий и сохранились до сих пор и сейчас функционируют. - Вы много работаете с микробными сообществами, которые участвуют в очистке сточных вод и переработке загрязнителей. Если объяснять на пальцах, как происходит такая очистка воды или переработка отходов? Почему с точки зрения этих процессов науке могут быть особенно интересны древние, реликтовые экосистемы? - Начнем с того, что в микробиологии есть целое направления - водная микробиология. Я начинал свои исследования микробного мира с изучения механизмов проникновения сахаров в клетки прокариот. Но после окончания аспирантуры практически сразу перешел в лабораторию Михаила Владимировича Иванова, академика РАН - ведущего ученого в области изучения геохимической деятельности микроорганизмов в водных экосистемах, который долгое время возглавлял Институт микробиологии. На тот период его научные интересы были связаны с изучением микробиологических процессов в морских эксистемах. Поэтому я после окончания аспирантуры пришел к нему в лабораторию и в течение нескольких десятков лет участвовал во многих морских экспедициях, изучая микробные процессы круговорота углерода и серы в океане. Сейчас, конечно, немножечко изменилась ситуация, и рейсов стало меньше, и статус мой изменился. Тем не менее у меня остался интерес к водным экосистемам. А любые очистные сооружения можно рассматривать как сильно загрязненный водоем. При этом роль микроорганизмов в процессах очистки сточных вод - огромна. 
Николай Пименов, из личного архива Николай Пименов, из личного архива |
|
Сотрудники Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН и их коллеги впервые идентифицировали и охарактеризовали люциферазу грибного комара Keroplatus testaceus. Исследование показало, что новый фермент, вероятнее всего, произошёл от запасающего белка гексамерина и представляет ранее неизвестный эволюционный путь возникновения биолюминесценции у насекомых. Полученные результаты раскрывают молекулярные основы свечения двукрылых и создают предпосылки для разработки новых инструментов биомедицинской визуализации. Результаты опубликованы в Journal of Molecular Biology. Об этом сообщает сайт ИБХ РАН. Исследователи ИБХ РАН и их коллеги впервые идентифицировали, клонировали и охарактеризовали люциферазу двукрылых насекомых (Diptera), выделенную из грибного комара Keroplatus testaceus . Среди насекомых биолюминесцентные виды описаны для отрядов Coleoptera (жуки) и Diptera (мухи и комары). При этом механизмы свечения жуков хорошо и подробно изучены, в то время как структуры ключевых компонентов биолюминесцентных систем двукрылых оставались неизвестными, несмотря на все предпринимаемые попытки в течение нескольких последних десятилетий. Авторы изучили структуру, генетический контекст и эволюционный путь нового фермента. Результаты исследования позволяют сделать вывод о происхождении найденной люциферазы из запасающего белка гексамерина, что указывает на уникальный и совершенно новый эволюционный путь трансформации от гемоцианинов через гексамерины к люциферазе. В то же время, реконструкция генома K. testaceus и исследование геномного контекста показали, что ген люциферазы имеет одноэкзонную структуру и расположен в консервативном локусе E(spl), отвечающем за регуляцию целого комплекса событий в процессе развития насекомых. Рядом с основным геном авторы обнаружили его близкий паралог, что указывает на недавнее эволюционное событие дупликации и возможную неофункционализацию. Биолюминесцентные системы двукрылых насекомых уникальны и не похожи ни на какие другие, известные на данный момент. Полученные данные закрывают многолетний пробел в изучении молекулярных механизмов свечения насекомых и открывают новые перспективы для разработки инструментов молекулярной визуализации в биомедицинских исследованиях. Напомним, что в 2025 году один из авторов этой работы, Илья Ямпольский, был удостоен Национальной премии "Вызов" в номинации "Прорыв" за расшифровку механизма биолюминесценции грибов и создание на основе этого механизма первых в мире светящихся растений. |
|
Ученые создали доступный и недорогой инструмент для раннего обнаружения загрязнителей в морской воде. Это система, которая анализирует, насколько часто сокращается тело ушастых медуз (аурелий) при плавании. Частота таких сокращений зависит от химического состава воды, поэтому по ней можно с точностью до 100% выявить посторонние вещества, например, нефтепродукты. Разработка поможет оперативно отслеживать экологическое состояние портов, прибрежных зон и морских ферм. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Marine Science and Engineering. Из-за деятельности человека в моря попадают разные загрязнители - нефтепродукты, пестициды, тяжелые металлы, пластик. Они вредят здоровью морских обитателей и, накапливаясь в тканях рыб и моллюсков, могут оказаться в организме человека. Поэтому важно контролировать чистоту морей, особенно на участках, используемых для купания людей и выращивания морепродуктов. Традиционно качество воды контролируют, отбирая пробы для лабораторного химического анализа. Этот метод очень точен, но он не позволяет отслеживать загрязненность в реальном времени, поскольку такие тесты невозможно проводить даже раз в час. Поэтому в качестве альтернативы ученые стремятся использовать биологические «маркеры» - морских обитателей (например, мидий, микроводоросли и медуз), очень чувствительных к изменению состава воды. Исследователи из Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН (Севастополь) разработали систему, которая выявляет загрязнители в воде по «живому датчику» - ушастым аурелиям ( Aurelia aurita ). Эти медузы обитают в водах умеренного и тропического климата, в том числе в Черном и Средиземном морях. Более ранние исследования показали, что ушастые аурелии очень чувствительны к химическому составу воды - при загрязнении тяжелыми металлами, нефтепродуктами или микропластиком купол этих медуз сокращается с другой частотой, чем в чистой воде. Однако использовать такие пульсации в качестве признака для мониторинга раньше не удавалось, поскольку не было точных автоматизированных систем наблюдения за ними. «Мы предлагаем простую и автономную установку, которую можно будет развертывать в полевых условиях без дорогостоящего лабораторного оборудования. Согласно идее, сначала в любой интересующей прибрежной зоне специалисты устанавливают аквариум с медузами, через который протекает морская вода. Далее с помощью системы компьютерного зрения и разработанного нами алгоритма они отслеживают поведение этих особей, которое зависит от качества воды», - поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Вышкваркова, кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории ландшафтной экологии и геоматики Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН. Чтобы обучить алгоритм, авторы помещали шесть медуз в аквариумы с чистой морской водой и записывали их поведение на видео. На каждом кадре нейросеть находила медузу, определяла ее силуэт и отслеживала сокращения купола и траекторию движения животного. Всего алгоритм анализировал одиннадцать показателей: частоту пульсаций, интервалы между сокращениями, характеристики движения и другие. -атем в аквариумы добавляли небольшое количество дизельного топлива - частого загрязнителя прибрежных вод. В результате алгоритм научился со 100% точностью различать для каждой медузы «нормальные» (в чистой воде) и «измененные» (после внесения топлива) характеристики движений. Поскольку каждая медуза по-разному реагирует на загрязнение воды (у одной особи купол может начать сокращаться чаще, чем в норме, а у другой - реже), было важно сравнивать изменения в пульсациях из-за загрязнителя не с каким-то средним показателем, а с характеристиками именно той же медузы в чистой воде. Алгоритм безошибочно уловил изменения в поведении у всех шести медуз, когда в аквариум добавили загрязнитель. Это значит, что во время реального мониторинга будет достаточно отслеживать движения всего нескольких особей, чтобы надежно оценить состояние прибрежных вод. «В дальнейшем мы расширим спектр исследуемых загрязняющих веществ. Параллельно мы планируем серии опытов с другими представителями черноморской фауны (в частности, ракообразными). Полученные данные позволят провести сравнительную оценку видов и обосновать выбор наиболее информативного кандидата для внедрения в систему биомониторинга морских акваторий», - рассказывает Елена Вышкваркова. |
|
Этот разговор академика Константина Анохина с профессором Му-мин Пу происходил во время Конференции по сознанию животных (ACC-2026) в июне этого года в Китае. Анохин и Пу смотрят на проблему искусственного интеллекта сквозь призму фундаментальных законов биологического мозга. Именно академик Анохин в свое время доказал ключевую роль «ранних генов» в консолидации памяти, открыв молекулярные «выключатели», которые переводят наш опыт в долговременную форму. Путь самого профессора Пу - от теоретической физики к нейробиологии и нейроморфным технологиям показывает, как физика сложных систем стала главным ключом к разгадке мозга, и отражает глобальный сдвиг в мировой науке: исследование сознания перестало быть философским увлечением ученых на закате карьеры и превратилось в передовой край науки для нового поколения исследователей. Публикуем эту беседу с любезного разрешения дружественного портала Neuronovosti.Ru, для которого она была записана . Константин Анохин - директор Института перспективных исследований мозга МГУ., академик РАН, один из ведущих мировых специалистов в области нейробиологии памяти, высших функций мозга и сознания. Автор фундаментальной Гиперсетевой теории мозга (теории когнитома). Согласно этой концепции, разум и сознание представляют собой не просто активность отдельных клеток, а высшую макроструктуру - распределенную нейронную гиперсеть («когнитом»), которая связывает воедино весь субъективный и когнитивный опыт организма. Активно развивает подходы к созданию биоподобного искусственного интеллекта нового поколения на основе принципов работы естественных нейронных систем. Му-мин Пу - всемирно известный китайско-американский нейробиолог и биофизик, научный руководитель Института нейронаук Китайской академии наук (CAS), директор Центра передового опыта в области наук о мозге и интеллектуальных технологий CAS. Один из самых авторитетных исследователей пластичности мозга в мире. Главный идеолог и архитектор масштабного государственного проекта China Brain Project, который объединил фундаментальное изучение мозга с разработкой систем «интеллекта, подобного мозгу». КА : Можно я сначала расскажу короткую историю? В 1991 году я участвовал во встрече Европейской сети по изучению обучения и памяти (European Network of Learning and Memory) в Исландии. Был сентябрь, мы жили в университетском кампусе за пределами Рейкьявика - вокруг было поле и несколько маленьких домиков, так что по вечерам делать было совершенно нечего. Со мной были мои аспиранты, и я предложил: давайте сделаем наши вечера здесь по-настоящему интересными. Будем приглашать выдающихся ученых, приехавших на конференцию, и задавать им важные вопросы об их жизни и карьере: почему они выбрали именно эту область науки, кто были их учителя, и кто оказал на них наибольшее влияние. И вот, вечер за вечером, мы в нашем «русском доме» вели беседы - с Пером Андерсоном, Тимом Блиссом, Ричардом Моррисом. Позже я продолжил эту традицию на конференциях, в которых участвовал и которые организовывал. И мне очень хотелось бы повторить такой разговор здесь, потому что я уверен: многим людям будут крайне интересны ваши ответы на подобные вопросы. Вы согласны? ММП : Конечно! КА : Вы ведь физик по образованию. Как случилось, что вы заинтересовались нейробиологией? ММП . А ведь это, действительно, интересно, потому что я и докторскую защищал как физик, изучал биофизику мембран, работая над технологией диффузии белков в клеточной мембране. В то время мне удалось измерить скорость диффузии белка родопсина - главного зрительного белка в сетчатке. Я еще не знал тогда, куда все это меня приведет, и насколько важным окажутся эти исследования для дальнейшей работы. КА : В начале 70-х? В тот период ученые еще не знали, как устроена оболочка клетки. Многие считали её жесткой и статичной структурой, где все элементы жестко закреплены на своих местах... ММП : В 1973-1974 годах. В то время мы впервые показали, насколько быстро белок может перемещаться по мембране. Образно говоря, доказали, что мембрана живой клетки - это не твердая «стена», а жидкое «озеро», в котором белки могут свободно «плавать». Повторяю, тогда я был физиком и еще ничего не понимал в биологии. После получения ученой степени я размышлял, чем заниматься дальше. И Ричард Коун, мой научный руководитель в Университете Джонса Хопкинса, оказавший на меня огромное влияние, сказал: «Если не знаешь, что делать, возможно, тебе стоит поехать в Вудс-Хол, там обсуждаются самые интересные проблемы, и ты в итоге обязательно наткнешься на что-то стоящее». Летом 1974 года я получил официальную должность постдока в Вудс-Холе, своеобразной «научной Мекке» для биологов со всего мира. Это небольшая портовая деревня на мысе Кейп-Код в штате Массачусетс, где расположена знаменитая Морская биологическая лаборатория (MBL) - старейшая частная морская лаборатория в США. Там я немного обучился физиологии и впервые взял в руки микроскопические иглы-электроды, воткнул их в живые светочувствительные клетки мечехвоста (Limulus) и в реальном времени на экране осциллографа увидел, как живой глаз превращает вспышку света в электрический ток. Возможно, это и был переломный момент, когда я из физика-теоретика превратился в нейробиолога. Я слушал лекции, они, действительно, были захватывающими, и всё же к концу лета я все-еще не мог решить, какую конкретно тему выбрать для своей постдокторской работы. Однажды, прогуливаясь по кампусу, я наткнулся на книжную выставку и обнаружил новую книгу под названием «On Development: The Biology of Form» биолога-эволюциониста Джона Тейлора Боннера. Она только что вышла в издательстве Гарвардского университета. Я купил ее и прочитал её за несколько дней. Эта книга наглядно показывает, как из самых простых кирпичиков - отдельных клеток и молекул - шаг за шагом выстраиваются сложнейшие системы. В частности, там подробно описывалось, как клетки приобретают полярность, а в качестве классического примера приводилась яйцеклетка фукуса - бурой водоросли. Эта тема меня по-настоящему увлекла, и мне захотелось поближе познакомиться с этой областью науки. Человеком, который совершил этот научный прорыв и разгадал тайну фукуса, был Лайонел Джаффе. Именно он связал физику (свет и электричество) с биологией (развитием клетки). Он доказал, что физические и электрические силы (такие как гравитация или солнечный свет) могут нарушать симметрию и индуцировать полярность клеток. Джаффе выдвинул теорию, что внутренние электрические поля, генерируемые ионными токами, работают как миниатюрный аппарат для электрофореза внутри клетки. Вдохновленный этими идеями, я решил пойти к нему в лабораторию в качестве постдока и переключился на клетки животных. Мне хотелось изучить, как нейрон превращается из абсолютно симметричной сферы в высоко поляризованную клетку с дендритами на одном конце и аксоном на другом. Мне было безумно интересно, однако за два года работы мне так и не удалось обнаружить эти ионные токи, вызывающие эту поляризацию. Тогда я обратился к классическим трудам конца 1920-х годов. Они показывали, что, если приложить искусственное электрическое поле, нейроны начинают поляризоваться. В этой области, называемой гальванотропизмом, велось много работ, в том числе и в России. Так что вместо того, чтобы искать скрытые эндогенные токи, я начал сам прикладывать внешние электрические поля к растущим аксонам - с помощью микроэлектродов. Это было захватывающе: получалось, что токи, возникающие при развитии эмбриона, могут создавать электрические поля, которые задают нейронам полярность и буквально направляют их рост. Меня увлекла сама суть процесса - как именно белки распределяются асимметрично, ведь неравномерное распределение элементов и есть основа поляризации. Внешняя сила нарушает симметрию внутри клетки, это состояние закрепляется, и в итоге запускается направленное развитие. И тогда я задумался: хорошо, а что это значит? Какой вообще смысл клетке собирать белки в одном месте, если силы диффузии стремятся хаотично размыть их по всей мембране? Я начал осознавать, что в этом противоречии и кроется главная тайна синапса. Наша память и способность мозга к обучению (пластичность) напрямую зависят от этого процесса: синапс просто не сможет сформироваться и удерживать информацию, если нужные молекулярные компоненты не будут жестко закреплены в одной конкретной точке. Таким образом, я переключился на нейробиологию, начав использовать синапс в качестве модели для изучения локализации белков и механизмов этого процесса. КА : Для вас тогда это была чисто физическая задача - победить хаос диффузии и зафиксировать белок, - или вы уже смотрели на проблему шире, понимая, что закладываете фундамент для изучения пластичности синапсов? ММП : На том этапе исследователи еще не пытались детально разобраться в детальных механизмах синаптической потенциации - то есть, в том, как синапсы усиливают свои сигналы. Только в конце 1970-х годов, после открытия NMDA-рецепторов - специальных белков в мозге, которые улавливают сигналы и впускают в клетку кальций для запуска памяти, и описания их функций, исследователи начали фокусироваться на процессах, связанных с ионами кальция. Чуть позже, уже в 1980-х, разгорелся большой спор о том, где именно прячется этот механизм. Ученые разделились на два лагеря: одни считали, что изменения происходят на передающем конце нейрона (пресинаптически), а другие - что на принимающем (постсинаптически). Эти дискуссии затянулись на многие годы. В конце прошлого века новые технологии микроскопии наконец позволили ученым увидеть движение отдельных молекул. Стало ясно, что рецепторы буквально попадают в ловушку внутри синапса - эту идею я доказал еще в 1982 году. Но до сих пор остается главная загадка: как именно синапс понимает, где ему нужно собраться? Нервное окончание должно подать какой-то химический сигнал, чтобы рецепторы собрались ровно в месте контакта. Что это за сигнал и как устроена эта молекулярная ловушка - наука не до конца понимает даже сегодня. КА : Меня поражает, как мало мы знаем о точных функциях синапсов и нейронов, которые нам еще только предстоит открыть. У нас есть лишь схематичное понимание, и некоторые элементы этого понимания могут оказаться абсолютно неверными. ММП : Совершенно верно! -десь стоит упомянуть книгу выдающихся нейробиологов Дэйла Пёрвса и Джеффа Лихтмана «Принципы развития нервной системы», которая вышла в 1985 году и до сих пор не переиздавалась. В ней подробно описывается трофическая гипотеза - идея о том, что синапсы постоянно конкурируют за особые факторы роста и питания, которые выделяют клетки. Эта гипотеза до сих пор остается непревзойденной. Как именно пре- и постсинаптические клетки взаимодействуют друг с другом и как устроена эта синаптическая конкуренция - ключевые вопросы, из которых, по сути, и выросли все мои последующие исследования. Вот вы спросили, что повлияло на меня в моей карьере. Это не были мои непосредственные руководители, и дело не в том, что я встретил кого-то, кто поделился со мной важной идеей. Именно потому, что я не знал биологов, - я всегда читал классические учебники. Всё это пришло именно из чтения учебников: о трофических факторах, о синаптической конкуренции, о гипотезе Хебба... КА : Поразительно, что это именно учебники, а не научные статьи. Дело в том, что в учебниках (особенно написанных хорошими учеными) авторы всегда стремятся выстроить четкие, фундаментальные концепции, которые можно проверить. ММП : Я хотел бы указать на одну важную проблему, касающуюся классических учебников или монографий по нейробиологии, написанных очень давно. Ощущение такое, что они не требуют переиздания просто потому, что в самой этой области не было достигнуто принципиального прогресса. Сам Лихтман комментирует это, да и вообще все вокруг постоянно твердят, что книге «Принципы развития нервной системы» уже сорок лет: «Сделайте обновленное издание! Ведь за это время наука ушла далеко вперед, почему вы не хотите переработать книгу?» Но каждый раз, когда я разговаривал с Джеффом, я просил его: «Пожалуйста, не переиздавай её, потому что классика не подлежит редакции». Классическая книга стоит как незыблемое свидетельство состояния науки той эпохи. И неважно, были ли старые идеи опровергнуты или они все еще ждут своей экспериментальной проверки. Поскольку развитие нервной системы до сих пор остается недостаточно исследованным и недостаточно понятым процессом, эту книгу следует оставить без изменений. * КА : -начит, я прав: ваша исследовательская логика развивалась от механики простых периферийных связей к фундаментальным вопросам межклеточного питания и конкуренции, а от них - к самому сложному. Расскажите, когда именно произошёл этот переломный момент и вы переключились на изучение центральных синапсов мозга? ММП : Это произошло благодаря чистой случайности, когда я перевелся из Колумбийского университета в Калифорнийский университет в Сан-Диего (UCSD). Моим соседом по лаборатории в Пасифик-холл оказался Билл Харрис, который как раз начинал заниматься картированием синапсов. В этой области существует важнейший вопрос: как изначально диффузная, размытая карта нейронных связей со временем становится высокоточной? Это была как раз та самая концепция конкуренции из книги Пёрвза и Лихтмана - о том, как окончания аксонов борются друг с другом за выживание. И мы решили поставить эксперименты, чтобы выяснить, по каким правилам идет это соперничество, что именно делает синапсы стабильными и почему часть из них в итоге элиминируется (отмирает). КА : Это ведь также модель, которая широко изучалась в контексте развития нервно-мышечной системы... Вы говорите, что искали правила конкуренции в мозге, но разве вы не переносили туда ту модель, которую ученые уже видели в мышцах? ММП : Да. И тут произошла интересная вещь: я был полностью готов перейти к исследованиям in vivo (на живом организме), поскольку к тому моменту выполнил огромное количество работ (включая изучение факторов роста и питания в синапсах), но все они были сделаны на культурах клеток. И меня за это постоянно критиковали. Люди говорили: «О, это всё в культуре ... Пока ты не покажешь это на живом организме, научное сообщество не проявит к открытию должного интереса». Поэтому я всегда стремился найти подходящую живую систему, чтобы перепроверить результаты, полученные в чашке Петри. Культура клеток проста, тогда как реальный живой организм - среда невероятно сложная. И если явление, увиденное в культуре, удается воссоздать в живом организме, это делает открытие в разы более значимым. Именно так я начал переходить к экспериментам in vivo, и этой важной вехой в моей карьере стала наша совместная работа с Кристин Хольт - в то время исследователем из UCSD, а сегодня - профессором Кембриджа и одной из ведущих мировых специалистов в области биологии развития. Ведь просто прочесть учебник, найти там гипотезу и сопоставить факты - это легко. Правило «нейроны, которые активируются вместе, связываются вместе» в теории выглядит очень простым. Но в учебниках никогда не говорилось, насколько именно точными должны быть эти временные совпадения, чтобы приводить к стабилизации или, наоборот, к отмиранию синапсов. И в этом плане зрительная система головастика оказалась идеальной экспериментальной платформой. Именно на ней мне и удалось открыть пластичность, зависящую от времени прихода импульсов (STDP - spike-timing-dependent plasticity) - фундаментальный закон мозга, согласно которому разница всего в несколько миллисекунд между сигналами нейронов определяет, превратится ли связь в прочную память или сотрется навсегда. КА : По вашему мнению или исходя из ваших личных предпочтений - поскольку вы размышляете над множеством самых разных проблем - какие нерешенные задачи в современной нейробиологии вы считаете главными? ММП. : Я считаю, что одна из ключевых проблем - это природа перцептивной памяти, которую мы исследуем как эмерджентное свойство (то есть, новое системное качество, возникающее лишь при объединении коллективной работы) нейронных сетей. Сейчас этот феномен рассматривается как фундаментальный аспект сознания. На мой взгляд, изучение подобных сложных, системных свойств биологических сетей остается главным вызовом для нейробиологии. Убедительной теории здесь пока нет из-за колоссальной сложности систем, а огромную часть феноменов нам только предстоит изучить экспериментально. Именно этим направлением я советую заняться молодым исследователям. Полагаю, на поиск окончательных ответов уйдет еще не одно десятилетие. * КА : Я тоже так считаю. Но вас, как и меня, наверняка интригуют эмерджентные свойства искусственных сетей - в частности, спонтанная специализация нейронов. Ведь там тоже возникают сложные системные эффекты, однако полностью отсутствует синхронизация. Если искусственные сети способны генерировать сложные эмерджентные свойства без ключевого биологического механизма - синхронизации, означает ли это, что их «интеллект» принципиально иной природы, или же это доказывает их глубинную ущербность и неспособность прийти к подлинному сознанию? Что вы думаете по этому поводу? ММП : В искусственных сетях синхронизация отсутствует - обучение там идет через подстройку весов, исходя из средней скорости их обновления. Это напоминает биологическую нейромодуляцию, но без привязки ко времени. Существуют искусственные методы работы с долговременной памятью, однако они плохо справляются с временнЫми факторами. В живой нервной системе обработка сигналов на уровне отдельных импульсов (спайков) крайне эффективна, а сама информация не объединяется в общие массивы (не агрегируется). Создавать алгоритмы для импульсных нейросетей (Spiking Neural Networks), которыми сейчас активно занимаются исследователи, гораздо сложнее. Алгоритм обратного распространения ошибки (backpropagation) в классических сетях настолько силен и удобен, что ученые просто не уделяют достаточно времени созданию алгоритмов обучения и модификации для импульсных моделей. Ученые нашли обходной путь. Они берут аналоговые вычисления и смотрят, сколько импульсов (спайков) накапливается в синапсе перед тем, как он сработает. На основе этого количества они высчитывают среднюю частоту сигналов. Если подобрать правильную математическую функцию, этот процесс можно упростить и превратить в обычную частоту. В итоге это позволяет использовать тот же привычный метод для настройки и изменения весов в нейросети. КА : Вы руководите Центром передовых технологий в области науки о мозге и интеллектуальных систем. Насколько я понимаю, именно вашей идеей было связать его работу с нейробиологией. Как вы думаете, возникнет ли в будущем необходимость создавать более точные биологические модели нервной системы, включая импульсные сети, и будет ли здесь прогресс? Или же колоссальные вычислительные мощности и ресурсы, которые сейчас брошены на развитие обычных нейросетей, затормозят разработку нейроморфных и биологически реалистичных технологий? ММП : Это неизбежно, потому что классические сети сейчас невероятно успешны. Как только вы перестаете беспокоиться о нехватке вычислительной мощности и объемах данных, вы просто добавляете сотни миллиардов новых параметров и связей. Сочетая огромные мощности с этими параметрами, вы увеличиваете сложность и потенциал системы. Имея такие ресурсы, можно вообще ни о чем не переживать. Но это неустойчивый путь. На самом деле, мне кажется, всё сводится к тому, что чем больше вычислений, чем больше данных и чем больше параметров вы получаете, тем мощнее становится модель. КА : И мы упираемся в стену... ММП : В конце концов вы упретесь в стену, потому что нельзя бесконечно добавлять данные, не имея достаточного количества энергии для поддержания системы. Поэтому люди будут вынуждены задуматься о более совершенных алгоритмах и более эффективной архитектуре. Архитектура современных больших языковых моделей слишком проста: даже если взять Трансформер, в нем все равно используется базовая однородная структура связей, преимущественно с прямым распространением сигнала (feed-forward). При этом не учитывается разнообразие нейронов, не берутся в расчет такие вещи, как избирательная связанность или сокращение числа связей. Главная проблема больших языковых моделей сейчас совершенно очевидна: они просто не умеют запоминать информацию надолго. Механизмы долговременной памяти невозможно внедрить путем простых модификаций архитектуры. Система не способна оценить, должна ли конкретная связь зафиксироваться навсегда или её следует стереть. Нам необходим алгоритм памяти, которая со временем угасает, но при подтверждении важности информации консолидируется и переходит в постоянное хранилище. Из-за отсутствия такого механизма возникает проблема непрерывного обучения (continuious learning). У моделей нет памяти, способной развиваться во времени. Вы можете общаться с языковой моделью сегодня и завтра, но этот опыт никак ее не изменит - она не сохранит информацию о вас. -автра она снова воспримет вас как совершенно незнакомого, нового человека, потому что не помнит, что общалась с вами вчера. КА : Когда вы сказали, что 80% своего времени думаете об ИИ, вы имели в виду именно эти проблемы? ММП : Да, именно. Вообще-то я уже много лет размышляю о том, как устроена эффективная архитектура мозга у живых организмов. Но в последние пару лет я был вынужден переключиться на ИИ, потому что большие языковые модели стали невероятно мощными и их уже почти готовы встраиваться в физические системы. А это несет реальную опасность для общества. Послушайте Илона Маска: он заявляет, что к 2030 году его фабрики выпустят сто миллионов роботов. Но он ни разу не говорил о том, как эти роботы будут взаимодействовать с людьми. Будет ли у них сознание? Будут ли у них мораль и этика? Смогут ли они нормально общаться с людьми в обществе? Есть ли у них эмпатия? Если не заложить все эти аспекты в роботов, общество столкнется с огромной проблемой. Я не сомневаюсь, что он сможет выпустить миллионы роботов на улицы. Меня волнует другое: кто будет продавать это «железо» и как контролировать робота, когда он выйдет в город? У него должна быть система управления (регулирования). Нам необходимо тестировать роботов - проводить не только тесты на сознание, но и проверять их на эмпатию и этические стандарты. КА : То есть, здесь вы, как ученый, переводите важные социальные вопросы на язык конкретных задач, которые наука должна изучать и решать? ММП : Да, и это идеально совпадает с моими интересами. Я уже много лет изучаю высший интеллект и такие сложные свойства психики, как самосознание. Именно поэтому меня так впечатляет ваша научная программа по сравнительному изучению сознания и вопросы, которые мы обсуждаем на этой конференции. Мы пришли к этому через изучение животных - у нас уже есть целый набор критериев для проверки разных сторон интеллекта, включая сознание. И теперь нам действительно нужно создать правила управления для роботов с мощнейшим интеллектом. Некоторые утверждают, что скоро появится сильный искусственный интеллект (AGI), который превзойдет человека в мышлении. Но если у него не будет развит социальный интеллект, общество окажется в большой опасности. Так что, исследования в области сравнительного анализа сознания сейчас имеют важнейшее значение, и общество ждет от нас ответов. Мы должны использовать наш опыт изучения животных (где у нас есть проверенные методы, тесты и инструменты вмешательства) для того, чтобы установить правила контроля над новым поколением роботов. КА : Нам отчаянно нужны не только тесты - необходимо разработать и конкретные инструменты для контроля. ММП : Именно так. Представьте, что мы понимаем, как у животных возникает эмпатия, - ведь у нас есть целый набор инструментов воздействия. В экспериментах с животными мы задаем сценарии, обучаем их, прививаем им более высокий уровень эмпатии, памяти или других аспектов интеллекта. Мы могли бы использовать эти же методы, чтобы контролировать и помогать развивать «правильный» интеллект у создаваемых нами искусственных систем. На самом деле, мы хотим, чтобы роботы были даже более эмпатичными, чем люди, ведь далеко не все люди обладают эмпатией. Мы должны требовать, чтобы роботы сочетали в себе лучшие качества и были лучше нас. Джеффри Хинтон, ключевой разработчик методов глубокого обучения, очень переживал из-за этого, его главные мысли были заняты тем, как нам контролировать вид, который умнее нас. КА : И его идея заключалась в том, что мы должны воспитывать ИИ так, «как хорошие родители воспитывают ребенка», который в будущем станет умнее их, прививая ему эмпатию с самого детства... ММП : Да, и бывает, что у отца материнский инстинкт развит даже сильнее, чем у матери. Хинтон использовал именно выражение «материнский инстинкт». Если мы поймем биологическую природу формирования этого инстинкта у животных, почему бы нам не обучить этому искусственный интеллект, используя «обучение с подкреплением» (reinforcement learning)? Таким образом, у роботов появится сильный материнский инстинкт, который будет заложен в них навсегда. КА : Спасибо, что поделились своими мыслями. Меня этот вопрос беспокоит точно так же. Вплоть до того, что иногда я начинаю думать: а стоит ли вообще двигаться в этом направлении? Ведь сам этот прогресс может принести вред, если мы создадим мыслящие, сознательные системы. Если мы не будем четко понимать, как их контролировать, и при этом создадим сознательный ИИ, это может закончиться катастрофой - для всего человечества. ММП : На самом деле, мне кажется, что только нейробиологи и исследователи мозга - то есть люди, которые понимают, как устроен разум, - по-настоящему переживают об этом. У нас есть понимание, которого нет у специалистов по ИИ. Разработчики не осознают масштаб социальной угрозы, которую несет сильный искусственный интеллект (AGI), и не говорят об этом. Они сосредоточены исключительно на логике, анализе и когнитивных функциях. Поэтому я считаю, что наш долг - объяснять им эти риски и помогать во всем разобраться. Будем надеяться, что они к нам прислушаются. Я считаю, что следующие 5 лет станут самым переломным временем для нашего общества из-за стремительного прогресса ИИ и робототехники. Общество просто не знает, что с этим делать. Даже сами создатели этих технологий в растерянности. Пусть существует хотя бы 10-процентная вероятность катастрофы - разработчиков эти 10% не волнуют, но нас-то они волнуют! Поэтому ближайшие 5 лет критически важны. Самой науке, возможно, придется измениться. Но сейчас большинство ученых, включая нейробиологов, ведут себя так, будто их это не касается. Они говорят: «Это не мое дело, моя задача - публиковать статьи и получать гранты». Это политика страуса - прятать голову в песок, возможно, потому что у них просто нет ресурсов или смелости открыто взглянуть на проблему. Но ведь это касается и студентов: мы их обучаем, они приходят в профессию, выходят в общество, и им тоже придется со всем этим разбираться. Прежде всего, молодым ученым стоит шире смотреть на главную цель своей карьеры. Фундаментальная наука по-прежнему стремится понять, как рождаются скрытые (эмерджентные) свойства в живых нейронных связях, - и это до сих пор самая важная проблема в биологии. Непосредственная работа над этой задачей станет для главным источником знаний. Но в то же время нужно смотреть и на другие виды, включая «новый вид» - искусственный интеллект, и изучать, как зарождается сознание в нем. Я считаю, что оба этих направления одинаково важны для исследований. КА : Безусловно, нынешним студентам неизбежно придется столкнуться с этой проблемой. Альтернативы нет - они окажутся в эпицентре этих вызовов. Именно по этой причине я инициировал проект AnyMind. Его первоначальная концепция была сосредоточена на охвате широкого спектра биологических видов, обладающих сознанием. Однако за четыре года эволюции проекта, уже в рамках второй конференции, я сместил акцент на методологию исследования нечеловеческого сознания (non-human consciousness). Это означает, что нам пора признать: существуют иные системы, обладающие потенциалом не только высшей когнитивной деятельности, но и формирования сознания как такового. Еще 10-15 лет назад я глубоко интересовался искусственными нейронными сетями и утверждал, что нам следует экстраполировать методы и эмпирические знания из нейробиологии на их анализ. В искусственных сетях мы точно так же можем регистрировать активность нейронов и проводить направленные манипуляции с ними. Следовательно, весь инструментарий современной нейробиологии применим для декодирования и понимания принципов работы искусственных систем. Постепенно я пришел к мысли, что колоссальный рост их эффективности и появление новых скрытых свойств (которые для нас всё еще загадка), скорее всего, помогут нам приблизиться к пониманию самой фундаментальной природы сознания. Как нашего собственного, так и сознания вообще в самых разных системах. Они могут сильно отличаться от нас и не обладать сложной архитектурой, но в них зарождается нечто новое. В то же время это пугает, ведь мы не знаем, что именно там зародится. В нашем институте работает лаборатория нейронного интеллекта. Там исследуется как раз эта граница между обычным ИИ и импульсными нейросетями. Кроме того, мы сотрудничаем с российской компанией по вопросам больших моделей, чтобы понимать, что в них происходит, и осторожно их контролировать. Это отнимает у меня лично всё больше времени. Думаю, я совершенно осознанно назвал этот проект «Программой сравнительного изучения сознания». Это значит, что речь идет не только о животных, нечеловеческом разуме или младенцах, но и об искусственных системах. Мы обязаны объединить все эти направления, чтобы докопаться до сути. Еще несколько лет назад исследованием сознания ученые начинали заниматься ближе к пенсии - о нем задумывались на закате карьеры. Но сегодня ситуация кардинально изменилась: изучение сознания стало делом именно для молодых исследователей. Во-первых, это фундаментальный вопрос нашего бытия: для человека сознание эквивалентно самому существованию, ведь нас нет, если мы не в сознании. Во-вторых, появились реальные экспериментальные инструменты, позволяющие вести полноценную и смелую научную работу. И в-третьих, как мы уже обсуждали, это загадочная и интригующая область на стыке нейробиологии и развития искусственных систем. Беседу записала Елена Кокурина |
|
Ученые определили соединения, которые позволят выявлять устойчивый к антибиотикам микроорганизм из шестерки наиболее опасных - ацинетобактер баумании. Эта бактерия вызывает у человека инфекции дыхательной, мочеполовой и пищеварительной систем. Обнаруженные биологические «метки» могут использоваться для ранней диагностики этого патогена, а также для разработки новых эффективных антимикробных препаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences. С каждым годом все больше болезнетворных бактерий приобретает устойчивость к антибиотикам. Наибольшее беспокойство у медиков вызывает группа ESKAPE, в которую входит шесть микроорганизмов - энтерококк фециум, золотистый стафилококк, клебсиелла пневмониа, ацинетобактер баумании, синегнойная палочка и энтеробактер. Эти патогены устойчивы ко многим современным препаратам и вызывают широкий круг инфекций: они поражают пищеварительную, дыхательную, мочеполовую системы, соединительные ткани и кожу. Поэтому ученые ищут новые способы раннего выявления и борьбы с такими болезнями. Ученые из Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера (Санкт-Петербург) обнаружили биологические «маркеры», по которым можно обнаружить одного из представителей группы ESKAPE - ацинетобактер баумании. Более того, такие «маркеры» могут служить мишенями для разработки новых лекарств, к которым у бактерии еще нет устойчивости. Авторы в течение суток выращивали клетки ацинетобактера в жидкой питательной среде. -а это время микроорганизмы выделили множество продуктов жизнедеятельности. Чтобы определить их состав и выявить специфичные для ацинетобактера вещества, ученые пропустили жидкость, в которой росла культура бактерий, через пористую среду - сорбент. Благодаря тому, что молекулы с разным весом и структурой проходят через сорбент с разной скоростью, исследователям удалось разделить весь набор молекул на семь отдельных «порций» (фракций). -атем каждую фракцию ученые исследовали с помощью рамановской спектроскопии - метода, который напоминает снятие «отпечатков пальцев» с молекул. Для этого на образец светят лазером и смотрят, как он рассеивает свет. В результате получают спектры - графики, на которых можно найти характерные для разных веществ пики рассеяния. Анализ показал, что все семь фракций отличаются друг от друга, но одна выделяется особенно: в ее спектре авторы нашли уникальные маркеры - высокие пики аминокислоты треонина, углеводов и каротиноидов (защитных пигментов, которые бактерии синтезируют в ответ на стресс). Кроме того, здесь оказался пик, соответствующий фосфатидилсерину - важнейшему компоненту клеточных мембран. Его обнаружение говорит о том, что в этой фракции содержались крошечные мембранные пузырьки, которые бактерии «отщепляли» от своей поверхности в окружающее пространство. Такие пузырьки переносят белки, токсины и сигнальные молекулы, важные для заражения хозяина (в частности, организма человека). «Полученные данные позволят разработать быстрые способы выявления ацинетобактера и найти маркеры для оценки его устойчивости к антибиотикам. Все это ускорит постановку диагноза и подбор эффективного лечения для пациентов с бактериальными инфекциями. Кроме того, метаболиты бактерий могут пригодиться для разработки лекарств. В дальнейшем мы планируем выделять отдельные биологически активные вещества и проверять их эффекты на клетки иммунной системы», - рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Полина Гребенкина, лаборант-исследователь Санкт-Петербургского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Пастера, младший научный сотрудник отдела иммунологии и межклеточных взаимодействий НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта. В исследовании принимали участие сотрудники Научно-исследовательского института акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта (Санкт-Петербург), АО «ОПТЭК» (Санкт-Петербург) и Северо--ападного государственного медицинского университета имени И.И. Мечникова (Санкт-Петербург). |
|
Ученые выяснили, что изменение режима увлажнения почв Тамбовской области за последние 50 лет существенно повлияло на их строение и химические свойства. -а это время из-за изменения структуры осадков и снижения уровня грунтовых вод активно вымывались карбонаты, почвы подкислились, и их окислительно-восстановительный режим изменился, причем выраженность этих изменений зависела от положения почвы в рельефе. Полученные данные помогут точнее прогнозировать, как изменения климата повлияют на плодородие российских почв в будущем, а также разработать стратегии по улучшению качества обработки земель. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Eurasian Soil Science. Водный режим - один из важнейших факторов, определяющих свойства почв. Движение воды по почвенному профилю (из верхних горизонтов к нижним) влияет на перераспределение минеральных соединений, кислотность и формирование внешних признаков, по которым можно судить об условиях переувлажнения. Поэтому, наблюдая, как менялись почвы на протяжении последних десятилетий или даже столетий, ученые могут спрогнозировать будущие изменения, а также найти оптимальные подходы к сохранению сельскохозяйственных и природных земель. Однако проследить такие процессы удается редко, поскольку для этого необходимы повторные исследования участков, подробно изученных несколько десятилетий назад. Исследователи из Почвенного института имени В.В. Докучаева (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) сравнили свойства современных почв на территории Тамбовской области с данными 1970-х годов. Авторы выбрали четыре типа почв, сменяющих друг друга в пределах одной западины (местности, похожей на котловину), но занимающих разные элементы рельефа - от ее днища до водораздельной поверхности, то есть возвышенности. Это позволило проследить, как положение в ландшафте влияет на реакцию почв в условиях изменения климата. В ходе экспедиции 2022 года ученые описали строение почвенных профилей, определили глубину горизонтов, измерили содержание карбонатов и кислотность почв. Кроме того, авторы сравнили современное положение железо-марганцевых конкреций с архивными описаниями. Эти природные образования формируются при периодическом переувлажнении почвы и служат чувствительным индикатором изменений водного режима. Кроме того, исследователи проанализировали метеорологические наблюдения за период с 1936 по 2022 год и с помощью численного моделирования оценили изменение вертикальных потоков влаги в почве. Анализ показал, что за последние 50 лет режим увлажнения изменился. Доля жидких осадков, в особенности летних дождей, увеличилась, тогда как объем воды, поступающий в почву при весеннем снеготаянии, сократился. Моделирование выявило два периода, когда влага активнее всего поступала в почвенный профиль: 1980-2000-е и 2010-2020-е годы. Это усилило перераспределение веществ в почвах и привело к изменению ряда их свойств. В большинстве исследованных почв содержание карбонатов за последние 50 лет уменьшилось на 10-71% в зависимости от типа почвы, а глубина их залегания увеличилась. Отмечается, что произошло подкисление почвенной среды: значения кислотности (pH) в них снизились на 0,1-1,4 единицы. Кроме того, ученые обнаружили смещение глубины залегания железо-марганцевых конкреций, что свидетельствует о перестройке условий сезонного переувлажнения. При этом разные типы почв дали неодинаковый отклик на климатические изменения. Наиболее стабильными оказались пахотные черноземы, расположенные на возвышенных участках рельефа, где строение профиля сохранилось практически без изменений. Наиболее выраженные изменения произошли в солоди, занимающей самое низкое положение в рельефе: мощность верхнего плодородного горизонта - гумусового - увеличилась почти втрое, с 9,5 до 28 сантиметров. При этом в таких почвах карбонаты исчезли из верхних 150 сантиметров профиля, а зона максимального распространения железо-марганцевых конкреций сместилась глубже. В черноземе и пахотном солонце, расположенных выше по склону, также изменились распределение карбонатов, кислотность и положение конкреций, однако мощность гумусового горизонта осталась практически такой же, как 50 лет назад. «Полученные нами результаты помогут специалистам прогнозировать, как в дальнейшем поменяются плодородие и физико-химические свойства российских почв в условиях изменения климата. Кроме того, опираясь на полученные данные, станет возможно сформулировать рекомендации о корректировке систем земледелия, в частности подходов к удобрению и поливу, а также минимизации экологических рисков. В будущем мы планируем на основе полученных данных количественно охарактеризовать скорости процессов образования почв во временном масштабе», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мария Смирнова, кандидат географических наук, доцент кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и старший научный сотрудник Почвенного института имени В.В. Докучаева. |
|
Ученые разработали биоинформатический инструмент scParadise, который позволяет с точностью до 99,9% определять типы клеток и предсказывать их свойства на основе данных расшифровки РНК. Разработка будет полезна в диагностике заболеваний: например, она поможет отличить раковые клетки от здоровых, а также выявить иммунные клетки, вызывающие хроническое воспаление при ожирении. Это, в свою очередь, позволит создавать персонализированные и более эффективные лекарства, действующие на конкретную мишень. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nucleic Acids Research. В биологии и медицине для исследования «внутренней жизни» клеток все чаще используют секвенирование РНК. Это подход, при котором специалисты расшифровывают и анализируют все молекулы, считанные с ДНК. Набор и количество таких молекул индивидуальны для разных клеток, поэтому по ним можно различить даже внешне похожие образцы - например, определенные типы иммунных клеток. Это бывает необходимо при диагностике заболеваний и поиске их причины. Хотя современные приборы уже позволяют расшифровать РНК с высокой точностью, обработать полученные последовательности и безошибочно сравнить их друг с другом оказывается сложно. Вручную делать это очень долго, а существующие автоматические алгоритмы часто ошибаются, особенно когда имеют дело с необычными клетками, например, из редких опухолей. Это ограничивает применение РНК-секвенирования в медицинской практике. Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи (Москва) и Центра стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью ФМБА России (Москва) разработали компьютерную программу scParadise, которая по последовательностям РНК с точностью до 99,9% отличает разные клетки друг от друга и оценивает их белковый состав. В основе инструмента лежит алгоритм искусственного интеллекта, объединяющий модели scAdam и scEve, а также модуль контроля качества scNoah. Модель scAdam использует данные РНК-секвенирования для классификации клеток, различая, например, стволовые, иммунные и другие типы. Главная трудность, с которой сталкиваются специалисты при обучении подобных алгоритмов, - это неоднородность данных. Есть клетки, для которых уже существуют тысячи наборов данных об их РНК, но есть те (например, клетки редких опухолей), для которых таких данных очень мало. Поэтому раньше не удавалось научить программу точно выявлять эти редкие варианты. «scAdam решает такую проблему хитрым способом: он искусственно создает дополнительные "цифровые копии" редких клеток на основе математических закономерностей. Это можно сравнить с тем, как нейросети "дорисовывают" недостающие фрагменты фотографии, а избыточные типы, наоборот, сокращает, чтобы все группы оказались представлены более равномерно. Кроме того, если scAdam распознает неизвестную для него клетку, которой не было в обучающем наборе, он честно определяет ее как совершенно новый, еще не изученный тип, а не приписывает в какую-то из известных групп», - рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Елизавета Чечехина, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории генных и клеточных технологий МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова. Вторая модель - scEve - по данным об РНК предсказывает количество и состав белков на поверхности клетки. -нать это важно, чтобы понимать, как клетка взаимодействует с окружающими тканями и с лекарствами. Более того, иногда именно белки помогают точно определить тип клетки. Например, Т-лимфоциты и натуральные киллеры (клетки иммунной системы) генетически очень похожи, но на поверхности они несут разные белки. Последняя составляющая алгоритма - модель scNoah - это служба «контроля качества». Она проверяет работу предыдущих моделей по множеству критериев и составляет карту известных программе клеточных типов, на которой показывает, где могут быть ошибки. Это позволяет ученым увидеть слабые места модели и целенаправленно их улучшать. С помощью инструмента авторы проанализировали состав клеток в разных видах жировой ткани у здоровых людей и пациентов с ожирением. Инструмент смог не только точно выявить все известные клеточные типы, но и обнаружить три ранее не описанные разновидности иммунных клеток, которые могут участвовать в развитии воспалительного процесса при ожирении. «Предложенный алгоритм имеет большие медицинские перспективы: например, он позволит только по данным РНК-секвенирования понять причину воспаления в тканях пациентов с ожирением и находить в опухолях единичные клетки, устойчивые к химиотерапии. Это даст возможность точнее подбирать лечение и тем самым повысить его эффективность. В дальнейшем мы планируем расширять список моделей линеек scAdam и scEve, обученных на данных тканей и органов представителей разных биологических видов. Также в скором времени наш инструмент пополнится новыми типами моделей для решения других важных проблем в анализе данных секвенирования одиночных клеток», - подводит итог Елизавета Чечехина. |
|
Ученые раскрыли трехмерную структуру фермента, который помогает бактериям переживать стрессовые условия, в комплексе с его продуктом. Полученные данные помогут в разработке новых противомикробных препаратов, способных блокировать исследованный фермент и тем самым делать бактерии более уязвимыми. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International journal of Molecular Sciences. Бактерии хорошо приспосабливаются к неблагоприятным условиям среды, например, нехватке еды, повышенным температурам и действию антибиотиков. В этом им помогают сложные системы из белков: они запускают в клетках процессы, необходимые для выживания. Один из таких белков - фермент RelSeq. Он синтезирует и разрушает молекулы (p)ppGpp, называемые алармонами, которые служат «тревожным сигналом» в клетке. Так, если бактерия «чувствует» опасность или стресс, фермент RelSeq начинает производить очень много молекул (p)ppGpp. Этот сигнал улавливают другие белки и запускают изменения в клетке, в частности, приостанавливают ее рост и переключают обмен веществ на режим экономии. Поскольку такие перестройки помогают бактериям выжить, ученые стремятся заблокировать их, чтобы бороться с болезнетворными микроорганизмами, в том числе устойчивыми к антибиотикам. Однако, чтобы нацелить лекарство на фермент RelSeq и прервать цепочку последующих реакций, нужно знать его строение и механизм работы. Ученые из Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт» (Гатчина) и Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) впервые определили кристаллическую структуру фермента RelSeq в комплексе с одним из алармонов - pppGpp. «Нам было интересно исследовать фермент именно в комплексе с pppGpp, поскольку более ранние наши исследования показали, что связывание фермента с этим алармоном увеличивает его стабильность. Когда в результате стресса в клетке накапливается pppGpp, он связывается с ферментом и стабилизирует его. Таким образом, если нарушить взаимодействие RelSeq с pppGpp, то потенциально можно заблокировать ответ бактерии на стресс, а также снизить количество сигнальной молекулы в клетке», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Дарья Виноградова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт». Авторы выделили фермент RelSeq из бактерии-стрептококка и изучили его активность в паре с молекулой pppGpp. Кроме того, ученые вырастили кристаллы комплекса RelSeq-pppGpp и определили их структуру. Оказалось, что pppGpp способен связываться сразу с несколькими участками фермента, отвечающими за синтез и за разрушение pppGpp. Компьютерное моделирование показало, что фермент обладает гибкостью: его участки способны смещаться друг относительно друга. Также авторам удалось определить наиболее предпочтительные места связывания алармона pppGpp. Таким образом, существует сразу несколько «точек», от которых зависит стабильность и работа фермента - именно их потенциально можно будет использовать для нацеливания препаратов, блокирующих RelSeq. «Важно подчеркнуть, что фермент RelSeq не имеет близких аналогов у человека, что делает его перспективной мишенью для разработки лекарственных средств. Поэтому полученные данные о его структуре в комплексе с сигнальными молекулами несомненно прольют свет на механизмы адаптации бактерий к стрессовым условиям, что важно при разработке новых препаратов против бактериальных инфекций. В дальнейшем мы планируем получить кристаллические структуры фермента в комплексе с другими сигнальными молекулами, а также провести ряд экспериментов с использованием компьютерного моделирования, чтобы подобрать потенциальные лекарственные средства и проверить их действие на активность RelSeq», - рассказывает Дарья Виноградова. Ранее ученые создали платформу для наблюдения за работой рибосом - структур, отвечающих за образование белков в клетках. Разработка упростит и ускорит тестирование новых препаратов, нарушающих производство белков у болезнетворных бактерий. |
|
Лаборатория биохимии стрессов микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН выросла из школы академика Опарина и его идеи происхождения жизни, а сегодня занимается тем, как «бессмертные» бактерии переживают стресс, уходят в латентное состояние и возвращаются обратно. -десь открывали белок Rpf, придумали модели латентного туберкулеза и подошли к фотодинамической терапии, в которой микобактерии буквально убивают себя под действием света. -аведующая лабораторией Маргарита Шлеева во второй части интервью объединенной редакции проектов «Индикатор» и InScience.News вспоминает, как путь от школьницы, влюбленной в биологию, привел ее к руководству легендарным подразделением, и объясняет, как фундаментальная биохимия оборачивается реальными технологиями диагностики и лечения. - Когда и при каких обстоятельствах появилось ваша лаборатория, кто стоял у ее истоков? Какие корифеи и научные звезды, основатели целых направлений работали в ней раньше? Как менялись название, структура и тематика исследований со времени основания до наших дней? - Лаборатория биохимии стрессов микроорганизмов была создана в 1996 году на базе лаборатории функциональной биохимии мембран, которой руководил профессор Дмитрий Николаевич Островский - известный российский биохимик, специалист в области мембран бактерий. Его лаборатория, в свою очередь, была создана в 1981 году в результате реорганизации лаборатории эволюционной биохимии, которой руководил академик Александр Иванович Опарин - выдающийся ученый, автор теории происхождения жизни. До 2022 года лабораторией руководил профессор Арсений Сумбатович Капрельянц - биохимик, изучавший молекулярные механизмы адаптации неспорообразующих бактерий к стрессовым условиям. Он является автором идеи динамического ансамбля для описания дыхательной цепи в мембранах бактерий и концепции топодинамической регуляции метаболических процессов в живой клетке. Под его руководством и при непосредственном участии в 1998 году был открыт белок Rpf (фактор, стимулирующий реактивацию покоящихся бактерий). 
ФИЦ Биотехнологии РАН ФИЦ Биотехнологии РАН |
|
С 22 по 25 сентября 2026 года в биотехнопарке наукограда Кольцово (Новосибирская область) состоится ключевое событие в отечественной биотехнологической сфере - XIII Российский форум биотехнологий OpenBio. Организаторы приглашают молодых исследователей в возрасте до 35 лет подать заявки на участие в научной конференции до 3 августа 2026 года. Лучшие работы будут отобраны для устных докладов перед научными сотрудниками ведущих НИИ. Доктор биологических наук, директор ФИЦ Биотехнологии РАН Алексей Федоров отмечает значимость сотрудничества между специалистами и инноваторами для разработки действенных решений: «На наших глазах происходят принципиальные изменения в возможностях биотехнологий. Они интегрируются в направления, которые сейчас объединяются как инженерная или синтетическая биология. И это, конечно же, дает неограниченные возможности молодым исследователям в решении совершенно новых задач, создания производств, про которые недавно еще не думали. Для решения этих новых задач необходимы новые идеи и новые представления, которые как раз свойственны молодым ученым. Форум OpenBio дает прекрасную возможность для обсуждения ключевых вопросов биотехнологии между признанными экспертами, ведущими учеными и молодыми исследователями. Конференция позволяет обсудить и оценить предлагаемые молодыми учеными новые идеи, решения, подходы. Это полностью отвечает целям научно-технологического прогресса, где развитие биотехнологий играет одну из ключевых ролей в дальнейшем развитии нашей страны», - подчеркнул Алексей Федоров. Доктор биологических наук, член-корреспондент. РАН, и.о. директора Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича» Елена Пономаренко разделяет эту позицию: «С точки зрения биоинформатики и биомедицинской химии программа OpenBio-2026 выглядит весьма своевременной. Мы уже привыкли, что компьютерное моделирование и реальный синтез идут параллельно. Отдельная секция по биоинформатике как раз отражает этот сдвиг: от простого анализа больших данных мы переходим к дизайну новых соединений, который сейчас и движет фармацевтику. Быстрое предсказание структуры белков и моделирование взаимодействий - уже не только наука, но и вопрос безопасности. А конкурс, где IT-разработчики встречаются напрямую с лабораториями, дает хорошую возможность проверить алгоритмы не на искусственных данных, а в реальной работе, что очень важно для индустрии. Понятно, что самый большой интерес вызывают работы, где компьютерные расчеты подтверждены экспериментом, и особенно проекты на стыке IT и химии, именно там сейчас происходят главные изменения», - добавила Елена Пономаренко. В программе научной конференции - шесть тематических секций, где молодые исследователи смогут представить собственные доклады: Вирусология - строение, генетика и размножение вирусов, их взаимодействие с клетками, методы обнаружения и противодействия; Биомедицина - применение в медицине достижений естественных наук, а также адаптация их методов и подходов в клинических целях; Молекулярная биология - отслеживание внутриклеточных процессов и управление ими микро- и наноскопическими методиками; Биофизика - выявление связей между физическими механизмами организации живых объектов и биологическими особенностями их жизнедеятельности; Биотехнология - использование биологических организмов, систем или процессов для решения задач промышленности, науки, техники; Биоинформатика - биологические и биохимические системы в эпоху данных, вычислительной техники и ИИ. Кроме того, в рамках конференции состоятся установочные лекции ведущих ученых, среди которых академики, члены-корреспонденты РАН, профессора и руководители ключевых научных институтов страны: Щелкунов Сергей Николаевич, д.б.н., профессор, академик РАЕН: «Осповирусы: враги и друзья»; Лебедев Игорь Николаевич, д.б.н., член-корр. РАН: «Архитектура и пластичность генома: от молекулярных основ к диагностике и профилактике геномной патологии»; Фёдоров Алексей Николаевич, д.б.н., директор ФИЦ Биотехнологии РАН: «Микроорганизмы-биофабрики: от генной инженерии к инженерной биологии»; Даниленко Валерий Николаевич, д.б.н., профессор: «Нейропсихические заболевания - вызовы двадцать первого века: концепция и алгоритмы создания мультитаргетных микробиом - направленных биотерапевтических препаратов»; Пономаренко Елена Александровна, д.б.н., чл.-корр. РАН: «Биомедицинская химия в эпоху данных: вычислительный дизайн лекарств и предиктивная диагностика»; Борисевич София Станиславовна, д.х.н., ведущий научный сотрудник ЦКП «СКИФ». По итогам конференции все соответствующие требованиям тезисы будут опубликованы в сборнике конференции, размещены в научной электронной библиотеке eLIBRARY с индексацией в РИНЦ (ISBN) и присвоением DOI. Впервые в рамках форума OpenBio пройдет уникальный конкурс «Выбор научного сообщества OpenBio - 2026». Подать заявку на участие в нем могут стартапы, научные институты и коммерческие компании до 15 августа. Конкурс позволит поддержать сильные российские разработки в областях приборостроения, реагентики и расходных материалов, IT-технологий и решений. «Мы уже несколько месяцев работаем с учеными и заведующими лабораторий, собирая карту того, чего отрасли не хватает. Следующий логичный шаг - показать, что у российских разработчиков уже есть решения, которые закрывают эти потребности. Конкурс дает им пространство, чтобы заявить о себе напрямую тем, кто принимает решения о закупках, и стать заметными для инвесторов, работников отрасли и потенциальных партнеров, что особенно актуально для суверенитета страны», - подчеркнула основатель Российского форума биотехнологий OpenBio Юлия Линюшина. Данное направление в рамках форума также поддержит спецпроект, который включает в себя круглый стол «Технологии и продукты отечественного и международного биотеха: что доступно для российского рынка прямо сейчас» и мини-экспозицию компаний с информацией об их оборудовании и разработках, выполненных и произведенных на территории РФ. Бизнес-форум включает экспертные дискуссии, круглые столы и мастер-классы по актуальным вопросам биотехнологий и медицины. В фокусе обсуждения будут противовирусные разработки и регуляторные вызовы, импортозамещение критических реагентов и оборудования, биобанкинг, цифровая медицина и искусственный интеллект, а также подготовка и удержание кадров в биологии и биомедицине. Традиционно в дни OpenBio также будет работать отраслевая выставка компаний, где можно ознакомиться с новейшими решениями и достижениями в области биотехнологий, биофармацевтики и высокотехнологичного оборудования. Присоединяйтесь к OpenBio-2026 - участвуйте в формировании будущего российской биотехнологической отрасли! Подробности и регистрация - на официальном сайте форума. |
|
Во втором сезоне объединенная медиаредакция представит уникальные истории пяти организаций - российских промышленных компаний и исследовательских институтов, разрабатывающих и выпускающих наукоемкое высокотехнологическое оборудование, приборы, реактивы и расходные материалы для обеспечения технологического суверенитета страны. В число героев проекта вошли: ▪️ КБ "Радар" (Троицк) - предприятие, специализирующееся на серийном производстве электроники, включая сквозное проектирование приборов; ▪️ "ФЛИКСБИО" (Санкт-Петербург) - производитель передовых микрофлюидных устройств и систем, включая автоматизированную платформу для синтеза липидных и полимерных наночастиц «ФЛИКС-нано» для доставки лекарств, мРНК-вакцин и препаратов генной терапии, а также устройств «Орган-на-чипе»; ▪️ "Синтол" (Москва) - признанный лидер на отечественном рынке олигонуклеотидного синтеза, разработчик и производитель ДНК-секвенаторов, наборов реагентов для генетического анализа, тест-систем ПЦР-РВ, а также лабораторного оборудования - от термостатов до систем автоматизированного выделения нуклеиновых кислот; ▪️ "Компания Хеликон" (Москва) - один из ведущих поставщиков лабораторного оборудования и реагентов для молекулярной биологии, производитель широкого спектра приборов - от магнитных штативов до систем для электрофореза и гель-документирования; ▪️ Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи (Москва) - флагман отечественной биомедицинской науки, разработчик инновационных вакцин и лекарственных препаратов, в том числе на основе мРНК-технологий. В качестве героев выступят сотрудники компаний и институтов - молодые ученые, изобретатели, инженеры, технологические предприниматели, непосредственно участвующие в процессе разработки, производства, продвижения и популяризации научных приборов и наукоемких технологий. Разноформатные интервью с ними выйдут на сайте НАШЕЙ ЛАБЫ и в пабликах проекта, а также в партнерских федеральных СМИ, в том числе и на нашем портале. Партнером второго сезона медиапроекта выступает АНО "Экологизатор". Инфопартнер - портал Indicator.Ru Презентация нового сезона пройдет на ключевых молодежных научных съездах и форумах, включая Всероссийский съезд СМУ и СНО в Сколтехе и Конгресс молодых ученых в Сириусе. Следите за нашими новостями. Проект «У нас есть такие приборы» реализуется при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий |
|
Ученые получили соединения, которые позволяют эффективно выявлять клетки рака предстательной железы. Новые комплексы распознают такие клетки по белку-маркеру на их поверхности и подсвечивают новообразования благодаря радиоактивной метке. При этом предложенные молекулы в эксперименте с культурами клеток накапливались в опухоли примерно в два раза лучше, чем уже используемые в медицине аналоги, благодаря чему потенциально смогут лечь в основу усовершенствованных препаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Bioorganic Chemistry. Рак предстательной железы - один из самых распространенных типов онкологических заболеваний у мужчин во всем мире. По статистике, в 2022 году он был выявлен у 1,5 миллиона человек, и, по прогнозам, это число в ближайшее десятилетие значительно увеличится. Поэтому ученые стремятся улучшить методы диагностики и лечения рака предстательной железы. Один из перспективных методов - радиофармацевтические препараты, которые нацелены на специфичный для раковых клеток белок и несут радиоактивную светящуюся метку, позволяющую четко выявить опухоль. Такие соединения могут применяться не только для выявления новообразования, но и для доставки к нему лекарств. В медицинской практике уже используется несколько подобных препаратов, например, PSMA-11 и PSMA-617. Они названы так, потому что находят опухоль по особой метке - белку ПСМА (простатическому специфическому мембранному антигену). Этот белок активно вырабатывают клетки рака предстательной железы, тогда как в здоровых тканях его очень мало. Ранее ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Государственного научно-исследовательского центра - Федерального медико-биологического центра имени А.И. Бурназяна ФМБА России (Москва) и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н.Л. Духова (Москва) создали соединения с радиоактивной меткой из галлия-68, которые эффективно связываются с клетками рака предстательной железы через белок-мишень ПСМА. В новой работе авторы научного коллектива с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина (Москва) синтезировали еще четыре подобных соединения и исследовали их свойства. «Синтезировать новую серию молекул было важно, поскольку чем большую библиотеку соединений мы получим, тем лучше поймем, как те или иные изменения в структуре влияют на их свойства. Дальнейшие тестирования на клеточных и животных моделях позволят сделать выбор в пользу наиболее оптимальной молекулы для последующих доклинических испытаний», - поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Мачулкин, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физической органической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Химики сравнили полученные соединения с уже используемыми в медицинской практике препаратами PSMA-11 и PSMA-617. Для этого соответствующие растворы нанесли на разные типы раковых клеток: с высоким содержанием белка-мишени и без него. Оказалось, что новые молекулы накапливаются только в клетках, несущих белок-мишень. При этом активнее всего распознавали такие клетки соединения, в структуре которых были атомы хлора, брома, а также нитрогруппа: они показали примерно в два раза лучшие результаты, чем их клинические аналоги. Эти молекулы также примерно в три раза активнее проникали в клетки, чем препарат PSMA-617. Чтобы оценить, как новые соединения ведут себя в живом организме, ученые провели эксперимент с мышами, которым искусственно пересадили ПСМА-негативную (то есть не несущую этот белок) человеческую опухоль. В этих условиях вещества незначительно накапливались в опухолевой ткани, однако авторы также отметили их высокое содержание в почках - органах, отвечающих за выведение лекарств из организма. «Полученные данные демонстрируют особенности распределения исследованных молекул в организме. Анализ этих данных, вместе с ранее полученными результатами, дает нам более полное понимание об оптимальных соединениях для последующих исследований. В дальнейшем мы планируем провести следующий цикл совершенствования предложенных молекул, чтобы улучшить их проникновение в опухолевые клетки и снизить побочное накопление в почках», - рассказывает Алексей Мачулкин. |
|
Художественную интерпретацию современной генетики можно увидеть на выставке «Человек расшифрованный», которая в эти дни проходит в Москве. Арт-объекты здесь каждый по-своему отвечают на вопрос: что значит быть человеком в мире, где ученые могут читать, сравнивать и менять наш генетический код? Слово «генетика» для ученых - это научная дисциплина, а для общества - фатум и наследственная данность. Но в любом понимании этого термина сквозит загадочность, определяющая суть человека, наше «я», связь с родом и поколениями. Наука говорит языком данных, а искусство - языком образов и эмоций. Это два пути познания мира, которые не спорят, а дополняют друг друга. Как художники исследуют генетику через призму актуального искусства можно увидеть на выставке «Человек расшифрованный». Это совместный проект генетической компании «Эвоген» и Московской школы современного искусства - удивительная кооперация бизнеса и представителей искусства. «Такие проекты не только делают науку ближе к людям, но и помогают посмотреть на привычную тему иначе. А готовность бизнеса рассказывать о развитии науки и технологий не только через исследования и разработки, но и через культуру и искусство, делает инновации понятнее и помогает формировать доверие к ним», - подчеркнула один из авторов идеи выставки, Алина Осьмакова, заместитель директора ФИЦ Биотехнологии РАН. В экспозиции представлены работы 12 художников, в которых научные факты «переплавляются» в художественный образ, помогают увидеть за технологиями человека - его тело, идентичность, выбор и будущее. Представленные скульптуры, инсталляции, видео и пространственные объекты каждый по-своему отвечают на вопрос, что значит быть человеком в эпоху, когда наш генетический код можно прочитать, сравнить и интерпретировать. В работах художники превращают язык биотехнологий в визуальные метафоры. Так, тело человека здесь выступает одновременно как источник данных и как пространство для новых форм субъектности. Одни работы исследуют, можно ли свести человека к набору генетических параметров и вероятностных прогнозов, другие обращаются к межвидовым связям и моделям будущих экосистем, третьи предлагают фантазийные сценарии мира после исчезновения человечества. «Наш проект не претендует на полноту разговора о генетике и не предлагает единой позиции. Нас интересовали не готовые ответы, а сюжеты, возникающие на пересечении научной картины мира и художественного воображения», - пояснила автор и куратор проекта Анна Кирикова. Выставка «Человек расшифрованный» открыта для посещения в Sistema Gallery (Москва, Бобров переулок, 4, строение 4) до 16 августа. Подробная информация о проекте и программе мероприятий доступна на сайте Московской школы современного искусства. |
|
Химики определили истинную структуру гидроксиламина - вещества, используемого при получении нейлона и лекарств - в кристаллической форме. Кроме того, ученые впервые в мире экспериментально «поймали» скрытую форму этого соединения - ранее никому не известный циклический димер. Этот прорыв упростит синтез новых стабильных кристаллических материалов на основе гидроксиламина. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале CrystEngComm. Гидроксиламин - важнейший компонент для производства нейлона, капрона, лекарств и агрохимикатов. Впервые его получили в 1865 году, но кристаллическая структура оставалась неизвестной более 70 лет. Единственная попытка расшифровать ее была предпринята в 1955 году под руководством нобелевского лауреата Уильяма Липскома, но технологии того времени не позволили «увидеть» атомы водорода. А для гидроксиламина это критически важно: в зависимости от переноса протона (иона водорода) он может существовать в двух формах - нейтральной молекулярной или цвиттер-ионной, когда положительный и отрицательный заряды находятся в разных частях одной молекулы. Ученые из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН (Москва) вырастили крупные иглы гидроксиламина длиной до 1,5 сантиметров. Из-за взрывоопасности кристаллов и их склонности впитывать воду из окружающей среды авторы осуществляли весь процесс при охлаждении до -15°C и под защитным слоем перфторированного масла. Авторы зафиксировали экстремальную нестабильность полученных соединений на видео с помощью стереомикроскопа: выращенный кристалл стремительно разлагался под защитным слоем масла при повышении температуры до комнатной. При этом ученые обнаружили удивительную аномалию: в отличие от большинства известных веществ, этот кристалл разрушался не с краев, а строго изнутри - от центра к периферии. Чтобы определить, как расположены атомы водорода в молекуле, исследователи использовали классический кристаллографический метод, а затем применили квантовохимические расчеты, которые полностью подтвердили результаты: в кристалле гидроксиламин существует в нейтральной молекулярной форме. Более того, впервые в мире ученым удалось экспериментально обнаружить циклический димер гидроксиламина - скрытую форму вещества, которую ранее никто не регистрировал. Исследователи использовали молекулярный «капкан», внутри которого две молекулы гидроксиламина соединились прочными водородными связями. Чтобы описать подобные структуры, авторы ввели новый термин - «гидроксиламиносольваты». Помимо отдельных молекул и их димеров, ученые переосмыслили архитектуру целых кристаллов, в которых соединяется множество молекул. Оказалось, что водородные связи переплетают молекулы в бесконечные трехмерные цепи. Их геометрия и распределение нагрузок напоминают конструкцию механического подъемника, который складывается и раскладывается по принципу ножниц. Проанализировав 230 кристаллических структур из Кембриджского банка структурных данных, в которых гидроксиламин соседствует с другими молекулами, и сопоставив их с собственными экспериментальными результатами, авторы вывели простое правило: длина связи между азотом и кислородом в молекуле может служить абсолютным индикатором формы гидроксиламина. Если она больше 1,43 Å (ангстрем - единица длины; в десять миллиардов раз меньше метра) - перед нами нейтральная форма, если меньше или равна - цвиттер-ионная. Теперь достаточно одного рентгеноструктурного измерения, чтобы определить форму гидроксиламина в любом кристалле без сложных и опасных экспериментов. «Разработанный нами критерий открывает путь к целенаправленному синтезу новых стабильных кристаллических материалов на основе гидроксиламина. В дальнейшем мы планируем использовать этот подход для дизайна соединений с заданными свойствами - для медицины, энергетики и химической промышленности», - подводит итог руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мгер Навасардян, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИОНХ РАН. |
|
Ученые выяснили, что почти 5% клещей из Ленинградской области заражены боррелией миямотои - бактерией, которая при попадании в организм человека вызывает тяжелую лихорадку. При этом клещи служат лишь ее переносчиками, а среди мелких грызунов - основных хозяев бактерии - в исследуемом регионе оказалось заражено целых 39% животных. Это указывает на необходимость включить боррелию миямотои в региональные программы эпидемиологического надзора. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Tropical Medicine and Infectious Disease. Клещи служат переносчиками опасных для человека инфекций, в первую очередь клещевого энцефалита, вызываемого вирусами, и боррелиоза, возбудители которого - бактерии из рода Боррелия (Borrelia). На территории России боррелиоз (тяжелая лихорадка с головной болью, ознобом и мышечной болью) чаще всего возникает из-за боррелии бургдофери (Borrelia burgdorferi). Однако в 2011 году было подтверждено 46 случаев инфекции, вызванной другим видом - боррелией миямотои (Borrelia miyamotoi). При этом до сих пор оставалось неизвестно, насколько эта бактерия распространена в разных регионах России, особенно тех, где часто встречаются клещи-переносчики инфекций. Ученые из Санкт-Петербургского НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера (Санкт-Петербург) и Центрального научно-исследовательского института эпидемиологии Роспотребнадзора (Москва) оценили встречаемость боррелии миямотои на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области. В течение 2022-2024 годов авторы собрали более полутора тысяч взрослых клещей в зеленых зонах Санкт-Петербурга и лесах Ленинградской области. Дополнительно исследователи отловили 516 мелких млекопитающих (в основном рыжих полевок и желтогорлых мышей), которые служат природными хозяевами для боррелии миямотои, и, следовательно, источниками ее распространения. Кроме того, ученые исследовали образцы крови 3743 добровольцев-жителей региона, чтобы по антителам определить, сталкивались ли они когда-либо с исследуемой инфекцией. Оказалось, что в Ленинградской области почти 5% клещей заражены боррелией миямотои, тогда как в Санкт-Петербурге - менее 2%. Среди мелких млекопитающих бактерию несли почти 40% грызунов в Ленинградской области и 14% - в городе. Интересно, что ученые чаще всего находили возбудителя в почках животных, что может указывать на его способность длительно сохраняться именно в этом органе. Анализ крови добровольцев показал: 2,2% жителей Ленинградской области сталкивались с боррелией миямотои, перенесли вызываемую ею лихорадку и имеют к ней антитела. Среди петербуржцев таких людей было меньше - около 1%. «Доля людей, имеющих иммунный ответ к этой бактерии, оказалась сопоставимой с данными из Дании, Нидерландов и Швеции, что говорит о равномерной распространенности возбудителя в умеренном климатическом поясе Европы. При этом, как выяснилось, риск контакта с боррелией миямотои значительно выше на природных территориях, и это важно учитывать при планировании мероприятий по профилактике заражений среди населения. В дальнейшем мы планируем и дальше изучать циркуляцию патогенов, передаваемых клещами, на территории Северо--ападного Федерального округа. Нам интересны возбудители инфекционных заболеваний как вирусной, так и бактериальной природы. Полученные результаты будут способствовать принятию управленческих решений, направленных на обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения региона», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Владимир Дедков, доктор медицинских наук, заместитель директора по научной работе Санкт-Петербургского НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера. Ранее ученые определили, что клещи Северо--ападного федерального округа, в том числе обитающие в Ленинградской области, переносят недавно открытые в Китае и Японии вирусы Бейджи и Мукава, а также вариацию вируса «Лесное». Первые два возбудителя вызывают лихорадку, а третий поражает клетки печени. |
|
Российская академия наук объявляет конкурсы на соискание 25 золотых медалей имени выдающихся учёных, присуждаемых в 2027 году. В конкурсах могут участвовать отдельные лица персонально. Право выдвижения кандидатов на соискание золотых медалей предоставляется академикам и членам-корреспондентам Российской академии наук; научным учреждениям, высшим учебным заведениям; научным и инженерно-техническим обществам; научным советам Российской академии наук и других ведомств по важнейшим проблемам науки; научно-техническим советам государственных комитетов, министерств, ведомств; техническим советам промышленных предприятий; конструкторским бюро. -аявки можно направлять на соискание следующих золотых медалей: -олотая медаль имени А.П. Карпинского - -а выдающиеся научные работы в области геологии и исследовании полезных ископаемых. Срок представления работ по 7 октября 2026 года. -олотая медаль имени С.П. Королёва - -а выдающиеся достижения в области машиностроения. Срок представления работ по 12 октября 2026 года. -олотая медаль имени М.М. Сперанского - -а выдающиеся научные работы в области общественных наук. Срок представления работ по 12 октября 2026 года. -олотая медаль имени В.А. Каргина - -а выдающиеся работы в области химии, физикохимии и технологий высокомолекулярных соединений. Срок представления работ по 23 октября 2026 года. -олотая медаль имени Г.М. Кржижановского - -а выдающиеся достижения в области энергетики. Срок представления работ по 24 октября 2026 года. -олотая медаль имени В.М. Бехтерева - -а выдающиеся работы в области психофизиологии. Срок представления работ по 1 ноября 2026 года. -олотая медаль имени Б.Б. Голицына - -а выдающиеся научные работы в области геофизики. Срок представления работ по 2 декабря 2026 года. -олотая медаль имени Н.Д. Кондратьева - -а выдающиеся работы в области экономики. Срок представления работ по 16 декабря 2026 года. -олотая медаль имени А.Н. Баха - -а выдающиеся работы по биохимии и микробиологии. Срок представления работ по 17 декабря 2026 года. -олотая медаль имени А.Н. Костякова - -а выдающиеся работы в области гидротехнических мелиораций. Срок представления работ по 28 декабря 2026 года. -олотая медаль имени К.К. Гедройца - -а выдающиеся работы в области почвоведения и агрохимии. Срок представления работ по 6 января 2027 года. -олотая медаль имени Н.Н. Блохина - -а выдающиеся работы в области онкологии. Срок представления работ по 4 февраля 2027 года. -олотая медаль имени А.М. Ляпунова - -а выдающиеся результаты в области математики и механики. Срок представления работ по 6 марта 2027 года. -олотая медаль имени И.В. Гребенщикова - -а выдающиеся работы в области химии, физикохимии и технологии стекла и керамических материалов. Срок представления работ по 24 марта 2027 года. -олотая медаль имени Н.К. Кольцова - -а выдающиеся работы в области генетики и биологии развития. Срок представления работ по 15 апреля 2027 года. -олотая медаль имени И.В. Давыдовского - -а выдающиеся работы в области общей патологии. Срок представления работ по 1 мая 2027 года. -олотая медаль имени Н.Н. Моисеева - -а выдающиеся результаты в области теории управления и универсального эволюционизма. Срок представления работ по 23 мая 2027 года. -олотая медаль имени П.Н. Яблочкова - -а выдающиеся работы в области электрофизики и электротехники. Срок представления работ по 14 июня 2027 года. -олотая медаль имени С.П. Боткина - -а выдающиеся работы в области внутренних болезней. Срок представления работ по 17 июня 2027 года. -олотая медаль имени С.А. Лебедева - -а выдающиеся результаты в области разработок вычислительных систем. Срок представления работ по 2 августа 2027 года. -олотая медаль имени В.Н. Ипатьева - -а выдающиеся работы в области технической химии. Срок представления работ по 21 августа 2027 года. -олотая медаль имени Д.В. Скобельцына - -а выдающиеся работы в области физики элементарных частиц и космических лучей. Срок представления работ по 24 августа 2027 года. -олотая медаль имени Ф.Ф. Эрисмана - -а выдающиеся работы в области гигиены. Срок представления работ по 24 августа 2027 года. -олотая медаль имени Н.И. Лобачевского - -а выдающиеся результаты в области математики. Срок представления работ по 1 сентября 2027 года. -олотая медаль имени Н.Г. Басова - -а выдающиеся работы в области физики. Срок представления работ по 14 сентября 2027 года. Детали конкурса здесь . |
|
В Московском авиационном институте завершилось исследование эффективности различных способов индивидуального управления лопастями вертолётов для компенсации ветровых возмущений. Результаты работы , поддержанной Российским научным фондом (РНФ), позволяют значительно расширить эксплуатационные возможности этих летательных аппаратов в зонах с повышенной ветровой активностью - в частности, в Арктике. - При раскрутке или торможении несущего винта вертолёта в условиях сильного ветра прогибы концов лопастей порой достигают значительных величин. При этом лопасти могут ударяться о хвостовую балку вертолёта или другие элементы его конструкции и даже о поверхность взлётно-посадочной полосы, что приводит к их совместным повреждениям. В результате растут затраты на техобслуживание летательного аппарата. Поэтому для эксплуатанта практически значима предельная скорость ветра, при которой таких ударов не будет, - объясняет автор проекта, доцент кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» МАИ Максим Владимирович Каргаев. Целью исследования стал поиск лучшего способа для расширения диапазона скорости ветра, в котором раскрутка и торможение несущего винта будут безопасными. В основу работы была положена идея, согласно которой каждая лопасть может управляться отдельно от остальных. Это дополняет традиционное управление лопастями через автомат перекоса. В рамках проекта была создана математическая модель, позволяющая в каждый момент времени определять положение лопасти в пространстве на режимах раскрутки и торможения винта в условиях ветрового воздействия. Исследовалась эффективность индивидуального управления лопастями с помощью таких элементов, как активные триммеры, закрылки и бесщелевые законцовки. Активные триммеры - это небольшие подвижные пластины, вынесенные за аэродинамический профиль лопасти. Активные закрылки - отклоняемые поверхности, расположенные на задней кромке лопасти. Активными бесщелевыми законцовками называют конструктивное изменение концевой части лопасти, обеспечивающее её управляемый осевой поворот без образования щелей. Все три элемента хоть и различаются конструктивно, но выполняют одну задачу: они берут под контроль и снижают амплитуды колебаний лопасти. - Для каждого из перечисленных элементов на заданных режимах работы несущего винта искался собственный оптимальный закон индивидуального управления. В результате удалось установить, что использование управляемого закрылка для исследованного варианта эксплуатации оказалось в 2,74 раза эффективнее, чем применение активного триммера, и позволяет увеличить предельную - то есть максимально допустимую для безопасной эксплуатации скорость ветра на 35,1% по сравнению с классической конфигурацией лопастей без элементов активного управления. В то же время использование управляемой бесщелевой законцовки обеспечивает увеличение предельной скорости ветра на 45%, - пояснил доцент МАИ. Проект реализуется в рамках объявленного президентом России Десятилетия науки и технологий. |
|
Решением Организационного комитета VI Конгресса молодых ученых изменены даты и место проведения мероприятия. Конгресс соберет на площадке ведущих ученых, представителей научных и образовательных организаций, инженеров, технологических предпринимателей, государственных деятелей и представителей деловых кругов. «Как сказал наш Президент Владимир Владимирович Путин, цель Конгресса молодых ученых нацпроекта „Молодежь и дети" - это создание площадки для свободного общения и обмена мнениями, идеями, установления новых контактов между людьми, которые хотят заниматься наукой. Впервые ведущие отечественные и зарубежные ученые встретятся в Санкт-Петербурге, где была открыта первая Академии наук в России и зарождались традиции. Уверен, что участники Конгресса предложат смелые инициативы под запросы государства и бизнеса, а энергия молодых талантов перерастет в реальный и мощный двигатель научно-технологического суверенитета страны», - сказал -аместитель Председателя Правительства Российской Федерации, сопредседатель Координационного комитета по проведению в России Десятилетия науки и технологий Дмитрий Чернышенко. «Конгресс молодых ученых - уникальная площадка, где формируется новое кадровое ядро российской науки. Живой обмен идеями, выставка передовых научных разработок, дискуссии на самые актуальные темы - все это дает молодым ученым глубокое понимание процессов, происходящих сегодня в научной среде, а также знакомит с возможностями, которые существуют в стране для развития карьеры в науке. Конгресс молодых ученых призван показать, что российская наука сегодня - это динамичное, престижное и максимально перспективное пространство, где амбициозный ученый может полностью реализовать свой потенциал и работать на будущее нашей страны», - отметил помощник Президента Российской Федерации Андрей Фурсенко. «Местом проведения Конгресса молодых ученых в 2026 году определен конгрессно-выставочный центр „Экспофорум" в Санкт-Петербурге. Конгресс состоится 2-4 декабря. Площадка станет местом диалога науки, государства и бизнеса по вопросам научного развития, выработки и корректировки мер государственной поддержки научной деятельности. Ежегодные встречи в рамках Конгресса обеспечивают тонкую настройку трехстороннего взаимодействия, позволяют в реальном времени реагировать на новые вызовы, поддерживать отрасли опережающего развития, внедрять новые технологии в производственные цепочки. Это дает уверенность в том, что российская наука остается сильной и современной, составляя основу стратегического лидерства России в мире», - сообщил советник Президента Российской Федерации, руководитель межведомственной рабочей группы по подготовке и проведению Конгресса молодых ученых и мероприятий-спутников Антон Кобяков. Конгресс молодых ученых - ключевое ежегодное мероприятие Десятилетия науки и технологий в России, объявленного Президентом Российской Федерации Владимиром Путиным в 2022 году. Конгресс выступает крупнейшей площадкой для диалога передовой и фундаментальной науки, государственной власти и реального сектора экономики и задает основные векторы научно-технологического развития. Одной из его ключевых задач остается вовлечение в научно-технологическую сферу талантливой молодежи и молодых исследователей, предпринимателей. В 2025 году Конгресс продемонстрировал рекордное международное участие, собрав более 8000 участников из 89 регионов Российской Федерации и 100 иностранных государств. В повестку Конгресса, помимо традиционного формата дискуссий по вопросам научного развития, вошли лекции, мастер-классы, научные битвы, кинопоказы и интеллектуальные игры. Выставка передовых научных достижений на площадке Конгресса предоставила возможность ведущим научным организациям, технологическим компаниям и предпринимателям показать научные разработки, отвечающие современным вызовам. Организатор Конгресса молодых ученых - Фонд Росконгресс при поддержке Правительства Российской Федерации, Минобрнауки России и Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию. Оператор Десятилетия науки и технологий - АНО «Национальные приоритеты». Следить за обновлениями можно на официальном сайте VI Конгресса молодых ученых - science-congress.com. |
|
Масштабным фестивалем научных проектов завершилась 11-я программа «Большие вызовы» в университете «Сириус». С 1 июля там работали школьники из России и других стран, которые решали реальные задачи в сферах экологии, инновационных материалов, цифровых технологий. В этом сезоне вместе с российскими школьниками над задачами работали участники из Республики Казахстан. Школьники в лабораториях «Сириуса» подготовили 76 проектов в рамках 11 направлений, среди них - прототип интеллектуального ассистента для маркетплейса, разработка нейросети для создания лекарств и система помощи машинистам подъемных кранов. Сотрудники Научно‑технологического университета «Сириуса» вместе со школьниками провели исследование по повышению эффективности лечения глиобластомы - одной из самых агрессивных злокачественных опухолей мозга. Курчатовский институт предложил проект по созданию ИИ‑инструмента для ускорения разработки лекарств. А в партнёрстве с «Северсталью» школьники трудились над интеллектуальной системой помощи крановщику - она призвана сделать работу безопаснее и точнее. Все это оценила специальная комиссия из экспертов, ученых и бизнесменов. «"Большие вызовы" - это программа, где школьник впервые видит, что его работа нужна не учителю, а стране: заказчик его проекта - реальная компания или научный институт», - подчеркнула председатель Совета федеральной территории «Сириус», руководитель Образовательного Фонда «Талант и успех» Елена Шмелева. Для компаний - партнеров программы «Большие вызовы» этот фестиваль - возможность взглянуть на отраслевые проблемы свежим взглядом и подобрать себе будущих сотрудников. А для школьников-призеров - возможность поступить без экзаменов в университет «Сириус». |
|
Ильдар Абдразаков и ГАСО Республики Татарстан выступили на сцене Концертного центра «Сириус» 23 июля. Во второй день гастролей Государственный академический симфонический оркестр Республики Татарстан под управлением художественного руководителя, народного артиста России Александра Сладковского представил вокальный вечер с народным артистом России Ильдаром Абдразаковым. «На репетиции я услышал действительно особое звучание - не мое и не оркестра, а звучание этого зала. Я надеюсь, что публика придёт и наполнит это пространство: обычно бывает так, что зрители меняют атмосферу зала и его акустику», -- поделился Абдразаков своими впечатлениями о зале. В программе вечера - русская вокальная лирика, шуточные и сатирические миниатюры, народная песня и зарубежный репертуар. Особое место в ней было отведено шаляпинской линии: романсы «Клубится волною кипучею Кур» и «Улица, улица», русская народная песня «Эй, ухнем», «Песня о блохе» («Песня Мефистофеля в погребке Ауэрбаха»). Вечер стал для Ильдара Абдразакова первым выступлением в новом Концертном центре «Сириус». Для мастера миниатюры (именно так часто называют артиста критики и профессионалы) концертное исполнение партий - возможность представить на сцене всё свое мастерство и за один вечер примерить на себя образы разнохарактерных героев. Большой летний музыкальный фестиваль «Сириус» проходит при поддержке Министерства культуры Российской Федерации и администрации федеральной территории «Сириус». Концертный центр «Сириус» был открыт в конце 2025 года. В нем расположены два современных зала с уникальной акустикой, а также три репетиционных пространства- для балета, оркестра и универсальный. Акустические решения для комплекса разработал Ясухиса Тойота, работавший с аналогичными проектами по всему миру. |
|
Ученые определили, что в некоторых частях реки Волги почти половина видов рыб представлена вселенцами из Азово-Черноморского бассейна, более северных регионов и даже реки Амур, которые встроились в местные сообщества и не столь сильно, как ожидалось, угрожают аборигенным видам. Так, например, среди видов-пришельцев оказались черноморско-каспийская тюлька и бычок-кругляк - уже обычный компонент ихтиофауны всей Волги. Полученные за 23 года наблюдений данные позволяют прогнозировать дальнейшее расселение чужеродных рыб и разрабатывать меры по предотвращению их негативного воздействия на местные экосистемы. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале «Биология внутренних вод». Еще в середине прошлого века ученые заметили , что проникновение чужеродных (инвазивных) видов на новые для них территории может привести к масштабной перестройке окружающей среды, особенно в сочетании с изменением климата и деятельностью человека. Это связано с тем, что виды-«пришельцы» иногда полностью вытесняют местных обитателей, изменяя тем самым пищевые цепи и структуру экосистем. Кроме того, это может нанести значительный экономический ущерб аквакультуре и рыболовству. Так, например, в 1947 году в Черное море с Дальнего Востока на днищах кораблей был случайно завезен хищный моллюск рапана. Поскольку в черноморских водах у него не оказалось естественных врагов - морских звезд и крупных крабов, - этот хищник «захватил» акваторию и сильно сократил популяции местных промысловых моллюсков - мидий и устриц. Чтобы подобных катастроф не случилось в других водоемах, важно отслеживать в них присутствие и численность видов-вселенцев. В частности, это крайне актуально для Волги и Камы (крупнейшего притока Волги), поскольку на этих реках созданы системы водохранилищ, которые изменили изначальные экосистемы и создали благоприятные условия для видов, ранее не обитавших здесь. Исследователи из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН (Москва) и Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок) охарактеризовали распространенность чужеродных для Волги и Камы рыб на основе результатов экспедиций на протяжении 23 лет - с 2001 по 2024 год. -а все время исследования авторы выловили более 48 тысяч экземпляров рыб на 143 станциях. Чтобы точно определить, к какому виду принадлежала та или иная особь, ученые не только традиционно оценивали внешние признаки рыб, но и анализировали их ДНК. Авторы выявили 17 чужеродных видов, обосновавшихся в водах Волги и Камы, в числе которых оказались черноморско-каспийская тюлька и бычок-кругляк, чья родина - Азовское и Черное моря, а также впадающие в них реки. При этом доля видов-вселенцев в разных частях бассейна Волги и Камы сильно отличалась: от 8-10% в некоторых притоках до 36-47% в Саратовском и Куйбышевском водохранилищах. Интересно, что, хотя в водохранилищах доля вселенцев достигает почти половины видового состава рыб, большинство из них не вытесняют местные виды, а встраиваются в пищевые цепи, становясь, например, кормом для местных хищников. При этом авторы отмечают, что успех распространения «пришельцев», вероятно, был исторически предопределен строительством водохранилищ, которые создали благоприятные условия для жизни новых видов, ранее не обитавших в Волге и Каме. Проведенный группой исследователей анализ также показал, что главным естественным барьером для расселения «чужаков» служат сами местные рыбы, которые не дают закрепиться новым видам из-за конкуренции за еду и места обитания. «Поэтому мы предлагаем новую стратегию борьбы с инвазивными видами. Так, вместо дорогостоящих и зачастую неэффективных попыток истребить вселенцев, лучше сосредоточиться на сохранении местных видов, которые будут служить естественным "живым щитом" против новых "захватчиков". Такой подход не только сбережет средства, но и позволит сохранить устойчивость промысла, ведь многие чужеродные рыбы, например, черноморско-каспийская тюлька, уже стали важным звеном питания для ценных промысловых видов рыб и даже сами могут рассматриваться как новый ресурс», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Котов, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник лаборатории экологии водных сообществ и инвазий Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН. По словам авторов, особенно важно поддерживать высокое разнообразие местных видов в Рыбинском и Куйбышевском водохранилищах, а также в зоне Волго-Донского канала, поскольку именно эти места можно назвать «горячими точками», в которых из-за формирования благоприятных условий вероятность появления новых вселенцев особенно высока. Ученые уже на протяжении многих лет продолжают детально исследовать Понто-Каспийский бассейн - Черное, Азовское и Каспийское моря, а также впадающие в них реки, чтобы посмотреть, как развиваются континентальные водоемы и как меняется их биоразнообразие. Так, ранее ученые выяснили, что ветвистоусых рачков Pleuroxus truncatus, обитающих в водоемах России, можно разделить на две генетические линии - «западную» и «восточную». Представители первой преимущественно встречаются в европейской части нашей страны, в том числе в Понто-Каспийском регионе, а второй - в Сибири, на Дальнем Востоке и в Монголии. Эти исследования будут продолжены в рамках работ по новому этапу текущего проекта РНФ. |
|
На десятый, юбилейный сезон ежегодного конкурса «Снимай науку!» поступило более 800 фотографий - уникальных кадров, показывающих красоту и величие науки. Учёные и журналисты, блогеры и любители научного фото присылали свои работы в номинациях «Люди в науке», «Микроизображения», «Нефото», «Серии», «Наука вокруг», «Природа», «Космос». Руководители проектов, поддержанных Российским научным фондом, принимали участие в специальной номинации этого года - «Мой научный проект». Жюри определило трёх победителей в каждой номинации кроме категории «Мой научный проект» - в ней РНФ было принято решение выбрать четыре лучшие работы. Снимки, попавшие в число победителей, выполнены с применением специального оборудования, технологий макро- и микросъёмки. Сюжеты разнообразны: процесс «воскрешения» и изучения легендарной секвойи, модель входа в «кротовую нору», 3D-реконструкция клетки микроглии головного мозга, оптический эксперимент с дифракционной структурой, мыльным пузырём и источником белого света, процесс разработки биоматериала для заживления ран, ископаемые споры вымерших растений каменноугольного периода и другие научные объекты изучения. Итоги фотоконкурса «Снимай науку!» В номинации «Природа» : • «Уральские великаны», автор Андрей Белавин; • «Лебеди Трувора», автор Андрей Белавин; • «Балерина», автор Лев Поздняков. В номинации «Микроизображения» : • «Архитектура невидимого», автор Лидия Халилова; • «Микроскафандры возрастом 340 млн лет», автор Дмитрий Мамонтов; • «Поперечный срез стебля липы (Tilia cordata). Окраска сафранином и анилиновым синим. Увеличение: 40x», автор Дарья Неронова. В номинации «Наука вокруг» : • «Спектр хрупкого мира», автор Александра Шамова; • «Синее свечение», автор Наталья Селиванова; • «Взгляд на миллион (лет)», автор Антон Орленко. В номинации «Люди в науке» : • «Встреча с пращуром», автор Сергей Коновалов; • «Подсветим проблему», автор Лев Поздняков; • «Рутина открытий», автор Артём Ворошилов. В номинации «Мой научный проект» : • «Микро-калейдоскопный вектор», автор Алексей Ермаков; • «Разработка элементов технологии получения стерильных плодовых тел гриба Flammulina velutipes (эноки) in vitro», автор Ольга Прокудина; • «Красочный микромир минералов урана», автор Владислав Гуржий; • «Амфиподы между светом и тьмой: байкальский градиент, давление, оптические сенсоры», автор Ксения Верещагина. «Номинация „Мой научный проект" ещё раз показала, насколько многогранной, увлекательной и визуально выразительной может быть современная наука. На конкурс поступили микрофотографии, фоторепортажи из лабораторий и экспедиций, снимки на самые разные научные темы - от клеточных процессов до тектонических явлений, от химических экспериментов до литературоведческих исследований. Эти работы позволяют увидеть проекты грантополучателей РНФ с новой стороны: не только как результаты научного поиска, представленные в статьях и отчётах, но и как живые истории открытий, вдохновения и творческого поиска. Выбрать победителей среди такого разнообразия оказалось непросто, поэтому мы расширили список лауреатов. А яркие работы, не вошедшие в число победителей, мы с удовольствием представим на информационных ресурсах Фонда», - говорит Андрей Блинов, заместитель генерального директора Российского научного фонда. В номинации «Нефото» : • «Модель входа в „кротовую нору" в электронном микроскопе», автор Михаил Грибков; • «Эктопический очаг в правом желудочке сердца», автор Денис Белоногов; • «Полный контроль: защита со всех сторон», автор Валерия Гусельникова. В номинации «Серии» : • «Каталитическое ассорти ФИЦ „Института катализа СО РАН"», автор Евгения Бобаткова; • «Когда магнитное поле рисует: архитектура неустойчивости», автор Ульяна Таратонкина; • «Секвойя в пробирке», автор Анастасия Погребная. В номинации «Космос» : • «NGC 6995 (другое обозначение - CED 182C) - эмиссионная туманность в созвездии Лебедь. Является частью обширной туманности Вуаль (с северной стороны)», автор Михаил Камха; • «Соседка», автор Алексей Кудрин; • «Туманность Душа», автор Василий Дроганов. Выставки победителей конкурса будут представлены на мероприятиях Международного фестиваля «НАУКА 0+» в России и за рубежом в течение года. Все работы победителей можно посмотреть здесь . Победители фотоконкурса получат денежные призы и подарки от партнёров в номинациях, которые они поддерживают. Призёров номинации «Космос» ждёт приглашение от Международного фестиваля «НАУКА 0+» на один из уникальных объектов инфраструктуры, задействованной в исследовании космоса на территории России. Кроме того, один из участников номинации (выбор редакции телеканала «Наука») получит экземпляр новой книги «Год на орбите» с автографом Героя России, лётчика-космонавта Михаила Корниенко, которую канал выпустил вместе с издательством АСТ. Авторы четырёх лучших работ в совместной с РНФ номинации «Мой научный проект» получат памятные подарки от Фонда, а также возможность войти в состав делегации РНФ на VI Конгрессе молодых учёных и представить свой проект. «-а десять лет конкурс „Снимай науку!" превратился в большую творческую лабораторию, где учёные, фотографы, авторы видеороликов и любители науки учатся видеть необычное в привычном и рассказывать о сложных исследованиях через яркие визуальные образы. В этом году мы получили более 800 работ: от микромира клеток и минералов до далёких космических объектов. Для нас особенно важно, что за каждым таким кадром стоит не только красота, но и история научного поиска, человеческого любопытства и открытия. Поздравляю победителей фотоконкурса и приглашаю участников продолжить этот разговор о науке уже на языке видео», - отметил Алексей Резепкин, главный редактор телеканала «Наука». Тем временем до 15 сентября продолжается приём заявок на видеочасть конкурса «Снимай науку!». Подать работу можно на сайте . |
|
Микробы тоже знают, что такое стресс, только вместо дедлайнов и уведомлений им достаются кислота, голод, гипоксия и атака иммунной системы. В лаборатории биохимии стрессов микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН разбираются, как бактерии выживают в таких условиях, уходят в «спячку» и годами пережидают антибиотики и защиту организма. Руководитель лаборатории Маргарита Шлеева в интервью объединенной редакции проектов «Индикатор» и InScience.News рассказывает, чем стресс у микробов отличается от человеческого, почему «заснувшие» бактерии так мешают лечить туберкулез и можно ли сначала разбудить патоген, а потом уже окончательно с ним расправиться. - Вы возглавляете лабораторию биохимии стрессов микроорганизмов. Почему лаборатория так называется? Когда появилось это название? - Лаборатория биохимии стрессов микроорганизмов называется так потому, что её основное направление с самого начала было сосредоточено на изучении молекулярных механизмов адаптации микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды - то есть к стрессовым факторам. Название окончательно закрепилось в конце 1990-х, когда лаборатория под руководством профессора Арсения Сумбатовича Капрельянца сфокусировалась на биохимических процессах, происходящих в микробных клетках при действии таких факторов, как закисление, гипоксия, окислительный стресс, недостаток питательных веществ, экстремальные температуры, осмотический шок, токсичные вещества. - Что такое «стресс» для микробов и чем он принципиально отличается от стресса у человека? Понятно, что стресс подразумевается не психологический, а какие-то сложные условия или воздействие на клеточном уровне, и у клеток человека он тоже есть. Есть ли какие-то отличия в стрессовых факторах для клеток человека и микроорганизмов или в их реакции на такие факторы? - «Стресс» у микроорганизмов - это не психологическое понятие, а физиолого-биохимическое состояние, возникающее, когда внешние условия нарушают гомеостаз и нормальное функционирование клетки, что заставляет микроба активировать специальные адаптационные программы: менять экспрессию генов, синтезировать защитные белки (например, шапероны), модифицировать клеточную стенку и перестраивать метаболизм, а в критических случаях переходить в состояние покоя (некультивируемые формы, анабиоз). У клеток человека тоже есть клеточный стресс (окислительный стресс, повреждение ДНК, тепловой шок), и многие стрессовые факторы на молекулярном уровне могут быть схожими - например, активные формы кислорода или токсичные соединения повреждают и бактерию, и клетку человека. Однако есть и принципиальные отличия. Во-первых, набор ключевых стрессоров: для микроорганизмов критически важны такие параметры среды, как pH, осмотическое давление, гипоксия, доступность железа или источников углерода, которые в норме у человека в тканях строго регулируются, и микробу приходится адаптироваться к их резким изменениям, тогда как клетки человека живут в относительно стабильном микроокружении. Во-вторых, у микроорганизмов нет системной регуляции стресса через нервную или эндокринную систему - у них нет кортизола, адреналина или воспалительных цитокинов в том смысле, в каком они есть у многоклеточного организма. В-третьих, главное эволюционное отличие - способ ответа на запредельный стресс: многие бактерии способны уходить в обратимую покоящуюся форму (некультивируемое состояние) без образования спор, что позволяет им выживать годами и десятилетиями, а затем реактивироваться при появлении благоприятных условий; клетки человека в многоклеточном организме такой возможности массово не имеют при необратимом повреждении они уходят в апоптоз или некроз. И наконец, у человека стресс часто рассматривается как системный ответ всего организма с участием гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, тогда как для микроорганизмов стресс - это сугубо клеточная и молекулярная проблема выживания «одиночки» или популяции. Таким образом, название лаборатории точно отражает её предмет: биохимию тех удивительных механизмов, с помощью которых микробы, в отличие от клеток хозяина, учатся жить там, где жить невозможно. - В каких ситуациях стресс микроорганизмов влияет на жизнь обычного человека? - Стресс микроорганизмов влияет на жизнь обычного человека постоянно и чаще всего незаметно, причём это влияние может быть как вредным, так и полезным. Например, когда человек испытывает хронический психологический стресс, в его организме растёт уровень кортизола, который повышает проницаемость кишечного эпителия и изменяет микробиом - условно-патогенные бактерии получают сигнал к активации, начинают активнее размножаться и подавлять полезные микроорганизмы, вызывая дисбактериоз, воспаление, а иногда и системное воспаление через проникновение бактериальных липополисахаридов в кровь. Более того, такой стресс-индуцированный дисбактериоз способен влиять на психическое здоровье: сдвиги в составе микробиоты меняют метаболизм триптофана, снижая доступность предшественника серотонина и способствуя развитию тревожных состояний и депрессии. С другой стороны, человек сознательно использует стресс микроорганизмов в своих интересах - например, при приёме антибиотиков или дезинфектантов, которые вызывают у бактерий окислительный или осмотический стресс, приводящий к их гибели. Особого внимания заслуживает ситуация, когда стресс для микробов создаёт сама иммунная система человека: фагоциты (нейтрофилы и макрофаги) атакуют вторгшиеся бактерии «кислотными ловушками» (снижение pH в фаголизосомах), активными формами кислорода и азота (оксидативный и нитрозативный стресс), антимикробными пептидами и дефицитом железа. Этот мощный многокомпонентный стресс либо убивает патогена, либо, если бактерия устойчива, переводит её в покоящееся состояние. Классический пример - микобактерия туберкулёза: внутри макрофага она испытывает голод, гипоксию, закисление и атаку реактивных интермедиатов, но выживает, уходя в латентную форму, а затем при ослаблении иммунитета (стресс хозяина) реактивируется. Таким образом, даже не задумываясь об этом, каждый день мы сталкиваемся с ситуациями, где стресс микробов либо защищает нас (санитарная обработка, работа иммунитета, консервация продуктов), либо, напротив, оборачивается проблемой (реактивация латентных инфекций на фоне усталости или болезни хозяина). - Какие способы позволяют вызвать у микроорганизмов стресс специально, чтобы победить инфекцию, но не навредить при этом клеткам человека? - Современная медицина располагает несколькими стратегиями, позволяющими избирательно вызывать стресс у патогенных микроорганизмов, практически не затрагивая клетки хозяина. Классический подход - антибиотики, которые нацелены на уникальные бактериальные структуры: синтез клеточной стенки (пенициллины), бактериальные рибосомы (тетрациклины, макролиды) или бактериальные ферменты репликации ДНК (фторхинолоны), - что для эукариотических клеток человека малотоксично. Другой мощный и высокоселективный метод - фотодинамическая терапия: пациенту вводят фотосенсибилизатор, который преимущественно накапливается в бактериальных клетках, а затем облучают поражённый участок светом строго определённой длины волны, что генерирует внутри микробной клетки взрыв активных форм кислорода и вызывает необратимый окислительный стресс; при этом здоровые ткани человека, если они не содержат фотосенсибилизатор, не страдают. Третий подход - бактериофаготерапия, где вирусы, специфичные только к бактериям, вызывают лизис и стресс у целевых патогенов, не взаимодействуя с клетками человека. Наконец, активно развиваются комбинированные методы, например, специфические ферменты сначала разрушают защитную биоплёнку, а затем антибиотики и фаги добивают вышедшие из нее бактерии - причём каждый из этих агентов действует через разные механизмы стресса, что снижает вероятность развития устойчивости. - Бывают ли обратные ситуации, когда микроорганизм сидит в организме человека и не причиняет неудобств, но при каком-то стрессе делает хозяину «подлянки»? - Да, такие обратные ситуации - классика латентных и условно-патогенных инфекций, и в практике врача они встречаются сплошь и рядом. Яркий пример - микобактерии туберкулёза: по оценкам ВО-, около четверти населения -емли инфицировано латентным туберкулёзом, при котором бактерии годами покоятся внутри организма хозяина, не вызывая симптомов; но если человек переживает тяжёлый стресс (голодание, сопутствующее заболевание, ВИЧ-инфекцию, химиотерапию или просто хроническое истощение), иммунный контроль ослабевает, и спящие микобактерии выходят из покоя, вызывая активный деструктивный туберкулёз. Даже обычная условно-патогенная флора кишечника, например некоторые штаммы Escherichia coli или Enterococcus faecalis, при хроническом стрессе хозяина может начать избыточно размножаться и прорывать ослабленный кишечный барьер, вызывая воспаление, бактериемию или сепсис у ослабленных пациентов. Таким образом, «подлянка» от микроорганизма происходит именно в момент стресса хозяина: то, что бактерия или вирус десятилетиями терпеливо ждали, становится для них сигналом к действию. - Бактерии умеют «засыпать» и годами пережидать лечение и атаку иммунитета. Можно ли сравнить это с режимом экономии энергии у животных или растений, и почему нам, людям, это так усложняет терапию? - Да, состояние бактериальной «спячки» (анабиоза, покоящихся форм или персистенции) вполне можно сравнить с режимом экономии энергии у животных и растений - это эволюционно древняя стратегия выживания при резком ухудшении условий: недостатке питания, закислении, гипоксии, высыхании или экстремальных температурах. У животных аналогом служат спячка (медведи, грызуны), оцепенение (насекомые) или диапауза (эмбрионы), при которых метаболизм замедляется до минимума, а у растений - покоящиеся семена и споры, сохраняющие жизнеспособность годами. Именно замедление метаболизма бактерий (гипобиоз) и создаёт главную проблему для терапии: антибиотики почти всегда нацелены на активно растущие и делящиеся бактерии (синтез клеточной стенки, белка, ДНК), а в «спящих» персистерах все эти процессы заморожены, поэтому препараты просто не работают. Более того, такие бактерии не только не погибают от антибиотиков, но и становятся «невидимыми» для иммунной системы, так как не производят типичных антигенов и не вызывают воспаления. В итоге после курса лечения популяция пробуждается спонтанно (от нескольких дней до многих лет спустя) и даёт рецидив инфекции, что мы наблюдаем при туберкулёзе, хронических инфекциях мочевыводящих путей, муковисцидозе и имплант-ассоциированных инфекциях. - Что заставляет бактерии впадать в такой анабиоз? - Бактерии переходят в состояние анабиоза под действием жёстких стрессовых сигналов, которые делают нормальный рост и деление невозможным или смертельно опасными. Основные триггеры: это голодание (дефицит углерода, азота, фосфора, железа), экстремальные значения pH (например, закисление внутри фаголизосом макрофагов), окислительный и нитрозативный стресс (атака активными формами кислорода и азота со стороны иммунных клеток), высокая температура, осмотический шок, а также прямое воздействие антибиотиков и дезинфектантов, которые индуцируют специализированные стресс-ответы. Внутри бактериальной клетки эти сигналы запускают сложные регуляторные каскады, например, активацию токсин-антитоксиновых систем, синтез сигнальных молекул (гуанозинтетрафосфат, (p)ppGpp), изменение экспрессии сотен генов и, в конечном счёте, остановку репликации, транскрипции и трансляции. У некоторых видов это сопровождается морфологическими изменениями: уплотнением нуклеоида, модификацией клеточной стенки, образованием многослойных защитных структур (цист) или, у немногих бактерий, настоящих спор. Важно понимать, что анабиоз - это не единое состояние, а континуум: от частичного замедления метаболизма до «глубокого сна», где практически нет детектируемой биохимической активности, но клетка остаётся жизнеспособной. У неспорообразующих бактерий (например, микобактерии, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) даже в самом глубоком анабиозе сохраняется остаточный, или минимальный, метаболизм. Он включает: поддержание мембранного потенциала (за счёт очень медленного протонного насоса); базовый уровень репарации ДНК; оборот некоторых РНК и белков токсин-антитоксиновых систем; крайне низкое, но измеримое потребление кислорода или глюкозы. Этот минимальный метаболизм необходим для поддержания целостности клетки и быстрого выхода из анабиоза при улучшении условий. Полной остановки всей биохимии у неспорообразующих форм не происходит, иначе клетка не смогла бы «проснуться» без синтеза всех компонентов с нуля. Совсем иная ситуация у немногих бактерий, способных к споруляции (например, Bacillus или Clostridium). Споры - это не просто «глубокий анабиоз», а принципиально иная структурная и метаболическая фаза. Происходит полная остановка метаболизма. В зрелой споре нет детектируемого потребления кислорода, синтеза АТФ, транскрипции или трансляции. Считается, что спора находится в состоянии «криптобиоза» с практически нулевой биохимической активностью. Выражены защитные структуры: многослойная оболочка, кортекс, дипиколиновая кислота в ядре, кальций, сателлиты ДНК - малые кислоторастворимые белки, которые физически защищают ДНК от тепла, УФ и окислителей. Происходит дегидратация ядра, до 25-30% воды (против 80% у вегетативной клетки), что резко повышает термостойкость. Главное отличие: если неспорообразующая бактерия в глубоком анабиозе всё ещё требует минимального метаболизма и через недели-годы погибает от накопления повреждений, то спора может сохранять жизнеспособность столетиями и даже тысячелетиями без какого-либо метаболизма. Пробуждение споры требует сложного триггера (например, аминокислоты или глюкозы) и запуска процесса прорастания, включающего гидролиз кортекса, регидратацию и рефолдинг белков. - Можно ли «пробудить» спящие бактерии, чтобы улучшить ход лечения? - Да, идея «разбудить и убить» - одно из перспективных направлений современной антимикробной терапии, и экспериментальные подтверждения уже получены. Если заставить покоящиеся бактерии временно выйти из анабиоза, они возобновят рост и деление, а значит, станут чувствительными к обычным антибиотикам, которые на них раньше не действовали. Учёные пробуют разные подходы: добавление питательных веществ (цинка, железа, аминокислот, факторов роста) может реактивировать часть персистеров; обнаружено, что белки Rpf (resuscitation promoting factors), которые наша лаборатория изучает более 20 лет (о них подробнее пойдет речь во второй части интервью - примечание редакции), способны пробуждать покоящиеся микобактерии, действуя как пептидогликангидролазы и высвобождая сигнальные муропептиды. Другой пример - недавнее открытие механизма пробуждения E. coli через деградацию пор, образованных пептидом HokB, что восстанавливает мембранный потенциал и энергетику клетки. В лабораторных условиях комбинация «будильника» (Rpf, питательных веществ, специфических метаболитов) с классическими антибиотиками действительно позволяет уничтожить популяции, которые ранее были абсолютно устойчивы. Однако есть и ограничения: во-первых, некоторые бактерии уходят в настолько глубокий анабиоз, что их невозможно пробудить никакими известными стимулами; во-вторых, массовое пробуждение всех спящих клеток в организме может вызвать резкую вспышку воспаления и бактериемию; в-третьих, требуется высокая селективность, чтобы не затрагивать нормальную микробиоту. Тем не менее, стратегия остаётся одной из надежд на победу над хроническими и латентными инфекциями, и в нашей лаборатории мы активно работаем над комбинациями Rpf-подобных сигналов с фотодинамической терапией, микобактериофагами и антибиотиками. - Вы изучаете эти механизмы на молекулярном уровне. Как ваши результаты в перспективе могут повлиять на появление новых лекарств или методов профилактики - что в этом увидит пациент, а не только специалист? - Изучение молекулярных механизмов анабиоза и персистенции бактерий напрямую ведёт к появлению таких лекарств и методов, которые пациент ощутит, как кардинальное изменение самого процесса лечения. Вместо долгих месяцев или лет приёма антибиотиков, которые при туберкулёзе или хронических инфекциях мочевыводящих путей часто не дают гарантии излечения, появятся короткие курсы комбинированной терапии. Как это будет работать? На основе наших знаний о белках Rpf (факторах реактивации) или о токсин-антитоксиновых системах фармацевты смогут создать препараты-«будильники» - молекулы, которые заставляют «спящие» бактерии временно проснуться, начать расти и делиться, а значит, стать уязвимыми для обычных антибиотиков. Пациент увидит, что после такого «разбуди и убей» инфекция не возвращается через полгода или год, потому что в организме не остаётся персистеров - тех самых клеток, которые раньше тихо пережидали терапию. Одновременно появятся ингибиторы механизмов анабиоза: препараты, блокирующие переход бактерий в спячку, например, нарушающие сигнальные каскады с (p)ppGpp или препятствующие синтезу метилированных порфиринов - тогда патоген просто не сможет «заснуть», и стандартный антибиотик убьёт его с первого раза. Для пациента это означает не только более быстрое выздоровление, но и радикальное снижение рецидивов, а также возможность избежать тяжёлых побочных эффектов от многомесячных курсов терапии. 
ФИЦ Биотехнологии РАН ФИЦ Биотехнологии РАН |
|
Ученые повысили эффективность и безопасность широко используемых в сельском хозяйстве гербицидов, связав их молекулами-пиллараренами. Они позволяют управлять свойствами тех соединений, с которыми образуют комплекс. В таком виде препараты стали в два раза менее токсичными для водных одноклеточных и рачков, но при этом сохранили способность подавлять рост сорных растений. Разработка будет полезна при создании экологичных средств борьбы с сорняками. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Environments. В современном сельском хозяйстве для борьбы с сорняками повсеместно используются гербициды. Большинство таких препаратов плохо растворимы в воде, поэтому требуют использования поверхностно-активных веществ или стабилизаторов, однако эти вещества могут проникать в ткани растений и через них - в организм человека, нанося вред здоровью. Кроме того, попадая в окружающую среду, эти вещества снижают плодородие почв и безопасность воды, а также вредят их обитателям - в первую очередь микроскопическим животным и водорослям. Поэтому ученые ищут способ уменьшить экологический ущерб от гербицидов. Исследователи из Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань) разработали системы для снижения экологического вреда от двух популярных гербицидов - 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и глифосата. Авторы смешали растворы этих препаратов с пиллараренами - крупными органическими молекулами, состоящими из пяти звеньев гидрохинона (ароматического кольца), замкнутых в единый макроцикл. Пилларарены довольно просто получать, при этом они нетоксичны для живых организмов и способны связывать другие вещества, работая как молекулярные «компаньоны». Оказалось, что при смешивании пилларарены и гербициды самопроизвольно организуются в устойчивые агрегаты в форме сфер. Ученые проверили, как такие системы влияют на водных обитателей (на примере одноклеточных животных и рачков), а также на водоросли, пшеницу и редис. Пшеницу и редис авторы взяли в качестве модельных объектов вместо сорняков потому, что их рост и особенности развития лучше изучены биологами, поэтому на них было проще корректно оценить влияние гербицидов. Оказалось, что добавление пиллараренов к гербицидам повысило эффективность последних в 2-4,5 раза в отношении пшеницы, тогда как для водорослей и редиса препараты не стали более токсичными. Такой избирательный эффект очень важен в сельском хозяйстве, поскольку он позволит «настраивать» свойства гербицидов для борьбы с интересующими видами и минимизации вреда для защищаемых от сорняков растений. При этом комплексы с пиллараренами оказались относительно безопасны для водных организмов. Так, чтобы вызвать токсический эффект у одноклеточных и рачков, понадобились концентрации в два раза большие, чем в случае чистых гербицидов. «Наша разработка открывает путь к созданию нового поколения средств защиты растений - более избирательных и безопасных для природы. В перспективе подобные комплексы помогут аграриям сократить количество химикатов, вносимых в почву, без потери урожайности. В дальнейшем мы планируем создать комплексные препараты два-в-одном, выполняющие одновременно несколько задач. Подобные разработки позволят сократить расходы на защиту растений за счет уменьшения количества обработок и норм расхода каждого компонента», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Назарова, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории исследований органических соединений Химического института имени А.М. Бутлерова Казанского федерального университета. |
|
Ученые показали, что широко используемая стратегия химической модификации люминесцентных материалов путем введения атомов фтора не всегда приводит к усилению свечения. Оказалось, что, хотя замена атомов водорода на фтор уменьшает часть энергетических потерь, одновременно она может вызывать появление нового электронного состояния с переносом заряда, через которое энергия расходуется безызлучательно. В результате эффективность люминесценции некоторых соединений снижается почти в 50 раз. При этом для комплекса гадолиния та же модификация приводит к возникновению яркой фосфоресценции при комнатной температуре. Полученные данные позволяют сформулировать новые принципы рационального молекулярного дизайна люминесцентных материалов для оптоэлектроники, сенсоров и биомедицинской диагностики. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Frontiers. Соединения лантаноидов - группы редкоземельных металлов - способны испускать интенсивное и узкополосное свечение под действием света определенной длины волны. Благодаря этим свойствам они рассматриваются как перспективная основа для светодиодов, оптических сенсоров, систем визуализации и биомедицинских меток. Однако сами ионы лантаноидов поглощают свет очень слабо, поэтому обычно их окружают органическими молекулами - лигандами, которые выполняют роль своеобразных «антенн», то есть поглощают излучение и передают энергию иону металла. Чаще всего эффективность работы таких «антенн» повышают, частично или полностью заменяя атомы водорода в лиганде атомами фтора. Такая модификация уменьшает потери энергии на колебаниях химических связей и поэтому долгое время рассматривалась как практически универсальный способ повышения эффективности люминесценции. Однако исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (Москва) совместно с коллегами из Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (Москва) и Института спектроскопии РАН (Москва) показали, что этот подход имеет принципиальные ограничения. Авторы синтезировали комплексы трехвалентных ионов лантаноидов, а именно европия, тербия и гадолиния, с полностью фторированным лигандом из класса ароматических дикетонов и сравнили их свойства с аналогами без фтора. Чтобы установить механизм переноса энергии, ученые использовали сразу несколько взаимодополняющих методов: стационарную, время-разрешенную и ультрабыструю переходную абсорбционную спектроскопию. Исследование показало, что замена атомов водорода на фтор действительно уменьшает часть потерь энергии, однако одновременно приводит к возникновению нового состояния, в котором между лигандом и ионом металла при возбуждении светом происходит перенос заряда. Именно это состояние становится каналом безызлучательного расхода энергии. В результате люминесценция подавляется. Наиболее ярко этот эффект проявился для комплекса европия. Если в соединении без фтора эффективность преобразования энергии падающего света в собственное излучение составляла около 47%, то после добавления фтора она уменьшилась примерно до 1%. Аналогичная тенденция наблюдалась и для комплекса тербия. Совершенно иной результат авторы получили для комплекса гадолиния. Сам ион гадолиния не способен ни к возбуждению светом, ни к формированию состояний с переносом заряда. Однако в содержащей его молекуле не было потерь энергии на колебаниях химических связей, и возбужденное состояние органического лиганда могло длительно поддерживаться. Благодаря этому исследователи наблюдали яркую фосфоресценцию (длительное послесвечение) при комнатной температуре - редкое явление для подобных молекулярных систем, поскольку обычно тепловые колебания эффективно тушат такое свечение. Это свойство делает подобные соединения перспективными для создания новых люминесцентных сенсоров, защитных меток и функциональных материалов для систем безопасности. «Полученные результаты меняют представления о роли фторирования при создании люминесцентных материалов. Работа показывает, что сама по себе эта химическая модификация не гарантирует повышения эффективности свечения. При разработке новых соединений необходимо учитывать возможность образования состояний с переносом заряда, которые могут полностью изменить пути миграции энергии в молекуле. Это позволит сделать шаг к рациональному молекулярному дизайну, сократив число неудачных синтезов и ускорив создание материалов с заранее заданными оптическими свойствами», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Илья Тайдаков, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН. |
|
Слияние с Интернетом от Илона Маска и крыса Пифия с искусственным интеллектом: что у них общего? Технология интерфейсов «мозг-компьютер»! Помимо медийного хайпа, у этой очень молодой технологии есть много весьма реальных приложений: от помощи парализованным людям до улучшения возможностей мозга. О том, какие открытия в области науки о мозге позволили создать технологию «управления силой мысли», что такое интерфейсы «мозг-компьютер», что они могут, а что - нет, и какие достижения переднего края в этой области есть уже сейчас, расскажет Алексей Паевский. Лектор - научный журналист и коммуникатор, многократный лауреат премии «-а верность науке». Главный редактор и сооснователь портала «Нейроновости», член научного комитета национальной премии «Вызов», член рабочей группы дорожной карты «Нейронет», «-олотое перо России», Спецпредставитель Десятилетия науки и технологий в России. -аместитель председателя Комиссии РАН по популяризации науки. Где: Москва, Аудиториум, Воздвиженка, 9 Когда: 26 июля 2026 года, 19.00 Купить билет: тут |
|
Наблюдения, проведенные с помощью Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории (VLT ESO), позволили обнаружить объект, похожий на спутник, в системе CD-35 2722. В отличие от спутников в нашей Солнечной системе, недавно обнаруженный объект не вращается вокруг планеты, что ставит вопрос о том, как его назвать. Вместо этого он вращается вокруг коричневого карлика -«недозвезды», объекта крупнее планеты, который, в свою очередь, вращается вокруг звезды CD-35 2722. Если это подтвердится, то это может стать первым «спутником», обнаруженным за пределами Солнечной системы. Кевин Хой, студент программы ESO в Чили и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в Nature, описывает систему, которую он анализировал в течение нескольких месяцев, как «суперстранную» по сравнению с нашей собственной. Самый крупный и массивный объект в этой молодой системе - звезда CD-35 2722, масса которой составляет примерно половину массы Солнца. Вокруг звезды вращается коричневый карлик - объект, который слишком массивен, чтобы быть планетой, но слишком мал, чтобы быть звездой. Недавно обнаруженный объект вращается вокруг этого коричневого карлика. «Эту систему довольно сложно описать с помощью терминов Солнечной системы, таких как "планета" и "спутник"», - утверждает Хой, который также является сотрудником Университета Диего Порталеса и проекта «Тысячелетие молодых экзопланет и их спутников» (YEMS) в Чили. Новый объект, который команда называет экзоспутником, по массе не уступает Юпитеру, а коричневый карлик превосходит его более чем в 30 раз. «Экзоспутник явно достаточно массивен, чтобы считаться планетой, но он не вращается вокруг звезды, хотя и вращается вокруг объекта, который вращается вокруг звезды, - говорит Хой. "Поскольку он является третьим элементом в этой системе, нам хочется назвать его луной, даже если он совсем не похож на маленькие каменистые спутники нашей системы». Этот экзоспутник, или «экзолуна», естественный спутник за пределами нашей Солнечной системы, сложно классифицировать, учитывая различия между этой системой и нашей собственной. Элис -урло, директор Йельского центра изучения экзопланет и соавтор исследования, объясняет: «Спутник, о котором мы сообщаем, представляет собой гигантское газообразное тело, вращающееся вокруг очень массивного объекта, масса которого в несколько раз превышает массу Юпитера». «В Солнечной системе у нас есть чёткое разграничение между планетами и Солнцем, поэтому определить такие объекты, как спутники, довольно просто. В системе CD-35 2722, где границы между звёздами, планетами и спутниками размыты, всё становится сложнее описать», - добавляет -урло. Независимо от того, как называть этот объект, астрономы уже много лет пытаются обнаружить спутники за пределами Солнечной системы, но пока ни один из них не был обнаружен с достаточной уверенностью. Таким образом, несмотря на то, что на сегодняшний день открыто более 6000 экзопланет, найдено лишь несколько кандидатов в экзолуны, и доказательств их существования недостаточно. Всего несколько месяцев назад группа ученых под руководством Квентина Краля сообщила о наблюдениях с помощью интерферометра Очень Большого Телескопа в звездной системе HD 206893, которые позволили обнаружить признаки наличия спутника, но не подтвердить его существование. |
|
Ученые предложили охлаждать полупроводники - материалы, широко используемые в электронике, - с помощью особого типа люминесценции, при котором вещество тратит тепло колебаний собственных атомов на свечение. Этот подход позволит избежать установки габаритных охлаждающих систем для процессоров, лазерных диодов и квантовых сенсоров. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review B. Нагрев - одна из ключевых проблем современной электроники, лазеров, чипов и оптических датчиков, поскольку он ограничивает эффективность, срок службы и энергопотребление устройств. Традиционные кулеры и вентиляторы, охлаждающие приборы, не только занимают довольно большое пространство, но и создают вибрации, что делает их непригодными в высокоточных оптических системах. Поэтому ученые ищут новые методы охлаждения материалов. Один из перспективных подходов основан на эффекте антистоксовой фотолюминесценции - явлении, при котором энергия испускаемого фотона (частицы света) превышает энергию фотона возбуждающего света. Недостающую энергию система получает от колебаний кристаллической решетки. При определенных условиях этот процесс позволяет уносить из материала часть энергии тепловых колебаний, охлаждая его. Однако для целенаправленного проектирования наноструктур, способных к такому охлаждению, важно понимать, между какими именно состояниями происходит перенос энергии и какую роль в нем играют колебания кристаллической решетки. Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) подробно описали этот эффект на примере наноструктуры-«сэндвича». Авторы синтезировали образец-«сэндвич», состоящий из трех слоев. Центральное место занимала пленка арсенида галлия (соединения галлия и мышьяка) шириной всего 14 нанометров - примерно в 5000 раз меньше толщины волоса. Сверху и снизу ее покрывали слои из галлия, мышьяка и алюминия. Такую структуру можно рассматривать как квантовую яму: для электронов (отрицательно заряженных квазичастиц) и дырок (положительно заряженных квазичастиц) центральный слой оказывается своеобразной «ловушкой», в которой их движение в одном направлении ограничено нанометровой толщиной материала. «Нанометровое ограничение движения электронов и дырок изменяет их энергетические состояния и позволяет сформировать хорошо различимые экситонные резонансы. Экситон - это связанное состояние электрона и дырки, которое играет ключевую роль во взаимодействии материала со светом. В нашей структуре особенно важны два типа экситонов - с тяжелой и легкой дыркой. Из-за различий в свойствах этих дырок соответствующие экситонные состояния имеют разные энергии», - поясняет участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Роман Назаров, инженер-исследователь кафедры фотоники физического факультета СПбГУ. При сверхнизких температурах - порядка -269°C - ученые подействовали на материал лазерным лучом, который возбудил только экситоны с тяжелой дыркой. При этом авторы зарегистрировали ответное свечение экситонов с легкими дырками, которые требуют для появления больше энергии. Наблюдения показали: чтобы получить недостающую энергию для излучения, материал тратит тепло колебаний собственных атомов, тем самым охлаждаясь. «Образно говоря, структура создает для экситона несколько близко расположенных "ступенек" энергии. Возбуждающий свет помещает систему на нижнюю ступеньку, а тепловые колебания кристаллической решетки помогают ей подняться на более высокую. После этого система испускает более энергичный фотон, который уносит полученную от кристаллической решетки энергию», - рассказывает Роман Назаров. Авторы подчеркивают: хотя работа носит фундаментальный характер и выполнена при низких температурах, полученные результаты закладывают физическую основу для будущих технологий, в которых избыток тепла можно будет отводить с помощью света, без использования громоздких охлаждающих систем. В перспективе понимание подобных механизмов может оказаться востребованным при создании компактных лазеров, фотонных чипов, чувствительных оптических датчиков и других устройств, для которых критически важны эффективный отвод тепла и низкое энергопотребление. |
|
Ученые предложили метод, позволяющий с точностью до 79% определить, поможет ли мужчине с бесплодием процедура по извлечению сперматозоидов из яичек для проведения ЭКО. Дело в том, что при некоторых типах бесплодия сперматозоиды практически не образуются, а потому извлечь их оказывается невозможно. Новый подход основан на анализе жидкого компонента спермы, а потому он позволяет избежать ненужных для пациента хирургических вмешательств. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале F&S Science. По статистике 2,5-12% мужчин в мире (цифры отличаются в разных регионах) бесплодны. При этом самый тяжелый вариант бесплодия связан с азооспермией - полным отсутствием сперматозоидов в эякуляте. Чаще всего это состояние возникает из-за закупорки семявыводящих путей или нарушения процесса образования сперматозоидов в яичках. В первом случае мужчина может стать отцом с помощью процедуры ЭКО, когда у него хирургическим способом извлекают сперматозоиды прямо из ткани яичка, в обход «заблокированного» пути. Если же бесплодие связано с тем, что сперматозоиды в принципе не созревают, такая процедура оказывается бесполезной. Поэтому нужны высокоточные способы определить, будет ли дорогое и болезненное вмешательство эффективно, еще до его проведения. При этом несколько таких подходов уже существует, но ни один из них не используется в медицинской практике из-за сложности и дороговизны процедуры и оборудования. Ученые из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (Москва) с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова (Москва), Сколтеха (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) разработали простой метод, в рамках которого анализируют химический состав семенной плазмы - жидкого компонента спермы. Для этого авторы использовали рамановскую спектроскопию - подход, при котором на образец направляют лазерный луч и по тому, как вещество рассеивает свет, оценивают химический состав. В результате такого анализа специалисты получают индивидуальный для каждого набора химических веществ спектр рассеивания света. Однако компоненты семенной плазмы дают слабый сигнал, поэтому, чтобы усилить его, ученые помещали образцы анализируемой жидкости в тонкие стеклянные трубки - капилляры, - и только после этого освещали их лазером. Луч, проходя через трубку, постоянно отражался от ее стенок и многократно взаимодействовал с образцом, давая более интенсивный отклик. Исследователи сравнили спектры рассеяния 20 образцов семенной плазмы, полученных от пациентов с азооспермией. При этом у половины мужчин врачи ранее извлекли сперматозоиды из яичек хирургическим путем для проведения ЭКО, а у второй половины - нет. Сопоставив результаты этого вмешательства с полученными спектрами, ученые выявили четкие признаки, по которым можно оценить исход операции до ее проведения. Оказалось, что у пациентов из «успешной» группы в семенной плазме содержится больше жиров, в то время как у другой группы доминируют белковые компоненты. На основе этих различий авторы построили компьютерную модель, которая показала точность прогноза до 79%, что превосходит достоверность традиционных тестов, например гормональных, которые проводят клиники. «Предложенный подход станет быстрой, не требующей вмешательств, простой и автоматизированной альтернативой дорогим и сложным методам, а также дешевым, но недостаточно точным анализам. В дальнейшем мы планируем детальнее изучить химический состав семенной плазмы мужчин с разными типами бесплодия, чтобы повысить точность прогнозирования», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Римская, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН. |
|
Ученые выяснили, что прочность геополимера - более экологичного аналога строительного бетона - зависит от того, из частиц какой формы состоит этот материал. Эксперименты показали: если использовать частицы в виде трубок, можно получить материал в полтора раза более прочный, чем традиционный бетон. Более того, производство геополимера, в отличие от бетона, не связано со значительными выбросами углекислого газа, поэтому оно позволит снизить ущерб окружающей среде, который наносит строительная промышленность. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Ceramics International. В современном строительстве повсеместно используется бетон - смесь цементного порошка с водой, песком и щебнем или гравием. При этом производство цемента наносит значительный ущерб окружающей среде, поскольку оно приводит к выделению огромного количества углекислого газа в атмосферу (5-8% от всех его мировых выбросов). Альтернативой бетонным смесям могут служить геополимеры. Это материалы, которые получают более экологичным путем - химически активируя природное или искусственно созданное сырье, содержащее кремний и алюминий (например, глины и промышленные отходы). Кроме того, в отличие от традиционного бетона, геополимерная смесь дольше сохраняет пластичность, а затем быстро затвердевает и становится прочной. Такой контролируемый процесс схватывания уменьшает риск деформаций и трещин и позволяет создавать объекты сложной геометрической формы. Однако в строительстве геополимеры до сих пор широко не используются, поскольку процесс их затвердевания недостаточно изучен. Например, практически не было знаний о том, как свойства исходных компонентов влияют на структуру и качество конечного материала. Исследователи из Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова - филиала НИЦ «Курчатовский институт» (Санкт-Петербург) определили, что скорость затвердевания геополимера и прочность получаемого материала зависят в первую очередь от формы частиц сырья. Авторы сформировали образцы геополимеров из трех вариантов частиц размерами от 0,1 до 17 микрометров: в виде пластин, трубок и сфер. Исходные материалы нагрели до 750°С и смешали с щелочным раствором-активатором, который запустил сшивание частиц в длинные прочные сети полимера. Оказалось, что частицы в форме трубок обеспечивают самую быструю полимеризацию: в этом случае раствор становился более плотным - подобным гелю - всего за 40 минут. Для сравнения, у частиц в форме сфер этот процесс занял 110 минут, а у пластин - 120 минут. Самыми прочными также оказались геополимеры на основе трубчатых частиц - они выдержали давление 85 мегапаскалей, что в полтора раза выше, чем у самого распространенного строительного бетона. Образцы на основе пластинчатых частиц не разрушились при давлении 56 мегапаскалей, а сферических - только при 47 мегапаскалей. Различия в прочности связаны со структурой геополимеров: трубчатые частицы «укладываются» упорядоченным образом, помогая материалу выдерживать большие нагрузки. Таким образом, изменяя форму частиц сырья, можно точно управлять скоростью затвердевания раствора, а также прочностью и структурой конечного геополимера. Это важно для получения материалов с предсказуемым и настраиваемым «поведением», востребованных в современном строительстве, особенно в условиях Арктики. «В дальнейшем мы планируем расширить наши исследования: создать долговечные и прочные геополимерные матрицы для захоронения радиоактивных отходов и получения строительных материалов для арктической зоны. Кроме того, мы будем работать над технологией получения геополимерных изделий с высокой прочностью и химической устойчивостью с использованием 3D-печати. Все исследования мы планируем проводить исключительно с использованием алюмосиликатного сырья отечественных месторождений. Это позволит нам в дальнейшем сформулировать предложения по вовлечению природного минерального сырья Российской Федерации в высокотехнологичные направления получения новых материалов с заданными свойствами», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ольга Голубева, доктор химических наук, заведующая лабораторией химии силикатных сорбентов Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова. |
|
Ученые выяснили, что в тропических морях пластиковый мусор из-за жары и ультрафиолета в 16 раз интенсивнее, чем в Арктике, распадается на мелкие частицы, наиболее опасные для водных обитателей. К такому выводу исследователи пришли, проанализировав пластиковые фрагменты с 26 пляжей на разных широтах вдоль побережий России и Китая. Полученные данные будут полезны при разработке региональных стратегий мониторинга загрязнения морей и выявления наиболее уязвимых районов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Marine Pollution Bulletin. Пластиковый мусор повсеместно встречается в морях и океанах: его находят и в толще воды, и на дне, и на побережьях. При этом пластик представляет серьезную угрозу для морских обитателей: они могут запутаться в крупных фрагментах и проглотить мелкие. Особенно опасным считается мезопластик - кусочки размером от 0,1 до 2,5 сантиметров, которые образуются при разрушении более крупного мусора и чаще всего попадают в живые организмы вместе с морской водой и пищей. При этом до сих пор не было известно, влияют ли климатические условия на скорость расщепления пластикового мусора, а потому было сложно предсказать, где преимущественно образуются опасные мезочастицы и как эффективнее всего с ними бороться. Исследователи из Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва) с коллегами с 2021 по 2025 год исследовали загрязненность пластиком 26 пляжей, расположенных вдоль побережий России и Китая в разных климатических зонах - от Арктики до тропиков. Авторы собирали пластиковые фрагменты на песчаных и галечных берегах, после чего в лаборатории сортировали их по размерам и делили на макропластик (величиной более 2,5 сантиметров) и мезопластик (меньшие фрагменты). -атем количество мусора каждой категории сопоставляли с климатическими условиями местности, где он был собран: температурой, интенсивностью ультрафиолетового излучения, облачностью, высотой волн, наличием и длительностью сезона замерзания моря. Оказалось, что на тропических пляжах количество мезопластика в расчете на квадратный метр побережья было в 16 раз больше, чем в Арктике. То есть в северных районах пластик сохранялся преимущественно в виде крупных кусков, тогда как в южных он активно фрагментировался. Исследователи также заметили, что в умеренном климате, где есть выраженная смена сезона, к осени - после жаркого и солнечного лета - на пляжах количество мезопластика увеличивается примерно на 54% по сравнению с весной. Статистический анализ подтвердил прямую связь: чем выше температура и больше ультрафиолета, тем активнее образуются небольшие частицы мезопластика, тогда как облачность и ледяной покров, напротив, замедляют этот процесс. «Наше исследование впервые количественно показало, что климат играет важную роль в процессе разрушения пластика на побережьях. Полученные данные указывают на то, что регионы с теплым климатом нуждаются в особых стратегиях очистки и усиленном мониторинге пластикового загрязнения. В дальнейшем мы планируем применить эти данные как количественную основу для сравнительного анализа механизмов фрагментации пластика в разных климатических зонах, а также для разработки региональных стратегий мониторинга и оценки уязвимости побережий», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ольга Лобчук, научный сотрудник лаборатории физики моря Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН. В исследовании принимали участие сотрудники Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Государственного океанографического института имени Н.Н. -убова (Москва), Восточно-китайского педагогического университета (Китай) и Шанхайского океанического университета (Китай). |
|
Ученые выяснили, что зеленая водоросль кладофора накапливает в тканях кальций, калий, магний и натрий в больших концентрациях. Авторы обнаружили в кладофоре и другие необходимые для человека и животных элементы, - в меньших количествах - благодаря чему кладофора может использоваться в качестве пищевой и кормовой добавки для восполнения дефицита целого ряда полезных веществ. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Algal Research. -еленая водоросль кладофора (Cladophora) растет в пресных, морских и гиперсоленых (с количеством соли более 35 грамм в литре воды) водоемах по всему миру. При этом в гиперсоленых озерах в летние месяцы кладофора активно разрастается и образует крупные скопления - плавучие маты. С одной стороны, это может привести к тому, что в водоеме накопится слишком много органических веществ и снизится количество кислорода, что плохо для обитателей озера. Но с другой, человек может использовать заросли кладофоры как ценный источник белка, аминокислот, йода и других жизненно важных химических элементов. Ранее ученые из Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН (Севастополь) показали, что кормовые добавки из этой водоросли ускоряют рост кроликов и цыплят-бройлеров и обогащают их мясо йодом, а у кур-несушек еще и увеличивают на 30% яйценоскость. Однако подробно химический состав кладофоры до сих пор не исследовался и не было известно, как он меняется в зависимости от сезона и места сбора. Это тормозит внедрение добавки на ее основе в практику животноводства и аквакультуры. В новой работе исследователи впервые определили состав и количество различных химических элементов в тканях кладофоры. В 2018 году в течение активного периода роста водоросли - с апреля по сентябрь - авторы собирали образцы кладофоры, растущей в гиперсоленом озере Херсонесское в Крыму. -десь водоросль образует плавающие маты толщиной до нескольких сантиметров, летом покрывающие до 90% поверхности озера. Ученые высушили и измельчили образцы, после чего с помощью современного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой, который позволяет определять даже ничтожно малые концентрации веществ, оценили их химический состав. Кроме того, чтобы понять, откуда в водорослях берутся те или иные элементы и как они связаны с состоянием окружающей среды, исследователи проанализировали состав донных отложений. Дело в том, что отмершие водоросли постепенно опускаются на дно и разлагаются, поэтому сравнение состава живых растений и донного ила позволяет выяснить, какие элементы остаются в растении, а какие уходят в отложения. Оказалось, что в тканях водорослей накапливается большое количество кальция, калия, магния и натрия, причем содержание калия почти в семь раз превысило уровень натрия. Это говорит о том, что у кладофоры есть природный механизм борьбы с засолением: ее клетки выкачивают лишний натрий, который в избытке находится в соленой воде, и накапливают калий. Такое соотношение калия и натрия очень позитивно скажется на животных, если использовать кладофору в качестве пищевой добавки: водоросль не перенасытит организм солью, зато станет источником ценного калия, необходимого для работы сердца и мышц. Также ученые обнаружили, что водоросли накапливают в 1,8-3,6 раза больше бора, селена и марганца, чем донные отложения. Количества токсичных алюминия, свинца и титана, напротив, оказались более существенными в иле - в 10 раз выше, чем в кладофоре. Таким образом, водоросли «собирают» ценные микроэлементы (особенно селен, который важен для иммунитета животных), но не накапливают опасные тяжелые металлы. -начит, кормовые добавки из кладофоры будут полезны и безопасны для скота. При этом в целом химический состав кладофоры в разные сезоны оставался постоянным. Ученые заметили только небольшое увеличение количества натрия, кальция и магния к осени. «-ная химический состав кладофоры, можно будет ускорить ее внедрение в качестве кормовой добавки в сельское хозяйство. Наши данные указывают на то, что она станет не только источником йода для животных, но и ценным ресурсом для получения калия и селена. В дальнейшем нам предстоит исследовать, почему одни элементы остаются в тканях водорослей, а другие уходят в донные отложения», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Ануфриева, доктор биологических наук, руководитель лаборатории экстремальных экосистем Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН. |
|
Ученые молодежной лаборатории Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН совместно с коллегами из Института химии Коми научного центра УрО РАН, Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН и Амурской государственной медицинской академии разработали пять новых комплексов серебра(I) с различными монокарбоновыми кислотами и впервые комплексно исследовали их структуру, устойчивость и антимикобактериальные свойства. Исследователи получили серию новых соединений серебра, некоторые из которых оказались эффективнее рифампицина против модельных микобактерий. Работа открывает перспективы создания препаратов нового поколения для борьбы с лекарственно-устойчивым туберкулезом. Результаты исследования опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications. Рост устойчивости бактерий к антибиотикам остается одной из наиболее серьезных проблем современной медицины. Поиск новых противомикробных веществ с принципиально иными механизмами действия сегодня является одной из ключевых задач медицинской химии. Особенно остро эта проблема стоит в отношении туберкулеза, поскольку распространение лекарственно-устойчивых форм заболевания значительно снижает эффективность существующей терапии. Соединения серебра уже давно привлекают внимание исследователей благодаря своим антибактериальным свойствам. Однако их химия остается далеко не исчерпанной. Разнообразие координационных возможностей ионов серебра позволяет получать соединения с принципиально различной пространственной организацией, а именно строение комплекса во многом определяет его биологические свойства. Перед началом работы исследователи проанализировали Кембриджскую структурную базу данных, содержащую сведения обо всех известных монокарбоксилатных комплексах серебра(I), опубликованных с 1956 года. Такой анализ позволил систематизировать закономерности формирования их структур и определить направления поиска новых соединений с необычной архитектурой. В результате были синтезированы пять ранее неизвестных комплексов серебра с различными органическими кислотами, среди которых производные индолкарбоновой, миртеновой, нитрофурановой и фторзамещенных бензойных кислот. Полученные соединения представляют сразу несколько различных классов - молекулярные, полимерные и ионные комплексы. Одним из наиболее интересных фундаментальных результатов стало обнаружение ранее неизвестного типа строения комплекса серебра. Для соединения с миртеновой кислотой, природным веществом, содержащимся в хвойных растениях, ученые впервые обнаружили цисоидное, или изогнутое, расположение карбоксилатных групп вокруг атома серебра. Подобная организация аквакомплекса серебра ранее в научной литературе не описывалась и существенно расширяет представления о координационных возможностях этого металла. Авторы также изучили устойчивость новых соединений. Эксперименты показали, что комплексы сохраняют стабильность при хранении в растворе не менее суток, а наиболее перспективные соединения - до двух недель. Термические исследования продемонстрировали, что отдельные комплексы сохраняют устойчивость при нагревании примерно до 170 °C, что важно с точки зрения их дальнейшего практического применения. Следующим этапом стало исследование биологической активности новых веществ. В качестве модельного объекта использовали бактерию Mycolicibacterium smegmatis, которая широко применяется при поиске новых противотуберкулезных препаратов благодаря своему сходству с микобактериями туберкулеза и безопасности для лабораторных исследований. Испытания показали, что все пять синтезированных комплексов обладают выраженной антимикобактериальной активностью. При этом три соединения продемонстрировали особенно высокую эффективность: минимальная концентрация, необходимая для подавления роста бактерий, оказалась ниже, чем у рифампицина - одного из основных препаратов первой линии терапии туберкулеза. Наиболее перспективным оказался комплекс серебра с миртеновой кислотой. В отличие от соединений, которые лишь замедляют размножение бактерий, он проявил бактерицидный эффект - после обработки рост бактериальной культуры не возобновлялся. Такой результат свидетельствует о способности соединения уничтожать микроорганизмы, а не только подавлять их развитие. Чтобы понять возможный механизм действия нового вещества, исследователи провели молекулярное моделирование его взаимодействия с белками микобактерий. Расчеты показали высокое сродство комплекса сразу к нескольким жизненно важным ферментам. Особый интерес представляет взаимодействие с ферментом InhA - одной из основных молекулярных мишеней изониазида, который уже многие десятилетия остается одним из главных препаратов для лечения туберкулеза. Кроме того, соединение эффективно связывается с D-лактатдегидрогеназой - ферментом, участвующим в энергетическом обмене бактерий. Полученные результаты позволяют предположить, что новый комплекс серебра способен одновременно нарушать процессы синтеза клеточной стенки микобактерий и их энергетический обмен. Одновременное воздействие сразу на несколько важных биологических мишеней считается одним из наиболее перспективных подходов к созданию препаратов, способных эффективно работать против лекарственно-устойчивых штаммов бактерий. «Что нового можно открыть в достаточно хорошо изученной тематике комплексов серебра? Мы проанализировали Кембриджскую структурную базу данных для монокарбоксилатных комплексов серебра, опубликованных с 1956 года, и систематизировали все возможные варианты их строения. В результате нам удалось получить соединение с новым типом пространственной организации - аквакомплекс серебра с миртеновой кислотой, в котором впервые обнаружено цисоидное расположение карбоксилатных анионов. Но особенно важно, что именно этот комплекс при молекулярном моделировании показал высокое сродство к ферментам, являющимся ключевыми мишенями противотуберкулезной терапии. Экспериментальные исследования подтвердили его высокую антимикобактериальную активность, что открывает возможности для дальнейших исследований уже на патогенных штаммах микобактерий», - отмечает руководитель исследования, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН Ирина Луценко. Работа носит фундаментальный характер, однако ее результаты имеют очевидный прикладной потенциал. Полученные комплексы серебра могут стать основой для разработки нового поколения противомикробных препаратов с альтернативными механизмами действия, что особенно важно в условиях стремительного распространения антибиотикорезистентности. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-23-00469). |
|
Объединенная редакция проектов Indicator и InScience.News продолжает цикл публикаций, посвященных проблемам российских и мировых научных изданий. В новом материале пробуем разобраться, как в России устроена система обеспечения доступа к международным научным журналам и базам и какова роль в этом процессе ключевой организации - Российского центра научной информации (РЦНИ). От Ньютона до наших дней Научная статья - редкий культурный жанр, который с XVII века менялся гораздо меньше, чем сама наука. Первые выпуски Philosophical Transactions Королевского общества Лондона середины 1660-х годов уже содержали все, что мы сегодня считаем нормой: краткое изложение результатов, указание автора, датировку, ссылку на предыдущие работы и встроенность в сеть переписки между исследователями. С тех пор оформление усложнилось, возникли тысячи журналов и гигантские базы данных, но базовая логика «короткого, публичного, проверяемого отчета о проделанной работе» осталась практически той же, что во времена Исаака Ньютона и первых «натурфилософов». Если попытаться объяснить, зачем вообще человечеству такой глобальный обмен результатами, то проще всего обратиться к философам науки. Карл Поппер, которого обычно относят к критическому рационализму, настаивал: наука - это не склад истин, а открытая система гипотез, ошибок и их последовательного исправления, и именно поэтому здесь возможно «осмысленно говорить о прогрессе». Такое исправление ошибок в принципе невозможно в изолированном племени или закрытом обществе: оно требует открытой дискуссии, критики и доступа к чужим результатам, а значит - международной, постоянно обновляющейся инфраструктуры журналов, баз данных и архивов. Исходя из этого подхода, вопрос «почему наука должна быть мировой, если мир полон конфликтов» мы в этом тексте оставим за скобками и примем простую посылку: если мы хотим, чтобы российская наука оставалась частью глобального разговора, она должна разделять общие правила игры - открыто опубликованные результаты, проверяемость и доступность для критики. Невозможно «делать передовую науку, сидя в изоляции на своем необитаемом острове, как Робинзон Крузо», потому что без доступа к текущему уровню знаний вы вынуждены снова и снова изобретать велосипед и проверять уже проверенное. На практике это означает очень приземленную вещь: российским исследователям нужен стабильный доступ к крупнейшим мировым «библиотекам» научных статей - платформам вроде SpringerLink (Springer Nature), ScienceDirect (Elsevier), Web of Science, Scopus и специализированным базам наподобие CAS, и именно вокруг организации такого доступа сегодня строится деятельность РЦНИ и история с национальной подпиской. Как работает национальная подписка С 2020 года РЦНИ (ранее - РФФИ) официально исполняет обязанности единого оператора централизованной (национальной) подписки на зарубежные и отечественные научные информационные ресурсы. Формально модель выглядит просто: Минобрнауки выделяет средства, Межведомственный совет при министерстве утверждает перечень ресурсов и организаций-получателей, а РЦНИ проводит закупки и распределяет доступ между вузами и НИИ (описание процедуры приводится на сайте РЦНИ). По данным самого РЦНИ и вузов, участвующих в программе, в 2023 году участниками национальной подписки были более 1100 российских организаций науки и высшего образования почти из всех регионов страны. В 2024-2025 годах централизованная подписка была продлена, а опубликованный на сайте РЦНИ перечень ресурсов включает пакеты крупнейших мировых издательств: Springer Nature (коллекции журналов Springer Journals, Nature Journals, пакеты Life Sciences, Physical Sciences & Engineering, Social Sciences, базы данных Springer Materials и Springer Nature Experiments, eBook Collections), Wiley (коллекции Wiley Journals Database), а также ресурсы Elsevier на платформе ScienceDirect и реферативно‑библиографическую базу Scopus, наряду с рядом российских журналов и специализированных баз данных (подробный список ресурсов доступен на сайте РЦНИ). На сайтах университетов, в том числе НИТУ МИСИС и других вузов, национальная подписка фигурирует как основной источник доступа к этим коллекциям - от пакетов Springer Nature и Wiley до отдельных ресурсов Elsevier на платформе ScienceDirect. В теории это означает, что даже региональный вуз или институт без собственного бюджета на подписки получает «библиотеку первого мира»: журналы издательских групп Springer Nature (включая линейки на платформах SpringerLink и nature.com), монографии World Scientific, архивы Wiley, отраслевые российские журналы. В условиях санкций, ухода ряда издательств с российского рынка и ограничений на прямые контракты это особенно важно: централизованный оператор может договариваться о консорциумных условиях с крупными игроками, беря на себя финансовые и юридические риски. Один оператор - один поставщик Если посмотреть на правую сторону этой схемы - не получателей, а поставщиков, - картинка оказывается гораздо менее конкурентной. Через реестр контрактов на сайте госзакупок можно увидеть, что со второй половины 2022 года подавляющее большинство договоров РЦНИ на доступ к международным ресурсам заключено с одной частной компанией - ООО «Дейтабейс100К20». И которая, согласно данным на официальном сайте организации, располагается на территории посольства Германии. Поиск по ЕИС с фильтрами «заказчик - РЦНИ» и «поставщик - ИНН 9731073699» (ООО «Дейтабейс100К20») показывает 139 контрактов за период с середины 2022 до начала 2026 года. Минимальная цена - чуть более 2 млн рублей за обеспечение доступа к отдельной базе данных, максимальная - 548,1 млн рублей за сублицензию на ресурсы Springer Nature. В промежутке - десятки договоров с ООО «Дейтабейс100К20» на обеспечение доступа к зарубежным информационным ресурсам в рамках государственной системы поддержки ученых. Стоимость каждого договора в среднем колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен миллионов рублей. Отметим, что по данным портала Госзакупок в период с 2020 по 2022 гг. основным поставщиком баз данных для РЦНИ (РФФИ) была компания ООО «САБСКРИПШН100К20», а в период с 2016 по 2020 года - ООО «100К20». Формальная конструкция во всех крупных договорах одинакова. В сублицензионных соглашениях с РЦНИ «Дейтабейс100К20» объявляет себя единственным обладателем сублицензии на использование баз данных конкретного правообладателя (CAS, Springer Nature и др.) на территории России для целей централизованной подписки. При этом доступ к иностранным ресурсам оформляется не как подписка на зарубежную базу, а как сублицензия на использование российского программного обеспечения «Библио-Сфера», внесенного в реестр отечественного ПО, в которое «встроены» данные CAS или Springer. Кейс CAS: дорогая химия через «российское ПО» Недавний пример - последняя на момент текущей публикации закупка РЦНИ у единственного поставщика в виде ООО «Дейтабейс100К20», результатом которой стал сублицензионный договор между сторонами, где предметом является доступ к базе Chemical Abstracts Service (CAS) общей стоимостью 95,96 млн рублей. По условиям договора РЦНИ получает неисключительную сублицензию на использование содержимого баз CAS через «Библио-Сферу», а доступ предоставляется не более чем 35 научным организациям по списку IP-адресов. Контракт заключен по пункту 14 части 1 статьи 93 закона о контрактной системе - как закупка у единственного поставщика, при этом сублицензиар прямо заявляет, что является единственным обладателем прав CAS для национальной подписки. Если разделить сумму контракта на максимально возможные 35 организаций, получится около 2,74 млн руб. в год на одну - примерно 25-30 тысяч долларов при нынешнем курсе. Для премиальной химической базы CAS (SciFinder и связанные продукты), которая традиционно относится к самым дорогим ресурсам у университетских библиотек, это высокая стоимость. И в договоре не раскрывается, какова «чистая» цена лицензии CAS и какова маржа российского сублицензиара. Кейс Springer Nature: полмиллиарда за «социалку» Другой контракт РЦНИ с тем же поставщиком - сублицензионный договор № 011-24/п35-24 на ресурсы Springer Nature Customer Service Center GmbH. Документ фиксирует, что «Дейтабейс100К20» является единственным обладателем сублицензии на использование баз данных Springer Nature на территории РФ для национальной подписки, а РЦНИ покупает через «Библио-Сферу» доступ к нескольким пакетам: журналам Springer (Social Sciences Package), журналам Palgrave Macmillan (Nature Journals) и базе Springer Nature Protocols and Methods. Лицензионное вознаграждение установлено в размере 5 117 790,66 евро (эквивалент 548 115 379,69 рублей), причем НДС не взимается на основании подпункта 26 пункта 2 статьи 149 НК РФ. Согласно приложению к договору, бессрочный доступ предоставляется к двум пакетам журналов по социальным наукам на платформах SpringerLink и nature.com, а доступ к протоколам и методам ограничен 31 декабря 2024 года. Количество российских организаций, которые могут быть подключены к этим ресурсам через РЦНИ - до 1600. В пересчете на одну организацию цена выглядит гораздо скромнее, чем в случае CAS: 548 млн рублей делятся на 1600, получаем около 342 тысяч руб. на участника - порядка 3-4 тысяч долларов. Для «big deal»-подписки Springer Nature на сотни журналов по социальным наукам это лежит в пределах типичных консорциумных цен до санкций, о которых косвенно можно судить по европейским соглашениям с крупными издателями. Доступ обеспечивается по аналогичной с прошлым примером системе: формально российские вузы и НИИ также платят не напрямую глобальному издателю, а единственному российскому посреднику, который оформляет доступ как «российское ПО». Итоги: сколько стоит доступ к мировой науке? Резюмируем - национальная подписка РЦНИ помогает российским исследователям получать доступ к журналам крупнейших мировых научных издательств. Хотя нельзя назвать прозрачной систему, по которой осуществляется оплата подписок - в открытых источниках отсутствует информация о стоимости «чистой» подписки и возможной выгоде российского сублицензиара, стоимость остается в пределах мировой нормы - от 3-4 тысяч долларов на университет в случае с базами данных Springer Nature до 25-30 тысяч долларов на университет в случае с базой Chemical Abstracts Service. При этом большой вопрос, насколько активно научное сообщество использует национальную подписку РЦНИ. В ходе подготовки материала редакция опросила 30 ученых, работающих в России в разных областях науки, как гуманитарных, так и естественных. В большинстве своем респонденты сошлись во мнении, что подписка не является основным способом получения научных статей, и в основном исследователи используют другие методы. «В астрономии авторы стараются выкладывать все свои публикации на бесплатную платформу arxiv.org, поэтому, как ни странно, можно полноценно работать даже без подписки на научные издания, - говорит научный сотрудник Института астрономии РАН. - Иногда подписка все-таки оказывается полезной, чтобы скачать дополнительные данные к публикациям, например, полные версии таблиц. Для этого достаточно зайти на страницу публикации из-под IP-адреса института». «Про национальную подписку слышал, но сам не пользуюсь. В своей работе использую подписки институтов и сервисы SciHub и Anna's Archive», - пояснил ученый из Института востоковедения РАН. «Про подписку не знала, соответственно, ею не пользовалась, - признался биолог-исследователь из Санкт-Петербургского государственного университета. - Для доступа к научной литературе пользуюсь SciHub - для не слишком новых статей. По новым делаю запросы авторам с просьбой поделиться текстами. Еще для некоторых случаев есть такой ресурс статей, как научный руководитель. Если у статьи изначально есть открытый доступ, то агрегаторов типа Elsevier, MDPI, PubMed и отдельных журналов оказывается достаточно». Об использовании таких методов, как SciHub, бот Nexus и помощи «старых добрых друзей в разных зарубежных университетах» рассказывал в недавнем интервью редакции Indicator и InScience.News доктор химических наук, профессор РАН Сергей Адонин, заместитель директора по научной работе ФИЦ «Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН». «Пользуюсь [Национальной подпиской], но моя научная работа без нее стала бы, возможно, чуть более неприятной, но тоже не фатально. Да, для свежих выпусков журналов это полезно, а что касается старых статей - в общем-то, нет: они есть на Sci-Hub», - заявил Адонин. Объединенная редакция проектов Indicator и InScience.News 30 апреля 2026 года обратилась в РЦНИ с просьбой о комментарии. В нашем официальном запросе мы попросили, в частности, пояснить: какие альтернативные схемы и конкурирующие операторы рассматривались при выборе нынешней модели национальной подписки; как сама организация оценивает востребованность ресурсов международных издательств и эффективность расходования бюджетных средств; существуют ли у РЦНИ формализованные показатели эффективности подписки (по динамике использования, влиянию на публикационную активность и цитируемость) и может ли центр их раскрыть для общественного обсуждения. В тот же день из канцелярии РЦНИ пришло уведомление «Передано на рассмотрение». На момент публикации настоящего материала ответы на вопросы редакции получены не были. |
|
Сотрудники химического факультета МГУ с коллегами из Института органической химии им. Н.А. -елинского РАН разработали и реализовали подход к уменьшению ширины запрещённой зоны гибридных галогенметаллатов для применения в бессвинцовой фотовольтаике. Это исследование открывает перспективу создания экологически безопасных и эффективных солнечных батарей нового поколения. Оригинал работы опубликован в журнале Dalton Transactions. Солнечный свет можно использовать для получения возобновляемой «зелёной» энергии. В основе этого процесса лежит фотовольтаика - метод выработки электроэнергии с помощью полупроводников. Они способны улавливать световые волны и преобразовывать их в электрический ток. Эффективность такого процесса зависит от того, какую часть спектра способен поглотить полупроводник, и какая часть поглощённого излучения перейдёт в тепло. -начительное влияние на это оказывает ширина запрещённой зоны - минимальная энергия, необходимая для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости полупроводника. Для максимальной эффективности преобразования солнечного света в электроэнергию этот показатель должен находиться в диапазоне 1.3-1.5 эВ. По этой причине крайне важна разработка новых полупроводниковых материалов, удовлетворяющих этому требованию. К примеру, такому критерию соответствуют светопоглощающие галогенметаллаты на основе свинца. Они показывают высокую эффективность преобразования энергии - более 26% при теоретическом максимуме в 33.7%. Это делает их крайне перспективными для фотовольтаики, однако высокая нейротоксичность соединений свинца заставляет искать более безопасные альтернативы. «Очевидное решение заменить свинец на гораздо менее токсичное олово имело лишь умеренный успех, - объясняет руководитель исследования, заведующий кафедрой неорганической химии химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Андрей Шевельков. - Из-за низкой химической стабильности производных Sn2+ они легко окисляются на воздухе, а в анаэробных условиях склонны к диспропорционированию до Sn0 и Sn4+ при освещении. Вместо этого мы обратились к гибридным галогенидам сурьмы и висмута - они обладают гораздо большей стабильностью и низкой токсичностью. Однако их ключевой недостаток - слишком высокие значения ширины запрещённой зоны. Для большинства галогенидных комплексов сурьмы и висмута характерны значения 2 эВ и выше. Поэтому основной задачей для нас стала разработка методов уменьшения ширины запрещённой зоны до приемлемых значений». Авторы предложили новый подход к оптимизации ширины запрещённой зоны сложных галогенидов висмута и сурьмы. В отличие от ранее описанных в литературе методов - конденсации анионов, а также введения молекул галогена или полигалогенид-ионов, он не приводит к снижению химической стабильности соединений и позволяет достичь необходимого эффекта. «Мы разработали и реализовали подход к оптимизации ширины запрещённой зоны сложных галогенидов висмута и сурьмы, основанный на формировании межщелевых состояний за счет комбинации в одном соединении разновалентных металлов. В ходе систематических исследований галогенометаллатов сурьмы, проводившихся при активном участии студентки 3 курса Ангелины Клыковой, были выявлены особенности поведения таких систем, что позволило обосновать перспективность формирования смешанно-валентных соединений и перейти к их целенаправленному синтезу, а также выделить соединения с требуемой шириной запрещенной зоны», - говорит Андрей Шевельков. В результате исследователям удалось успешно синтезировать два новых гибридных бромметаллата, содержащих элементы 15-й группы Sb и Bi, в которых одновременно реализуются степени окисления +3 и +5. «Слабые Br-Br взаимодействия обеспечивают связывание анионной субструктуры, а водородные связи соединяют органические катионы и неорганические анионы в трёхмерный каркас», - отмечает участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории направленного неорганического синтеза химического факультета МГУ Татьяна Шестимерова. В итоге учёным удалось достигнуть снижения ширины запрещённой зоны до 1.27-1.58 эВ. «Предложенный подход к формированию межщелевых состояний открывает новые возможности для направленного дизайна галогенометаллатов с заданной шириной запрещённой зоны и может быть использован при создании эффективных светопоглощающих материалов для фотовольтаических устройств», - резюмирует Андрей Шевельков. |
|
Ученые подтвердили гипотезу о том, что 570-550 миллионов лет назад магнитные полюса -емли располагались не на севере и юге, как сейчас, а в районе экватора. Полученные данные позволяют лучше понять историю нашей планеты и могут быть полезны для уточнения моделей геологических процессов и движения материков в древности. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Geoscience Frontiers. В эдиакарский период, 635-539 миллионов лет назад, на -емле появилась так называемая эдиакарская биота - первые в истории мягкотелые многоклеточные организмы, которых затем сменили более сложные животные, ставшие предками современных видов. Кроме того, в это же время произошли масштабные климатические перемены, сдвиги в химическом составе океанов и атмосферы, а также значительные возмущения магнитного поля -емли. Однако характер и причины таких изменений остаются неизвестными. Например, существует несколько гипотез, которые пытаются объяснить предпосылки магнитных аномалий. Одна из них предполагает, что раньше магнитные полюса -емли находились в районе экватора, а не на современных точках у Южного и Северного полюсов. Другие гласят об ускоренном движении литосферных плит или смещении коры и мантии -емли относительно оси вращения планеты. Исследователи из Геологического института РАН (Москва) и Института геологии Уфимского федерального научно-исследовательского центра РАН (Уфа) подтвердили, что в эдиакарский период местоположение магнитных полюсов -емли действительно менялось. Авторы исследовали породы джежимской свиты южной части Тиманского кряжа на территории современной Республики Коми. Именно здесь на поверхность выходят породы докембрия возрастом более полумиллиарда лет. В ходе экспедиций 2021-2025 годов исследователи собрали более 214 образцов пород для палеомагнитного анализа. В первую очередь авторы определили их возраст двумя независимыми методами: с помощью анализа уровней радиоактивных изотопов в очень стабильном минерале цирконе и по остаткам мягкотелых организмов - эдиакарской биоты. Оказалось, что исследуемые породы джежимской свиты зажаты во временном интервале позднего эдиакарского периода - 570-550 миллионов лет назад. -атем авторы оценили остаточную, то есть существующую с момента формирования намагниченность минералов, которые входят в состав исследуемых пород. Этот параметр позволяет определить, где относительно магнитных полюсов -емли в древности располагалась порода, а значит, и рассчитать ее географическую широту. Оказалось, что в эдиакарский период магнитные полюса -емли не соответствовали современным - они располагались в районе экватора. Это значит, что все предыдущие представления о палеошироте, и, соответственно, расположении древних континентов, могут быть неверными, поскольку они опирались на координаты, рассчитанные относительно современных магнитных полюсов. Учитывая новые данные о магнитном поле в древности, ученые уточнили местоположение древнего континента Балтика, на котором формировались исследованные авторами породы. «Интересно, что наши данные также позволяют пересмотреть популярную гипотезу "-емля-снежок", в рамках которой предполагается, что на планете было глобальное оледенение - от полюсов вплоть до экватора. Дело в том, что эта гипотеза была сформулирована на основе более ранних палеомагнитных и палеоширотных данных, согласно которым магнитные полюса и широты в древности соответствовали современным. Если допустить, что поле было повернуто на 90 градусов, то получится, что ледниковые отложения на самом деле были там же, где и сейчас - только на полюсах. Мы продолжим исследовать эдиакарские олтложения в других регионах, чтобы окончательно поставить точку в этом вопросе», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Антон Колесников, PhD, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией стратиграфии верхнего докембрия ГИН РАН. Ранее ученые определили, что представители эдиакарской биоты - древнейшие сложно устроенные многоклеточные организмы - обитали на территории современного Среднего Урала примерно 558,65 миллионов лет назад и, вероятно, даже раньше. Полученные датировки указывают на то, что такие существа появились на -емле раньше, чем считалось. |
|
Ученые теоретически предсказали устойчивый к нагреву двумерный материал на основе нитрида цинка и ванадия, который эффективнее некоторых аналогов поглощает ультрафиолет и преобразует его энергию в электрический заряд. Благодаря таким свойствам новое соединение потенциально может стать основой для создания миниатюрных фотодетекторов, солнечных батарей и гибких оптоэлектронных устройств. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в The Journal of Physical Chemistry C. Сделать элементы современной электроники максимально компактными можно, если заменить традиционные объемные материалы, которые обеспечивают их работу, на двумерные аналоги толщиной всего в один или несколько атомов. Помимо экономии размера двумерные материалы дают и некоторые другие преимущества: в них, по сравнению с объемными формами, электроны - носители заряда - более подвижны. Это позволяет создавать устройства с усовершенствованными характеристиками, например, лучшей способностью преобразовывать энергию света в электричество, что важно для самых разных датчиков и оптоэлектронных устройств. Однако на сегодняшний день известно мало двумерных материалов, которые можно было бы использовать в электронике. Это связано с тем, что их синтез методом «проб и ошибок» очень трудозатратен и длителен. Поэтому ученые все чаще пытаются найти подобные структуры, используя компьютерное моделирование. Исследователи из Уфимского университета науки и технологий (Уфа) смоделировали двумерные материалы, состоящие из атомов цинка, ванадия и азота. Авторы опирались на теорию функционала плотности - метод расчета электронной структуры молекул, позволяющий определить условия, в которых смоделированное соединение будет стабильно и действительно может существовать. Кроме того, эта теория позволила предсказать оптические, электронные и механические свойства материалов. Изначально ученые создали модель нитрида ванадия и цинка, состоящего всего из двух слоев атомов, - двумерный образец. -атем авторы сделали структуру толще, добавив несколько дополнительных слоев - образец тонкой пленки. Все полученные соединения оказались стабильными. При этом наиболее перспективные свойства авторы обнаружили у двумерного образца. Он поглощает ультрафиолет с эффективностью 13%, что превосходит возможности таких двумерных материалов-аналогов, как дихалькогениды переходных металлов. В дальнейшем при улучшении структуры материала эффективность можно будет повысить, и тогда это откроет перспективы для создания на его основе высокочувствительных фотодетекторов. Кроме того, именно в образце из двух слоев атомов электроны оказались наиболее подвижными, что важно для эффективного преобразования света в электричество. «Также стоит отметить, что электронные свойства смоделированного материала меняются в зависимости от типа подложки, на которую он нанесен. Это позволит использовать его в устройствах стрейнтроники, где управление свойствами материала осуществляется за счет их механической деформации. Такая технология даст возможность создавать сверхкомпактные устройства, например высокочувствительные сенсоры и системы сбора энергии. В дальнейшем мы планируем расширить наши исследования в рамках этого проекта и получить большой объем данных о структуре и функциональных свойствах всего семейства двумерных нитридов металлов. Полученные данные мы планируем использовать для создания общедоступной базы данных, содержащей подробные расчетные параметры и свойства изучаемых двумерных материалов», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Кистанов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник УУНиТ. |
|
Ученые обнаружили в структуре фермента Blp из микроорганизма Lysobacter capsici особый связывающий участок - «якорь» для взаимодействия с клеточной стенкой бактерий. Это связывание необходимо для дальнейшей работы фермента, а именно для разрушения бактериальной клетки. Открытие поможет в разработке новых эффективных лекарств для борьбы с болезнетворными микроорганизмами, устойчивыми к существующим антибиотикам. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences. С каждым годом все больше болезнетворных бактерий приобретает устойчивость к антибиотикам. Поэтому ученые разрабатывают новые препараты, а также ищут способ повысить эффективность существующих. Один из возможных способов решения проблемы - использование природных соединений, которые сами бактерии применяют для борьбы с микроорганизмами-«конкурентами». Наиболее перспективными среди них считаются бактериолитические ферменты, которые разрушают клеточную стенку бактерий, приводя в конечном итоге к их гибели. Однако до сих пор оставался нерешенным вопрос, как на молекулярном уровне бактериолитические ферменты убивают бактериальную клетку. Ранее ученые из Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г.К. Скрябина РАН (Пущино) выделили 12 бактериолитических ферментов из бактерии Lysobacter capsici, среди которых наиболее перспективными для медицины являются амидаза Ami и бета-литическая протеаза Blp. Эти ферменты разрушают клетки болезнетворных микроорганизмов, в том числе устойчивых к традиционным антибиотикам. В новой работе ученые совместно с коллегами из Сколтеха (Москва) и Института белка РАН (Пущино) выяснили, что в пределах одного домена (структурно-функциональной единицы) фермента Blp, помимо активного центра, есть небольшой участок, который необходим для первичного связывания с клеткой-мишенью. Такая нехарактерная архитектура для ферментов, состоящих всего из одного домена, была известна до настоящего времени только для еще одного бактериолитического фермента - псевдоальтерина морской бактерии Pseudoalteromonas. Сначала авторы сравнили пространственную укладку этих двух ферментов и определили предполагаемые границы «якорного» участка в структуре Blp. Далее с помощью методов молекулярного моделирования ученые смогли найти термодинамические закономерности и предположить, что особую роль в первичном взаимодействии фермента с клеткой-мишенью играют гидрофобные взаимодействия. В результате исследователи определили три аминокислотных остатка-кандидата, которые могут быть ключевыми участниками этого процесса. Чтобы подтвердить правильность результатов моделирования, авторы с помощью молекулярно-генетических подходов получили мутантные формы белка Blp, в которые были внесены точечные замены в позициях предсказанных аминокислотных остатков. Эти замены не повлияли на пространственную структуру мутантных белков. Однако биохимические исследования показали, что замены тирозина в позиции 160 и аспарагина в позиции 136 ухудшили способность протеазы Blp связываться с клеточной стенкой золотистого стафилококка - возбудителя гнойно-воспалительных заболеваний. Это привело и к тому, что способность фермента разрушать клетки патогена снизилась. Такие данные подтверждают ключевую роль тирозина в позиции 160 и аспарагина в позиции 136 для взаимодействия фермента Blp с клеточной стенкой бактериальных клеток. Таким образом, полученные результаты позволили ученым приблизиться к пониманию механизма взаимодействия бактериолитического фермента с клетками-мишенями. «В дальнейшем мы продолжим изучать молекулярные основы работы бактериолитических ферментов. Полученные знания будут полезны для направленной настройки ферментов с целью улучшения их антимикробных свойств. Без четкого понимания работы биомолекулы невозможно разрабатывать эффективные антимикробные препараты нового поколения. Разработка перспективных отечественных антимикробных ферментных препаратов - наша основная цель, - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ирина Кудрякова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биохимии клеточной поверхности микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г.К. Скрябина РАН. |
|
Специалисты лаборатории молекулярной биотехнологии ФИЦ Биотехнологии РАН уже более 10 лет разрабатывают ветеринарные вакцины, изучают ферменты для промышленности, создают «молекулярные переключатели» и не только. Объединенная редакция проектов Indicator.Ru и InScience.News поговорила с Марией Юрковой, руководителем лаборатории. Чем занимается лаборатория, какие ключевые проекты она реализует и какими проектами руководитель лаборатории гордится больше всего - в нашем материале. - Мария Сергеевна, как появилась лаборатория молекулярной биотехнологии ФИЦ Биотехнологии РАН? Как менялись задачи со временем? - Мы пришли в ФИЦ Биотехнологии РАН чуть более 10 лет назад в составе всего трех сотрудников, которые сначала образовали группу молекулярной биотехнологии. Позднее группа стала лабораторией молекулярной биотехнологии. Возглавил ее Алексей Николаевич Федоров. После того, как сотрудники Центра выбрали Алексея Николаевича директором, руководителем лаборатории стала я. Научные исследования - это живая система, и вполне естественно, что наши рабочие задачи со временем немного менялись. Я бы оценила эти перемены как смещение фокуса с более фундаментальных исследований на более практически направленные, как и во всей современной науке. Взаимосвязь, однако, не нарушается, поскольку инновационные практические разработки не возникают без новых фундаментальных исследований. - Был ли момент, после которого лаборатория заметно усилилась или сменила фокус: крупный проект, оборудование, новый партнер? На какие результаты вы обращаете особое внимание, когда рассказываете о лаборатории? - Лаборатория развивалась скорее плавно и поступательно. Однако действительно был момент, когда у нас слегка поменялась концепция - это произошло, когда у нас появился проект по производству штамма-продуцента фермента для пищевой промышленности по заказу индустриального партнера. Появилось понимание, насколько требования производства отличаются от лабораторных разработок. Было закуплено оборудование - установка тангенциальной фильтрации, поскольку этот метод очистки белков предпочтительнее для производства по сравнению с хроматографией, и мы освоили использование этой установки. Когда мы презентуем наши исследования, то выбираем, как водится, наиболее понятные и впечатляющие результаты, о которых можно рассказать коротко. Если аудитория совсем не специализированная, таких понятных результатов не очень много. В таком случае можно рассказать об общих направлениях работы, они разнообразны и интересны, хотя сотрудников у нас не очень много. - А какие направления работы вашей лаборатории? - Мы занимаемся разработкой различных ветеринарных вакцин для сельского хозяйства - как импортозамещающих, так и инновационных, основанных на другом принципе действия. Мы уже приступили к разработке универсальной экспрессионной платформы на основе дрожжевой системы экспрессии Komagataella phaffii. Мы изучаем химозин, фермент, применяемый в пищевой промышленности при производстве сыров. Развивается фундаментальный проект - изучение процесса in vivo олигомеризации гомоолигомерных белков. В нашей лаборатории ведутся также работы по изучению биологических процессов математическими методами - например, обнаружена взаимосвязь строения гена с уровнем его экспрессии, и планируется практическая проверка математических предсказаний. 
|
|
Новый род бактерий филума Acidobacteriota, обнаруженный и описанный исследователями из Стелленбошского университета в Южной Африке, получил название Dedyshia acidiphilia в честь известного российского микробиолога Светланы Николаевны Дедыш, заведующей лабораторией молекулярной экологии и филогеномики бактерий ФИЦ Биотехнологии РАН. Научная работа опубликована в журнале International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Изучение естественного разнообразия микробного сообщества почвы критически важно для понимания того, как функционируют наземные экосистемы, поддерживается плодородие и устойчивость почв к стрессам. С этой целью команда южноафриканских ученых во главе с Янкой Питерс из Стелленбошского университета отбирала образцы почвы из разных точек природного заповедника Когельберг в -ападно-Капской провинции ЮАР. «Самое захватывающее в том, что каждый образец почвы содержит тысячи видов бактерий, многие из которых никогда ранее не культивировались и не описывались. Используя специализированные методы культивирования, нам иногда удаётся вырастить организмы, которые до этого оставались скрытыми, такие как Dedyshia acidiphilia », - рассказала Питерс. «Ацидобактерии (филум Acidobacteriota ) - группа микроорганизмов, играющая важнейшую роль в минерализации органического вещества в почве. Это массовая группа бактерий, разлагающая разнообразные биополимеры растительного происхождения, характерная прежде всего для небогатых органическим веществом почв. При этом ацидобактерии очень плохо поддаются лабораторному культивированию, и их разнообразие остается недостаточно изученным», - пояснила сама Светлана Дедыш. В сообщении Стелленбошского университета отмечается, что новый род бактерий, Dedyshia acidiphilia , «назван в честь российского микробиолога доктора Светланы Дедыш «в знак признания ее существенного вклада в открытие и описание новых изолятов бактерий филума Acidobacteriota ». Исследователи уточняют, что видовое название acidiphila означает «любящая кислоту» (от латинского acidum - «кислота» и греческого philos - «любящий»), так как эти бактерии доминируют в кислых почвах. «Этот выбор абсолютно закономерен, так как Светлана Николаевна и ее группа фактически создали основу современных знаний об ацидобактериях, выделив в чистую культуру разнообразных представителей новых таксонов, обитающих в почвах и болотах, и разработав современную систематику филума Acidobacteriota . Новая работа расширяет представления о разнообразии ацидобактерий, а также географию исследований этой группы, и, надеемся, привлечет к ней дополнительное внимание международного научного сообщества», - прокомментировала член-корреспондент РАН Елизавета Бонч-Осмоловская, руководитель отдела биологии экстремофильных микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН. По данным авторов, дальнейшее изучение нового микроорганизма позволит точнее понять его роль в почвенных сообществах, в трансформации питательных веществ, а также выявить возможные ферменты и метаболические пути, представляющие интерес для биотехнологии, сельского хозяйства и наук об окружающей среде. Присвоение имени Светланы Дедыш новому роду бактерий подчеркивает вклад российских ученых в развитие одного из наиболее сложных и перспективных направлений современной почвенной микробиологии. |
|
Ученые синтезировали серию координационных соединений, которые могут лечь в основу процессоров квантовых компьютеров. В полученных молекулярных комплексах магнитные моменты атомов (спины), которые можно сравнить с мельчайшими стрелками компасов, способны ориентироваться одновременно в нескольких направлениях - условно показывать и на север, и на юг. При этом разные атомы «чувствуют» друг друга: их состояния оказываются взаимно зависимы. Такая согласованная неопределенность сохраняется достаточно долго для того, чтобы использовать ее для передачи информации в устройствах, работающих на квантовых принципах. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Dalton Transactions. Современные компьютеры, обрабатывающие информацию с помощью электрических сигналов, практически достигли предела производительности и миниатюризации. Все чаще их мощностей оказывается недостаточно для обработки огромных массивов данных и сложных математических вычислений. Поэтому ученые разрабатывают устройства, которые используют альтернативные принципы вычислений, например, квантовые процессы. В этом случае передача и обработка информации осуществляется за счет способности определенных материалов находиться сразу в нескольких состояниях одновременно. Это позволяет решать задачи (например, моделировать сложные молекулы для создания лекарств и просчитывать логистические цепочки с множеством переменных) в сотни раз быстрее, чем это делают обычные компьютеры, а также выполнять недоступные традиционным устройствам операции. Однако развитие подобных устройств тормозится из-за того, что соединений, способных длительно удерживать свое «двойственное» состояние, пока очень мало. Исследователи из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН (Черноголовка), Института физики твердого тела РАН (Черноголовка) и Киотского университета (Япония) синтезировали металлорганические комплексы, атомы в которых способны находиться в состоянии неопределенности, называемом квантовой когерентностью. -а основу химики взяли фталоцианины - синтетические органические вещества, которые по структуре напоминают природные пигменты, такие как хлорофилл в растениях и гемоглобин в крови человека. Эти молекулы имеют форму плоского кольца и способны «удерживать» внутри себя атомы металлов, с помощью которых можно тонко «настраивать» электронные и магнитные свойства получаемых комплексов. Фталоцианины широко используются при производстве красителей и в качестве катализаторов, но квантовые свойства комплексов металлов с фталоцианинами оставались не исследованы. Авторы синтезировали три комплекса металлов - ванадия, меди и олова - с фталоцианином. Эти металлы сильно отличаются друг от друга по электронной структуре, поэтому их сравнение позволило исследователям лучше понять, как настроить свойства комплексов, чтобы использовать их как основу квантовой памяти. Комплекс с оловом авторы использовали в качестве эталона, поскольку он представляет собой диамагнетик: у олова нет неспаренного электрона, а потому этот атом изначально не создает магнитного поля. У ванадия и меди, напротив, есть по одному неспаренному электрону, спин которого служит той самой «стрелкой компаса», используемой как носитель информации. Оказалось, что в комплексах с ванадием и медью эти «стрелки компаса» ведут себя как квантовые объекты: они способны одновременно находится в нескольких состояниях - то есть демонстрируют эффект квантовой когерентности. Оба материала поддерживали эту «неопределенность» до 4 микросекунд - в сотни раз дольше времени, которое занимал стандартный управляющий импульс, использованный авторами в эксперименте для возбуждения комплексов. Именно это соотношение - значительно большая длительность - и позволяет считать новые соединения перспективными кандидатами для создания кубитов - базовых элементов квантовых процессоров. «Исследование может стать толчком для создания ультраминиатюрных устройств - сверхплотных носителей информации, элементов квантовой памяти, светоуправляемых сенсоров, переключателей и магнитных меток. Внедрение подобных устройств в технику повысит ее производительность, безопасность и энергоэффективность. В дальнейшем мы планируем модифицировать полученные комплексы, чтобы еще больше увеличить время их нахождения в состоянии квантовой когерентности. Уже сейчас на примере комплекса ванадия нам удалось показать, что время жизни такого состояния зависит от того, как был приготовлен образец. Еще один способ повлиять на электронные свойства соединений - это ввести заместители различной природы в органическую часть комплекса», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Максим Фараонов, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник отдела кинетики и катализа ФИЦ ПХФ и МХ РАН. |
|
Ученые создали молекулы-гибриды, которые подавляют рост опухолевых клеток, в том числе тех, что стали нечувствительными к существующим лекарствам. В экспериментах на клеточных культурах эти вещества оказались в 1,5 раза эффективнее одного из новейших лекарств для борьбы с устойчивыми новообразованиями. Благодаря этому разработка может лечь в основу нового поколения препаратов, предназначенных для пациентов, у которых опухоли перестали реагировать на стандартную терапию. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Synthetic Communications. Онкологические заболевания ежегодно уносят почти 10 миллионов людских жизней. Классические методы их лечения с помощью химиопрепаратов хорошо работают, но вызывают у пациентов тяжелые побочные эффекты, так как вместе с опухолью уничтожают и здоровые клетки. Кроме того, раковые клетки благодаря генетическим мутациям способны приобретать устойчивость к лекарствам. Например, целый ряд современных химиопрепаратов (эрлотиниб, гефтинизиб и другие) блокируют рецептор эпидермального фактора роста - белок, который слишком активен в раковых клетках и позволяет им бесконтрольно делиться. Однако, если этот белок мутирует, лекарство перестает действовать, поэтому ученые ищут новые молекулы, которые могли бы обходить защитные механизмы даже устойчивых новообразований. Исследователи из Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации (Москва) с коллегами синтезировали гибридные молекулы, способные блокировать рецептор эпидермального фактора роста в раковых клетках, нечувствительных к существующим лекарствам. Основой для сборки послужил оксадиазол - соединение в виде кольца из атомов углерода, кислорода и азота. К нему ученые «пришили» тетразольное кольцо, которое образует прочные водородные связи с активным центром белка-мишени. Кроме того, с помощью гибкого молекулярного «мостика» авторы ввели в структуру и дополнительные группы различного характера, в том числе содержащую хлор. Ключевое отличие новых молекул от существующих аналогов заключается в том, что они за счет «мостика» и дополнительно введенных групп находят точки для связывания с белком-мишенью не только в активном центре белка, но и за его пределами - в тех участках, которые не затрагиваются мутацией. Это можно сравнить с ключом, который имеет не один, а несколько зубцов, цепляющихся за разные выступы замка. Даже если одного («мутировавшего») выступа нет, остальные точки контакта позволят открыть дверь. Авторы проверили эффективность новых молекул, вводя их в культуры клеток рака легкого, печени, толстой кишки и молочной железы. Оказалось, что соединение без хлора в структуре убивает раковые клетки в концентрациях, сопоставимых с теми, в которых назначают озимертиниб - один из новейших и самых дорогих препаратов, применяемых для борьбы с некоторыми устойчивыми опухолями. Молекула, имеющая в составе хлор, оказалась примерно в 1,5 раза активнее существующих аналогов. Кроме того, с помощью компьютерного моделирования ученые оценили, как полученные вещества будут вести себя в человеческом организме: насколько хорошо они растворимы и не будут ли вредить здоровым тканям. Анализ показал, что оба соединения хорошо растворяются в воде и жирах, что позволит им проникать в клетки опухоли, и не содержат фрагментов, которые обычно вызывают побочные эффекты. «По правилам медицинской химии молекула лекарства должна подойти к рецептору в организме, как ключ к замку. Нам удалось найти именно такой идеальный "ключ". Оказалось, что добавление в структуру молекулы всего одного элемента - хлора - позволяет ей наиболее эффективно останавливать деление опухолевых клеток, приводя к их гибели. В дальнейшем мы планируем соединить наиболее эффективные молекулы с белком альбумином для снижения риска серьезных аллергических реакций и улучшения переносимости лечения. Эта технология уже применяется в некоторых современных противораковых препаратах, таких как Абраксан», - поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ольга Миколайчук, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации. В исследовании принимали участие сотрудники Санкт-Петербургского государственного технологического института (Санкт-Петербург), Российского научного центра радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова (Санкт-Петербург) и Научно-исследовательского института биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича (Москва). |
|
Пять лет назад мы начали проект "НауКавказ" с интервью с молодым материаловедом родом из горного аула Чох. Тогда Карим Амиров был кандидатом наук, работал в Калининграде и Махачкале. С тех пор многое изменилось в жизни и самого Карима, и автора интервью - научного редактора портала Алексея Паевского. Они стали намного ближе, и сегодня мы публикуем новый разговор кунаков. Да-да, так случилось, что в 2022 году наш автор переночевал в доме у Карима - и по обычаям гор, которые по-прежнему чтут на Кавказе, они считаются кунаками. - Когда мы с тобой записывали первое интервью, мы ещё не были знакомы. Это было ровно пять лет назад - я проверил. Тогда ты был материаловедом из горного села Чох, большую часть времени проводил в Калининграде и ещё имел позицию в Махачкале. С тех пор мы стали кунаками, я ночевал в твоем доме, ты стал доктором наук и только что получил диплом из рук ректора МГУ. А ещё подарил ему книгу Расула Гамзатова. Где ты сейчас базируешься как учёный? - В Калининграде я с семьёй прожил практически пять лет и проработал в Балтийском федеральном университете в качестве приглашённого молодого ученого, руководил лабораторией и читал лекции на английском иностранным студентам. В конце 2022 года перебрался в Москву - за новыми возможностями. Получил предложение работать в новом структурном подразделении Курчатовского института - управлении по созданию исследовательских установок, сейчас там на позиции ведущего научного сотрудника. Параллельно вся тематика, которая ассоциируется со мной - «умные» материалы, магнитные материалы - продолжается в Университете науки и технологий МИСИС. Там я руковожу научной группой, с которой мы занимаемся реализацией ряда проектов, имеющих прикладную значимость. И там, и там руковожу аспирантами. Продолжаю поддерживать связь и с малой родиной-моим научным альма-матер институтом физики Дагестанского федерального исследовательского центра РАН. В общем, продолжаю заниматься наукой, нести знания и делиться им. - Поздравляю с докторской! Расскажи про свою защиту и церемонию. Говорят, ты в очередной раз «проснулся знаменитым», как после нашего первого интервью? - Да, снова. Получилось довольно интересно. В октябре прошлого года я защитил докторскую диссертацию в МГУ. -ащищаться именно там для меня было большой честью. А в МГУ существует такая традиция: дипломы докторам наук вручает лично ректор, академик РАН Виктор Антонович Садовничий в торжественной обстановке на Учёном Совете МГУ. Процедура от защиты до получения диплома процесс небыстрый, и я томительно ожидал финала этой истории. Получилось, что меня поздравляли дважды: первый раз - в октябре, когда прошла защита, и второй - когда уже из рук Виктора Антоновича получил диплом. А поскольку этот год объявлен Президентом Годом единства народов, у меня возникла идея - подарить ему книгу Расула Гамзатова. После награждения я взял слово: «Уважаемые, коллеги. Этот год, как вы знаете, объявлен нашим Президентом годом единства народов России. Я являюсь представителем аварского народа-одного из народностей многонационального Дагестана. Для моей семьи, родителей, рода, народа защита докторкой диссертации в стенах Московского университета является большим событием. Хочу Вас, Виктор Антонович, поблагодарить за эту возможность и подарить книгу моего соотечественника Расула Гамзатова...» В пятницу я выложил фотографии у себя в соцсетях, а в субботу мне начали присылать скрины из соцсетей и повторные поздравления. Для республики, которая обычно ассоциируется с победами спортсменов, научные успехи - это редкое событие. Люди очень радуются. Ну и мне приятно, что я даю какой-то позитивный пример для молодёжи. - Между этими двумя моментами славы был ещё один - кажется, в самом первом сезоне «Науки в лицах» ты висел везде. Каково это было - «висеть в ГУМе, у фонтана»? - Сначала мне было неудобно - я вообще не привыкший к медийности. Но получилось так, что именно благодаря этому мероприятию всё и завертелось. Первый раз полетели на фотосъёмку, второй раз - уже в ГУМе, где выставку открывала Администрация Президента РФ. На родине сразу всё написали в новостях. Приезжаю в отпуск - меня поздравляют. Я им говорю: «А с чем поздравляете-то?» В шутливой форме объяснил: «Я просто «торговал лицом перед боярами». Так и сказал. Но в итоге именно благодаря этому мероприятию я познакомился со многими замечательными учёными. Имена называть не буду - мы все их знаем. Такие мероприятия обязательно должны быть - для популяризации науки это очень важно. - Вот ты сказал «популяризация». Обычно считается, что научпоп нужен широким массам - чтобы привлекать людей в науку. А нужен ли он самому учёному? Стоит ли ему читать научпоп? - Я отвечу не задумываясь: да. Даже на самом бытовом уровне - чтобы своим детям, семье, родителям, родственникам рассказать простыми словами, чем ты занимаешься. У меня часто спрашивают: «Ты чем занимаешься?» - и нужно найти такие слова, чтобы доступно и понятно это объяснить. Ещё для чего нужен научпоп учёному - чтобы привлекать молодых. В науку прежде всего должен звать человек, который и сам является научным авторитетом. И ещё: самим учёным тоже нужно его читать. Например -я тебе как-то рассказывал - я с удовольствием читаю ваш ресурс по нейронаукам (портал «Нейроновости» - прим. А.П. ). Оттуда иногда черпаю идеи, смотрю на вещи с другой стороны, несколько проектов реализовал с помощью этих идей. Но он должен быть здоровым. Не должен слишком сильно убегать вперёд от науки - и не должен слишком от неё отставать. Его не должно быть слишком много, и он не должен саму науку перекрывать. Так что - я за научпоп здорового человека. - Расскажи, чем сейчас занимаешься. Как изменилась твоя тематика за пять лет? - В целом продолжаю то же самое - «умные материалы». Чуть больше переключился на магнитные материалы, на приложения на их основе с фокусом на медицинские приложения, например, тематику контролируемого сброса лекарств. А сейчас «щупаю», если так можно выразиться, две новые темы. Первая - это магнитная микророботика. Одной из идей, которую я очень хотел бы воплотить в реальность - это создание прототипа магнитоуправляемого медицинского робота для малоинвазивных хирургических операций. Тематика очень актуальна в современной медицине и уже создано несколько прототипов в США, Швейцарии и Китае, а также реализован ряд клинических операций с использованием такого робота. Магнитный робот прежде всего перспективен возможностью дистанционно управлять объектами внутри организма - это может быть, например, медицинский катетер с манипулятором из специального гибкого магнитного композитного материала или это могут быть микрокапсулы, которые с помощью магнитного поля адресно доставляются до нужного места и контролируемо высвобождают лекарство. К примеру,такие решения могут быть актуальны при тромбоэмболии легочной артерии - одного из самых распространённых заболеваний сердечно-сосудистой системы, имеющей высокую летальность. А вторая тема - это ИИ и алгоритмы на его основе как полезный инструмент для научных исследований. Применительно к первой теме связанной магнитной микророботикой - управление такими системами можно реализовать с использованием алгоритмов ИИ, что значительно поможет в работе с магнитным роботом. Лабораторную настольную версию такого девайса мы уже создали, сейчас занимаемся отладкой системы управления. Обе темы являются, выражаясь термином «сutting‑edge science» - «наукой на переднем крае». Глобально мне хотелось бы заниматься тем, что реально принесёт пользу человечеству. Не наука ради науки, не просто написать десяток статей. Хочется, например, сделать что-то нужное и полезное по прямому запросу врачей. Мы общались с медиками, изучали существующие вопросы по таргетной доставке лекарств - в частности, тромболитиков с помощью магнитного поля. Хочется создать устройство, которое было бы реально востребовано в нашей медицине. - Твоя родина, высокогорный аул Чох. Ты поддерживаешь с ним связь? Что-то делаешь для своего села? -После защиты, я взял короткий отпуск и приехал в село - меня встречали как какую-то знаменитость. Позвали в школу. Директор школы - мой учитель физики, думаю я реализовал его мечту, что его ученик вот так реализуется. Он был очень рад. Я прочитал там мотивационную лекцию школьникам и пообещал помогать с проектной деятельностью, осуществлять что-то вроде кураторства. Очень хотелось бы запустить просветительские проекты, в республике много талантливой молодежи потенциал которых нужно раскрывать. У себя в родовом доме на веранде во время отпуска я читаю, пишу посты для своего ТГ канала «На веранде у Карима» , собираю мини-библиотеку, кстати там есть и твои книги есть. И ещё задался целью написать небольшую книгу про науку и не совсем про науку. Дело вот в чём: исторически в Дагестане село Чох ассоциируется с научной интеллигенцией: ученые, врачи и деятели искусств. Это уникальный феномен в традиционном местной культуре и мне стало просто интересно в этом вопросе разобраться: собрать некий каталог всех остепененных земляков с подробной статистикой по годам и даже семьям. Например, есть семьи, в которых все кандидаты или доктора наук. Тут как раз таки речь идет о научных династиях, про которые мы часто говорим в науке, а в контексте высокогорного села - это уникальный кейс для истории науки, cоциологии и этнографии. Это считай хобби - буду летом на каникулах заниматься. Докторов наук пока насчитал около 40, а кандидатов наверно будет около 300. Посмотрим. Ну и для земляков - как в самом Чохе, так и в Дагестане будет ориентир, что образование и наука и сейчас начинают вновь становиться социальным лифтом. Причём для нашего села это не только советский период, тренд на светское образование зародился во второй половины XIX века, было также много ученых-богословов. Ещё в царские времена из села было много офицерских чинов царской армии, которые имели казенный кошт (деньги государства), которое позволяло их потомкам получать образование в училищах Российской Империи. В нашей среде: диаспоре, роду, семье - культ знаний и образования был всегда. Хотелось бы передать это и подрастающему поколению. А веранда моего отцовского дома - это моё место силы. Туда я прихожу перезагружаться. Там я, кстати, и дописывал диссертацию. - Дети уже думают, кем стать? - Старший в этом году окончил седьмой класс и хочет стать нейрохирургом. Уже выступал на конференциях в Москве, занимается магнитотактическими бактериями - это уникальные микроорганизмы, способные ориентироваться и двигаться вдоль линий магнитного поля -емли за счёт внутриклеточных магнитных структур-магнетосом. Я как-то увидел его школьный проект и говорю: «Что ты этими скучными бактериями занимаешься? -аймись магнитными. Они актуальны для медицины». Мы ходили на пруд, взяли пробы, изучали методы их выделения для того, чтобы можно было посмотреть на микроскопе. Он зажёгся и дальше продолжил проект сам. Ходит в художественную школу, кружок керамики и реализует этот интерес в сторону медицины- лепит органы, черепа, увлекается реконструкцией лица через мимические мышцы. В общем, увлекается медициной и хочет в науку. Младший увлекается футболом и тоже смотрит в сторону химии или биологии, хочет создавать новые материалы, изучать клетки. -Кстати, после защиты я прихожу домой - это не шутка - и меня спрашивают: «А чем ты теперь будешь заниматься?» Я говорю: «Слушай, у меня есть один незакрытый гештальт. Я хотел научиться играть на гитаре». -аказал гитару. Гитара приехала. Учусь. Пока освоил четыре аккорда. Почему рассказываю - потому что в итоге сын научился играть раньше меня. Мне немного стыдно. Времени после защиты, наоборот, стало меньше, а идей для науки больше! - Я с удовольствием дам тебе несколько уроков игры! - Спасибо, кунак! |
|
Ученые впервые расшифровали и проанализировали геномы двух ослабленных штаммов листерии - бактерии, вызывающей тяжелую пищевую инфекцию, - которые используются для вакцинации сельскохозяйственных животных. Авторы выявили генетические особенности, превращающие опасного патогена в «защитника», способного уберечь скот от листериоза. Полученные данные будут полезны при совершенствовании вакцин против инфекций, распространенных в животноводстве. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientific Data. Листериоз - это тяжелая пищевая инфекция, опасная как для животных, так и для человека. Она поражает пищеварительную, иммунную и нервную системы, приводя к высокой смертности животных и людей при несвоевременном лечении. Основным источником инфекции для человека служат сельскохозяйственные животные, а заражение чаще всего происходит через продукты питания, например, молоко, сыры и мясные полуфабрикаты, которые не прошли достаточную термическую обработку. Возбудитель болезни - бактерия листерия (Listeria monocytogenes) - способна размножаться даже при низких температурах, включая условия хранения пищевых продуктов в холодильниках, вакуумных упаковках и овощехранилищах, что делает ее особенно опасной. Поэтому важно контролировать инфекцию еще на фермах. В России уже несколько десятилетий сельскохозяйственным животным вводят вакцину против листериоза на основе живых ослабленных штаммов патогена. Однако до сих пор оставалось неизвестно, как «полезные» вакцинные штаммы генетически отличаются от опасных бактерий, приводящих к инфекции. Ученые из Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова (Саратов) и Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности (Московская область) впервые сравнили генетические особенности штаммов AUF-2 и AUF-3, используемых в России в качестве вакцин, с геномами опасных вариантов возбудителя листериоза. Особое внимание исследователи уделили поиску мутаций, которые могли быть связаны с ослаблением болезнетворных свойств микроорганизма. Оказалось, что у вакцинных штаммов AUF-2 и AUF-3 отсутствует ряд генов, отвечающих за вирулентность (способность вызывать инфекцию), устойчивость к кислой среде желудочно-кишечного тракта и некоторые «агрессивные» взаимодействия с клетками хозяина. Также отсутствовали гены, участвующие в формировании токсинов, устойчивости к антибиотикам и адаптации бактерий к неблагоприятным условиям среды. При этом штаммы AUF-2 и AUF-3 сохранили ряд важных генов, необходимых для формирования иммунного ответа. Многие участки белков на поверхности бактерий, распознаваемые иммунной системой, практически полностью совпали с аналогичными структурами у опасных штаммов. Это означает, что ослабленные бактерии способны вызывать защитный иммунитет без развития тяжелого заболевания. Интересно, что ученые обнаружили у вакцинных вариантов листерий множество (в несколько раз больше, чем у опасных штаммов) поврежденных или частично утраченных генетических последовательностей. По мнению исследователей, именно накопление таких изменений может быть связано со снижением «опасности» бактерии и формированием у нее вакцинных (защищающих от заболевания) свойств. «Полученные результаты помогают лучше понять механизмы, из-за которых болезнетворные бактерии становятся "защитниками" и создают основу для дальнейшего совершенствования ветеринарных вакцин против листериоза. Исследование также важно для оценки безопасности существующих живых вакцин и разработки новых подходов к профилактике инфекций у сельскохозяйственных животных. В будущем мы планируем выяснить, какие именно субстанции ослабленных бактерий участвуют в выработке иммунитета у иммунизированных животных и как это происходит. Вполне вероятно, что, в случае удачи, мы сможем использовать наши знания для разработки вакцины нового поколения - эффективной, безопасной и удобной для применения в секторе животноводства. А, может быть, сможем "научить" иммунитет животных защищаться самостоятельно от этого опасного патогена. Ясно одно - полученные нами результаты важны для улучшения контроля заболеваемости листериозом, что, в конечном счете, важно для продовольственной безопасности нашей страны в целом», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Валентина Федорова, доктор медицинских наук, почетный работник науки и высоких технологий, профессор кафедры «Микробиология и биотехнология» Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова. |
|
Лесостепь занимает почти пять миллионов квадратных километров Евразии - и остаётся одним из наименее изученных биомов в палеоэкологическом отношении. Коллектив российских учёных при ведущей роли аспиранта биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова предложил способ исправить это: читать историю ландшафтов по пыльце, сохранившейся в засыпанных норах древних грызунов - кротовинах. Исследователи восстановили восемь тысячелетий климатической и растительной истории на территории современной Белгородской области. Работа проходила при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-17-00154), её результаты опубликованы в научном журнале Quaternary Science Reviews. Обычно палеоэкологи реконструируют историю ландшафтов по озёрным осадкам: пыльца, которую ветер и вода сносят в водоём, тысячелетиями накапливается на дне вместе с илом. Керн таких отложений позволяет последовательно прочитать непрерывную климатическую летопись. В лесной зоне озёр много, в тундре есть торфяники. В лесостепи с этим возникают сложности: из-за засушливого климата водоёмов здесь мало, их донные отложения часто прерывисты, а пыльца в них отражает скорее локальную околоводную флору, чем картину на обширных плато. Традиционный выход для степных регионов - изучение погребённых почв под курганами. -емляная насыпь консервирует древнюю поверхность, и в ней сохраняется пыльца эпохи строительства. Однако курганы возводили не все народы, и такие памятники жёстко привязаны к конкретным археологическим культурам, а значит - к определённым эпохам и территориям. Между ними остаются многовековые слепые зоны. К тому же курган - объект антропогенный: отделить в нём «природный» пыльцевой сигнал от следов деятельности людей бывает непросто. Кротовины - норы роющих грызунов, таких как слепыш обыкновенный, - лишены этих ограничений. -емлерои строят системы ходов там, где живут, - то есть повсюду в лесостепной и степной зонах. Иногда в самые глубокие ходы осыпается поверхностная почва вместе с актуальным на тот момент пыльцевым спектром. Оказавшись на глубине более метра, этот материал изолируется и от деятельности почвенных животных, и от сельскохозяйственных плугов, превращаясь в надёжный слепок своего времени. «В этом исследовании под руководством Юрия Георгиевича Чендева мы впервые использовали такие сложные по происхождению отложения для реконструкции палеосреды. Ранее подобные объекты рассматривались эпизодически, и их потенциал оставался недооценённым, - объясняет первый автор исследования, аспирант биологического факультета МГУ Валерий Пименов. - Для лесостепей этот подход особенно важен. Промежуточное положение в природной зональности делает эти экосистемы крайне чувствительными: даже небольшие климатические колебания приводят здесь к масштабной перестройке растительности. Новые архивы дают нам возможность детально изучать эту динамику». Чтобы расшифровать этот подземный архив, учёные раскопали 27 древних нор на шести участках в Белгородской области. С помощью радиоуглеродного датирования они установили их возраст: самая старая кротовина была засыпана 8400 лет назад, самая «молодая» - 2200 лет назад. Извлечённую из них пыльцу сравнили с масштабной базой данных современных пыльцевых спектров, чтобы перевести пыльцевые данные в палеоклиматические. Восстановленная хронология показала, что граница между лесом и степью находилась в постоянном движении. 7000 лет назад климат был значительно суше современного, и тогда на северо-западе нынешней Белгородской области господствовали ксерофитные полынные степи. 6500 лет назад начался период увлажнения. Древесная растительность начала активно распространяться на юг - в спектрах резко возрастает пыльца берёзы, сосны и ольхи, а также широколиственных пород (дуба, липы и вяза). Этот переход сопровождался сильной эрозией почв - об этом учёным рассказали цисты специфических водорослей (Pseudoschizaea), индикаторов сильного поверхностного стока воды. 5000 лет назад соотношение лесных и степных биомов стабилизировалось, но в этот же период в пыльцевой летописи впервые появляются следы человека: пыльца злаков и сорных растений, указывающая на зарождение земледелия и скотоводства в бронзовом веке. 2200 лет назад (в эпоху раннего железного века) лесной покров резко сокращается, а доля сорных растений (маревых) достигает максимума, что говорит о масштабной антропогенной трансформации ландшафтов скифо-сарматскими племенами. «Лесостепь - в масштабах столетий и тысячелетий выглядит как вечно подвижная граница, - отмечает соавтор исследования, научный сотрудник лаборатории исторической экологии ИПЭЭ РАН Никита Лавренов. - Наши реконструкции показывают, что эта природная зона никогда не была статичной: стоило климату стать чуть более влажным, как доля лесных экосистем увеличивалась, а в засушливые фазы степь возвращала свои позиции. С помощью пыльцы из нор слепышей мы поймали восемь тысяч лет этого "перетягивания каната". Сегодня мы наблюдаем климатические изменения, скорость которых не имеет аналогов в историческом времени. Мы пока не очень понимаем, как на них будут реагировать экосистемы - в частности, где пройдут новые границы леса и степи. Поиск таких новых палеоархивов, как кротовины, даёт нам данные о перестройках прошлого в тех регионах, где их раньше просто не было. Без этих знаний невозможно строить прогнозы на будущее». |
|
Лауреатами 24-й Международной премии «Глобальная энергия» стали воспитанники китайской научной школы, работающие в США, и учёный из Швейцарии. Их имена были объявлены на Пленарной сессии Нефтяного саммита Республики Татарстан в Альметьевске. В номинации «Традиционная энергетика» премия присуждена профессору Университета Теннесси Илу Лю - за разработку широкомасштабных систем мониторинга, управления и ситуационного наблюдения для интеллектуальных электросетей. «Для меня большая честь стать одним из лауреатов премии «Глобальная энергия» 2026 года. Для нас, инженеров, эта награда имеет особое значение - в каком-то смысле она восполняет отсутствие инженерной номинации в Нобелевской премии. Это признание придает мне новые силы и вдохновение, чтобы и дальше вносить вклад в развитие мировой энергетики», - отметила Лю. В номинации «Нетрадиционная энергетика» премии удостоен директор Центра изучения экологически чистого водорода Делавэрского университета Юйшань Янь - за новаторский вклад в развитие технологий производства экологически чистого водорода и успешную трансформацию этих разработок в глобальный коммерческий проект. «Огромная честь получить эту премию. Я благодарю Международный комитет премии за это признание, а также своих студентов, коллег и семью, без которых эта работа была бы невозможна. Эта награда отражает коллективные усилия многих талантливых людей, работавших вместе долгие годы. На протяжении всей своей карьеры меня вдохновляла вера в то, что творчество, инновации и предпринимательство способны помочь решить некоторые из величайших проблем человечества. Надеюсь, это признание вдохновит новое поколение ученых и инженеров на создание более чистой и устойчивой энергетики будущего», - сказал Юйшань Янь. В номинации «Новые способы применения энергии» высшей награды удостоен почетный профессор Швейцарской высшей технической школы Цюриха Йоханн Вальтер Колар - за революционные достижения в области преобразования электроэнергии, способствующие повышению энергоэффективности, развитию электромобильности и внедрению систем возобновляемой энергетики. «Для меня это огромная честь и я искренне благодарю Международный комитет за столь высокое признание. Я принимаю награду с большим смирением, потому что научный прогресс никогда не является достижением одного человека - он отражает самоотверженность и творческий подход выдающихся аспирантов, исследователей, коллег из международной индустрии, с которыми я имел честь работать на протяжении стольких лет. Когда я начинал исследования в области силовой электроники, она считалась узкоспециализированной инженерной дисциплиной. Сегодня это одна из ключевых технологий глобального энергоперехода, связывающая производство, передачу, хранение и использование энергии. Я убежден, что только совместными усилиями ученых из разных стран и представителей разных научных дисциплин мы сможем создавать технологии, которые обеспечат более устойчивое будущее», - подчеркнул Йоханн Вальтер Колар. Победителей определил Международный комитет премии, в состав которого входят ведущие международные эксперты в области энергетики. В этом году 15 финалистов представляли девять стран мира. Помимо США и Швейцарии, в шорт-лист вошли ученые из России, Китая, Индии, Великобритании, Кипра, Мексики и Чили. В церемонии объявления имен лауреатов участвовали Раис Республики Татарстан Рустам Минниханов, генеральный директор «Татнефти» Наиль Маганов, председатель Международного комитета премии «Глобальная энергия», лауреат Нобелевской премии мира Рае Квон Чунг и члены международного комитета Дмитрий Бессарабов, Уильям Бьюн, Антон Максимов, Николай Рогалёв и Рашид Язами. Мероприятие вел президент Ассоциации «Глобальная энергия» Сергей Брилев. «Премия „Глобальная энергия" заслужила широкое признание в мировом научном сообществе. Этой награды традиционно удостаиваются ученые за выдающиеся исследования и научно-технические разработки в области энергетики, а также за значительный вклад в укрепление энергетической безопасности и внедрение энергосберегающих технологий. Татарстан - один из ведущих промышленно развитых регионов России, где сосредоточены мощные центры нефтедобычи, нефтепереработки и нефтехимии. Наряду с этим республика уделяет большое внимание развитию возобновляемых источников энергии. Оба эти направления представляют для нас стратегический интерес, и мы намерены развивать их параллельно. Мы отчетливо понимаем, что по мере истощения запасов углеводородного сырья значение возобновляемой энергетики и ресурсосбережения будет неуклонно возрастать», - отметил Рустам Минниханов. «Мы рады принимать церемонию объявления лауреатов "Глобальной энергии" в Альметьевске. Наука и промышленность вместе отвечают на глобальные вызовы, превращая смелые идеи в реальные технологии. Поздравляю лауреатов и желаю новых открытий!» - сказал Наиль Маганов. «От имени Международного комитета я искренне поздравляю лауреатов этого года. Выбор победителей никогда не бывает простым, особенно когда речь идет об исследованиях такого высокого уровня. Эти работы отличает не только научная новизна, но и то, что их идеи уже нашли практическое применение и помогают решать реальные задачи мировой энергетики. Я хотел бы поблагодарить всех ученых, чьи исследования были представлены на соискание премии, организации, выдвинувшие кандидатов, и наших коллег со всего мира, которые продолжают развивать науку, объединяя знания и опыт ради нашего общего будущего. Именно благодаря этому сотрудничеству появляются открытия, способные изменить жизнь миллионов людей», - заявил в своем поздравлении председатель Международного комитета премии Рае Квон Чунг. Торжественная церемония награждения лауреатов состоится в рамках Международного форума «Российская энергетическая неделя», который пройдет в Москве с 14 по 16 октября 2026 года. |
|
Ученые разработали алгоритмы для составления расписаний работы машин на производствах. Предложенные инструменты позволят избежать задержек в процессах даже при ограниченных времени и ресурсах, а также при наличии перерывов в работе оборудования. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале «Известия Иркутского государственного университета. Серия "Математика"». Чтобы предприятия точно в срок производили запланированное количество продукции, им важно составлять расписания хорошего качества, особенно если в процессах задействовано несколько разных типов оборудования. Так, например, для какого-то одного процесса может потребоваться несколько машин одновременно. Если какая-то из них используется в другой задаче, возникнет простой и, как следствие, задержка в изготовлении продукции. При этом на любом производстве ресурсы - сотрудники, машины, электроэнергия, рабочие площади - ограничены, что усложняет планирование. Иногда составление оптимальных расписаний требует настолько больших вычислительных мощностей, что найти идеальное решение за разумное время оказывается практически невозможно. Поэтому ученые разрабатывают новые алгоритмы для поиска приближенных решений приемлемого качества для производства. Исследователи из Омского филиала Института математики имени С.Л. Соболева СО РАН (Омск) и Омского государственного университета имени Ф.М. Достоевского (Омск) доказали, что даже при ограниченных времени и ресурсах для любого предприятия можно найти расписание, которое минимизирует задержки в соблюдении сроков производства. Авторы рассмотрели два варианта производственных процессов: в которых допустимы перерывы (например, когда машина временно переходит от выполнения менее важной задачи к более приоритетной) и случаи, где остановки запрещены и каждая работа требует всего одну машину. Данные для анализа исследователи взяли из открытой библиотеки OR-library, где содержится множество тестовых примеров по теории расписаний, которые ученые могут использовать для тестирования самых разных алгоритмов. Оказалось, что в случае, когда возможны перерывы, для составления расписаний можно построить эффективный алгоритм на основе метода эллипсоидов. Он не перебирает все варианты расписаний по очереди, а постепенно сужает пространство возможных решений: строит эллипсы разного размера, находит между ними «плохие зоны» и исключает их, оставляя все меньшую область, где еще может быть оптимальное расписание, пока не приходит к лучшему решению. Во втором случае (когда прерывания процесса запрещены) ученые разработали и протестировали два сложных инструмента - жадные эвристики и эволюционный алгоритм. Жадные эвристики работают как диспетчер, который каждый раз выбирает самое выгодное действие прямо сейчас, условно не думая о будущем. Благодаря этому он очень быстрый, но не всегда идеальный. Эволюционный алгоритм действует как селекционер: он создает много разных вариантов расписаний, сравнивает их, «скрещивает» лучшие между собой и постепенно совершенствует решения. Эксперименты показали, что эволюционный подход позволяет строить расписания с меньшими суммарными задержками, чем простые жадные эвристики. Кроме того, в сложных случаях, когда точный расчет требует огромных объемов памяти, он позволяет получить результат там, где классические методы дают сбой. «Наше исследование показывает, что даже в задачах, которые традиционно считаются очень сложными для вычислений, существуют эффективные пути поиска приближенного решения. Мы не просто нашли способ ускорить расчеты, а предложили математический инструмент, который позволяет находить расписания, значительно сокращающие задержки, без огромных затрат на вычисления, что критически важно для современных производств», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Юлия -ахарова, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории дискретной оптимизации Омского филиала Института математики имени С.Л. Соболева СО РАН. |
|
Ежегодно в мире вирусом гриппа заболевает около миллиарда человек, что в более чем в пяти миллионах случаев сопровождается тяжелыми осложнениями. Сложность терапии гриппа заключается в быстром накоплении мутаций в поверхностных белках вирусной оболочки. Команда исследователей из ФИЦ Биотехнологии РАН, НИЦЭМ им. Н.Ф.Гамалеи и НИЦ Курчатовский институт изучила структуру и свойства, разработанного ранее антитела G2.3, которое распознает и успешно нейтрализует различные варианты вируса гриппа. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на страницах International Journal of Biological Macromolecules. Сезонный грипп - одна из самых распространенных и контагиозных инфекций дыхательных путей, ежегодно уносящая более 600 тысяч человеческих жизней. Массово заражают людей два типа вируса гриппа - A и B, причем только первый вызывает пандемии. Вирусы гриппа типа A делятся на подтипы в зависимости от видов сложных белковых молекул на поверхности вирусной частицы, называемых гемагглютинин и нейраминидаза. Сейчас ученым известно 18 вариантов гриппа A, классифицируемых по гемагглютининам, и 11 вариантов - по нейраминидазе. Такое разнообразие поверхностных белков позволяет вирусу стремительно мутировать и избегать иммунной системы. Антитела - это белковые молекулы, которые являются одним из компонентов иммунной системы, вырабатываются в ответ на вторжение «чужаков»: вирусов, бактерий или паразитов и, связываясь с ними, осуществляют их нейтрализацию. Ранее в НИЦЭМ им. Н.Ф.Гамалеи было разработано антитело G2.3, связывающееся с гемагглютинином и нейтрализующее различные варианты вируса. Коллективу российских исследователей удалось установить пространственную структуру комплекса гемагглютинина со связавшемся антителом и детально охарактеризовать такое связывание. «В отличие от большинства животных антитела семейства верблюдовых отличаются уникальным строением: в них есть только две тяжелые цепи, а легкие цепи отсутствуют. Отбор и модификация таких антител намного проще, а малый размер и структура вариабельных участков позволяет им узнавать участки патогенов, иногда недоступные для более крупных антител, имеющих классическое строение. На основе таких антител создаются средства терапии против широкого спектра инфекций. Ранее в нашем центре было разработано «верблюжье» антитело G2.3, которое связывается с гемагглютинином и нейтрализует разные подтипы вируса гриппа A, однако механизм такой нейтрализации и детали связывания были неизвестны», - рассказал один из авторов научной статьи Дмитрий Щебляков, зав. лаборатории иммунобиотехнологии НИЦЭМ им. Н.Ф.Гамалеи. В новой работе российские ученые получили комплекс гемагглютинина H1 вируса гриппа типа A со связавшимся с ним антителом G2.3. Этот комплекс был исследован криоэлектронной микроскопией - современным методом изучения пространственной структуры крупных макромолекул с высоким уровнем детализации. Было установлено, что G2.3 связывается с высоко консервативной (редко претерпевающей мутации) областью гемагглютинина, т.н. «стержневым» участком. Консервативность участка связывания и стала причиной широкой нейтрализующей активности антитела, что было альтернативно подтверждено биохимическими методами. Кроме того, исследователям удалось получить лабораторный штамм вируса, который избегал связывания с антителом, и выяснить какие мутации гемагглютинина привели к таким последствиям. К счастью, в природе такие мутации гемагглютинина к настоящему времени не описаны. В настоящее время антитело G2.3 прошло первую фазу клинических исследований. «Я бы хотел подчеркнуть полезность структурных данных в такого рода работах, зачастую остающуюся недооцененной. Помимо того, что мы смогли точно локализовать место связывания антитела на поверхности гемагглютинина, предположить по данным консервативности широкую нейтрализующую активность и предложить механизм этой нейтрализации, знание структуры комплекса позволяет строить прогностические модели эффективности антитела в случае возникновения новых мутаций в молекуле-мишени. Отдельно хотелось бы отметить, что это работа большого коллектива и вся она от начала и до конца была выполнена в Российской Федерации», - подводит итоги соавтор публикации Константин Бойко, старший научный сотрудник лаборатории инженерной энзимологии ФИЦ Биотехнологии РАН. |
|
Во Владимире найден редкий комплекс вислых свинцовых печатей, скреплявших не дошедшие до нас документы кон. XII - нач. XIII в. Находки происходят из раскопок, проводившихся экспедицией Института археологии РАН в северной части средневекового города, на ул. Володарского, на земельном участке, отведенном под строительство гостиницы. О находках сообщает сайт ИА РАН. Две печати, несущие изображение св. Марии, атрибутированы как буллы княгини Марии Всеволжей, жены владимирского князя Всеволода Большое Гнездо и матери его двенадцати детей, основательницы Успенского Княгинина монастыря. Находки во Владимире позволили установить принадлежность печатей этого типа одной из наиболее значимых женских фигур в истории Северо-Восточной Руси домонгольского времени. 
ИА РАН ИА РАН ИА РАН Алексей Паевский ИА РАН |
|
Ученые разработали платформу, которая позволяет наблюдать за работой рибосом - «молекулярных машин», отвечающих за образование белков. С помощью технологии микротермофореза, при котором вещества движутся в стеклянных капиллярах по градиенту температуры, и флуоресцентно меченных белков исследователи смогли проследить, как различные молекулы взаимодействуют с рибосомой. Инструмент будет полезен при тестировании новых антимикробных соединений, в том числе антибиотиков, нарушающих производство бактериальных белков, и выяснении механизмов устойчивости к существующим препаратам. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences. Во всех живых клетках белки синтезируются благодаря трансляции - процессу, когда генетическая информация, считанная с ДНК и заключенная в молекулах матричной РНК, преобразуется в последовательность аминокислот, из которых строятся белки. Такое преобразование происходит в рибосомах - «молекулярных машинах» для синтеза белков. Поскольку трансляция - жизненно необходимый процесс, в том числе для бактерий, она служит главной мишенью для многих антимикробных веществ, в числе которых и антибиотики. Лекарство, проникая в клетку, нарушает какой-либо этап синтеза белка, в результате чего микроорганизм погибает. Однако бактерии способны приобретать устойчивость, немного меняя структуру молекул, участвующих в трансляции, из-за чего препараты перестают действовать. Чтобы разрабатывать новые антибиотики, а также повышать эффективность уже известных препаратов, нужно знать все молекулярные взаимодействия, лежащие в основе трансляции. При этом существующие методы или требуют сложного оборудования и небезопасных радиоактивных меток, или недостаточно точны. Ученые из Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт» (Гатчина), Перуанского университета прикладных наук (Перу) и Института биологического интеллекта Макса Планка (Германия) предложили новый инструмент, основанный на методе микротермофореза. Суть метода заключается в том, что исследователь помещает светящиеся молекулы-метки в микрокапилляр (тонкую стеклянную трубку), на который светят инфракрасным лазером, а затем наблюдает за их движением. Лазер создает градиент (плавный переход) температуры, действующий подобно движущей силе, которая заставляет меченые молекулы перемещаться либо в более теплую зону, либо в холодную. При этом скорость и направление движения молекул зависит от их размера, заряда и особенностей оболочки. Если к меченой молекуле присоединить какого-нибудь «партнера», скорость ее движения по капилляру также изменится, что позволит точно выявить взаимодействие и даже оценить силу связывания пары. Сложность в использовании этого метода для наблюдения за трансляцией состояла в том, чтобы подобрать светящиеся метки, не нарушающие работу рибосом и других участвующих в процессе молекул, а также применить данную технологию к изучению сложной многокомпонентной системы. Авторы нашли соответствующие красители и химически «пришили» их к интересующим веществам, а также разработали быстрый и простой способ мечения самих рибосом без нарушения их свойств. Используя платформу на основе меченных молекул и термофореза, исследователи изучили все стадии первого и самого сложного этапа синтеза белка, во время которого с участием вспомогательных белков рибосома собирается и связывается с матричной РНК (мРНК), образуя сложный многокомпонентный комплекс. Эксперимент показал, что необходимые для этого вспомогательные белки - факторы инициации - взаимно усиливают связывание друг друга и транспортной РНК с рибосомой. Более того, авторам удалось уточнить роли отдельных белков в этом сложном процессе. Таким образом, ученые продемонстрировали применимость модельной платформы для быстрого, контролируемого и бюджетного изучения сложного многокомпонентного комплекса. -атем авторы применили предложенную платформу для исследования механизма работы соединений различной природы, подавляющих трансляцию: ДНК-аптамеров, антимикробного пептида и антибиотиков. Новая технология позволила быстро проанализировать взаимодействия веществ и оценить их силу связывания, что незаменимо для первоначального скрининга лекарств в процессе их разработки. «Предложенный нами метод уже сейчас представляет собой готовый инструмент для фармацевтической индустрии, позволяющий быстро и точно тестировать возможности и механизмы действия потенциальных антимикробных соединений, что крайне важно в условиях растущей устойчивости микроорганизмов к лекарствам. В дальнейшем мы планируем также применять эту платформу для изучения фундаментальных основ трансляции, включая роль регуляторных элементов мРНК, что имеет ключевое значение для разработки мРНК-вакцин против вирусных инфекций и онкологических заболеваний», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Дарья Виноградова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт». |
|
Ученые создали и испытали защитный полимерный слой, который помогает предотвратить тепловой разгон литий-ионных аккумуляторов при внутреннем коротком замыкании. Слой размещают между катодным материалом и алюминиевым токосъемником - металлической фольгой, которая отводит ток. При аварийном падении напряжения сопротивление слоя резко возрастает: он блокирует самый быстрый путь разряда, снижает скорость выделения тепла и не дает ячейке перейти к возгоранию даже при механическом повреждении. Разработка может повысить безопасность аккумуляторов для электромобилей, бытовой электроники, медицинской и промышленной техники. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Energy Storage. Литий-ионные аккумуляторы используются в телефонах, ноутбуках, электромобилях, медицинской и промышленной технике. Они обладают высокой энергоемкостью и долгим сроком службы, но при повреждении, перегреве, производственном дефекте или росте литиевых дендритов (древовидных кристаллов) внутри ячейки может возникнуть внутреннее короткое замыкание. В заряженной батарее при этом быстро выделяется тепло, запускаются побочные реакции с участием электродных материалов и горючего органического электролита, образуются газы, а при неблагоприятном развитии событий аккумулятор может загореться или взорваться. -ащититься от такого сценария сложно: внешняя электроника защиты может не успеть сработать, поскольку авария развивается внутри самой ячейки. Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) с коллегами из Аккумуляторной компании «Ригель» (Санкт-Петербург) разработали тонкий (в десятки раз тоньше человеческого волоса) полимерный слой, который работает как внутренний пассивный элемент защиты. -ащитный слой располагают между энергозапасающим материалом положительного электрода и токосъемником. В обычном режиме он хорошо проводит ток, поэтому аккумулятор может заряжаться и разряжаться. Но, как только возникает внутреннее короткое замыкание и напряжение резко падает, сопротивление полимера сильно увеличивается. Таким образом, он работает как «умный предохранитель», блокируя прохождение тока и защищая батарею от перегрева. Компьютерное моделирование показало, что полимер перекрывает наиболее быстрый путь тока от катода к токосъемнику, из-за чего ток частично перераспределяется внутри катодного материала. Разряд становится медленнее, а тепло успевает рассеиваться без перехода к тепловому разгону. Исследователи сконструировали аккумуляторные ячейки с защитным слоем и без него, чтобы оценить эффективность разработки. Образцы проверили на безопасность, использовав стандартный жесткий тест - прокол ячейки стальным гвоздем, тем самым создав условия короткого замыкания. Ячейка без защиты воспламенялась уже через 15 секунд после повреждения, а температура на ее корпусе достигала 350°C. Аккумулятор с защитным слоем после прокола безопасно разряжался почти 15 минут, нагреваясь лишь до 75°C. При этом все его внутренние компоненты остались целыми из-за отсутствия перегрева. Расчеты также показали, какое нужно подобрать сопротивление слоя для конкретной ячейки, а также как слой влияет на эффективность аккумулятора в обычном режиме, особенно при больших токах. Следующая практическая задача, которую предстоит решить ученым, состоит в том, чтобы подобрать материал слоя и его толщину так, чтобы в штатном режиме потери были минимальными, а при аварии сопротивление возрастало достаточно сильно. «Разработанный нами защитный слой не требует датчиков, управляющей электроники или внешнего отключения: он реагирует на изменение электрического состояния самой аккумуляторной ячейки. Это важно для внутренних коротких замыканий, потому что они могут развиваться быстрее, чем успевает сработать внешняя система защиты или защитные элементы, откликающиеся на повышение температуры. В этой работе мы не только показали защитный эффект на промышленной ячейке, но и объяснили, как он возникает при проколе, когда металлический предмет напрямую касается электродов. Следующий шаг - оптимизировать материал и конструкцию слоя для разных типов аккумуляторов и режимов работы, чтобы найти баланс между безопасностью и потерями мощности», - рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Олег Левин, доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры электрохимии Института химии СПбГУ. Новая работа завершает важный этап серии исследований защитных слоев. В 2021 году группа предложила защитный слой как «химический предохранитель» для литий-ионных аккумуляторов и опубликовала модель его работы при перезаряде. В последующих работах авторы проверили подход при коротком замыкании и на высоковольтных катодах в лабораторных условиях. Теперь исследователи показали, что тот же принцип может работать и в наиболее трудном сценарии - при внутреннем коротком замыкании промышленной литий-кобальтовой ячейки, когда металлический предмет напрямую контактирует с электродами. |
|
Ученые выяснили, что колебания магнитного поля на полюсах Солнца подчиняются фундаментальному закону турбулентности, который еще в 1941 году открыл советский математик Андрей Колмогоров. Используя 50-летние прямые измерения магнитного поля с обсерватории имени Уилкокса (США) и продвинутый метод обработки данных - вейвлет-анализ, - они обнаружили, что энергия этих колебаний распределена по математическому закону с показателем, близким к -5/3, то есть распределяется между крупными и мелкими колебаниями по универсальному закону турбулентности. Авторы работы из Пермского Политеха, Института механики сплошных сред УрО РАН и И-МИРАН считают, что это открытие позволяет по-новому проверить и усовершенствовать физические модели конвективной зоны Солнца - той самой области, где зарождается его магнитное поле. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 21-72-20067). Солнечная активность, включая хорошо известный 11-летний цикл появления пятен, рождается в недрах звезды - в ее конвективной зоне. Это область толщиной около 200 тысяч километров, где раскаленная турбулентная плазма находится в непрерывном движении: горячие потоки поднимаются из глубины к поверхности, а остывшие опускаются обратно. Именно это хаотичное движение генерирует магнитное поле Солнца, которое затем проявляется в виде пятен, вспышек и выбросов корональной массы. -аглянуть в конвективную зону напрямую невозможно ни с помощью телескопов, ни зондов - она непрозрачна для электромагнитного излучения. Поэтому сейчас изучают солнечную турбулентность лишь по косвенным признакам, в первую очередь - по статистике появления солнечных пятен, связанных с тороидальной компонентой магнитного поля (горизонтальные силовые линии, «опоясывающие» Солнце). Однако ученые Пермского Политеха, Института механики сплошных сред УрО РАН и И-МИРАН предложили обратиться к прямым измерениям магнитного поля вблизи полюсов Солнца - области, которая долгое время оставалась не изученной. Для этого исследователи использовали уникальные данные, собранные с мая 1976 года на старейшем действующем телескопе-магнитографе обсерватории им. Уилкокса (США). Этот 50-летний массив информации охватил четыре с половиной солнечных цикла. В отличие от привычных наблюдений за пятнами, здесь внимание сосредоточено именно на полюсах. А устройство Солнца таково, что именно в этом районе магнитное поле вырывается на поверхность в виде вертикальных лучей - это так называемая полоидальная компонента. Именно она задает магнитные полюсы звезды, которые меняются местами каждые 11 лет, словно перезагружая весь солнечный механизм. Для анализа временных рядов (50 лет регулярных замеров через равные промежутки) ученые применили продвинутый математический метод - вейвлет-преобразование. Он позволяет, подобно разбору нотной грамоты, разделить колебания разных периодов и увидеть, как они меняются во времени. В результате этого впервые в прямых наблюдениях магнитного поля Солнца ученые обнаружили степенной спектр в диапазоне масштабов почти два порядка. То есть они нашли математическую закономерность, которая охватила интервал от одного месяца до 6,5 лет. Именно в этот промежуток индекс наклона спектра - показатель того, насколько быстро затухают колебания с ростом их частоты - оказался близок к знаменитому закону «-5/3», предложенному академиком Андреем Колмогоровым еще в 1941 году для описания развитой турбулентности. «Полученные спектральные характеристики - это не просто подтверждение универсальности колмогоровской турбулентности. Теперь любая реалистичная компьютерная модель солнечного динамо должна воспроизводить не только 11-летний цикл, но и заполненный спектр колебаний с индексом, близким к -5/3», - пояснил руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Родион Степанов, профессор кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ, ведущий научный сотрудник ИМСС УрО РАН, доктор физико-математических наук. Понимание этого механизма - путь к точному прогнозированию поведения Солнца. Так как текущий 25-й цикл солнечной активности, который начался в 2019 году, оказался значительно мощнее, чем предсказывали модели на основе «предвестников» по значениям полярного поля в минимуме пятенной активности. Говоря иначе, ученые думали, что по тому, какое поле на полюсах в момент затишья (в минимуме солнечной активности, когда пятен почти нет), можно узнать, каким будет следующий цикл - но для нынешнего этот метод не сработал. «Это значит, что модели необходимо совершенствовать, в том числе с помощью искусственного интеллекта. Наши результаты показывают, что изменчивость полярного поля имеет особую ценность для машинного обучения, так как содержит широкий спектр колебаний, связанных с нелинейными процессами в конвективной зоне», - добавил Родион Степанов. В будущем проверить эти выводы помогут новые космические миссии: европейский Solar Orbiter, а также планируемые полярные обсерватории, включая китайскую SPO и российский проект «Интергелиозонд», которые предоставят еще более детальные данные о тонкой структуре магнитных полюсов Солнца. |
Distributed by aarss.com.