Новости РНФ

Эволюция российского арктического фронтира: Константин Зайков о новом исследовании, получившем грант РНФ

1 день 18[2] часов ago
 Проект посвящен изучению политических и этнокультурных границ Арктики в исторической ретроспективе с XIII века до начала XX — перспективному направлению в российском историческом североведении. Этот проект — в числе двух первых и на сегодняшний день единственных проектов молодых ученых вузов АЗРФ, получивших целевую поддержку РНФ в этом году.

Роль Арктики в сценариях геоэкономического и геополитического мироустройства возрастает с каждым годом. Растет конкуренция стран Арктического региона в вопросе разграничения арктического шельфа. Чтобы обосновать право на расширение своих территорий зарубежные политики используют исторические образы, при этом зачастую приуменьшая роль Российского государства и ставя под сомнение территориальные границы РФ в Арктике. Внести ясность и обосновать российское присутствие на «спорных» территориях поможет проект «Политические и этнокультурные границы Российской Арктики: от концептуализации к реконструкции процесса пространственной социализации».

«Задача — изучить процесс формирования пограничных районов и границ Российской Арктики. Предметно-географическое исследование будет посвящено изучению эволюции российского арктического фронтира на территории современного российско-финско-норвежского пограничья от буферной зоны до территории с четкими политическими границами. Это так называемый „район южного Варангера“ и запад Мурманской области: полуостров Рыбачий, река Печенга, — поясняет автор проекта, директор Арктического центра стратегических исследований САФУ Константин Зайков. — Этой границе нет и двухсот лет. Уникальная зона, последний фронтир Западной Европы в ХIХ веке».

Впервые споры о границе начались в XIII веке, но итоговый раздел территории состоялся шесть столетий спустя — в1826 году.

«Справедливость установки границ всегда вызывала споры. Например, известный раздел между Норвегий и Россией „серой зоны“ Баренцева моря в 2010 году разочаровал большое количество рыбопромышленников Русского Севера. Многие не понимали природы установленной границы. То же самое было и в 1826 году: наши соседи получили больше, чем ожидалось в ходе переговоров. Любопытная аномалия, в ходе работы над проектом будет интересно разобраться в причинах произошедшего», — говорит Константин.

По словам ученого, историческое прошлое всегда создает образ идентичности (связи) территории с определенным народом. В этом плане Арктика интересна тем, что технологии, позволяющие осваивать зону высоких широт появились не сразу, а следственно представления о территории и его значении для государства менялись, во много это объясняет позднее появление границ России в Арктике. Политическим границам предшествовали символические, связанные с фактическим присутствием на местности жителей конкретного государства.

«Границы — это в большой степени система образов. Хозяйственная деятельность, присутствие объектов культа, названия географических объектов на определенном языке — все это формирует определенные идентичности территории с конкретным народом и государством, а также их символические рубежи на конкретном географическом пространстве. Потом эта система образов обретает необходимый политико-юридический каркас в форме делимитаций и демаркаций границ, заключения договоров. Поэтому проект называется „реконструкция процесса пространственной социализации“. Пространственная социализация — это процесс выстраивания разных измерений границ государства: политических, экономических, этнокультурных… Он происходит также как социализация человека. Как ребенок проходит разные этапы интеграции в общество: садик, школа, институт, так и любая местность, чтобы стать частью государства, должна пройти этапы активного взаимодействия с человеком и социумом на ней живущим. Проект включает в себя изучение того, как проходило это взаимодействие, как формировались этнокультурные границы, и как они превращались в жесткие, то есть политические границы», — дополняет автор проекта.

Исследование продлится два года, его основой станет изучение документальных источников из архивов шести разных стран. В результате впервые будет создана фундаментальная научная база обоснования политических и этнокультурных границ Европейской части Российской Арктики. На проведение этой масштабной работы Российский научный фонд выделил два миллиона рублей в рамках конкурса исследовательских проектов молодых ученых.

Как упоминалось ранее, на данный момент всего два проекта молодых ученых вузов АЗРФ получили целевую поддержку РНФ для выполнения научных проектов этом году. Оба они разработаны учеными САФУ. Кроме Константина Зайкова, грант получил Александр Тамицкий с проектом «Ландшафт памяти и память ландшафта: мемориальная культура коренного населения Российской Арктики в условиях социокультурных трансформаций».

Дата публикации: 18 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Условия формирования воронок газового выброса изучают по снимкам из космоса на Ямале

1 день 18[2] часов ago
 Российские ученые используют снимки со спутников для исследования условий формирования воронок газового выброса в Ямало-Ненецком автономном округе (ЯНАО). Об этом в пятницу сообщил ТАСС ведущий научный сотрудник Института криосферы Земли Тюменского научного центра Сибирского отделения РАН Артем Хомутов.

"На основе космических снимков мы анализируем условия, в которых формировались воронки на территории ЯНАО. Применение данных дистанционного зондирования Земли для изучения воронок курирует наш коллега - старший научный сотрудник кафедры криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ им. Ломоносова Александр Кизяков", - пояснил собеседник агентства.

По словам Хомутова, в результате анализа уже удалось установить значительные отличия воронок в ландшафтных особенностях. "К примеру, все воронки на полуострове Ямал расположены на пологих вогнутых склонах, поросших зарослями кустарника ивы, преимущественно на глинистых грунтах. В свою очередь воронка на полуострове Гыдан находится практически на водоразделе, в стенках выходят преимущественно песчаные породы, кустарниковая растительность практически отсутствует. Объединяет воронки только наличие пластового льда, залегающего близко к поверхности", - пояснил ученый.

Ранее сообщалось, что на территории ЯНАО с 2014 года нашли несколько воронок в районе Бованенковского месторождения. Сейчас все они полностью затоплены. Причина образования кратеров - выброс газа из-под земли.

Летом 2017 года ученые обнаружили еще две воронки: первая - в 34 километрах от села Сеяха, а вторая - в 20 километрах от поселка Ярута. По словам специалистов, такие объекты представляют опасность для оленеводческих бригад и вахтовых поселков, а также для линейных сооружений.

Коллектив ученых из Института криосферы Земли и МГУ имени М. В. Ломоносова занимается изучением воронок газового выброса в ЯНАО с момента их появления, с 2016 года исследования поддерживаются грантом Российского научного фонда.

Дата публикации: 18 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Вулканологи провели исследования термальных источников на Южных Курилах

2 дня 15[2] часов ago
 Со 2 по 16 августа специалисты Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИВиС ДВО РАН, г. Петропавловск-Камчатский) проводили в Южно-Курильском районе полевые работы по исследованиям вулкано-гидротермальных систем острова Кунашир, сообщает пресс-секретарь заповедника "Курильский".

Предыдущая экспедиция камчатских ученых на Южные Курилы состоялась в 2015 году, в 2016 году исследователи работали на Средних Курилах, а ранее в этом году на Северных. Исследователи разделились на несколько экспедиционных отрядов (Кунашир, Итуруп и Уруп). Главной задачей отряда на Кунашире было повторное обследование основных выходов термальных источников в районах вулканов Менделеева и Головнина, на территории заповедника и его охранных зон.

Выходы термальных источников связаны с геологическими системами вулканов старше 2-4 миллионов лет. В районе вулкана Тятя, самого молодого вулкана Кунашира, источников нет, в то время как вулканы Менделеева и Головнина обладают многочисленными источниками. Для определения происхождения источников ученым было необходимо изучить изотопный состав серы в термальных водах.

Вулканологи провели основные исследования в начале пребывания на Кунашире, до ухудшения погодных условий, которые оставались неблагоприятными до завершения экспедиции. Вместе с тем полевой сезон в этом году отличился сухостью. Меньшее количество осадков привело к снижению уровня воды, что позволило ученым исследовать ранее недоступные выходы в районе Третьяковских источников и на ручье Кислый.

В озере Кипящее в результате снижения уровня воды появились новые кипящие котлы и образовались выходы горячих источников. "Среда здесь достаточно агрессивная, очень быстро окисляется даже медицинская нержавеющая сталь, поэтому посетителям сольфатарных полей кальдеры следует быть очень осторожными и соблюдать правила техники безопасности. Это касается и других мест выходов вулканических газов", — пояснил руководитель отряда вулканологов Дмитрий Кузьмин. Исследования проводятся в рамках темы государственного задания ИВиС ДВО РАН и проекта Российского научного фонда.

Дата публикации: 17 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов

2 дня 15[2] часов ago
 Физики из России и Франции выяснили, как часто происходят распады ядер легких элементов, при которых один из их нейтронов совершает "побег", сведения о чем помогут космологам раскрыть тайны химической эволюции Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review C.

"Эти данные позволяют определить вероятность образования легких элементов, количество протонов в атомных ядрах которых варьируется от 10 до 70. Эта характеристика распада имеет большое значение при изучении процесса синтеза тяжелых элементов в недрах звезд в астрофизике", — рассказал Юрий Пенионжкевич из Объединенного института ядерных исследований РАН в Дубне, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Все ядра элементов тяжелее водорода состоят из двух типов элементарных частиц – протонов, заряженных положительно, и нейтронов, не имеющих заряда. То, как много протонов и нейтронов содержит атом, определяет то, насколько стабильным он является. При избытке и того, и другого типа частиц ядро старается избавиться от "лишних" протонов или нейтронов, превращая один из нейтронов в протон или наоборот, трансмутируя протон в нейтрон.

В некоторых редких случаях, когда в атоме содержится гораздо больше нейтронов, чем протонов, подобные распады приводят к выделению свободных нейтронов или пар нейтронов и электронов. Пока ученые не знают, как часто происходят подобные события и не знают, какие именно процессы заставляют нестабильное ядро вести себя таким образом, что мешает точному определению того, какие элементы формируются в звездах и как подобные нейтроны влияют на поведение топлива в ядерных реакторах.

Ситуация осложняется тем, что существует целый набор элементов с определенным количеством протонов и нейтронов, так называемым "магическим числом", которые обладают заметно более высокой стабильностью, чем предсказывает теория, и не распадаются подобным образом. Как полагают сегодня ученые, понимание принципов нейтронного распада ядер позволит нам вычислять подобные "магические числа" теоретически, а не искать их вслепую.

Как отмечает Пенионжкевич, ответ на этот вопрос найти крайне сложно, так как нейтроны, в отличие от других продуктов распада нестабильных элементов, гораздо сложнее увидеть и "поймать" из-за отсутствия у них положительного или отрицательного заряда.

Российские ученые решили эту проблему, создав детектор TETRA, способный "видеть" подобные нейтроны, замедляя их и заставляя их взаимодействовать с атомами гелия-3. Эти взаимодействия порождают потоки заряженных частиц, обладающих уникальными чертами, благодаря которым физики могут отличать следы "сбежавших" нейтронов от частиц, попавших в детектор случайно.

Фото : ОИЯИ, пресс-служба РНФДетектор TETRA, созданный физиками из ОИЯИ РАН в Дубне 

Этот детектор Пенионжкевич и его коллеги подключили к ускорительной установке ALTO в городе Орсэ во Франции, способной вырабатывать пучки ионов трех изотопов галлия – галлия-82, галлия-83 и галлия-84. Все эти три версии этого металла могут распадаться по двум сценариям – путем "обычного" бета-распада, в ходе которого нейтрон превращается в протон и остается внутри атома, и путем нейтронного распада, когда еще один нейтрон покидает ядро вместе с электроном, возникшим в ходе подобного превращения.

Ученых интересовало то, как часто происходят распады по этим двум сценариям, и то, как соотношение числа нейтронов и протонов, а также расстояние до "магического числа", влияют на вероятность "побега" нейтрона из атома галлия при его превращении в германий.

Как показали эти наблюдения, вероятность подобного распада зависит от особых коллективных колебаний нейтронов и протонов в ядре атома, так называемого малого резонанса Гамова-Теллера, в существовании которого многие ученые сомневались. К примеру, в пользу этого говорит то, что вероятность нейтронного распада более тяжелого галлия-84 была меньше, а не выше, чем у галлия-83, что нельзя объяснить иным путем.

Открытие его следов, как считает Пенионжкевич, поможет ученым не только понять, как возникла Земля и другие планеты и звезды Вселенной, но и поможет открыть новые "магические числа", в том числе характерные для сверхтяжелых элементов в пока не открытом "острове стабильности".

Дата публикации: 17 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Пермские ученые исследуют транспортную систему России

2 дня 15[2] часов ago
 В Пермском университете разработают алгоритм оптимизации транспортно-логистической системы страны. Как рассказали в вузе, проект получил поддержку на федеральном уровне – молодой ученый из ПГНИУ выиграл грант Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда в размере 2,9 млн рублей.

Разрабатываемый проект предполагает сокращение любого рода издержек: временных, пространственных, материальных, финансовых, информационных. Оптимизация поможет выявить транспортные векторы, рядом с которыми целесообразнее всего создавать новые производства, перемещать производственные центры из одного региона в другой, уточнять грузопотоки.

«Сейчас в России отсутствует комплексная методика оценки эффективности транспортно-логистической системы на уровне всей страны и отдельных регионов. Транспортная логистика в настоящее время очень важна при создании новых производств, выбора центров ускоренного или опережающего развития. Этот же фактор оказывается ключевым для решения проблем депрессивных территорий», - считает Роман Николаев, автор проекта, кандидат географических наук, доцент кафедры социально-экономической географии ПГНИУ.

Первые результаты проекта свидетельствуют о том, что Пермскому краю требуются существенные преобразования, а именно - крупный инфраструктурный транспортный проект. «Транспортная система нашего края по многим показателям уступает соседним регионам, которые «борются» за улучшение своего положения. Так, например, Татарстан планирует создание Свияжского мультимодального транспортно-логистического центра, а в Екатеринбурге пытаются реализовать проект Евро-Азиатского международного транспортно-логистического центра, которые будут обрабатывать как внутрироссийские, так и международные потоки» - рассказывает Роман Николаев.

В результате реализации проекта ученый создаст многовариантную модель алгоритма, которая будет учитывать как производственные и транспортные вопросы, так и социально-демографические процессы. В дальнейшем результаты проекта смогут внедрить и использовать администрации регионального и федерального уровня. Проект планируется завершить к середине 2019 года.

Дата публикации: 17 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Ростовские ученые создадут высокоточную 3D-модель Азовского моря

3 дня 13[2] часов ago
 Ученые ДГТУ и ЮНЦ РАН отправились в пятидневную экспедицию в акваторию Азовского моря и Таганрогского залива. По итогам комплексного исследования водоема ученым предстоит построить его высокоточную 3D-модель, а также провести мониторинг состояния обширной акватории площадью более 2 тыс. кв. км.

Об этом сообщает информационная служба ДГТУ. Во время плавания, которое продлится до 29 июля, ученым предстоит провести разнообразные замеры воды и поверхности дна на более чем 25 станциях. Высокоточную модель Азовского моря позволит предсказывать неблагоприятные и опасные природные явления: штормовые нагоны, затопления прибрежной части, возникновение зон гипоксии и аноксии в водной среде (её излишняя или недостаточная насыщенность кислородом), эвтрофирование водоемов (неконтролируемый быстропротекающий рост водорослей и планктонных популяций).

Экспедиция стала возможна благодаря выигранному в 2016 году гранту Российского научного фонда. Грант был выделен на реализацию проекта по предсказательному моделированию процессов гидрофизики и геологической кинетики внутренних водоемов и морских систем юга России. Общий объем финансирования проекта на 2017-2019 годы составил 16,5млн руб. Согласно плану работ, в 2017 году предстоит провести аналитические и экспедиционные исследования Азовского моря и Таганрогского залива.

Дата публикации: 16 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Томские ученые разработали керамику будущего

3 дня 13[2] часов ago
 Новая разработка томских ученых позволит сократить расходы на освещение. Об этом сообщает пресс-служба ТПУ. Технология получения люминесцентной керамики может стать более дешевой альтернативой современным источникам света.

Прозрачная керамика в перспективе может заменить привычные светодиоды, ее использование позволит существенно удешевить производство автомобильных фар и других источников света. Неоспоримое преимущество люминесцентной керамики - высокая прочность, благодаря которой изделия прослужат своим владельцам гораздо дольше. Такую технологию можно будет использовать для городской и праздничной иллюминации.

Промышленное производство изделий из люминисцентной нанокерамики существенно выгоднее современных светодиодов с более сложной структурой, - уточнил ведущий разработчик Олег Хасанов. 

Сегодня разработчики уже заручились поддержкой ведущих сообществ. На проведение исследований лаборатория получила гранты Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований.

Дата публикации: 16 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

3D-геномика помогает понять, как работают наши гены

3 дня 13[2] часов ago
 Возникновение трехмерной геномики

На протяжении десятков лет, прошедших с момента доказательства генетической функции ДНК в сороковых годах прошлого века, неизменными оставались представления о том, что мерой расстояния между любыми участками генома является протяженность разделяющей их цепочки ДНК. Сегодня мы знаем, что способность ДНК образовывать петли и другие сложные структуры дает возможность генам и элементам генома, управляющим их работой (энхансерам), оказываться поблизости друг от друга в пространстве клеточного ядра даже в том случае, если они разделены протяженным фрагментом ДНК (рис.1).

 

Рис. 1. При образовании петли ДНК даже далеко распложенные в ее цепочке гены и элементы генома, управляющие их работой, оказываются поблизости друг от друга

 

В последние годы появились новые подходы, позволяющие изучать укладку геномной ДНК в клеточном ядре. Это положило начало развитию научного направления, которое мы называем 3D-геномикой. С использованием этих подходов было показано, что хромосомы разделены на структурно-функциональные блоки — топологически-ассоциированные домены (ТАДы). Участки генома из одного ТАДа контактируют друг с другом гораздо чаще, чем с участками из соседних ТАДов. Это позволяет представить ТАДы в виде относительно плотных клубков нити ДНК. Результаты многих экспериментов показывают, что энхансер может активировать только гены, расположенные внутри того ТАДа, где находится его энхансер.

Таким образом, ТАДы играют важную роль в управлении активностью генов. Удаление или повреждение участка ДНК, разделяющего соседние ТАДы, приводит к тому, что энхансер получает возможность активировать гены, которые в норме в данном типе клеток не работают, что может стать причиной возникновения тяжелых заболеваний, таких как рак, нарушения формирования половых признаков и сбои в развитии эмбриона (рис. 2).

Пространственная конфигурация генома в материнском ядре является наиболее базовой и позволяет из одной оплодотворенной яйцеклетки получить множество разных типов клеток взрослого организма

 

Рис. 2. Контакты между энхансерами и промоторами, как правило, формируются внутри одного ТАДа. Удаление границы между смежными ТАДами приводит к их слиянию. В этом случае энхансер получает возможность контактировать с генами, работа которых в норме этим энхансером не контролируется, что чревато развитием патологий, например, рака

 

Где проходят границы между ТАДами

Но что обеспечивает разделение генома на ТАДы? В решение этой проблемы существенный вклад внесла работа нашей лаборатории. Мы обнаружили, что организация геномной ДНК в ТАДы происходит в значительной мере самопроизвольно и регулируется простыми физическими законами. Наша работа была опубликована в престижном международном журнале Genome Research (doi: 10.1101/gr.196006.115), о ней много говорилось в прессе и по телевидению.

Суть полученных нами результатов заключается в том, что границами ТАДов являются участки генома, содержащие гены "домашнего хозяйства", то есть гены, которые работают во всех типах клеток и необходимы для поддержания базовых клеточных процессов. В силу ряда особенностей такие участки генома не могут сворачиваться в плотные глобулы, тем самым создавая "разметку" границ ТАДов в геноме.

Важно отметить, что помимо разнообразных биохимических техник мы использовали моделирование структуры генома на суперкомпьютере МГУ "Ломоносов", и результаты этого моделирования ясно свидетельствуют о том, что укладка ДНК в индивидуальных клетках может достаточно сильно различаться (рис. 3).

 

Рис. 3. Мы можем исследовать пространственную организацию генома, используя суперкомпьютеры для моделирования структуры виртуальных полимеров, по физическим свойствам схожих с реальным геномом. На рисунке показано самопроизвольное сворачивание виртуального полимера, направляемое хаотическим движением молекул и электростатическими взаимодействиями

 

От клеточных популяций к индивидуальным клеткам

В подавляющем большинстве случаев в молекулярно-биологических исследованиях приходится использовать сотни тысяч и даже миллионы клеток в каждом эксперименте. Это связано с тем, что в одной клетке очень мало исследуемых молекул и это крайне затрудняет работу с ними.

Например, количество геномной ДНК в одной клетке человека примерно в сто тысяч миллионов раз меньше одного грамма. Работа с большим количеством клеток приводит к тому, что получаемые в эксперименте результаты, как правило, позволяют установить средние, наиболее типичные значения тех или иных параметров клеточной физиологии. В известном смысле полученную информацию можно уподобить "средней температуре" пациентов по больнице.

Безусловно, результаты исследований клеточных популяций позволили установить много важных закономерностей. Однако хорошо известно, что клетки одного типа, выглядящие под микроскопом совершенно одинаково, могут различаться по множеству разных биохимических параметров. Исследования работы генома в одной отдельно взятой клетке становятся "трендом времени" и уже внесли значительный вклад в понимание того, как осуществляется тонкая настройка работы нашего генома. Такие исследования влияют и на развитие медицины, поскольку, например, события, происходящие в очень малой доле клеток, могут давать старт развитию опухолей. При изучении больших клеточных популяций такие события часто остаются незамеченными.

В совместной работе с австрийскими и американскими коллегами мы разработали новый экспериментальный подход, позволяющий анализировать укладку генома в индивидуальных клетках. С использованием этого подхода нам удалось построить существенно более детализированные карты пространственной организации генома мыши, чем в предшествующей работе английских коллег. Анализ полученных данных, недавно опубликованный в журнале Nature (doi: 10.1038/nature21711), предоставил веские доказательства того, что укладка генома существенно различается в индивидуальных клетках (рис. 4). По нашему мнению, это свидетельствует о том, что в клетке происходит постоянный перебор различных геномных конфигураций — а это обеспечивает возможность быстрой адаптации к изменяющимся условиям внешней среды.

 

Рис. 4. Пространственная организация одного и того же участка генома может значительно различаться в разных клетках одной популяции. Так, он может быть свернут в одну плотную глобулу (ТАД3+4) или разделен на несколько глобул (ТАД3 и ТАД4)

 

Хотя в большинстве случаев проще изучать клеточную популяцию, чем индивидуальные клетки, для некоторых типов клеток популяционный подход вообще невозможно использовать, потому что эти клетки являются, что называется, штучным товаром. С использованием разработанного нами экспериментального подхода нам удалось изучить укладку отцовского и материнского геномов в оплодотворенных яйцеклетках (зиготах) мыши.

Совершенно неожиданно для себя мы обнаружили, что укладка геномной ДНК в материнском ядре в зиготе принципиально отличается от укладки генома в ядрах любого другого типа клеток. В ядрах всех прочих исследованных клеточных типов активные и "молчащие" области генома пространственно обособлены друг от друга. В материнском ядре зиготы же, напротив, этого не наблюдается. Наши результаты позволяют предположить, что конфигурация генома в материнском ядре является наиболее базовой, соответствующей так называемому состоянию тотипотентности, позволяющему в ходе эмбрионального развития из одной зиготы получить множество разных клеточных типов взрослого организма.

Работа с большим количеством клеток, как правило, позволяет установить средние, наиболее типичные значения тех или иных параметров клеточной физиологии, вроде "средней температуры" пациентов по больнице

3D-геномика и медицина

Обсуждая новости молекулярной биологии, как правило, говорят о "геноме человека", или "геномной ДНК человека", или просто о ДНК. Но важно помнить, что в ядрах клеток нашего организма в норме содержится 23 разных молекулы ДНК, каждая из которых формирует отдельную хромосому, а все вместе они называются геномом.

Каждая хромосома уложена определенным, уникальным для нее способом и располагается в ядре клетки так, что территория, ею занимаемая, практически не пересекается с территориями соседних хромосом. В этом смысле ядро клетки напоминает земной шар, на котором есть много государств, занимающих определенные территории и разделенные границами.

История знает множество примеров того, как события в одном государстве напрямую влияли на жизнь в соседних странах и на мировую политику в целом. В ядре клетки ситуация примерно такая же. Любые изменения в работе генома, будь то запуск или подавление экспрессии отдельных генов, или появление лишних копий тех или иных хромосом, могут повлиять на работу генов, напрямую не затронутых этими изменениями и расположенных в других хромосомах-государствах.

В качестве примера можно указать на результаты работы, которую мы выполнили с нашими французскими коллегами из Института Гюстава Русси. Результаты этой работы были опубликованы в престижном гематологическом журнале Blood (doi: 10.1182/blood-2013-06-510511). Мы убедительно продемонстрировали, что простое перемещение определенного гена из одной области ядра в другую может быть причиной его активации в клетках, где в норме он не работает. Это запускает целый каскад процессов, который в конечном итоге ведет к развитию лейкоза, первопричины которого было бы сложно понять без учета пространственной структуры генома.

Важно отметить, что раскрытие принципиально нового механизма возникновения лейкозов создает базис для разработки путей борьбы с этими заболеваниями. Таким образом, исследования укладки геномной ДНК в ядре представляют интерес не только для фундаментальной науки, но и для медицины, способствуя более глубокому пониманию механизмов возникновения различных патологий.

Простое перемещение определенного гена из одной области ядра в другую может запустить целый каскад процессов, который в конечном итоге ведет к развитию лейкоза

Эволюция 3D-организации генома

Поскольку трехмерная организация генома является одним из инструментов регуляции экспрессии генов, она должна быть объектом эволюции. В недавно выполненной в нашей лаборатории работе, результаты которой опубликованы в высокорейтинговом международном журнале Molecular Biology and Evolution(doi: 10.1093/molbev/msx100), мы показали, что это действительно так.

На примере эволюции кластеров глобиновых генов позвоночных животных мы продемонстрировали, что по мере их продвижения по эволюционной лестнице происходит утрата линейных сегментов хромосом, тогда как сегменты, организованные в глобулы (клубки), сохраняются (рис. 5).

 

Рис. 5. Результаты наших исследований пространственной структуры локуса глобиновых генов тропической рыбы Danio rerio показывают, что сегменты генома, способствующие установлению контактов между энхансерами и генами (организованные в петли), сохраняются в ходе эволюции. Линейные сегменты генома, напротив, отбрасываются естественным отбором

 

Скорее всего, это связано с тем, что у млекопитающих существенно возрастает роль удаленных энхансеров в регуляции активности генов. Установление контактов между такими энхансерами и подконтрольными им генами обеспечивается за счет образования петель ДНК, что и приводит к образованию глобул.

У позвоночных животных по мере их продвижения по эволюционной лестнице происходит утрата линейных сегментов хромосом, тогда как сегменты, организованные в глобулы (клубки), сохраняются

Заключительные заметки

В последние годы отечественную науку часто и во многих случаях обоснованно критикуют за низкую продуктивность и отсутствие работ международного уровня. Выше мы показали, как одна сравнительно небольшая отечественная лаборатория успешно работает на переднем крае мировой науки, систематически публикуя результаты своей работы в наиболее престижных международных журналах.

Выполнение всех перечисленных выше работ стало возможным благодаря большому гранту Российского научного фонда. Значение такой поддержки трудно переоценить не только потому, что она обеспечивает возможность выполнения дорогостоящих работ, таких как массированное секвенирование ДНК. Но еще важнее то, что такие гранты обеспечивают возможность привлечения к работе молодых исследователей, предоставляя разумную альтернативу отъезду за рубеж. По крайней мере в экспериментальной биологии адресная поддержка коллективов, работающих на мировом уровне (о чем можно судить по наличию публикаций в рейтинговых международных журналах), является, на наш взгляд, наиболее прямым путем к возрождению науки в нашей стране.

 

Сергей Разин, член-корреспондент РАН, профессор, заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института биологии гена РАН; Сергей Ульянов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и Института биологии гена РАН

Дата публикации: 16 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Scientific diplomacy. If Russia and Korea join their great science endeavors, the payoff will be enormous

3 дня 13[2] часов ago
 

With the appointment of a new science minister, Koreans expect their country to march into the fourth industrial revolution, characterized by a fusion of cutting-edge technologies, with the big hope that they can innovate their way out of an emerging economic crisis — and win a Nobel prize in the process.

The goal justifies the almost 5 percent of GDP spent on R&D investment, twice the amount spent in 1999, and the raising of annual basic science funding to historic levels. The Ministry for Science and ICT earlier announced it would spend 1.52 trillion won ($1.3 billion) in 2018 on various science and technology projects, up from 1.26 trillion won allocated for this year.

The development of advanced technology was a primary focus at this year’s Saint Petersburg International Economic Forum. The world learned of Russian President Vladimir Putin’s passionate fondness for the digital economy, with the understanding that growth will be based on the country’s leadership in high-tech areas. In August, Prime Minister Dmitry Medvedev approved a government program focused on the digital economy with substantial targeted funding available until 2024. 

The breakthrough in digital leadership is supported by the development of long-term funding for research and the renewal of existing lines of research grants. Earlier this year, an ambitious presidential research funding program was announced in Russia. Around $10 billion in additional money is expected to be made available through 2023 to the Russian Science Foundation, which will distribute these supplementary funds to support cutting-edge research projects implemented by outstanding early-career researchers and create new world-class laboratories with industrial co-funding.

This year, 504 young scientists, 239 youth research groups and 31 laboratories were awarded up to seven years of funding to build their own independent research teams and pursue their best ideas at the frontiers of knowledge. This complements the existing diversified portfolio of other 2,500 Russian Science Foundation-funded projects. On average, grantees employ around eight team members during their project.

In July, Putin met with Korean President Moon Jae-in on the sidelines of the Group of 20 summit in Hamburg. Their next meeting is expected to be on the sidelines of the third Eastern Economic Forum in the Russian city of Vladivostok. One bilateral issue might be cooperation in science and technology as both countries face high stakes in science and have a strong track record of heavy investment in research excellence.

Although the nations’ leading research funders, the Russian Science Foundation and the National Research Foundation of Korea, have not yet launched a bilateral co-funding program, they have succeeded in establishing trustful relations. This May, they held workshops focused on monitoring the appropriate expenditure of grants and discussed cases of alleged fraud and research misconduct.

Next May, Cho Moo-je, president of the National Research Foundation of Korea, is scheduled to visit Moscow for the Global Research Council meeting. The Russian Science Foundation and the National Research Foundation of Korea continue to sense growing interest from researchers in both Korea and Russia for funding their projects.

Like the European Research Council and U.S. National Science Foundation, the Russian Science Foundation’s funding schemes are open to top researchers from all over the world who wish to carry out a project at a host institution in Russia. Korean scientists have participated in Russian Science Foundation calls, and in the past three years, there have been eight grant applications from top Korean researchers. To date, one principal investigator from the Republic of Korea has been awarded a foundation grant in transport engineering and is based at the Lavrentyev Institute of Hydrodynamics at the Russian Academy of Sciences in Novosibirsk.

Samsung has reportedly partnered with the Institute for Systems Programming of the Russian Academy of Sciences to use a tool for static program analysis developed by the institute’s researchers. Korean tech enterprise invested more than $10 million in the development of this technology with the institute reserving intellectual rights to the product that Samsung can use at no charge. This is the only code analyzer the Korean company has been using since 2015.

To improve access for Korean researchers to the best-quality research projects in Russia, the Russian Science Foundation and Korean Ministry of Science and ICT might reach a respective hosting agreement so that young and talented Korean researchers will have the opportunity to join the teams of foundation grant holders on much more attractive conditions for such mobility.

Experience from international funding agencies suggests that collaborative research projects based on the principles of scientific excellence, parity funding and credible peer review have normally higher impact from public funds compared to research funded by the single nation. If Russia and Korea join their great science endeavors, the payoff will be enormous, and we will perhaps see some Nobel-worthy transformative projects developed by talented researchers from both countries jointly. Undoubtedly, this should help both nations successfully emerge from the era of digital transition and prepare for the fifth industrial revolution. For this common goal, the Russian Science Foundation, National Research Foundation of Korea, Korea Green Life Intellectual Network and other stakeholders will cooperate closely.

Some of the specific fields in which Russia and Korea might succeed in collaborative research projects, combining the strong track record of Russian basic science with advanced Korean applied technology, are nuclear fusion technology to cope with current concerns about the safety of nuclear power plants, cybersecurity, big data, artificial intelligence, 3-D printing, electric vehicles, self-driving cars, industrial robots, renewable energy, bio and software development. 

*The author is head of international relations at the Russian Science Foundation. 

Sergey Konovalov 

Дата публикации: 16 августа 2017 метки:  RSF news
maria

Ученые МГУ исследовали новые светочувствительные жидкокристаллические полимеры

3 дня 16[2] часов ago
 Сотрудники химического факультета и факультета фундаментальной физико-химической инженерии МГУ имени М.В.Ломоносова в сотрудничестве с иностранными коллегами синтезировали и исследовали новые светочувствительные жидкокристаллические (ЖК) полимеры. Работа проходила в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда, а ее результаты были опубликованы в журнале Macromolecular Chemistry and Physics.

Ученые МГУ в сотрудничестве с чешскими коллегами из Института физики (Прага) синтезировали и исследовали новые ЖК-полимеры, сочетающие в себе оптические свойства жидких кристаллов и механические свойства полимеров. Такие полимеры могут быстро изменять ориентацию молекул под действием внешних полей и одновременно способны образовывать покрытия, пленки и детали сложных форм. Важное преимущество таких систем перед низкомолекулярными жидкими кристаллами заключается в том, что ЖК-полимеры при комнатной температуре существуют в стеклообразном состоянии, фиксирующем ориентацию молекул.

ЖК-полимеры состоят из молекул с высокой молекулярной массой, которые называют макромолекулами. Они имеют гребнеобразное строение: к основной гибкой полимерной цепи присоединены с помощью «развязки» из последовательно связанных молекул CH2 светочувствительные «жесткие» азобензольные фрагменты (C₆H₅N=NC₆H₅). Эти фрагменты стремятся упорядочиться и могут образовывать самые разные виды «упаковок» — жидкокристаллических фаз. Когда на такие полимеры падает свет, азобензольные группы перестраиваются, из-за чего оптические свойства полимеров изменяются. Такие полимеры называют фотохромными.

Особое внимание ученые уделили процессам фотоизомеризации и фотоориентации. Фотоизомеризация — это перегруппировка связей внутри молекулы полимера под действием света. Фотоориентация — это изменение ориентации жестких азобензольных (в данном случае) фрагментов под действием линейно-поляризованного света, в луче которого направление колебаний электрического поля строго определено. В ходе циклов фотоизомеризации под действием поляризованного света азобензольные фрагменты меняют свой угол. Это происходит до того момента, пока их ориентация не становится перпендикулярной плоскости поляризации падающего света, и фрагменты уже не способны поглощать свет. Процесс фотоориентации не только позволяет менять угол азобензольных фрагментов макромолекул, но и вызывает появление в пленках дихроизма (разной интенсивности поглощения поляризованного света в ортогональных направлениях) и двулучепреломления — расщепления луча света на две составляющие с ортогональной (пенпердикулярной) поляризацией, причем направление одной составляющей не изменяется, а второй луч преломляется.

«Основная идея нашей работы — исследовать, как химическая структура новых гребнеобразных фоточувствительных ЖК-полимеров влияет на их фазовое поведение и фотооптические свойства. Процессы фотоизомеризации и фотоориентации как раз позволяют управлять фазовым поведением и оптическими свойствами разработанных систем», — рассказал Алексей Бобровский, один из авторов статьи, профессор РАН, доктор химических наук, главный научный сотрудник кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

Сначала ученые МГУ в сотрудничестве с коллегами из Института физики Академии наук Чешской Республики синтезировали мономеры, из которых в МГУ получили ЖК-полимеры. Фазовое поведение и температуры фазовых переходов полимеров авторы исследовали методами поляризационно-оптической микроскопии и дифференциально-сканирующей калориметрии. Детальная структура фаз была изучена методом рентгеноструктурного анализа на факультете фундаментальной физико-химической инженерии МГУ.

Самой важной частью работы, по словам авторов, было изучение фотооптических свойств, фотохромизма полученных полимеров. Этот этап делился на две части: облучение неполяризованным ультрафиолетовым (УФ) светом, в ходе которого происходила фотоизомеризация (перегруппировка связей внутри молекулы), и облучение поляризованным светом, который вызвал фотоориентацию.

Алексей Бобровский отмечает, что статья принадлежит к большому циклу работ, посвященных фотоиндуцированным процессам в фотохромных ЖК-полимерах. Это исключительно исследовательская работа: авторы изучили взаимосвязи между химической структурой и свойствами соединения.

«Фотоизомеризация и фотоориентация открывают большие перспективы для создания так называемых умных материалов. Они отзываются на различные внешние воздействия и могут быть использованы для хранения, записи и передачи информации в оптических устройствах различной сложности. Эти конкретные полимеры вряд ли будут использованы на практике, потому что они слишком дороги и синтез их непрост. С другой стороны, далеко не всегда можно предсказать, какие именно системы, когда и как найдут применение», — заключил ученый.

Дата публикации: 16 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
zubova@rscf.ru

Древние записи на пыли

3 дня 17[2] часов ago
 Пыльца и споры травянистых растений и деревьев имеют очень прочную оболочку и поэтому хранятся миллионы лет. По их составу ученые восстанавливают картину природы прошлых тысячелетий, уточняют климат, состав почвы, растительный покров и могут описать среду обитания древних людей и животных.

Чем древнее слои, которые изучают археологи, тем меньше вероятности обнаружить в них что-либо, кроме каменных предметов. Нечасто исследователям удается найти при раскопках древесину, кожу, ткани или человеческие останки. Для их сохранности нужны особенные условия — сухой и холодный климат, отсутствие больших колебаний температуры, нейтральный состав почвы. Пыльца же и споры растений дают археологам, геологам, географам и антропологам массу информации об окружающем ландшафте, характере растительности и климате в определенные периоды. 

Самые интересные результаты получаются, когда данные разных наук дополняют друг друга. Например, тип добывания пищи напрямую зависит от окружающего природного ландшафта. Так, ученые Института археологии и этнографии СО РАН выяснили, что начало скотоводства древних людей в Барабинской низменности (7-5 тыс. лет назад) совпадает со временем повышения температуры, когда стали исчезать хвойные леса и низменность фактически превратилась в полноценное пастбище. Эти данные подтверждаются находками костей лошади, овцы и козы, датированные тем же периодом.

Архив со дна озера 

Термин "палинология" происходит от латинского слова pulvis — "пыль". Палинологические записи — один из самых надежных и достоверных архивов для изучения природы прошлого. Размер пыльцевых зерен составляет от 7-10 до 250 микрон (чаще всего 20-60 мкм). Пыльца всех травянистых и древесных растений имеет очень прочную биополимерную оболочку, которая сохраняется на протяжении многих тысяч лет. Она похожа на хитиновый покров насекомых, но еще прочнее. Растения производят много пыльцы, поэтому при исследовании успешно применяют статистический подход. С каждого образца взятого грунта насчитывают не менее 300 пылинок. После промываний, центрифугирования и многократной обработки кислотами и щелочами иногда из нескольких килограммов отобранного грунта остаются доли грамма искомого материала. 

— По присутствию пыльцы одних растений, ее количеству, процентному соотношению и сочетанию с пыльцой других растений можно выяснить не только, что именно росло на конкретной территории в исследуемый период,— поясняет сотрудница ИАЭТ СО РАН, кандидат биологических наук Наталия Рудая.— Эти данные говорят ученым о средней летней температуре, о влажности и составе почв. Отсюда становится понятно, какая среда обитания была у человека и животных в данной местности. Из горстки пылинок информация накапливается и разрастается, восстанавливая целые картины природы ушедших тысячелетий

Полученную информацию можно проверить и подтвердить результатами археологических раскопок — находками костей животных, птиц, рыб. Привести в соответствие или, выражаясь научным языком, скоррелировать эти процессы невозможно: и археология, и палинология опираются на факты, которые либо соответствуют друг другу, либо нет. 

— При исследовании Барабинской лесостепи мы использовали пыльцу из донных отложений озера — самый богатый и качественный источник информации,— рассказывает сотрудница ИАЭТ СО РАН Снежана Жилич о работе по гранту Российского научного фонда.— Наиболее древние озера содержат информацию о своем регионе за миллионы лет. Нижние слои отложений озера Большие Тороки в Каргатском районе Новосибирской области имеют возраст около 8 тысяч лет. 

По словам Наталии Рудой, брать пробы пыльцы и спор с палеолитических находок не имеет смысла: с камня все осыпается. Она пояснила, что анализы пыльцы берутся прямо из глубоко залегающего грунта, с вертикального среза. Лучший вариант для сбора пыльцы это керн со дна озера. Озера — идеальные архивы пыльцы. Она отлично сохраняется в безвоздушной среде и успешно датируется, поскольку слои оседают последовательно. Недавно сотрудники ИАЭТ проанализировали керн из Телецкого озера до возраста 4 тысячи лет. В трубку длиной несколько метров аккуратно набирается колонка керна. На Байкале, например, высота колонки керна составляет 600 метров. Кроме пыльцы и спор растений на дно озера оседают мелкие частицы угля и цисты паразитов. По слоям мелкого угля можно с высокой точностью датировать периоды больших пожаров. Цисты паразитов, в частности, власоглава — крупного глиста, который обитает в толстом кишечнике человека, найдены в пещерных слоях неолитического времени. В слоях эпохи палеолита цист власоглава ученые не обнаружили. 

Откуда в пещере пыльца? 

Наталия Рудая рассказала, что с помощью анализа пыльцы и спор из древних захоронений можно, например, узнать, что употребляли в пищу животные и люди. В мумиях, а также на скелетах животных и людей нередко обнаруживают пыльцу земледельческих и диких растений. В 1991 году в Тирольских Альпах на высоте 3210 м альпинисты нашли замерзшее тело неолитического человека, который, как выяснили ученые, жил около 5200 лет назад. По составу пыльцы на его одежде исследователи смогли узнать, что в свой последний день он проделал очень длинный путь: спустился из субальпийского пояса в долину, а потом опять поднялся в горы. За 9-12 часов до гибели он шел через лиственный лес, потом поднялся в хвойный, где последний раз поел, а затем вскарабкался на перевал, на котором и погиб. В остатках еды и образцах тканей кишечника погибшего были обнаружены пыльцевые зерна пшеницы, маревых, примулы, калужницы болотной, папоротника орляка, которые, похоже, были частью рациона, так как их содержание в образцах было значительным. Также были найдены частички древесины хвойных, что может говорить о приготовлении пищи на открытом огне. А пыльца пшеницы-однозернянки (полба) означает возможное существование в то время примитивной культуры земледелия. 

Массу вопросов у исследователей всего мира вызвала пыльца, покрывавшая могилу неандертальца, найденную в пещере Шанидар в начале 1970-х годов. Возраст погребения составил 60 тысяч лет. Пыльца цветов не могла сама собой появиться в глубокой пещере в таком количестве, ведь летучесть у цветочной пыльцы, в отличие, например, от сосновой, невысока. Следовательно, тело умершего могли осыпать цветами. А это, в свою очередь, могло означать, что современный обряд захоронения людей появился еще в неандертальские времена. Но пробы, не так давно взятые из этой пещеры, показали, что в ней и сейчас есть пыльца уже современная. Ее могли приносить и пчелы, и посетители пещеры, и животные. Даже ветер. Правда, обнаруженная пыльца оказалась не только от сложноцветных, но и от многих других растений, растущих в окрестностях пещеры. Так что версия о принесенных к могиле букетах пока все-таки остается наиболее близкой к достоверной. Наталия Рудая отметила, что в Чагырской пещере Алтайского края также обнаруживается современная пыльца сложноцветных, хотя вокруг пещеры пробы не показывают такое количество пыльцы. Кто же приносит ее туда? Пчелы? Турбулентные потоки воздуха? Эта загадка, которую ученым еще предстоит решить.

Тысячи древних микроулик 

Иногда пыльца является единственным свидетельством какого-то исторического явления. Так, признаки земледелия в виде пыльцы возделываемых культур могут быть обнаружены там, где не сохранились соответствующие орудия труда, и даже в археологически "стерильных" слоях (с полным отсутствием находок), например, в торфяниках, озерных или пойменных отложениях. Недавняя публикация международной группы палинологов и палеоботаников показали, что земледелие для Западной Сибири возникло в конце II — начале I тысячелетия до н. э. 

Еще одна археологическая загадка, которую помогли разгадать палинологические исследования, связана со знаменитой китайской Терракотовой армией, захороненной в мавзолее первого императора династии Цинь — Цинь Шихуанди — в 210-209 годы до н. э. С начала раскопок (1974 год) исследователи не могли определить место изготовления терракотовых фигурок воинов и коней, так как печи, где могли обжигаться фигурки, не были найдены. Ответ на этот вопрос был получен после изучения пыльцы, которая сохранилась в трещинах толстого слоя терракоты фигурок и в образцах почвы мавзолея. 

Выяснилось, что пыльцевые комплексы ясно могут быть разделены на две группы: один встречался в фигурках воинов, а второй — в фигурках лошадей. Сравнение пыльцевых комплексов фигурок и пыльцы из почвенных проб показало, что воины и лошади изготовлялись в разных местах. 

Но палинологи сотрудничают не только с археологами, но и с геологами, биологами, географами. Так, благодаря их исследованиям стало известно, что широколиственные деревья, произраставшие в Западной Сибири десятки тысяч лет назад, полностью исчезли с этих территорий после ледникового периода. В сибирских лесах не встретить лещину (фундук), дуб, липу или граб. При этом искусственные посадки липы прекрасно приживаются и растут, значит, местный климат и почва им подходят, однако естественного покрова этих лесов пока так и не появилось.

Самые интересные результаты получаются, когда данные разных наук дополняют друг друга. Например, тип добывания пищи напрямую зависит от окружающего природного ландшафта.

Тундростепь кругом

По остаткам пыльцы в древних отложениях ученые обнаружили, что в период плейстоцена, когда по планете бродили мамонты, бизоны и шерстистые носороги, на огромных территориях Евразии и Северной Америки был распространен такой тип ландшафта как тундростепь. Реликтовые участки тундростепей до сих пор можно встретить в Хакасии и Саяно-Алтае. Это была местность с сухим и холодным климатом, поросшая не мхами, как тундра, а степными травами, преимущественно злаковыми. Этими травами питалась вся вышеперечисленная мегафауна на протяжении короткого лета и долгой бесснежной зимы, поскольку после засушливой осени густая трава превращалась в богатые запасы сена. Позже, когда климат стал более теплым и влажным, а ледники отошли на север, эти богатые пастбища поросли кустарником, а затем и хвойными лесами и стали абсолютно неподходящими для проживания мегафауны. В наше время тундровые (олень) и степные (сайгак) животные, а также насекомые и растения распространены на разных территориях. 

Климат правит практически всеми процессами на нашей планете. А анализ пыльцы позволяет реконструировать его изменения за многие тысячелетия и даже спрогнозировать его перепады.

Дата публикации: 16 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
zubova@rscf.ru

Ученые проследили изменения количества и сроков наводнений в связи с изменением климата

4 дня 12[2] часов ago
 

Ученые МГУ имени М.В.Ломоносова в составе международного коллектива установили, как изменения климата влияют на наводнения в западной части Евразии: в странах Европы и на европейской части России. Возможно, именно анализ сезонности наводнений станет ключом к пониманию того, как изменения климата влияют на водность рек. Результаты многолетних исследований опубликованы в журнале Science.

Исследователи задались целью – понять, в какое время года расход воды в реках Европы максимален и как эта величина изменилась за последние десятилетия. Чтобы определить, как формируются наводнения, а также какое влияние на них оказывает изменение климата, ученые проанализировали, как изменились сроки начала и окончания периодов максимального расхода воды. Расход воды — это объем воды, протекающей за секунду через поперечное сечение реки.

Существуют три механизма возникновения наводнений, каждый из них характерен для определенного региона. Одни наводнения образуются за считанные дни или даже часы после выпадения интенсивных ливней. В других регионах наводнения связаны исключительно с таянием снега, а в третьих для их возникновения необходим длительный период подготовки: влага накапливается в почве за счет небольших дождей, и уже не столь выдающееся событие приводит к образованию наводнения. Ученые следили за наводнениями, связанными как с дождевыми осадками, так и со снеготаянием, но особое внимание было уделено фактору почвенной влаги.

«Впервые в масштабе целого континента были выявлены существенные сдвиги в сроках прохождения наводнений. В различных регионах тенденции имеют разный знак», — сообщает Наталья Фролова, доктор географических наук, соавтор исследования, заведующая кафедрой гидрологии суши географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

Чтобы охарактеризовать, как меняется полноводность рек, ученые используют понятие водность — сколько воды проносит река за отрезок времени по сравнению с нормой для данного периода. На северо-востоке Европы максимумы водности сдвинулись назад на 8 дней. Наиболее сильные изменения наблюдаются на Атлантическом побережье (Португалия – Великобритания): там максимумы водности сместились на 16 дней раньше. В Средиземноморье тенденции неоднозначны и зависят от конкретного региона.

В Южной Англии и на северо-западе Испании (в Иберии) наводнения в основном происходят не из-за экстремальных осадков, а из-за почвенной влаги. Несмотря на то, что на юге Англии осадки достаточно обильные, в течение 50 лет прослеживается синхронность наводнений именно с показателями увлажненности почвы. То есть сами по себе интенсивные осадки в меньшей степени вызывают наводнения, чем продолжительный период повышенной влажности в регионе. В Иберии механизм работает в чем-то также, а в чем- то иначе: здесь синхронность характерна для временной изменчивости всех трех показателей: максимум увлажненности почвы, максимум осадков и наводнений совпадают в многолетней динамике.

«На северо-западе Европейской России даты прохождения максимумов увлажненности сдвинулись почти на неделю. А на юге эти тенденции также присутствуют, но выражены менее ярко», — комментирует Мария Киреева, соавтор исследования, младший научный сотрудник кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

Работа является уникальным обобщением данных наблюдений за наводнениями в Европе. Ученые подчеркивают, что своему пространственному масштабу она охватывает целый континент и является, пожалуй, единственной в своем роде работой за последние десятилетия. Это связанно с колоссальной трудоемкостью единообразной обработки больших массивов информации. Было проанализировано около 300 000 значений максимальных расходов и еще столько же дат, к которым они приурочены.Втрое больше цифр было обработано для анализа метеоинформации.

«В Европе не существует единой системы обмена данными гидрологических наблюдений, в отличие от метеорологической информации, обмен которой между странами налажен в рамках WMO. Гидрологические данные во многих странах являются закрытыми, и организовать обмен ими было крайне сложно. Фактически, ученые всех европейских стран объединили свои усилия для понимания процесса формирования наводнений. Только совместные усилия могут пролить свет на фундаментальные вызовы, которые ставит перед нами меняющая природная среда», — комментирует Мария Киреева.

Ученые МГУ анализировали данные станций западной половины европейской части России, на стыке со странами Восточной Европы. На территории общей площадью 500 000 км2 удалось собрать информацию с 300 точек наблюдений (гидрологических постов). В целом в работе приводятся данные почти 5000 гидрологических станций по всей Европе за последние 50 лет.

Для обработки рядов наблюдений ученые использовали авторские программы, написанные на современных языках программирования и визуализации Big Data. В качестве метеорологических показателей (предикторов) были выбраны средняя дата прохождения максимума осадков за 7 дней, средняя дата максимального влагозапаса в почве за месяц и средняя дата первого за год интервала с температурой выше нуля.

Связь изменений климата и характеристик масштабности наводнений к настоящему моменту проследить не удалось, поскольку продолжительность рядов наблюдений еще слишком мала. Кроме того, эта связь может быть нарушена за счет изменения хозяйственной освоенности земель: чем более обжита территория, тем вероятнее возникновение ущербов от подъема уровня воды. Именно поэтому в качестве показателя — маркера — была принята сезонность максимумов водности.

«В дальнейшем планируется проанализировать более детально процессы, происходящие в отдельных регионах с различным генезисом наводнений (дождевые паводки, снеготаяние). В частности, есть задумка продолжить более детальные исследования в Восточной Европе», — заключает Мария Киреева.

Если изменения продолжатся, то последствия для экономики различных регионов могут стать ощутимыми. Так, например, более позднее прохождение максимумов водности рек может сократить продуктивность сельскохозяйственных угодий на побережье Северного моря из-за того, что почва будет более сухой в период начала сельскохозяйственных работ. Более ранние сроки прохождения максимумов в Восточной Европе могут привести к неэффективности работы водохранилищ и необходимости пересмотра графиков их наполнения.

Исследование проходило в рамках гранта Российского научного фонда (РНФ). Работа велась в течение трех лет в сотрудничестве с коллегами из Венского Технического Университета (Institute of Hydraulic Engineering and Water Resources Management, Technische Universität Wien, Vienna, Austria).

Дата публикации: 15 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Ученые выяснили, как бактерии золотистого стафилококка противостоят действию антибиотиков

4 дня 12[2] часов ago
 Сотрудники Казанского федерального университета и Страсбургского университета установили, каким образом бактерии золотистого стафилококка противостоят действию антибиотиков. В этом им помогают рибосомы — органоиды клетки, отвечающие за синтез белков. Ученые определили структуру рибосом и механизм, благодаря которому развивается устойчивость к противомикробным препаратам. Работа была выполнена в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом, а ее результаты были опубликованы в журналах The EMBO Journal и Nucleic Acids Research.

Золотистый стафилококк Staphylococcus aureus — шарообразная грамположительная бактерия. Это значит, что после окраски микроорганизмов по методу Грама и при последующем промывании спиртом она сохраняет фиолетовую окраску. Стафилококки сохраняются на кожных покровах и в слизистых оболочках верхних дыхательных путей и вызывают как легкие кожные инфекции, например, фурункул или угри, так и смертельно опасные заболевания, такие как менингит и пневмония.

Ученые исследовали штамм метициллин-устойчивого золотистого стафилококка — культуру микроорганизмов, изолированную и размноженную на специальной питательной среде. Этот штамм обладает повышенной устойчивостью к антибиотикам, пенициллинам и цефалоспоринам, поэтому необходимо искать новые противомикробные агенты — действующие вещества новых лекарств. Одна из мишеней для антибиотиков — бактериальная рибосома — органоид, синтезирующий белок в клетке. Более 40% клинически используемых антибиотиков нацелены против активности рибосомы.

Ученые выяснили, что в стрессовых для клеток бактерий условиях, например в присутствии антибиотика, происходит замедление биосинтеза белка за счет того, что рибосомы переходят в «спящее» состояние. Делают они это путем связывания белка стресса SaHPF (который синтезирует клетка) с рибосомами. В результате связывания белок SaHPF и рибосома образуют димер. В таком состоянии бактериальные клетки способны противостоять внешним стрессовым условиям, что обеспечивает их устойчивость к антибиотику.

«Впервые, с высоким разрешением, были определены структуры полной рибосомы грамположительной бактерии золотистого стафилококка S. Aureus и димера «спящих» рибосом. Полученные результаты на молекулярном уровне с атомарным разрешением объясняют природу механизма устойчивости к антибиотикам золотистого стафилококка и открывают путь к изучению природы стресс-ответа у других патогенных для человека бактерий, что предоставляет возможности для разработки препаратов нового поколения с повышенной селективностью», — рассказал один из авторов статьи Константин Усачев, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Казанского (Приволжского) федерального университета.

Для определения структур рибосом и димеров ученые использовали методы криоэлектронной микроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) высокого разрешения. Ученые уничтожили клеточную стенку и удалили все ее содержимое за исключением интересующих их объектов. Авторы заморозили раствор с рибосомами в жидком этане и сделали несколько десятков тысяч снимков этих объектов в разных ракурсах. С помощью суперкомпьютера эти снимки были преобразованы в трехмерные модели рибосом и димеров. После этого исследователи провели сравнительный анализ полученной структуры 70S рибосомы золотистого стафилококка со структурами 70S рибосом других бактерий. Результаты показали наличие нескольких специфичных для золотистого стафилококка участков, которые могут быть вовлечены в процесс трансляции — синтеза белка из аминокислот на информационной, или матричной, РНК (мРНК).

«В рамках данной работы на молекулярном уровне был показан один из механизмов устойчивости этого патогена к антибиотикам, что открывает путь к разработке препаратов против стафилококка нового поколения. Полученная информация о структуре рибосомы золотистого стафилококка с высоким разрешением позволяет широкому кругу исследователей приступить к поиску новых противомикробных агентов, которые разрабатываются на основе установленных особенностей и различий в структуре аппарата синтеза белка у патогенов», — заключил ученый.

Дата публикации: 15 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Бабочки помогут ученым из России раскрыть секрет появления лишних хромосом

4 дня 18[2] часов ago
 Изучение бабочек помогло ученым из Зоологического института РАН и СПбГУ сделать большой шаг к пониманию того, как происходят масштабные перестройки ДНК, появляются новые хромосомы и связанные с ними болезни, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.

"Оказалось, что хромосомные перестройки, приводящие к кардинальному изменению всего хромосомного набора, не возникают все сразу, а накапливаются постепенно, одна за другой. Таким образом, в случае взрывной хромосомной эволюции изменения кариотипа, всех признаков полного набора хромосом, происходят не мгновенно, а, скорее, в соответствии с дарвиновским принципом постепенной эволюции, хотя эта "постепенность" очень быстрая в терминах геологического времени", — рассказывает Владимир Лухтанов, профессор Санкт-Петербургского государственного университета и главный научный сотрудник Зоологического института РАН.

Хромосомные перестройки, радикальные изменения в числе и в структуре хромосом, сегодня считаются одним из главных движущих факторов в формировании новых видов животных и растений.  Кроме того, подобные изменения в структуре ДНК являются причиной развития различных тяжелых проблем со здоровьем, таких как рак, синдром Дауна и множества других болезней.

То, как появляются подобные изменения в структуре ДНК, пока остается загадкой для ученых. Это мешает изучению того, как появляются новые виды животных в ходе так называемой "взрывной хромосомной эволюции" — феномена, который приводит к появлению большого числа близких видов, родственных друг другу, но при этом резко  отличающихся по числу хромосом.

Профессор Лухтанов и его коллега Алиса Вершинина из Зоологического института РАН сделали большой шаг в сторону раскрытия всех этих тайн, изучив геномы 111 близкородственных видов голубянок из рода Polyommatus, живущих на территории России, Средиземноморья и Центральной Азии.

Внешне, как рассказывают ученые, эти бабочки практически не отличаются друг от друга, однако их наборы хромосом выглядят совершенно по-разному. В частности, генетический материал марокканской бабочки Polyommatus atlantica разделен на 226 миниатюрных "точечных" хромосом, тогда как ДНК ее иранской кузины Polyommatus caeruleus сосредоточена в 10 гигантских хромосомах.

Эти хромосомы, несмотря на кардинальные различия в их внешнем виде, содержат в себе почти одинаковую ДНК. Анализ и сравнение ДНК этих бабочек, как рассказывает Лухтанов, позволили его команде проследить за тем, как менялась их структура по мере эволюции общего предка этих голубянок и его разделения на 111 отдельных видов.

Как объясняет биолог, если раньше считалось, что взрывная хромосомная эволюция может быть обусловлена одновременным появлением многочисленных хромосомных изменений, то проведенное исследование показало, что это не так.

Это не только меняет представления ученых о ходе эволюции видов, но и говорит о том, что популярные сегодня  представления о строго негативном влиянии хромосомных перестроек на организм сильно преувеличены. Кроме того, подобные выводы, как заключает профессор Лухтанов, позволяют избавиться от необходимости придумывать какие-то специальные экзотические механизмы развития видов, помимо классического генетического дрейфа и естественного отбора.

Исследование проводилось при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта "Генетическая структура и механизмы формирования биологического разнообразия".

Дата публикации: 15 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
zubova@rscf.ru

Почему насекомые-вредители перестают реагировать на бактерии

4 дня 18[2] часов ago
 Новосибирские ученые совместно с немецкими коллегами изучили, почему насекомые-вредители очень быстро перестают реагировать на биологические инсектициды, и выяснили, что в формировании устойчивости участвуют, в том числе, и эпигенетические механизмы.

Бактерии Bacillus thuringiensis используются для биологической защиты растений от насекомых-вредителей в сельском и лесном хозяйстве уже десятки лет. В отличие от химических методов, этот безопасен для окружающей среды, поэтому он активно применяется в США, Европе и России. Для беспестицидных зон или тех, где производится органическая продукция, он практически обязателен. Кроме того, у бактерий Bacillus thuringiensis есть токсин, ген которого встраивают в трансгенные растения, чтобы они сами убивали насекомых.

Известно, что насекомые достаточно быстро формируют устойчивость к химическим инсектицидам. Раньше считалось, что с бактериями и грибами они этого делать не могут. Оказалось, наоборот: вредители перестают реагировать на Bacillus thuringiensis буквально в течение нескольких лет. Группа исследователей из Новосибирского государственного аграрного университета, Университета Гиссена (Германия) и Института систематики и экологии животных СО РАН попытались понять, с чем это связано. Работа велась в рамках гранта РНФ.

«Формирование устойчивости насекомых к данным бактериям активно изучается во всём мире. Установлено, что оно происходит за счёт мутаций. Наша работа впервые показала: в этом процессе участвуют не только мутации, но ещё и эпигенетические механизмы — наследование без изменения ДНК, — рассказывает заведующий лабораторией биологической защиты растений и биотехнологии Новосибирского государственного аграрного университета доктор биологических наук Иван Дубовский. — У насекомых повышается уровень ацетилирования гистонов, метилирования ДНК и появляются микроРНК, которые стимулируют изменения иммунной системы. Участие последней в формировании у вредителей устойчивости к бактериям мы доказали в прошлом году». 

Эксперимент проходил на вощиной огнёвке — вредителе пчеловодства и, по совместительству, одном из лучших модельных объектов в мире. Это насекомое может давать одно поколение за месяц и до десяти — за год. Учёные три года выращивали огнёвок в лаборатории, заражая каждое поколение бактериями Bacillus thuringiensis, и экспериментальная эволюция показала: вредителю удалось выработать устойчивость к бактериям буквально за 30 поколений.

«Чтобы попытаться затормозить скорость этого процесса, нужно использовать более современные методы защиты растений, чем те, что используются сейчас. Необходимо пересмотреть само понятие «биопрепарат». Он должен включать в себя не просто размноженные бактерии, но и различные добавки — например, иммунносупресанты — говорит Дубовский. — Мы показали, что при заражении насекомых у них моментально запускаются эпигенетические механизм. Если мы заблокируем этот ответ, то сможем предложить биопрепараты нового поколения и сделать трансгенные технологии более эффективными».

Результаты работы опубликованы в журнале Virulence.

Дата публикации: 15 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
zubova@rscf.ru

Сибирские ученые выяснили, почему насекомые привыкают к новым инсектицидам

4 дня 20[2] часов ago
 Группа сибирских ученых совместно с коллегами из Германии выяснила, что насекомые-вредители быстро перестают реагировать на биологические инсектициды из-за механизма наследования без изменения ДНК и изменения иммунной системы, сообщает во вторник издание СО РАН "Наука в Сибири".

В сообщении поясняется, что бактерии Bacillus thuringiensis используются для биологической защиты растений от насекомых-вредителей в сельском и лесном хозяйстве уже десятки лет, так как в отличие от химических, они безопасны. Ранее считалось, что насекомые быстро формируют устойчивость к химпрепаратам, однако оказалось, что это касается и Bacillus thuringiensis. Ученые Новосибирского государственного аграрного университета, Университета Гиссена (Германия) и Института систематики и экологии животных СО РАН в рамках гранта РНФ изучили, с чем это связано.

"Формирование устойчивости насекомых к данным бактериям активно изучается во всем мире. Установлено, что оно происходит за счет мутаций. Наша работа пионерская, она впервые показала: в этом процессе участвуют не только мутации, но еще и эпигенетические механизмы — наследование без изменения ДНК", — приводится в сообщении слова завлабораторией биологической защиты растений и биотехнологии НГАУ Ивана Дубовского.

Ученые пояснил, что у насекомых появляются микроРНК, стимулирующие изменения иммунной системы, которая участвует в формировании у вредителей устойчивости к бактериям.

Эксперимент проходил на вощиной огневке — вредителе пчеловодства. Ученые три года выращивали огневок в лаборатории, заражая каждое поколение бактериями Bacillus thuringiensis, и экспериментальная эволюция показала: вредителю удалось выработать устойчивость к бактериям буквально за 30 поколений.

"Чтобы попытаться затормозить скорость этого процесса, нужно использовать более современные методы защиты растений, чем те, что используются сейчас. Необходимо пересмотреть само понятие "биопрепарат". Он должен включать в себя не просто размноженные бактерии, но и различные добавки. Мы показали, что при заражении насекомых у них моментально запускаются эпигенетические механизмы. Если мы заблокируем этот ответ, то сможем предложить биопрепараты нового поколения и сделать трансгенные технологии более эффективными", — сказал Дубовский.

Дата публикации: 15 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
zubova@rscf.ru

Ученые предложили новый принцип функционирования биосенсоров

5[2] дней 14[2] часов ago
 Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова впервые показали, что биосенсоры для определения глюкозы и лактата в крови могут работать по принципу топливных элементов. Этот подход позволит в будущем отказаться от внешних источников питания. Внедрение этого метода диагностики поможет быстро выявить у пациента различные заболевания, например, диабет. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты работы опубликованы в журнале Analytical Chemistry.

Неинвазивная диагностика, во время которой врачи не используют иглы и различные хирургические инструменты – одно из наиболее востребованных направлений медицинской диагностики. При таком способе диагностики кожные покровы и стенки кровеносных сосудов остаются нетронутыми. 
Наиболее важные метаболиты (химические соединения, участвующие в обмене веществ) для медицинской диагностики – глюкоза и лактат. Определять концентрацию глюкозы в крови необходимо для выявления диабета. Уровень лактата в крови указывает, достаточно ли организм получает кислорода.

«Электрохимические сенсоры используют биологические материалы, чтобы «узнать» определенные молекулы. Для функционирования таких сенсоров необходимо использовать потенциостат (электронный прибор, контролирующий потенциал электрода). Мы предложили подход, позволяющий использовать сенсоры в энергетически автономном режиме (без потенциостата): сенсоры «включаются» только в присутствии анализируемого вещества, при этом генерируется ток, пропорциональный содержанию глюкозы или лактата. Возможность генерации сенсором мощности в присутствии анализируемого вещества в дальнейшем позволит интегрировать сенсор в энергетически автономные носимые устройства. Отсутствие необходимости в использовании источников питания перспективно для задач длительного мониторинга состояния больных и, что наиболее востребовано сегодня, для создания «умных» носимых устройств», – сообщила соавтор исследования и исполнитель гранта РНФ, аспирант химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Мария Комкова.

Ученые решили создать тест-системы (средства химического анализа) многоразового использования на основе биосенсоров, которые могли бы обнаружить концентрацию глюкозы и лактата в поте и крови человека. На биосенсоры предварительно наносится берлинская лазурь – синее красящее вещество, состоящее из соединений железа. Биосенсоры выдают информацию о присутствии метаболитов при помощи электрического сигнала.

Химики предложили подход, позволяющий быстро и эффективно применять сенсоры и биосенсоры на основе берлинской лазури. Они использовали электроды – электрические проводники – в режиме генерации мощности. Биосенсор устроен следующим образом: рабочий электрод соединен с хлоридсеребряным электродом (серебряной проволокой, покрытой хлоридом серебра) и помещен в раствор хлорида калия. Таким образом, используется установка не из трех, как раньше, а двух электродов, замкнутых через амперметр. Включенный в цепь амперметр измеряет генерируемый в присутствии анализируемого вещества ток. Этот подход позволяет увеличить точность исследований. Она измеряется отношением величины сигнала, определяющего количество глюкозы и лактата (полезного сигнала сенсора) к величине шума (разнообразных помех, которые прибор по ошибке принимает за небольшой, но полезный сигнал). Коротко это называется соотношением сигнал/шум. Если понижать уровень помех, то становится возможным распознавать более низкие концентрации анализируемых веществ, а значит, повысить предел их обнаружения сенсором. Использование сенсора в режиме генерации мощности не только значительно упрощает регистрацию сигнала с помощью амперметра, но и позволяет определять анализируемые вещества даже при малых концентрациях.

Тест-системы на основе сенсоров уже используются на практике, они позволяют быстро диагностировать заболевания и следить за состоянием пациента. Ученые работают над тем, чтобы можно было полностью отказаться от источников питания, интегрировав сенсор в маломощную технику. Кроме того, ученые планируют создать анализатор выдыхаемого человеком воздуха для обнаружения глюкозы в аэрозоле.

Дата публикации: 14 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Томские ученые работают над редактированием хромосомных дефектов

5[2] дней 16[2] часов ago
 Томские ученые разрабатывают методы редактирования генома, благодаря которым можно будет создать технологии лечения больных, страдающих синдромом Дауна и иными наследственными заболеваниями, рассказал РИА Томск замдиректора по научной работе НИИ медицинской генетики Томского Национального исследовательского медицинского центра Игорь Лебедев.

По его словам, пары хромосом у человека в стандартном виде выглядят "линейными", но в ряде случаев они могут "потерять" свои окончания и замкнуться в кольцо. Наследственные синдромы, связанные с появлением кольцевой хромосомы, хорошо изучены. Результаты исследований могут быть использованы при разработке нового способа коррекции или исправления наследственного дефекта.

"Дело в том, что кольцевые хромосомы являются нестабильными структурами в стволовых клетках и могут легко потеряться при клеточном делении, в результате чего оставшаяся нормальная хромосома может создать свой дубликат и тем самым восстановить нормальный хромосомный набор", – сказал Лебедев.

Он уточнил, что изменение числа или структуры хромосом приводит к хромосомным заболеваниям, в том числе умственной отсталости и синдрому Дауна, который возникает вследствие появления лишней – 21-й – хромосомы. Ученые НИИ медицинской генетики в настоящее время при поддержке Российского научного фонда проводят эксперименты по созданию системы контроля за поведением кольцевой хромосомы.

"Мы выясняем, можно ли создать такую систему, которая будет целенаправленно создавать из хромосомы со структурным или числовым нарушением кольцевую хромосому, выбрасывать ее из клетки, а оставшуюся нормальную копию удваивать. Таким образом хромосомная мутация вообще исчезнет из клетки", – сказал собеседник агентства.

Он уточнил, что пока такие исследования ведутся с использованием культур стволовых клеток от пациентов с кольцевыми хромосомами, но в дальнейшем редактирование хромосом станет возможным и на стадии эмбриона в рамках процедур искусственного оплодотворения.

Дата публикации: 14 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

Из трухи веков. Мультидисциплинарные исследования воссоздают среду обитания и культуру первобытных людей

5[2] дней 17[2] часов ago
 Есть открытия, меняющие привычную картину мира. В XXI веке к таковым относят полное секвенирование генома, лишение Плутона статуса планеты Солнечной системы и открытие денисовца - человека неизвестного ранее вида. Последнее заставило ученых по-новому взглянуть на традиционные теории происхождения людей. Но дать ответ на возникающие вопросы могут, по глубокому убеждению научного руководителя Института археологии и этнографии СО РАН академика Анатолия Деревянко, только междисциплинарные исследования. Название масштабной пятилетней научной программы, для реализации которой ИАЭТ получил поддержку Российского научного фонда, впечатляет: “Мультидисциплинарные исследования в археологии и этнографии Северной и Центральной Азии”. За первые два года работы по гранту РНФ уже подготовлено к печати 248 научных публикаций, в числе которых 6 монографий и 73 статьи, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science, защищены 5 диссертаций. Причем доля молодых исследователей в составе научного коллектива увеличилась с 35,7 до 39,8%.

 - Междисциплинарные исследования - визитная карточка нашего института, - подчеркивает директор ИАЭТ член-корреспондент РАН Михаил Шуньков. - В состав ИАЭТ входят семь вузовских лабораторий Сибири и Дальнего Востока, два музея и уникальный центр коллективного пользования “Геохронология кайнозоя”. Центр этот располагает всеми основными естественнонаучными методами датировки образцов, без чего современная археология просто не может существовать. Помимо музеев, у нас работает центр реставрации, позволивший, например, из комочков грязи, найденных членом-корреспондентом РАН Натальей Полосьмак в кургане хуннской знати Ноин-Ула (Монголия), детально реконструировать колесницу эпохи Хань и китайские шелковые изделия. 

Но основа работы - экспедиции, которые ведутся на громадной территории от Балкан до Вьетнама. Программа РНФ позволила расширить сотрудничество с ведущими мировыми учеными из радиоуглеродной лаборатории Оксфордского университета, лаборатории ОСЛ-датирования Воллогонгского университета Австралии, лаборатории палео-генетики Института эволюционной антропологии Лейпцига... Результаты не замедлили последовать: так, из неопределимого остеологического материала Денисовой пещеры (более 2000 фрагментов) методом зооархеологической масс-спектрометрии коллагена выявлен фрагмент кости ископаемого гоминина неандертальского типа; впервые для изучения уникальных антропологических находок ископаемого человека на Алтае из пещер Окладникова, Чагырская, Страшная и Денисова были применены микрофокусная рентгенография, микротомография, рентгеновская микроскопия. Наша главная задача - полностью реконструировать климат, ландшафт, животный и растительный мир - словом, весь контекст, в котором происходили древние культурные процессы. Не веди мы междисциплинарные исследования - картину увидели бы однобокой. Но чем больше результатов мы получаем - тем больше возникает вопросов. Потому что и культурная, и эволюционно-биологическая история человечества гораздо сложнее, чем считалось ранее.

- Исследования в рамках этого гранта дают возможность проследить становление человека, развитие его материальной и духовной культуры на протяжении десятков тысячелетий - от раннего палеолита до современности, - считает академик Анатолий Деревянко. - В том числе мы можем изучить и этногенез коренных народов Сибири, в первую очередь малочисленных. Например, кетов, культура которых восходит чуть ли не к каменному веку. Сенсационные открытия на “стыке наук” происходят все чаще: по косточке стопы, найденной опять же в Денисовой пещере, удалось получить геном неандертальца высокого качества. Заодно была сдвинута восточная граница расселения неандертальцев - это Алтай, а не Тешик-Таш в Узбекистане, как нам было известно по учебникам.

Работы Института археологии и этнографии давно пользовались широкой известностью, однако поддержка Российского научного фонда позволила вывести исследования на совершенно новый уровень. В апрельском номере журнала Science за 2017 год опубликована статья в соавторстве с Институтом эволюционной антропологии им. Макса Планка (Германия), Лейденским университетом (Нидерланды), Борнмутским университетом (Великобритания), Университетом Льежа (Бельгия) и др. Но главное - суть публикации: впервые ДНК неандертальца была выделена не из костных останков, а из грунтовых отложений эпохи плейстоцена, собранных в Денисовой пещере. Эта работа открывает возможность фиксировать присутствие первобытных людей в тех археологических комплексах, где не было найдено уцелевших костей. Кроме того, за последние три года был существенно расширен спектр методов датирования. Теперь с помощью радиоизотопов можно датировать каменные орудия раннего палеолита по тектитам (обломкам метеоритного происхождения), которые находились в одних слоях с орудиями.

Из четырех таксонов

Археологические находки и генетические исследования поставили точку в споре о том, является ли Африка колыбелью человечества. Да, именно на этом континенте 2,5 миллиона лет назад произошло становление рода Homo, а около 1,8 миллиона лет назад наш прямоходящий предок Homo erectus вышел из Африки и двинулся в Евразию. Так началось первое Великое расселение, шло оно двумя путями - на север и на восток. Северное направление пролегало через Ближний Восток и Иранское нагорье на Кавказ и далее в Европу, что подтверждается находкой палеолитических местонахождений в долине Дманиси (Грузия) и Атапуэрке (Испания). Восточный путь проходил через Юго-Западную и Центральную Азию, вплоть до Южной Сибири (древнейшая стоянка первобытного человека Карама была открыта археологами ИАЭТ на Алтае). Вторая глобальная волна миграции из Африки на ближний Восток и затем в Европу произошла около 1,5 миллиона лет назад (Homo heidelbergensis). Для этих мигрантов была характерна ашель-ская индустрия каменных орудий. Около 600 тысяч лет назад выходцы из Африки достигли Европы, где впоследствии сформировались неандертальцы - вид, наиболее близкий к современному человеку. Но наибольшую дискуссию среди ученых вызывают вопросы, является ли Африка единственным местом зарождения человека современного анатомического вида (моноцентрическая гипотеза) и какими путями шел 80-60 тысяч лет назад Homo sapiens из Африки.

Многолетние междисциплинарные исследования привели Анатолия Деревянко, Михаила Шунькова и их коллег к выводам, что более верна полицентрическая концепция формирования человека современного вида, предполагающая наличие нескольких географически удаленных очагов развития автохтонных популяций человека разумного. В конечном итоге такая эволюция сформировала четыре таксона (подвида): в Африке - Homo sapiens africanensis, в Европе - Homo sapiens neanderthalensis, на востоке Азии - Homo sapiens orienthalensis, на юге Сибири - Homo sapiens althaiensis. Из этих четырех родственных подвидов, способных к гибридизации и воспроизведению потомства, выросло современное человечество, что подтверждается наличием в нашем геноме генов каждого из них.

В Сибирь добровольно

Мультидисциплинарный подход позволил точнее ответить и на вопрос, откуда и когда пришел древний человек в Сибирь. Что потянуло наших предков в этот суровый регион? По пыльце растений, найденных в отложениях алтайской стоянки Карама (800-600 тысяч лет назад, самая древняя точка появления человека на территории Северной и Центральной Азии), палинологи во главе с профессором МГУ Натальей Болеховской смогли реконструировать флору той эпохи. И выяснилось: климат тогда был гораздо благоприятнее нынешнего, на протяжении почти всего плейстоцена на северо-западе Алтая росли широколистные породы деревьев - вплоть до шелковицы и маньчжурского ореха. Так что первобытные люди заселяли Сибирь, когда жилось в ней как на Северном Кавказе сейчас.

- Карама - уникальная стоянка - у нее как минимум четыре слоя, то есть первобытные люди обитали здесь многие десятки тысячелетий, - рассказывает Михаил Шуньков. - Датировать объект помогали палинологи - по наличию пыльцы ныне уже исчезнувших с поверхности Земли растений-экзотов. Профессор Болеховская сумела извлечь пыльцу из раннеплейстоценовых отложений. 

Следующий шаг - исследование путей миграции, выяснение, как человек впервые появился на огромной территории от Урала до Тихого океана. И здесь большой оптимизм внушают наши прошлогодние открытия в Северо-Восточном Казахстане: находка пластинчатой индустрии позволяет предположить, что там проходил путь миграции далеких предков человека.

Человек алтайский

В конце восьмидесятых годов прошлого века в самом древнем слое Денисовой пещеры археологи нашли человеческий зуб. Он помог установить, что денисовцы поселились в Денисовой пещере около 280 тысяч лет назад. То есть многие тысячелетия здесь обитало коренное, а не пришлое население. Местные основы культурных процессов можно проследить в среднем, а затем в верхнем палеолите - когда в Европе, например, в это время обитал неандерталец, потом туда пришел из Африки Homo sapiens со своими способами обработки орудий - археологические находки ясно это показывают. На Алтае было иначе.

- Открытие денисовца перевернуло все: раньше мы представляли некую эволюционную лестницу, - говорит Михаил Шуньков. - Секвенирование ДНК смуглой кареглазой девочки (это не преувеличение, найден ген, отвечающий у современных людей за смуглость и кареглазость) неизвестного вида показало, что эволюция происходила не линейно, а намного сложнее. Известно, что культуру человека разумного отличает появление предметов неутилитарных, так называемых образцов символической деятельности. И, благодаря сотрудничеству с Оксфордской лабораторией, мы точно установили, что в Денисовой пещере найдены самые древние в мире украшения. Например, поразительный хлоритолитовый браслет, меняющий цвет при разном освещении. А украшения из скорлупы страусиных яиц? Страусы на Алтае не водились, следовательно, материал был доставлен издалека - из Забайкалья или Монголии. Установленная нами автохтонность денисовской культуры позволяет предположить, что Алтай был одним из центров формирования человека современного облика.

- А другие находки показывают, что примерно 60 тысяч лет назад на Алтай пришел иной вид - неандерталец, - добавляет академик Анатолий Деревянко. - И эти два таксона сосуществовали на территории размером чуть более 100 квадратных километров. Денисова пещера обеспечивает уникальную сохранность органического материала для секвенирования: можно извлечь и митохондриальную ДНК, и ядерную. Недавно мы нашли в пещере косточку стопы неандертальца, при этом индустрия, то есть орудия труда, обнаруженные рядом, - исключительно денисовская. Такая находка дала право предположить брачные отношения, что подтверждается наличием следов в геноме, но главное, позволяет вернуть неандертальца в число наших предков. Ведь в геноме современных людей неафриканского происхождения (кстати, африканцы - представители самой “чистой” ветви Homo sapiens) обнаружено до 2% генов неандертальцев. А последнее секвенирование антропологического материала из пещеры Оазэ в Румынии показало, что 42-37 тысяч лет назад этих генов было 9%. Но и денисовец наш оказался не прост: многие народы Юго-Восточной Азии, Полинезии, Океании, Австралии и Новой Гвинеи унаследовали от человека алтайского до 6-7% генов.

Скальпель и погремушка

Выдающиеся результаты приносит сотрудничество специалистов разных наук и в исследовании этнокультурных процессов, происходивших на Азиатском континенте в период от эпохи палеометалла до Средних веков. Руководитель этого направления академик Вячеслав Молодин, еще со времен работ в вечной мерзлоте на плато Укок и Монгольском Алтае, приведших к открытиям, удостоенным Гос-премии, не начинает раскопок без подробного исследования местности геофизическими методами. Программа РНФ дала возможность и археологам, и коллегам-геофизикам отработать на практике совершенно новые методики. Комплексное аэрогеофизическое обследование нового могильника, найденного в прошлом году в Венгеровском районе Новосибирской области, позволит геофизикам усовершенствовать методы применения беспилотников, а археологам - начать раскопки сразу в нужном месте, не тратя попусту время и средства. Новые результаты приносит и давнее сотрудничество Института археологии и этнографии с Институтом цитологии и генетики - активно работает совместный сектор палеогенетики, возглавляемый кандидатом биологических наук Александром Пилипенко.

- Для эпохи ранней бронзы мы получили филогенетическое дерево, то есть поняли, как эволюционировало население Барабинской степи в этот период, кто и откуда приходил на территорию нынешней Новосибирской области. По эпохе раннего железа в журнале Nature Communications недавно вышла итоговая статья, создан уникальный набор лабораторных проб, проанализировано более 130 образцов, получена митохондриальная ДНК, а для нескольких особей - даже ядерная, - не скрывает гордости академик Вячеслав Молодин. 

Сегодня все найденные артефакты археологи отдают на физико-химические исследования. На уровне мировых стандартов изучены изделия из керамики, о чем ученица Вячеслава Ивановича доктор исторических наук Людмила Мыльникова в мае делала доклад на симпозиуме в Германии. Всего же за годы работы по программе представлено 106 докладов на 56 научных конференциях, в том числе на Шанхайском археологическом конгрессе в 2015 году и Всемирном археологическом конгрессе в Японии в 2016 году. Плюс благодаря анализу изделий из металла установлена рудная база, которую использовали наши предки.

- Самый свежий пример: недавно мы нашли глиняную погремушку в виде медвежьей головки, но требовалось понять: что шумит внутри, - рассказывает Вячеслав Иванович. - На помощь пришли специалисты Института ядерной физики: “просветив” игрушку, они обнаружили в ней 16 глиняных шариков четкой круглой формы. Теперь нужно осмыслить, игрушка это или предмет традиционного для аборигенов Сибири медвежьего культа.

И наконец, “стыковка” наук бывает самой неожиданной: сотрудничество доктора исторических наук Татьяны Чикишевой и нейрохирурга члена-корреспондента РАН Алексея Кривошапкина позволило установить, что древние хирурги умели делать трепанацию черепа еще две с половиной тысячи лет назад! Из захоронений того времени собрана значительная коллекция черепов со следами трепанации, а также найдены хирургические инструменты, среди которых - великолепные бронзовые скальпели.

От медведя до всадника

Этнографы часто сетуют, что на фоне археологических открытий результаты их исследований выглядят неярко. Но именно работы этнографов позволяют проследить трансформацию традиционных культур народов Сибири, историю межэтнического взаимодействия, вплоть до конфликтов, и, по сути, 
изучить проблему национальной идентичности, хотя мой собеседник доктор исторических наук Аркадий Бауло этот термин предпочитает не применять. 

В одном из погребений предков нынешних хантов и манси (обских угров) нашли большую металлическую бляху с изображением сидящего вельможи и женщины. Бляха датировалась X-XII веками, верхняя ее часть с изображением головы мужчины была вырублена, то есть в погребении отсутствовала. По письменным источникам XVII-XVIII веков у хантов и манси известна традиция изготовления иттермы - фигурки, в которой временно пребывает душа усопшего, пока не вселится в достойного потомка. В XX веке на головы фигурок стали наклеивать фотокарточки умерших. Можно предполагать, что и вырубленная часть средневековой бляхи была наложена на подобную фигурку. Исследование трасологов, показавшее, что голова на металлической бляхе была вырублена специально, а не случайно утеряна, позволило предположить, что еще девять веков назад обские угры для изготовления иттермы использовали вместо фотоснимка “портрет на металле”.

Или изображения на жертвенных покрывалах хантов и манси. Такое покрывало принято класть на спину приносимого в дар богам коня или оленя. На покрывале изображают всадника, мансийского бога.

- И здесь мы сразу наблюдаем глубокое противоречие, - комментирует Аркадий Бауло. - Передвижение верхом в этой заболоченной местности не принято. Однако в святилищах обских угров найдено серебряное блюдо сасанидского периода (IV - начало V века, в мире таких известно не более 20) с изображением всадника. В XII веке всадник появляется на серии булгарских серебряных бляшек, также найденных в святилищах. Подобные находки свидетельствуют, что предки обских угров пришли из степей Азии и принесли традиционный для кочевников культ всадника. Более того, на жертвенных покрывалах и шлемах изображения бога-всадника выполнялись с демонстрацией атрибутов власти эпохи, в которую они были изготовлены. На священном шлеме 1920-х годов мы видим бога-конника... в красноармейской буденовке и с деревянной кобурой на боку.

- По мере продвижения обских угров на север культ всадника начинает сочетаться с культом медведя, - продолжает Аркадий Викторович. - Всадник пришел из степей, а медведя почитают жители тайги. Причем по изображениям можно отследить, что у одних локальных групп медведь фигурирует как божество (антропоморфный облик), у других - как добыча. 

Интересно, что святилища хантов и манси атрибутикой напоминают священные места горных духов, существующие... в глухих провинциях Японии. Параллели очевидны, и мы с японскими исследователями обмениваемся визитами, чтобы выработать новые гипотезы межкультурного взаимодействия.

Интеллектуальные бревна

Группа исследователей во главе с доктором исторических наук Анной Майничевой объединяет усилия архитекторов, этнографов, специалистов по информационным технологиям и представителей нейронауки в изучении архитектурных памятников Сибири.

- BIM-технологии (building informational modeling) помогают нам моделировать памятники деревянного зодчества, что для русской архитектуры чрезвычайно сложно, - делится подробностями Анна Юрьевна. - Бревна в русской деревянной архитектуре отличаются по форме, по диаметру. Поэтому в виртуальной реальности были созданы так называемые “интеллектуальные бревна”, позволяющие заглянуть в каждый элемент памятника, облегчая работу и музейщикам, и реставраторам. Но прежде чем заняться русской архитектурой, пришлось изучить... китайскую. Сохранилось крайне мало источников, где можно найти материалы по русскому деревянному зодчеству, тогда как трактаты с подробным описанием китайской техники строительства буддистских храмов широко известны. Поэтому применение компьютерных технологий отрабатывали на материалах восточных соседей.

Что касается нейронауки, то сотрудничество с британским историком искусства Джоном Онайенсом из Университета Восточной Англии позволило ответить на вопрос, как наши современники воспринимают, например, сибирские остроги. Период освоения сибирских территорий XVI-XVII веков крайне интересен для применения нейроподходов: осваивая Сибирь, русские старожилы пытались, с одной стороны, подражать лучшим образцам русского зодчества (за это отвечают зеркальные нейроны), с другой - применять в строительстве новаторские методы, проявляя тем самым нейропластичность, то есть способность адаптироваться к окружающему миру. В 2015 году Институт археологии и этнографии первым в России и в мире начал разработку этой перспективной тематики.

***

Экспедиционные работы сотрудники ИАЭТ ведут, помимо Сибири, на Балканах, Северном Кавказе, Дальнем Востоке, в Казахстане, Узбекистане, Японии и даже Эквадоре. Но, естественно, главным результатом программы “Мультидисциплинарные исследования в археологии и этнографии Северной и Центральной Азии” является осмысление находок. Анатолий Деревянко заканчивает трехтомник “Три глобальные миграции человека в Евразии”. Первый том был отмечен премией Шанхайского археологического форума. Только что сдана в печать монография по известному тувинскому памятнику Аржан-2, написанная германскими и российскими учеными. А сейчас по предложению Германского археологического института готовится к изданию на немецком языке обобщающая монография по результатам совместных российско-германских работ на Тартасе (огромный комплекс в Новосибирской области, где исследовано уже около 700 захоронений). Так что европейские читатели смогут оценить планетарный масштаб сибирской археологии. 

Дата публикации: 14 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria

В новом Центре клеточных технологий разработают гели для регенерации

1 неделя 1 день ago
 

Современный Центр клеточных технологий появится в России в ближайшее время. Он будет создан в Санкт-Петербурге на базе старейшего в стране института скорой помощи имени Джанелидзе. Российские ученые вместе с зарубежными коллегами займутся разработкой и исследованием по-революционному новых лекарств и медицинских технологий.

 

 

Дата публикации: 11 августа 2017 метки:  СМИ о Фонде и грантополучателях
maria
Выбранный
1 минута 33 секунды ago
Подписаться на лента Новости РНФ