07.02.18

Чертоги разума

Как «разговорить» изотопы углерода и гены внутри ДНК и чем мокрая салфетка может помочь «Газпромнефти»?  Учёные СО РАН работают над прорывными проектами.

Тайна бизоньей кости

Впреддверии Дня российской науки правительство НСО организовало пресс-тур в три института СО РАН. Историкам (да и не только им) всегда мало знать ответы на вопросы «что?» и «где?» — им обязательно надо всё выяснить и про «когда?». Теперь за ответами на этот вопрос они всё чаще идут в Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Всё дело в том, что именно здесь находится единственный в России ускорительный масс-спектрометр, способный очень точно установить возраст любого объекта.

 Таких ускорительных масс-спектрометров — единицы во всём мире.

 

— Космические лучи постоянно производят в верхних слоях атмосферы радиоактивный изотоп углерода 14С. Концентрация этого изотопа в атмосфере не меняется тысячелетиями, из воздуха он через фотосинтез попадает в живые организмы. Когда организм умирает, содержащийся в нём радиоуглерод начинает распадаться. А поскольку период его полураспада мы знаем точно — это 5 730 лет, то, определив долю его содержания в любом объекте, мы можем точно назвать его возраст, — рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ академик Василий Пархомчук.

 

Чувствительность анализа, который выполняет ускорительный масс-спектрометр, в 10 тысяч раз превосходит известные ранее методы радиоуглеродного датирования.

 

Одну из находок, возраст которой вычислили на масс-спектрометре, сделали сами физики-ядерщики. При рытье тоннеля для большого линейного ускорителя частиц обнаружили большую кость ископаемого зверя. Зоологи сказали, что это самка бизона. Взяв частицу кости, её поместили на анализ — и прибор показал, что бизониха бродила по лесам, шумевшим на месте Академгородка, 27 тысяч лет назад. Но как из кости выделить углерод — ведь именно на его основе делается анализ? Тут на помощь приходят химики.

 

— Кости, иконы, ткани — всё, что нуждается в датировке, надо сначала превратить в графит, — поясняет старший научный сотрудник Института катализа СО РАН Екатерина Пархомчук. — Из этой кости мы вырезали кусок, сварили из него холодец, выделили из холодца белок и превратили его в графит, который уже можно анализировать на изотопный состав.

Екатерина  Пархомчук показывает ту самую кость бизона.

Метод также позволяет климатологам узнать, какой климат был в Западной Сибири тысячелетия назад и как он менялся с течением времени — сделать это можно, проанализировав осадочные породы, скопившиеся на дне озёр. Есть у него и перспективы, связанные с медициной, — по статистике, каждые 8 из 10 наименований производящихся в мире лекарств изготавливаются с помощью ускорительной масс-спектрометрии. Время производства лекарств этот метод сокращает на 15—20%. Но в России пока что нет разрешения на его использование в медицине, поэтому все опыты с лекарствами делаются только на мышах.

Геномная азбука

Биологи называют XXI век веком рибонуклеиновых кислот (РНК) — и не без основания. С каждым годом учёные находят всё новые функции и свойства РНК, с помощью которых приближаются к разгадке медицинских задач, казавшихся ещё не так давно неразрешимыми. В СО РАН исследованиями РНК, как и ДНК, занимается Институт химической биологии и фундаментальной медицины.

Лабораторные мыши, как всегда, — первопроходцы в испытаниях новых препаратов

 

В стенах лаборатории химии РНК, руководит которой кандидат химических наук Алия Веньяминова, рождаются новые синтетические РНК — с заданными определёнными свойствами. На их основе затем можно получить препараты, которые будут блокировать функции любых белков — в зависимости от поставленной перед конкретным препаратом задачи. А это — прямая дорога к лечению генетических заболеваний. Работа ведётся на приборах, которые производит компания «Биоссет» — она была основана на базе ИХБиФМ и теперь является резидентом Академпарка.

Кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории химии РНК Дарья Новопашина проводит очередной эксперимент. 

Как слова состоят из бесчисленного набора сочетаний 33 букв, так и геном человека состоит из бесчисленного множества «спрятанных» в ДНК генов. Сравнительно недавно учёные смогли расшифровать человеческий геном, состоящий из 3 миллиардов «букв»-генов. Теперь секвенирование генома — выяснение последовательности расположения нуклеотидов в ДНК конкретного человека — может помочь медикам дать полное представление о том, чем человек болен сейчас и какие болезни могут проявиться у него в дальнейшем. В ИХБиФМ секвенированием занимается Центр коллективного пользования «Геномика». По словам руководителя «Геномики» Марселя Кабирова, в России это едва ли не единственная группа, которая изучает взаимодействия белков и РНК внутри клеток организма.

Аппараты на которых работает кандидат химических наук, младший научный сотрудник Ольга Крашенинина — отечественного производства.

— В лабораторных условиях можно в лучшем случае вырастить только один процент бактерий. Поэтому мы просто берём образец почвы, выделяем ДНК всех микроорганизмов, какие там есть, а потом секвенируем их геномы и разбираемся, кто же там обитает и как он связан с человеческими болезнями, — говорит Марсель Кабиров. — Недавно подали заявку на новый интересный проект исследования атмосферы Новосибирской области с участием биологов. Мы до сих пор не знаем, что летает в нашем воздухе. Будем разбираться, какие бактерии и какая пыльца у нас летают.

 

А в лаборатории биохимии нуклеиновых кислот под руководством докторов биологических наук Марины Зенковой и Елены Черноловской идёт работа над созданием терапевтических препаратов, которые способны влиять на генетические программы, ответственные за развитие патологий в организме. Сейчас в лаборатории создан препарат, позволяющий блокировать белок, делающий раковые клетки невосприимчивыми к химиотерапии. Прототип препарата готов к доклиническим испытаниям, и сотрудники института планируют в этом году получить на них гранты — всего нужно 30 миллионов рублей в год.

Пена против террора

Каждый из нас, уронив салфетку в чай или кофе, мог видеть, как неравномерно намокает тонкая ткань: с одного края влага распространяется быстрее, с другого — медленнее. Специалисты по гидродинамике давно объяснили это явление: в пористую среду жидкость проникает не «прямым фронтом» потому, что каждый дефект такой среды становится для жидкости препятствием, которое сначала надо обогнуть, а потом «прорваться» лавиной сквозь него. Но досконально поведение жидкостей при всех возможных препятствиях пока не изучено, а между тем это таит в себе большую пользу для науки и не только. Поэтому на средства мегагранта, полученного Институтом гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН в 2016 году, в институте была создана лаборатория механики неупорядоченных сред, которую возглавил приглашённый учёный с мировым именем Стефан Сантуччи.

Изучение поведения пены может пригодиться для решения самых разных практических задач 

— Разобравшись с тем, как пенная жидкость пробирается через препятствие, мы можем, например, предсказать, как она будет распространяться при тушении пожара, — говорит заместитель заведующего лабораторией доктор физико-математических наук Евгений Ерманюк. — А ещё эти знания помогут в антитеррористической деятельности. Заложите в два одинаковых автомобиля одинаковую взрывчатку, заполните один из автомобилей пеной и подорвите взрывчатку. Из автомобиля без пены вылетят двери и стёкла, а «запененный» останется целым: пена поглощает очень много энергии.

Так создаётся симулятор гидроразрыва пластов, который в дальнейшем поможет «Газпромнефти» осваивать новые месторождения. 

И совсем неоценимы получаемые в лаборатории данные при разработке новых месторождений углеводородов. На основе этих данных создаются модели гидроразрыва пластов земной коры. Суть этого метода в том, что в скважину при высоком давлении закачивается специальный гель с примешанным к нему проппантом (песком). От него в нефтеносном пласте образуются трещины. Когда давление сбрасывается, стенки трещины смыкаются на прослойке песка и образуется канал для притока нефти.

 

По словам директора ИГиЛ Сергея Головина, эта технология создания подземных трещин для притока нефти и газа обеспечила «сланцевую революцию». До 2014 года в России такими работами занимались западные компании, но после начала «санкционной войны» они ушли из нашей страны — поэтому возникла потребность в собственных технологиях. Так в институте появилась новая научная группа из молодых специалистов, которые разрабатывают симулятор гидроразрыва пластов. Работа сложнейшая: в компьютерную программу должны быть внесены все возможные геологические параметры, чтобы расчёт нужного в конкретном месте гидроразрыва принёс максимальный эффект.

Доктор физико-математических наук. главный научный сотрудник лаборатории динамики гетерогенных систем Фёдор Быковский демонстрирует стенд по изучению горения топлив. 

— Наш институт совместно с МФТИ, Санкт-Петербургским политехническим университетом и Сколковским институтом науки и технологий вошёл в консорциум, который будет заниматься продвижением отечественной технологии гидроразрыва на рынок, — рассказывает Сергей Головин.

 

Особенно внимательно за работой учёных следят в «Газпромнефти» — именно эта компания будет главным потребителем новой технологии.

 


КОММЕНТАРИЙ

Марина АНАНИЧ, помощник губернатора НСО по образованию, науке и инновациям:
— Программа реиндустриализации Новосибирской области для нас очень важна, мы взяли курс на два направления: создание новых индустрий и технологическое развитие современных отраслей. Наука должна дать нам поводы сформировать из современных источников новые примеры высокотехнологичного бизнеса. Наша задача — подумать о том, как развивать Академгородок, чтобы ускорить эти процессы, чтобы эффект быстрее доходил до простого потребителя.

 

 

Виталий СОЛОВОВ | Фото Валерия ПАНОВА

 

back

В Заксобрании


19.04.18
132

За время обучения в школе состояние здоровья детей ухудшается в 4-5 раз.

19.04.18
90

Ещё не успев толком начаться, дорожно-строительный сезон во многих районах области оказался под угрозой срыва.

19.04.18
129

Один из самых ожидаемых и обсуждаемых законопроектов — об управлении госсобственностью — вынесен на сессию заксобрания для принятия в первом чтении.

Политика


10.04.18
259

Разъясняем вступающее в силу законодательство о волонтёрской деятельности.

19.03.18
599

Пьяное «минирование» и голосование по ксерокопии — чем ещё был отмечен в Новосибирской области день выборов.

14.03.18
641

Кампания по выборам президента РФ вышла на финишную прямую. «Ведомости» представляют кандидатов на высший пост государства в цифрах и фактах.

Экономика


19.04.18
165

Насколько инновационна экономика Новосибирской области, сколько людей в регионе можно отнести к среднему классу и почему не работает модель государственного управления на местном уровне?

09.04.18
340

Новосибирцы перестали доверять банковским вкладам и берут новые кредиты, чтобы рассчитаться за старые.

27.03.18
443

Какие показатели социально-экономического развития в 2017 году у Новосибирской области и как мы выглядим на фоне других регионов?

Общество


20.04.18
92

Советскому району Новосибирска исполнилось 60 лет.

19.04.18
223

Конкурс, придуманный в Новосибирской области, теперь проходит во всех регионах России.

19.04.18
92

Регионы должны объединиться для более успешного привлечения туристов, считают участники прошедшего в Новосибирске туристического форума.

Культура


20.04.18
101

Романтическая опера на сюжет великого Данте открыла серию одноактных постановок на малой сцене НОВАТа.

16.04.18
138

Посмотреть эстампажи петроглифов в краеведческом музее, услышать шедевры русской оперы в филармонии. Что ещё можно сделать с 19 апреля? Выбирайте!

12.04.18
351

10 лет со дня открытия отмечает писательский семинар под руководством Геннадия Прашкевича.

Спорт


20.04.18
105

Международный танцевальный турнир «Столица Сибири» вышел на ещё более высокий уровень.

10.04.18
270

Всероссийские соревнования по синхронному плаванию в третий раз прошли в Новосибирской области.

03.04.18
396

Всероссийские соревнования, давно ставшие международными, в 23-й раз прошли в Новосибирске.

x

Сообщите вашу новость: