21 ноября в Екатеринбурге в актовом зале Института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН прошла осенняя сессия общего собрания Отделения, посвященная вкладу уральских ученых в решение проблем научно-технологического развития Российской Федерации. В адрес собрания поступили приветствия от президента РАН академика Г.Я. Красникова, полномочного представителя Президента РФ в Уральском федеральном округе А.В. Жоги, руководства Свердловской области и города Екатеринбурга. Академик Геннадий Красников, в частности, подчеркнул, что укрепление научно-технологического суверенитета России требует эффективной организации научных исследований, и для их решения необходимо консолидировать интеллектуальные  ресурсы, обеспечить целостность научного пространства страны, используя потенциал Урала. Артем Жога призвал уральских ученых еще активнее трудиться над замещением иностранных технологий и шире информировать общественность о своих разработках, чтобы привлечь в науку молодые кадры. Затем вице-президент РАН, председатель Уральского отделения академик В.Н. Руденко торжественно вручил высшие награды УрО — медали и дипломы имени выдающихся ученых Урала (полный список награжденных см. «НУ», № 12 с.г.)

Далее прозвучало десять докладов о результатах исследований и их практическом применении в рамках приоритетных направлений научно-технологического развития РФ на период 2021–2030 гг., утвержденных Президентом страны.

Директор Института электрофизики УрО РАН член-корреспондент Станислав Чайковский рассказал об успешных исследованиях в области  пикосекундной электроники экстремально высоких мощностей (речь идет об импульсах длительностью в десятки и сотни пикосекунд, каждая из которых равна 10-12 секунды, о мегаваттных и гигаваттных уровнях мощности).

В ИЭФ разработано уже несколько поколений компактных импульсных генераторов РАДАН, которые изначально создавались как переносные импульсные дефектоскопы, но за счет удачного сочетания конструкции и характеристик сразу стали востребованными прежде всего для физических экспериментов. С помощью РАДАНов, в частности, реализовано каскадное ускорение сильноточного электронного пучка, экспериментально обоснованы локальные и нелокальные критерии генерации «убегающих» электронов, «собран» ультракороткий плотный пучок таких электронов с рекордными параметрами. В ИЭФ также создана уникальная пикосекундная твердотельная импульсная система с пиковой мощностью электрического импульса 100 ГВт, ставшая мировым лидером среди твердотельных систем генерации. На этой установке «запущен» пикосекундный электронный пучок с экстремально высокими параметрами.

Исследования ведутся в русле направления «Радиофизика и электроника, акустика» Программы фундаментальных научных исследований в России на период 2021–2030 гг. и приоритетного направления научно-технологического развития РФ «Высокоэффективная и ресурсосберегающая энергетика» и вносят вклад в развитие критических и сквозных технологий. Дальнейшие изыскания в этом направлении позволят получить новые знания о процессах генерирования мощных и сверхмощных (0,1–1 ТВт) пикосекундных импульсов, в том числе в линиях магнитной компрессии энергии, а также продолжить изучение воздействия пикосекундных электрических импульсов высокой мощности на различные среды и разработать новые уникальные энергоэффективные электрофизические технологии.

Исследования, представленные в следующих двух докладах, ведутся в рамках  приоритетного направления «Превентивная и персонализированная медицина, обеспечение здорового долголетия».

В докладе академика Сергея Черкасова (Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза, Оренбургский ФИЦ УрО РАН) шла речь о перспективах использования пробиотиков в лечении неинфекционных заболеваний. Напомним, что пробиотики — это живые микроорганизмы, которые поддерживают баланс микрофлоры кишечника. Докладчик подчеркнул, что прогресс в исследовании микробиоты человека изменил представления о лечении заболеваний, которые ранее не связывали с инфекционным фактором. Так, например, открытие бактерии Helicobacter pylori и ее роли в развитии хронического гастрита и язвы желудка заставило переосмыслить причины этих недугов.

Сегодня научным сообществом признано, что дисбиоз кишечника вызывает нарушения в работе всех систем организма, запуская нейродегенеративные и сердечно-сосудистые заболевания, астму, различные легочные патологии, болезни обмена веществ и мочевыделительной системы. Дисбаланс микроорганизмов в кишечнике может способствовать развитию кожных заболеваний, депрессий и онкологии.

Функции пробиотиков в организме многообразны — они продуцируют биологически активные соединения и незаменимые аминокислоты, антиоксиданты, антибактериальные субстанции и витамины, способствуют восстановлению клеточной стенки, удалению из организма чужеродных веществ и поглощению ионов тяжелых металлов. В ИКВС ОФИЦ УрО РАН идет фундаментальный поиск новых групп микроорганизмов из микробиоты человека для включения в список пробиотиков следующего поколения, выделены перспективные штаммы коринебактерий и энтерококков, разрабатываются способы индивидуального подбора пробиотиков с учетом их взаимодействии с организмом, создаются генно-инженерные микроорганизмы, действие которых направлено на коррекцию конкретных физиологических параметров — уровней глюкозы, холестерина, мочевой кислоты и др. Для профилактики и лечения дисбиоза кишечника в ИКВС разработан пробиотик на основе биосовместимых штаммов, а композиция оригинальных штаммов бифидобактерий для обогащения пищевых продуктов — пищевая добавка — уже передана в производство.

Член-корреспондент РАН Виктор Краснов в докладе «Аминокислоты в создании лекарственных препаратов для лечения социально значимых заболеваний» представил результаты исследований сотрудников лаборатории асимметрического синтеза Института органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН, которую возглавляет. Здесь разработаны методы получения большой группы производных аминокислот, обладающих противоопухолевой и противовирусной  активностью. На их основе могут быть созданы инновационные препараты, которые по механизму действия отличаются от известных лекарственных средств.

Противоопухолевый препарат «лизомустин», разработанный учеными ИОС УрО РАН и Российского онкологического научного центра им. Н.Н. Блохина Минздрава РФ, обеспечил 100-процентное излечение лабораторных животных с лейкозами и плотными опухолями. С 2007 г. препарат применяется для лечения меланомы и рака легкого, он отличается низкой токсичностью, хорошо переносится и обладает антиметастатическим действием. Полный цикл производства лизомустина организован компанией «ДЕКО».

К этому же классу противоопухолевых препаратов относится «ормустин» — оригинальный препарат для лечения первичных и метастатических опухолей мозга. Он прошел доклинические испытания. Ученые также исследуют карборанил-аминокислоты в качестве потенциальных агентов для бор-нейтронозахватной терапии опухолей.

Сегодня с учетом опасности появления новых вирусов как естественного, так и искусственного происхождения актуальны разработки эффективных противовирусных препаратов на основе аминокислот. В ИОС УрО РАН совместно с Санкт-Петербургским НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера синтезированы соединения на основе пурина, активные в отношении вируса гриппа. В сотрудничестве с Институтом вирусологии им. Д.И. Ивановского разработаны соединения, эффективные против герпеса — инфекции, которая не только проявляется высыпаниями на губах, но также вызывает опоясывающий лишай, мононуклеоз и другие серьезные заболевания.

По приоритетному направлению «Высокопродуктивное и устойчивое к изменениям природной среды сельское хозяйство» представила доклад «Минеральное питание и микробиом: вклад в реализацию генетического потенциала продуктивных животных» заместитель директора Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий РАН доктор биологических наук Елена Сизова (Оренбург). Отмечено, что современные кормовые добавки, во-первых, содержат мало микроэлементов с низкой биодоступностью, а во-вторых, их применение не учитывает возросшие скорости роста животных и влияние различных биогеохимических факторов. Актуальность новых подходов подтверждает и значительное расширение как перечня, так и дозировок необходимых элементов в рационе животных. В частности, нормы по меди и кобальту были увеличены на 25% и 50% соответственно.

Оренбургские зоотехники провели комплексные исследования, выявившие ключевые закономерности в минеральном обмене сельскохозяйственных животных. Было установлено, что в волосах и сыворотке крови высокоудойных коров по сравнению с низкоудойными снижена концентрация меди, но повышено содержание кобальта, селена, кальция, магния и фосфора. Другой анализ выявил влияние биогеохимических особенностей регионов: в Оренбургской области по сравнению с Вологодской, Ленинградской областями и Республикой Саха (Якутия) у животных в волосе содержится меньше йода и селена, но больше тяжелых металлов. Наконец, исследователи установили взаимосвязь минерального обмена с состоянием микробиоты, показав, например, что избыток железа приводит к сокращению полезных микроорганизмов и росту численности патогенных.

Высокотехнологичные подходы и решения необходимы не только для развития экономики, но и в изучении социума и складывающих его народов. Такие подходы в соответствии с направлением «Укрепление социокультурной идентичности российского общества и повышение уровня его образования» активно используют специалисты Института гуманитарных исследований (Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН). Директор ИГИ член-корреспондент Александр Черных выступил с докладом «Этнокультурное многообразие и российская идентичность: современные исследования». Работа пермских этнологов и этнографов, помимо вклада в копилку фундаментальных знаний, имеет серьезную практическую значимость для такой многонациональной страны, как Россия. Она позволяет объективно оценить ситуацию в обществе, увидеть новые возможности для его развития и существующие риски. Так, проведенный институтом мониторинг показал, что большинство жителей Пермского края характеризуют себя прежде всего как граждан РФ, что говорит о высокой гражданской идентичности населения. С  другой стороны, молодежь Башкортостана, Республики Марий Эл и Пермского края помимо основного русского сегодня больше заинтересована в изучении английского языка, нежели родных национальных, которые надо популяризировать. Параллельно сотрудники ИГИ анализируют миграционную обстановку, а иногда, в режиме «неотложной этнологии», работают с уже возникшими межэтническими конфликтами, выявляя их причины и предлагая пути разрешения. Результаты этой работы не только используются региональными властями, но и ложатся в основу ежегодного доклада об этнополитической ситуации в России федеральным властям, который ИГИ готовит совместно с Институтом этнологии и антропологии РАН. Это дает научную основу для реализации государственной политики, направленной на укрепление гражданского мира и предупреждение конфликтов.

Кроме того, пермские этнологи и этнографы продолжают традиционную работу по сохранению народной культуры России. Только в этом году сотрудники ИГИ приняли участие в 20 экспедициях, охвативших как Урал, так и другие регионы страны. При этом дело не ограничивается сбором материалов: исследователи предлагают новые методы изучения и оживления местных традиций.

В докладе директора Института экономики УрО РАН доктора экономических наук Юлии Лавриковой (Екатеринбург) подчеркнуто, что вклад академических экономистов в достижение научно-технологического лидерства РФ заключается не только в системном анализе и прогнозах, но и в формировании ценностного консенсуса относительно путей развития. Этот подход особенно важен при выработке отраслевых и региональных стратегий. Сейчас сотрудники ИЭ завершают работу над прогнозами социально-экономического развития Свердловской области по заказу Минэкономики региона. Целевой и инновационно-форсированный варианты прогнозов предполагают, что доля высокотехнологичных и наукоемких отраслей в ВРП должна достигнуть 24−27 %, а затраты на НИОКР — 2 % ВРП. Это потребует от региональных властей проведения активной промышленной политики. Пермский филиал института в свою очередь провел масштабную работу, проанализировав уровень технологического развития 85 субъектов РФ за 2021–2022 гг. — последний период, когда имеются наиболее полные данные от Росстата. Регионы в изданном атласе ранжированы по таким показателям, как удельный вес инновационных товаров и услуг в общем объеме отгруженной продукции или, например, уровень заработной платы ИТ-специалистов. Институт решает задачи научно-технологического лидерства также и на прикладном уровне: например, для военно-промышленной корпорации «НПО машиностроения» ученые-экономисты разработали эффективную систему управления ресурсами.

Завершили научную часть сессии четыре доклада по направлению «Адаптация к изменениям климата, сохранение и рациональное использование природных ресурсов».

Заведующий лабораторией органической геохимии Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН член-корреспондент Дмитрий Бушнев рассказал о современных подходах к изучению ископаемого органического вещества — ключевого компонента осадочных пород, определяющего их нефтегазоносный потенциал. Докладчик показал, что комплексное применение молекулярных, изотопных и спектроскопических методов позволяет реконструировать древние условия осадконакопления, включая наличие сероводородных зон, а биомаркеры служат надежным инструментом для идентификации таких обстановок. Особое внимание было уделено лабораторному моделированию процессов нефте- и газообразования: автоклавные эксперименты подтверждают применимость кинетических моделей и помогают уточнять глубинные зоны генерации углеводородов. Первые результаты работ по природному водороду — новому объекту изучения — открывают перспективы дальнейших исследований.

В докладе заведующего лабораторией физической гидродинамики Института механики сплошных сред ПФИЦ УрО РАН доктора физико-математических наук Петра Фрика были представлены результаты междисциплинарного проекта, который носит фундаментальный характер и одновременно имеет серьезное прикладное значение для решения проблем, связанных с изменениями климата. Исследователям удалось воспроизвести ключевые элементы глобальной циркуляции и продемонстрировать механизм ускоренного арктического потепления: даже слабое уменьшение охлаждения в «полярной шапке» приводит к положительной обратной связи, усиливающей прогрев приземных слоев воздуха. В серии численных экспериментов на модели WRF показано, что характер подстилающей поверхности — пустыни, океана или узкой экваториальной полоски океана — существенно влияет на сезонную динамику бароклинных волн и явления блокинга. Именно последний сценарий неожиданно точно воспроизвел основные особенности атмосферных процессов Земли, позволив лучше понять управляющие механизмы крупномасштабной циркуляции атмосферы.

Тему биосферных изменений продолжил ведущий научный сотрудник отдела почвоведения Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН доктор биологических наук Алексей Дымов. Он показал, как междисциплинарный подход помогает понять динамику северных почв — важнейшего природного резервуара углерода. На Европейском Севере России именно пожары и хозяйственная деятельность оказывают решающее влияние на структуру органического вещества, кислотность, микробные сообщества и долгосрочные процессы почвообразования. По данным анализа макроугля и других палеоэкологических маркеров так называемая пирогенная активность сохранялась в северных экосистемах тысячелетиями, существенно определяя их современный облик. Подобные исследования особенно актуальны в условиях изменения климата, когда устойчивость бореальных экосистем приобретает стратегическое значение.

Директор Ботанического сада УрО РАН доктор биологических наук Алена Третьякова выступила с докладом, посвященным урбанофлоре — специфической форме растительности, формирующейся на стыке природных и техногенных условий. На примере Екатеринбурга и других городов Урала она показала, как сочетание климатических факторов, структуры городской среды и интенсивности антропогенного воздействия определяет видовой состав, соотношение аборигенных и заносных видов, разнообразие зеленых насаждений и общее состояние городской флоры. Урбанизация создает новые экологические ниши, в которых формируются уникальные растительные сообщества, требующие внимательного изучения для развития систем озеленения, мониторинга городской среды и сохранения биоразнообразия.

Подводя итоги сессии, председатель УрО РАН академик Виктор Руденко отметил высокий профессиональный уровень прозвучавших докладов, отобранных объединенными учеными советами УрО РАН, и подчеркнул, что это лишь часть большой работы уральских академических ученых по заявленной повестке.

На общем собрании отделения подавляющим большинством голосов на новый пятилетний срок переизбран главный ученый секретарь УрО РАН академик Алексей Макаров. Напомним, что Алексей Викторович — известный специалист в области физического металловедения, автор 410 научных работ, заведующий отделом и лабораторией Института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, избранный действительным членом РАН в мае нынешнего года.

Обзор подготовили Андрей и Елена ПОНИЗОВКИНЫ, 
Павел КИЕВ, 
Вадим МЕЛЬНИКОВ
Фото Сергея НОВИКОВА