Передний край

В нынешнем году премия Правительства РФ присуждена коллективу ученых, металлургов и машиностроителей за создание и освоение технологии производства высокопрочных сталей повышенной хладостойкости и надежности. Новые марки отечественной стали заменяют собой дорогостоящие зарубежные аналоги при изготовлении карьерной техники и горнодобывающего оборудования. Разработанный материал также найдет применение в других отраслях промышленности, а сама технология его производства может быть тиражирована на многих металлургических предприятиях России.

Один из лауреатов премии — главный научный сотрудник Института металлургии УрО РАН академик Леонид Андреевич Смирнов. Его заслуги в развитии научно-технического потенциала отечественной металлургии отмечаются премией правительства уже в третий раз. В этом году награждение совпало с 85-летием Уральского института металлов, научное руководство которым осуществляет Леонид Андреевич. Вот что рассказал сам ученый о работе над созданием и применением нового класса металлических материалов — экономнолегированных высокопрочных свариваемых сталей (ВСС).

На мой взгляд, эта работа удачно сочетает фундаментальные исследования с решением практических задач, стоящих не только перед металлургией, но и перед смежными отраслями. По составу участников, кругу решаемых проблем и методам исследований проект носит комплексный характер. В нем задействованы ученые-металлурги, специалисты металлургических заводов, а также конечные потребители — производители карьерной техники и механизированных комплексов горнодобывающей промышленности. Дело в том, что большинство перспективных месторождений в России расположено на труднодоступных территориях, в том числе в районах Крайнего Севера. Условия для работы техники там экстремальные, соответственно производители предъявляют особые требования к металлу. Перед нами стояла задача получить сталь с высокими показателями хладостойкости, прочности, пластичности, износостойкости и свариваемости. 

Ученые Новосибирского госуниверситета и Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН совместно с членом-корреспондентом РАН А.В. Масловым (Институт геологии и геохимии, Екатеринбург) не только обнаружили доказательства первого массового вымирания живых организмов на Земле, но и смогли довольно точно датировать это событие. Предположительной причиной его стали первые появившиеся на планете животные, разрушившие среду обитания господствующих тогда живых существ — вендской биоты. Исследование опубликовано в престижном международном издании «Precambrian Research». Вот что рассказал о его результатах один из авторов доктор геолого-минералогических наук, старший преподаватель кафедры исторической геологии и палеонтологии НГУ, заведующий лабораторией палеонтологии и стратиграфии докембрия ИНГГ СО РАН Дмитрий Гражданкин:
— На протяжении геологической истории планеты фиксируется пять крупнейших вымираний организмов. Первым считалось ордовикско-силурийское вымирание, случившееся 450–440 млн лет назад. Мы получили результаты, показывающие, что за 100 миллионов лет до этого, примерно 550 млн лет назад произошло еще одно массовое вымирание живых существ. Мы назвали его «котлинский кризис», в ходе которого на планете бесследно исчезло целое царство живых организмов. Около 530 млн лет назад биосфера восстановилась, но уже совсем в другом варианте. Это был единственный в истории биосферы кризис, когда до основания была уничтожена вся существовавшая тогда «пищевая пирамида», а вместо нее возникала совершенно другая, современная, с водорослями и растениями в основании, а не бактериями, как было ранее.

…В свое время открытие антибиотиков произвело настоящую революцию в медицине, однако уже сейчас, по прошествии времени, ученые и эксперты в области здравоохранения вынуждены признать, что возбудители инфекционных заболеваний научились приспосабливаться к действию этого типа лекарственных средств. Одно из решений проблемы — разработка препаратов принципиально нового поколения. Об альтернативе традиционным антибиотикам, создаваемой на основе антимикробных пептидов, бактерий — симбионтов энтерококков — интервью «НУ» с научным сотрудником Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН (г. Оренбург), лауреатом стипендии президента РФ для молодых ученых, кандидатом биологических наук Алексеем Васильченко.

— Алексей Сергеевич, в чем преимущество антимикробных пептидов по сравнению с классическими антибиотиками?

— Не секрет, что одна из самых серьезных проблем современной санитарной и клинической медицины — устойчивость микроорганизмов к используемым в клинической практике антибиотикам. Помощник генерального директора ВОЗ по вопросам безопасности в области здравоохранения доктор Кейджи Фукуда даже назвал антибиотикорезистентность одним из основных глобальных вызовов, с которой столкнулось человечество в настоящее время. Сложность состоит в том, что в мире микроорганизмов все процессы изменчивости и отбора происходят чаще и проявляются быстрее, а значит, вновь созданный препарат для борьбы с инфекцией необязательно будет абсолютной панацеей.

Вместе с тем антимикробные пептиды в определенном смысле также являются антибиотиками, но иного происхождения. Это синтезируемые на рибосомах короткие последовательности аминокислот, которые в силу своих физико-химических свойств эффективно воздействуют на микроорганизмы, подавляя их развитие. Поскольку способностью синтезировать такие пептиды обладают многие живые существа, она рассматривается как наиболее древний и универсальный механизм защиты организма от чужеродных агентов.

11 июня в Уральском федеральном университете выступили с лекциями лауреат Нобелевской премии профессор Р. Цинкернагель (Цюрихский университет) и директор Института иммунологии и физиологии УрО РАН, зав. кафедрой иммунохимии УрФУ академик В.А. Черешнев — инициаторы создания в крупнейшем вузе Екатеринбурга ключевого центра превосходства «Экспериментальная иммунофизиология и иммунохимия». В новую структуру вошли институты Уральского федерального университета и Уральского отделения РАН. В зале заседаний ученого совета собрались преподаватели и студенты естественных факультетов УрФУ и сотрудники институтов УрО РАН биологического профиля. Впрочем, выступления швейцарского и российского ученых представляют интерес далеко не только для специалистов, поэтому мы предлагаем читателям их краткий обзор.

О сути иммунной защиты и о пользе ревакцинаций

Лекция Рольфа Цинкернагеля была посвящена иммунологической памяти и носила весьма специальный характер, но начал он ее с общих идей, понятных каждому.

Все люди хотят быть здоровыми, но в повседневности многие часто совершают выбор не в пользу здорового образа жизни в силу безответственности или отсутствия образования. Да и изначальный потенциал здоровья у всех разный, не говоря уже о том, что с эволюционной точки зрения Homo Sapiens отпущено 20–25 лет жизни — это возраст осуществления детородной функции.

В биологии, как и в любой другой науке, абсолютной истины нет, напомнил Нобелевский лауреат. Это касается и наших представлений об иммунологической памяти. Приведя классическое определение этого понятия, профессор Цинкернагель отметил, что нельзя считать его истиной в последней инстанции.

Если первая атака инфекции не убивает организм, и он восстанавливается, то возникает иммунологическая память, которая при повторной атаке того же агента позволяет быстрее и лучше с ним справиться. Это происходит благодаря клеткам иммунологической памяти — долгоживущим Т- и В-лимфоцитам, сохраняющим многие годы способность реагировать на повторное введение антигена.

Однако, по мнению профессора Цинкернагеля, важнейшую роль в иммунной защите организма играют не столько клетки иммунологической памяти, обеспечивающие первую быструю и сильную реакцию на проникновение инфекции, сколько антитела, которые используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — бактерий и вирусов. Именно нейтрализующая реакция иммунной системы помогает организму справиться с инфекцией. Причем чем выше титр (то есть концентрация) антител в организме, тем лучше сработает защита, ведь в биологии имеют значение два ключевых фактора — количество и время. В подтверждение своей гипотезы профессор Цинкернагель привел данные экспериментов, которые проводятся под его руководством в Университете Цюриха.

Коллекция микробных культур Института клеточного и внутриклеточного симбиоза Оренбургского НЦ УрО РАН была создана совсем недавно, в 2014 году, но уже получила первое место на форуме «Инновационное образование — локомотив технологического прорыва России» и XII ярмарке стартовых инновационных проектов и компаний «Российским инновациям — российский капитал» (Нижний Новгород, 2014). В отличие от микробных «моноколлекций» в оренбургском банке микроорганизмов представлены разнообразные культуры — штаммы нормальной микрофлоры человека и потенциально патогенные клинические изоляты, водные микроорганизмы и бактерии-нефтедеструкторы, а также индикаторные культуры. Выйти на новый уровень фундаментальных исследований этого микробного разнообразия удалось во многом благодаря созданию в институте в том же 2014 году центра коллективного пользования научным оборудованием, и прежде всего появлению нового высокопроизводительного секвенатора, который открывает широкие возможности для анализа генома бактерий.

Вот что сказал о значимости оренбургской коллекционной работы директор ИКВС доктор медицинских наук Сергей Викторович Черкасов:

— Наша коллекция позволяет сохранить обширный и разнообразный генетический материал микроорганизмов, который необходим для научных исследований — моделирования, генной инженерии, а также для экспертно-эпидемиологических работ. Надеемся, что в ближайшем будущем она станет востребованной предприятиями биотехнологического кластера. А фундаментальная новизна нашей коллекции — в том, что мы исследуем микроорганизмы с точки зрения межмикробного взаимодействия, их антагонистической или синергетической активности.

На вес золота

Существенная часть собранной в ИКВС коллекции — представители нормальной микрофлоры человека. Таких коллекций в России немного, самая известная — в Московском НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габрического.

По словам зав. лабораторией дисбиозов кандидата медицинских наук А.В. Валышева, коллекционировать штаммы нормальной микрофлоры необходимо для создания биопрепаратов и для тестирования антимикробных соединений. Александр Владимирович сравнивает отбор полезных для человека микробных штаммов с добычей золота. Чтобы найти драгоценную песчинку, нужно перемыть кучи песка, а из тысяч микробных штаммов только один может стать основой для создания пробиотика — антибактериального препарата, действие которого основано на антагонизме микробов между собой. Некоторые представители нормальной микрофлоры способны эффективно противостоять патогенным бактериям либо напрямую, продуцируя антимикробные факторы — лактат, лизоцим, перекись водорода, различные бактериоцины (специфические белки, подавляющие жизнедеятельность клеток других штаммов того же вида или родственных видов бактерий), либо опосредованно, лишая болезнетворные бактерии персистентных свойств, т.е. способности к долгому выживанию в организме.

Сразу три проекта Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН были поддержаны Минобрнауки РФ по итогам конкурса федеральных целевых программ «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы». В Уральском регионе таких проектов-победителей всего восемь. Уральские электрохимики создают энергосберегающий способ получения сплавов алюминия со скандием и с бором, разрабатывают новый токоподводящий анодный узел электролизера Содерберга для ОАО «РУСАЛ Красноярск» и создают технологию пироэлектрохимической переработки отработавшего ядерного топлива в замкнутом топливном цикле. В реализации этих проектов заинтересованы такие крупные предприятия, как «ОК РУСАЛ», ГНЦ-НИИ атомных реакторов, ОАО «Газпром», НПЦ магнитной гидродинамики, Красноярский алюминиевый завод, ООО НПФ «Сосны», ОАО «Сверд-НИИхиммаш». Сегодня все они — индустриальные партнеры ИВТЭ.

Незаменимые сплавы

Новые энергосберегающие технологии получения сплавов алюминия со скандием и алюминия с бором, которые разрабатываются в лаборатории электродных процессов ИВТЭ УрО РАН под руководством доктора химических наук профессора Ю.П. Зайкова, будут испытаны на крупномасштабной лабораторной экспериментальной установке уже в 2015 году. Этому предшествовала большая работа, но прежде чем рассказать о ней, несколько слов о ценности алюминиевых сплавов.

Сплавы алюминия со скандием обладают повышенной прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью, что отвечает потребностям высокотехнологичных отраслей — автомобильной и аэрокосмической, роботостроения, однако используются они пока очень ограниченно из-за их высокой стоимости. Сплавы алюминия с бором также отличаются высокой прочностью, а еще хорошей электропроводностью и могут применяться в качестве относительно недорогого легирующего материала и для очистки алюминия от переходных элементов, что повышает его чистоту и улучшает эксплуатационные характеристики. Лигатуры Al-B выпускают лишь несколько предприятий в мире, а в России их вообще не производят.

Эту афористичную фразу произнес доктор биологических наук профессор Виктор Андреевич Мухин в разговоре о роли дереворазрушающих грибов в круговороте углерода в природе — или, говоря научным языком, в углеродном цикле, во многом определяющем эволюцию и современное состояние биосферы. Традиционно эти представители обширного грибного царства рассматривались как паразиты, которые поражают живое дерево и портят готовую древесину. Главный научный сотрудник Института экологии растений и животных УрО РАН, зав. кафедрой ботаники УрФУ В.А. Мухин убежден, что эту парадигму давно пора менять. С дереворазрушающими грибами надо не бороться, а посмотреть на них глазами эколога. Ведь леса — это далеко не только поставщики древесины, а дереворазрушающие грибы — не только фитопатология. Это уникальная биосферно значимая группа организмов. Но об этом позже.

Непосредственным поводом к нашей встрече послужила прошедшая в конце апреля в Екатеринбурге всероссийская конференция с международным участием «Биоразнообразие и экология грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии». Организовали ее Уральский федеральный университет им. первого президента России Б.Н. Ельцина, МГУ им. М.В. Ломоносова, Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Институт экологии растений и животных УрО РАН при участии Русского ботанического общества, Национальной академии микологии и Санкт-Петербургского микологического общества и при поддержке Минобрнауки РФ и РФФИ. Я попросила Виктора Андреевича подвести итоги микологического форума.

— В нашей конференции приняли участие более 100 ученых-микологов из 9 стран — России, Белоруссии, Болгарии, Дании, Финляндии, Армении, Казахстана, Киргизии, Таджикистана. Неплохо по нынешним временам. Причем коллеги из ближнего зарубежья стали нашими гостями — проезд и проживание им оплатил УрФУ, перед которым стоит амбициозная задача — войти в число мировых лидеров в области высшего образования, став не только центром притяжения иностранных студентов, но и престижной площадкой для проведения научных форумов.

Любая конференция — своего рода выборка, актуальный срез состояния научного направления, которому она посвящена. Нынешней весной в Екатеринбурге — в центре Северной Евразии — собрались представители микологической элиты России и известные зарубежные специалисты, были представлены ведущие отечественные микологические школы. На пленарных и секционных заседаниях участники обсудили биоразнообразие грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии, вопросы их экологии и роль в экосистемах, симбиотические ассоциации грибов, биоразнообразие и экологию лишайников, а также исследования фито- и энтомопатогенных грибов, проблемы биотехнологии и защиты растений. Состоялся плодотворный информационный обмен в области генетической систематики грибов, использования молекулярных методов, а также микогеографии.

Как известно, заинтересовать производственников в реализации отечественных наукоемких технологий, в частности в переработке техногенных отходов, даже в нынешних условиях кризиса и политики импортозамещения очень непросто. Но ученым из Института металлургии Уральского отделения РАН это, похоже, удалось. Для начала они выиграли конкурс и получили субсидию в 26 миллионов рублей из федерального бюджета на трехлетние прикладные исследования в номинации «рациональное природопользование». Между прочим победителей этого конкурса в Свердловской области всего три: ИМет, Институт горного дела УрО РАН и Уральский федеральный университет. Теперь ученые-металлурги разрабатывают технологию получения композиционных флюсообразующих добавок на основе отходов производства вторичного алюминия для полной комплексной переработки высококальциевых рафинировочных шлаков в шлаковый щебень и минеральные вяжущие вещества. Проект этот комплексный, он охватывает три промышленные отрасли: черную металлургию (производство стали), цветную металлургию (производство алюминия) и строительство. Уральские специалисты придумали, как с выгодой для всех участников цепочки утилизировать сразу два вида техногенных отходов: алюминиевого и сталеплавильного производств.

О проекте и итогах первого года его реализации рассказал руководитель работы доктор технических наук Олег Юрьевич Шешуков (лаборатория пирометаллургии черных металлов Института металлургии УрО РАН):

— Многие виды шлаков черной металлургии перерабатываются и используются в строительстве, но это касается только стабильных шлаков. А мы выбрали отходы, до сих пор утилизации не подлежавшие, — высококальциевые рафинировочные шлаки, которые при охлаждении и затвердевании претерпевают так называемый силикатный распад, превращаясь в мельчайшую пыль. Использовать их невозможно, они просто помещаются в отвалы. Объем образования таких шлаков составляет около 2 % от объема производства стали. В России ежегодно выпускается около 70 миллионов тонн стали, соответственно образуется до 1,4 миллионов тонн саморассыпающихся шлаков. Для Свердловской области, где сосредоточено множество металлургических предприятий, это тоже довольно серьезная проблема.

30 марта — 3 апреля в Екатеринбурге прошла 9-я международная научная конференция «Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ) 2015», организованная Российской академией наук и Суперкомпьютерным консорциумом университетов России. Такие форумы проводятся ежегодно в разных городах страны, а нынче его участников принимали Уральский федеральный университет и Институт математики и механики УрО РАН. Конференцию поддержал Российский фонд фундаментальных исследований, а также группа компаний РСК, корпорация Intel, группа компаний Т-Платформы — платиновые спонсоры, корпорация Hewlett-Packard —золотой спонсор, компания Иммерс и корпорация NVIDIA — серебряные спонсоры.

Форум открыли в Демидовском зале УрФУ ректор В.А. Кокшаров и директор ИММ УрО РАН академик В.И. Бердышев (на верхнем снимке). Виталий Иванович отметил, что без прорыва в области разработки суперкомпьютерной техники и оригинального программного обеспечения невозможны ни инновационная экономика, ни достижение заявленной правительством РФ цели — создания к 2020 году 20 миллионов высокопроизводительных рабочих мест. Неслучайно суперкомпьютерный проект — в числе четырех важнейших проектов Российской академии наук.

Звезда по имени Солнце для нас, землян, — без преувеличения «наше все». Она светит, греет, а еще предоставляет человечеству неисчерпаемый энергетический ресурс. Эксперименты по преобразованию солнечной энергии в электричество в промышленных масштабах начались в 1980-е годы. Сегодня гелиоэлектростанции становятся существенной частью европейской энергетической инфраструктуры, активно развивается солнечная энергетика в США и Канаде. Подобные энергетические проекты привлекательны для экваториальных стран с максимальным солнечным ресурсом. Есть даже планы строительства солнечных электростанций на орбите.

Каким же образом происходит преобразование солнечного света в электричество? На полупроводниковую пластину падает поток фотонов, которые поглощаются атомами поверхностного слоя полупроводника; в результате образуются пары электрон — дырка, которые разделяются на p-n-переходе и формируют потенциал на выходных контактах такого устройства. Фотопреобразователи — солнечные батареи — рассчитаны на преобразование видимой части солнечного спектра. Рекордный КПД таких приборов достигает 40%. Основные усилия ученых и производителей солнечных батарей направлены на повышение эффективности преобразования и снижение стоимости. А еще очень важно, чтобы они были легкими и для их производства требовалось меньше ресурсов, электроэнергии и дорогих материалов, поскольку нужны квадратные километры солнечных батарей. Именно поэтому сегодня наиболее перспективно создание тонкопленочных солнечных панелей.

В этом году несколько уральских проектов получили гранты по приоритетным направлениям недавно созданного Российского научного фонда (полный список см. «Наука Урала», № 15 с.г.). Это небывало крупные для наших ученых гранты, прошедшие, по многим оценкам, очень серьезную и объективную экспертизу. Поэтому каждая тема и каждый руководитель, а также его команда достойны особого внимания. Сегодня «НУ» представляет тему «Разработка методов компьютерного моделирования, основанных на численном решении квантово-механической задачи, для проведения поисковых исследований новых перспективных материалов», заявленную под руководством зав. лабораторией оптики металлов Института физики металлов доктора физико-математических наук В.И. Анисимова. Что стоит за этой формулировкой? Как именно и кем будет осуществляться замысел? На эти вопросы мы постарались ответить с помощью самого Владимира Ильича и его сотрудников.

— Если совсем коротко, то конечная цель наших исследований по гранту — разработать компьютерный код, посредством которого будут определяться или прогнозироваться физические свойства новых материалов и их составляющих, — рассказывает профессор Анисимов. — Предположим, химики синтезировали новое вещество, и с помощью наших методов мы сможем дать рекомендации, для чего его стоит использовать. Или предсказать, что именно надо синтезировать для той или иной цели. Возможно, это звучит несколько самонадеянно, но именно такую задачу мы взялись выполнить.

Международная группа ученых расшифровала геном человека, жившего около 45 тысяч лет назад в Западной Сибири. ДНК была выделена из кости, найденной на берегу Иртыша в одном из сел Омской области. Свой вклад в общее дело внесли и уральские ученые: они дополнили данные генетиков информацией о среде обитания человека того времени. Итоги масштабного исследования были опубликованы в конце октября на страницах журнала «Nature». Подробнее о находке и ее изучении корреспонденту «НУ» рассказал исполняющий обязанности заведующего лаборатории палеоэкологии Института экологии растений и животных УрО РАН кандидат биологических наук Павел Андреевич Косинцев.

— Фрагмент бедренной кости древнего человека был найден вместе с останками других млекопитающих на берегу реки Иртыш в 150 километрах от Тобольска, в селе Усть-Ишим Омской области. Берега рек — традиционный объект полевых исследований как у профессиональных палеонтологов, так и у любителей. Крупные водные артерии, такие как Иртыш и Обь, каждую весну выносят на берег множество костей, вымывая их из отложений. Благодаря этому без существенных затрат времени и сил можно получить большие коллекции ископаемых.

Более 20 лет ученые из Института органического синтеза УрО РАН занимаются исследованием азолоазинов и их противовирусными свойствами. «НУ» неоднократно рассказывала о том, как идет эта работа. И вот недавно проект «перешел Рубикон» — Министерство здравоохранения РФ выдало разрешение на производство триазавирина, первого в данной линейке лекарственных средств, разработанных уральскими химиками-органиками. По этому случаю в конце сентября в пресс-центре Интерфакс-Урал состоялась пресс-конференция.

Первым слово взял один из кураторов проекта, депутат Государственной Думы и член ее комитета по охране здоровья Александр Петров. Триазавирином он начал заниматься около 7 лет назад, будучи владельцем медицинского холдинга «Юнона». «Когда-то губернатор Свердловской области Эдуард Россель привел меня за руку в Институт органического синтеза УрО РАН и сказал: вот посмотри, что здесь можно взять для коммерциализации. С точки зрения экономики это был полностью венчурный проект», — вспомнил историю Александр Петрович.

Последние интересные результаты уральских экологов в области популяционной генетики растений, в частности филогеографии, изучающей историю вида на основе анализа характера и географического распределения генетической изменчивости, оценило не только российское, но и мировое научное сообщество. Статья доктора биологических наук В.Л. Семерикова и его коллег из Института экологии растений и животных УрО РАН под названием «Южные, горные популяции сибирской лиственницы (Larix sibirica) не принимали участия в заселении западносибирской равнины» в 2013 году была опубликована в престижном международном журнале «Molecular Ecology». Обложка номера была проиллюстрирована фотографией Полярного Урала, где проводились эти исследования. На первый взгляд, филогеографическая тематика представляет чисто академический интерес, однако оказалось, что она может найти и практическое применение, например, в лесном хозяйстве. И все же наш разговор с Владимиром Леонидовичем Семериковым, заведующим лабораторией молекулярной экологии растений ИЭРиЖ, начался с вопросов теоретических.

— Каким образом изучение генетической изменчивости в популяциях помогает воссоздать историю и географию вида?

— Любой вид на протяжении своего существования переживает как благоприятные, так и неблагоприятные периоды, сопровождающиеся сокращением численности, а нередко оказывается и на грани выживания. Колебания численности обязательно отражаются на характере современной генетической изменчивости, сигналы из прошлого сохраняются в современном геноме. Критический момент в истории популяции, когда происходит сокращение ее генофонда вследствие катастрофического уменьшения численности, генетики называют «бутылочным горлышком». Большая часть генетического разнообразия, существовавшего до «бутылочного горлышка», утрачивается. Если происходило, например, массовое вымирание вида и осталось только две особи, тогда в любом из генов их прямых потомков мы найдем не больше 4 аллелей, переживших это вымирание (аллели — это различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака). После восстановления численности вида благодаря появлению мутаций опять начнется накопление разнообразия, однако все новые  аллели будут возникать из этих немногих «предковых» аллелей. Поэтому поначалу большая часть вновь возникших аллелей будет мало отличаться от «предковых» аллелей и друг от друга. Со временем в силу мутационного процесса генетические различия между аллелями накапливаются. Анализируя эти различия и располагая оценками скорости мутирования, можно реконструировать динамику численности вида в прошлом, например, выяснить возраст «бутылочного горлышка». 

Вот уже больше десяти лет ученые Института физики металлов УрО РАН и Уральского НИИ травматологии и ортопедии им. В.Д. Чаклина занимаются разработкой имплантатов для замещения костной ткани из пористого титана с углеродным покрытием. На этом длинном пути наметился выход на финишную прямую: в двух институтах активно идет подготовка к клиническим испытаниям новой «технологии здоровья». В случае удачи работа уральских физиков и медиков может стать редким примером того, как результаты фундаментальных исследований успешно используются в медицинской практике. Вот что рассказали корреспонденту «НУ» сотрудники ИФМ и УНИИТО об удачах и трудностях совместного исследования.

С ПОЗИЦИИ ФИЗИКОВ

Из беседы с Анной Рубштейн, кандидатом физико-математических наук, старшим научным сотрудником лаборатории углеродных наноматериалов ИФМ:

—Уважаемая Анна Петровна, как возникла идея создания имплантатов из пористого титана?

— У истоков стоял Илья Шмулевич Трахтенберг, которого, к сожалению, в прошлом году не стало. Он был человеком увлеченным, всегда искал что-то новое. Его идею о применении этого материала в медицине поддержали директор НИИ травматологии и ортопедии Игорь Леонидович Шлыков и его заместитель Артур Васильевич Осипенко, с которыми Илья Шмулевич и договорился о совместной разработке имплантатов костной ткани из пористого титана. В нашем институте уже исследовался пористый титан, но исключительно для технических нужд.

Не так давно в Свердловской области отмечали 310-летие уральской металлургии. Дата, конечно, славная, но у нее есть и «оборотная» сторона. За три с лишним века развития металлургической промышленности на Урале накопились сотни миллионов тонн отходов, включая вскрышные горные породы, отвалы обогатительных фабрик, отходы металлургических переделов. Одной из самых серьезных проблем стало накопление токсичных отходов алюминиевого производства — красных шламов. На российских предприятиях их ежегодно складируют более 10 миллионов тонн, а утилизируется не более 5%.

О проблемах и перспективах переработки красных шламов мы поговорили с директором Института металлургии УрО РАН доктором технических наук Е.Н. Селивановым. Для начала я попросила Евгения Николаевича обрисовать общую ситуацию на мировом и российском рынках алюминия.

— Сегодня мировое производство алюминия достигает 50 миллионов тонн в год. Исходное сырье для этого — бокситы, в ходе металлургической переработки которых (способами Байера и спекания) выделяют глинозем, а затем электролизом — «крылатый» металл. Россия выпускает его свыше 3 миллионов тонн в год на заводах Сибири, Урала и других регионов. Среди предприятий, выпускающих алюминий, только уральские обеспечены собственным отечественным сырьем. В этом есть свои преимущества и недостатки. Заводы не зависят от внешних источников сырья, но в ходе переработки бокситов образуется от одной до полутора тонн красного шлама на каждую тонну глинозема. На уральских предприятиях «производится» 1,5 миллиона тон красного шлама ежегодно.

Сегодня, когда заходит речь о стволовых клетках, у многих возникают ассоциации прежде всего с коммерческой медициной, «чудесным» омоложением и рисками, с этим связанными. Между тем исследования стволовых клеток — один из самых перспективных разделов регенеративной клеточной медицины, сулящий людям излечение от многих тяжелых болезней: цирроза печени, инсульта, паралича, диабета, эпилепсии. Неслучайно в 1999 году журнал «Science» признал открытие стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека».

В России этот метод лечения внедряется с 1986 года. «Стволовые» методики используются в Институте биологической медицины, в Научном центре сердечнососудистой хирургии им. А.Н. Бакулева, в ФНЦ трансплантологии и искусственных органов им. В.И. Шумакова, в НЦ акушерства, гинекологии и перинатологии им. В.И. Кулакова РАМН, в Российском научном онкологическом центре им. Н.Н. Блохина РАМН и других ведущих медицинских учреждениях.

Исследования в области стволовых клеток идут и в Екатеринбурге, в Институте иммунологии и физиологии УрО РАН и в Институте медицинских клеточных технологий под руководством доктора медицинских наук, зав. лабораторией иммунофизиологии и иммунофармакологии ИИФ Бориса Юшкова. Правда, Борис Германович обозначил сразу, что он и его сотрудники занимаются чисто фундаментальными проблемами, поэтому наш разговор начался с краткого экскурса в историю и теорию вопроса.

— Термин «стволовая клетка» был впервые введен в научную литературу выдающимся немецким биологом Эрнстом Хекелем в 1868 году. Существенный вклад в теорию стволовых клеток в начале XX века внесли русские ученые Вера Данчакова и Александр Максимов. В 1957 году будущий лауреат Нобелевской премии Эдвард Томас опубликовал работу, в которой впервые была описана пересадка костного мозга больному лейкемией. Первая в мире трансплантация стволовых клеток пуповинной крови ребенку была проведена Элиан Глюкман в 1988 году в парижской клинике Святого Людвига. В 1998 американским ученым Джеймсу Томсону и Джону Беккеру удалось выделить человеческие эмбриональные стволовые клетки и получить первые линии таких клеток.

Стволовая клетка — родоначальница всех клеток организма, способная к самообновлению и развитию в специализированные клетки — мышечные, печеночные, кожные, нервные. 

Недавний результат группы физиков-теоретиков под руководством академика М.В. Садовского (Институт электрофизики УрО РАН) был признан Объединенным ученым советом по физико-техническим наукам Отделения одним из важнейших достижений 2013 года. Ученые исследовали электронную структуру нового высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) халькогенида железа и провели сравнение двух классов новых ВТСП — халькогенидов и пниктидов железа.

Напомним читателю, что первое соединение из класса высокотемпературных сверхпроводников на основе купратов открыли Карл Мюллер и Георг Беднорц в 1986 году, за что уже в 1987 им была присуждена Нобелевская премия. Однако, по словам Михаила Виссарионовича Садовского, несмотря на беспрецедентные усилия мировой науки за прошедшие с тех пор без малого тридцать лет, природа высокотемпературной сверхпроводимости в купратах до конца не выяснена.

В 2008 году был открыт новый класс ВТСП — слоистые соединения на основе пниктида железа, а позже халькогенида железа. Уральские физики-теоретики сразу приступили к их исследованию. В том же году академик М.В. Садовский опубликовал в журнале «Успехи физических наук» первый в мировой литературе обзор, посвященный новому семейству ВТСП. А последний его результат выставлен на интернет-сайте Международного архива препринтов, существующий уже 25 лет , на который любой активно работающий физик может выложить свои результаты до того, как они будут опубликованы в «бумажном» варианте.

О новых высокотемпературных сверхпроводниках и в целом о природе высокотемпературной сверхпроводимости — наша беседа с Михаилом Виссарионовичем.

— Открытие 2008 года сопоставимо со сверхпроводниковым бумом 1986-го?

— В общем, да, во всяком случае, оно вызвало явный всплеск интереса к высокотемпературной сверхпроводимости. ВТСП на основе железа посвящены уже более тысячи статей. И это неудивительно, ведь их открытие нарушило «монополию» купратов в физике ВТСП и продемонстрировало возможность синтеза других перспективных высокотемпературных сверхпроводников. Но главное, надеюсь — исследования нового класса ВТСП позволят продвинуться в теоретическом понимании механизмов высокотемпературной сверхпроводимости.

В нынешнем году Институт физики металлов под руководством директора академика В.В. Устинова выиграл мегагрант правительства РФ на исследования в квантовой спинтронике. Напомним, что одна из важнейших целей конкурса этих грантов — привлечение в российские научные и образовательные центры ученых с мировым именем, в том числе наших соотечественников, живущих за рубежом.  В данном случае таким ученым с полным на то основанием стал профессор Университета Мюнстера (Германия) Сергей Олегович Демокритов (см. научно-биографическую справку).

Не каждый научный коллектив получает право в течение трех лет потратить 88 миллионов рублей (даже при условии, что добавляет 22 миллиона «от себя»)  на эксперименты в своей области знаний и создание лаборатории международного класса. О том, как этого удалось добиться, что уже делается и что в планах, мы  поговорили с «фигурантами» проекта — тем более, что в марте Сергей Олегович приезжал в Екатеринбург и любезно согласился ответить на наши вопросы.

Из беседы с доктором физико-математических наук, зам. директора ИФМ по научной работе А. Б. Ринкевичем:

— Уважаемый Анатолий Брониславович, насколько сложно было выиграть мегагрант? 

— Путь к гранту был непростым — особенно если учесть, что изначально по условиям конкурса к нему допускались только высшие учебные заведения. Но в конце концов ситуация изменилась и устроители поняли, что академические институты как минимум не менее достойны участия в подобном соревновании. На нынешний конкурс мы подавали две заявки, одну из них — по разделу «физика» с участием С.О. Демокритова, и этот проект выиграл.

Недавно СМИ облетела информация об открытии группой екатеринбургских и московских ученых нового драгоценного минерала с идеализированной формулой BeCr2O4, названного мариинскитом по месту находки. Сотрудники Института геологии и геохимии УрО РАН Михаил Попов, Юрий Ерохин и Вера Хиллер обнаружили его в образцах хромитита из Мариинского (Малышевского) месторождения, входящего в состав Уральских изумрудных копей. Мариинскит оказался «родственником» известного драгоценного камня александрита. Именно драгоценностью нового минерала было вызвано повышенное внимание к нему коллег-журналистов. Наш корреспондент постарался разобраться, как именно было сделано открытия.

На самом деле мариинскит открыли достаточно давно. Он был рассмотрен Комиссией по новым минералам Всероссийского минералогического общества и утвержден Международной комиссией по новым минералам 1 сентября 2011 года. Возникает вопрос: почему же широкой общественности о нем стало известно только сейчас? По словам Юрия Ерохина, в сегодняшнем научном мире, где царит жесткая конкуренция, опасно объявлять о своем открытии до выхода публикации в солидном международном издании. Теперь это свершившийся факт. Статья по мариинскиту с описанием его состава и физико-химических свойств опубликована в журнале «Записки Российского минералогического общества» в конце 2012 года, а в декабре 2013 вышла его англоязычная версия. В начале апреля этого года выйдет еще одна публикация в журнале «Доклады Академии наук», также имеющем англоязычную версию, о второй находке мариинскита в мире.

Мегагрант в УрО РАН

В самом конце минувшего года Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН и профессор Панайотис Циакарас (Университет Фессалии, г. Волос, Греция) выиграли мегагрант правительства РФ в номинации «Энергетика и рациональное природопользование». Гранты для государственной поддержки научных исследований под руководством ведущих ученых в российских вузах, академических учреждениях и государственных научных центрах были учреждены правительством РФ в 2010 году с целью повышения конкурентоспособности российской науки, создания эффективной системы мотивации научного труда, трансфера в экономику перспективных разработок. Мегагранты рассчитаны  на три года с возможным продлением еще на два, размер их достигает 90 миллионов рублей. Обязательное условие — привлечение грантополучателями внебюджетных средств (не менее 25% от размера гранта). 

С профессором Циакарасом уральские электрохимики сотрудничают давно, в свое время они совместно работали по гранту ИНТАС, у них вышло более 40 совместных публикаций. По условиям мегагранта в ИВТЭ будет создана лаборатория во главе с Циакарасом, и он будет проводить в Екатеринбурге не менее четырех месяцев в году. В свою очередь его уральские коллеги смогут пользоваться суперсовременным оборудованием в университете Фессалии. Международный коллектив продолжит разработку твердооксидных электрохимических ячеек с несущим и тонкослойным протонным электролитом. Сотрудники лаборатории твердооксидных топливных элементов ИВТЭ, которой заведует кандидат химических наук А.К. Демин, работают в этом направлении уже несколько десятилетий.  

Итак, главная научная награда мира вновь нашла своих героев. В течение всей «нобелевской недели», когда объявлялись имена лауреатов, внимание общественности было приковано не только к поименному списку, но и научным проблемам, которые самые авторитетные ученые планеты сочли важнейшими в нынешнем году. Предлагаем читателям «НУ» реферативный обзор премий.

Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили американцы Джеймс Ротман (James Rothman, род. 1950) из Йельского университета, США; цитолог Рэнди Уэйн Шекман (Randy Wayne Schekman, род. 1948), Калифорнийский университет Беркли и немецкий биохимик и нейробиолог Томас Кристиан Зюдхоф (Thomas Christian Sudhof, род. 1955), в настоящее время работающий в США (Стэнфордский университет). Формулировка награды — «за открытие механизма, регулирующего везикулярный трафик, важную транспортную систему в клетках».

Область исследований нобелевских лауреатов по медицине 2013 года относится к фундаментальной клеточной физиологии, поскольку механизм клеточного транспорта универсален у разных организмов, от дрожжей до человека. Сложная и разнообразная система внутриклеточного транспорта веществ основана на механизме слияния мембраны везикулы с мембраной клетки. Это обеспечивает доставку множества веществ — гормонов, нейромедиаторов, ферментов, цитокинов и др.— в нужное место в нужное время.

В августе нынешнего года в издательстве «Шпрингер» вышла монография «Карбиды вольфрама: структура, свойства и применение в твердых сплавах» (“Tungsten Carbides: Structure, Properties and Application in Hardmetals”), а на днях ее авторы, сотрудники Института химии твердого тела УрО РАН А.С. Курлов и А.И. Гусев получили экземпляры своей книги. 

В прежние времена советской была примерно каждая 30-я книга, выпущенная «Шпрингер»; теперь российские ученые публикуются в крупнейшем мировом издательстве научной литературы реже. В Уральском отделении, например, это вообще второй случай — первым изданием в «Шпрингере» была большая монография «Беспорядок и порядок в сильно нестехиометрических соединениях» (“Disorder and Order in Strongly Nonstoichiometric Compounds”) того же А.И. Гусева и его соавторов А.А. Ремпеля и А. Магерля. 

Новая 300-страничная монография уральских ученых активно продается и скоро может стать научным бестселлером, что неудивительно — ведь это настоящая энциклопедия по карбидам вольфрама. Эти соединения представляют не только академический, но и очень серьезный практический интерес. Поскольку они отличаются особой твердостью, износостойкостью и термической стабильностью свойств, их используют в первую очередь для получения твердых сплавов либо как добавку к стали. Карбид вольфрама — это материал для изготовления металлообрабатывающего инструмента, деталей оборудования для горнопроходческих и бурильных работ, он применяется в режущих фрезах машин для снятия асфальта, в автомобильных шипах и многом, многом другом.

«НУ» уже сообщала о том, что разработка коллектива авторов из Уральского федерального университета и Уральского отделения РАН была признана одним из 100 лучших изобретений России 2012 года. Сегодня мы расскажем об этой работе более подробно.

Уральские химики-органики синтезировали серию веществ из ряда тиадиазинов, которые можно успешно использовать для регулирования гемостаза —  поддержания равновесного состояния системы крови. Кровь в организме  должна пребывать в динамическом равновесии — если она становится слишком жидкой, это чревато кровотечениями, если слишком густой — образуются тромбы. А тромбы, как известно, —  основная причина инфаркта миокарда, инсульта, тромбоэмболии — закупорки сосудов. Образование тромбов в свою очередь происходит из-за слипания фрагментов клеток крови — тромбоцитов, или, если говорить научным языком, их агрегации. И если мы хотим этого избежать, нам необходимы особые вещества — антиагреганты.  Выраженными антиагрегантными свойствами как раз и обладают синтезированные уральцами 1,3,4-тиадиазины.

По словам главного идеолога разработки академика Олега Николаевича Чупахина (Институт органического синтеза УрО РАН), антиагрегантный эффект тиадиазинов был обнаружен случайно, в ходе поиска радиопротекторов — веществ, защищающих от радиации, и средств для лечения лучевой болезни. Ученые заметили, что тиадиазины снижают свертываемость крови — ранки у подопытных животных  долго кровоточили. Эффект требовал тщательного исследования, и химики обратились в Гематологический научный центр Минздрава, где для этого есть все условия. Так началось сотрудничество со специалистами лаборатории патологии и физиологии гемостаза во главе с профессором Владимиром Александровичем Макаровым. 

Прежде всего нужно было сравнить новые антиагреганты с использующимися сейчас препаратами для разжижения крови — импортными плавиксом, клопидогрелем, варфарином, а также с широко известными отечественными аспирином и кардиомагнилом. Выяснилось, что тиадиазины как минимум ни в чем не уступают им и при этом обладают рядом преимуществ. 

Весьма урожайным выдалось нынешнее лето для уральских палеонтологов. Из экспедиций они привезли сразу несколько находок, которые могут изменить представления о плейстоценовой мегафауне. Так, в одной из пещер Южного Урала был найден зуб древнего носорога Мерка (Dicerorhinus kirchbergensis),  названного так в честь русского ученого-натуралиста немецкого происхождения Карла Генриха Мерка, и кости дикобраза, а на Полярном Урале — останки овцебыка и дикой лошади. Подробнее о находках, уже названных некоторыми СМИ сенсационными, и о том, что же в них такого необычного, «НУ» рассказал исполняющий обязанности заведующего лаборатории палеоэкологии Института экологии растений и животных УрО РАН кандидат биологических наук Павел Андреевич Косинцев. 

— Павел Андреевич, прежде всего — об останках носорога Мерка. Расскажите,  как удалось их найти?

— Шесть или семь лет назад в Челябинской области недалеко от города Аша спелеологи обнаружили несколько новых пещер. В одной из них наш южноуральский коллега, археолог Владимир Иванович Юрин провел небольшие раскопки. Оказалось, что там погребены останки доисторических животных. Когда до нас дошла эта информация, мы сразу поняли, какую серьезную научную ценность представляет эта находка, и два года назад приступили к совместному исследованию этой пещеры. В нынешнем году в одном из горизонтов был найден зуб носорога Мерка. Надо сказать, что кости этого животного находят на территории России гораздо реже, чем, скажем, в Западной Европе. Более того, раньше остатки этого животного попадались исключительно в южных районах нашей страны и, как у нас говорят, не в отложениях, а на поверхности. Дело в том, что еще одним объектом полевых исследований палеонтологов наряду с пещерами являются берега рек. Когда в древности животные погибали, какая-то их часть оказывалась в воде. Их тела заносила песком древняя река. Сейчас эта же река размывает свои старые отложения, и кости животных оказываются на поверхности. Для нас самое удачное место находок — это район города Тобольска, на берегах рек Иртыш и Тобол. Уже много лет мы проводим там сборы костей. Такие же места есть и на Оби. Так вот, до недавнего времени кости носорога Мерка попадались на берегу рек вымытыми из отложений, и было непонятно, в каких слоях они залегали, какой им сопутствовал животный и растительный мир. Останки лежат на берегу в перемешенном виде, когда, например, рядом с костями мамонта соседствуют кости современной коровы. В том, что впервые в России следы носорога Мерка были обнаружены в слое, и заключается уникальность нынешней находки. Теперь мы точно знаем, где именно залегали останки. Также там найдены кости других животных: дикобраза, пещерного медведя, зубра и дикой лошади, различных видов грызунов, рептилий и амфибий. Это животные, вместе с которыми носорог жил на этой территории. Были отобраны образцы пыльцы растений, которая хорошо сохранилась в отложениях. Изучая эту пыльцу, специалист нашей лаборатории сможет сказать, какая растительность была в тот период времени, как она менялась. Уже на основе этих данных можно реконструировать динамику изменений климата. Есть надежда, что в итоге собранные материалы позволят нам понять, какие факторы послужили причиной исчезновения этого вида носорога. 

Одним из ста лучших изобретений России, зарегистрированных в 2012 г., Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент) признала новое химическое вещество, патент на которое выдан Уральскому федеральному университету (УрФУ). Соответствующим дипломом отмечен коллектив сотрудников УрО РАН и Химико-технологического института (ХТИ) УрФУ во главе с заведующим кафедрой органической химии, академиком РАН Олегом Чупахиным. Синтезированное ими соединение обладает антиагрегантным действием и может быть использовано при лечении различных сердечнососудистых заболеваний, в том числе инфаркта миокарда и тромботического инсульта.

— За шесть лет, в течение которых Роспатент формирует такой рейтинг, наш университет включен в него впервые, — отмечает директор Центра интеллектуальной собственности (ЦИС) УрФУ, доктор экономических наук Дмитрий Шульгин. — Но, возможно, новые претенденты на повторение успеха есть в числе патентных заявок, поданных позднее. Если в прошлом году УрФУ направил 104 таких заявки, то в январе — июле нынешнего — уже более семидесяти. Другая сторона этой работы — коммерциализация патентов, которой целенаправленно занимается наша инновационная инфраструктура. Пока основной вклад здесь принадлежит малым инновационным предприятиям с участием УрФУ…

В последние годы, если повезет, в самом неожиданном месте можно встретить птицу с миниатюрным рюкзачком на спине. Это передатчик с антенной, который устанавливают ученые для изучения миграции пернатых он-лайн. Птицы, как известно, — великие странники. Например, один сокол сапсан с трансмиттером на спине улетел с полуострова Ямал на зимовку в Ирак и подавал сигнал с мечети в самом центре Багдада. А другого сокола с антенной заметил на пляже в Португалии орнитолог-любитель, о чем и сообщил через Интернет уральским ученым Василию и Александру Соколовым, в свое время  установившим передатчик в рамках проекта по изучению миграции соколов сапсанов Северной Евразии. В нынешнем году этот совместный проект Института экологии растений и животных УрО РАН и Международного консультативного агентства по дикой природе (Кармартен, Великобритания) подходит к завершению. Исследование, финансируемое Агентством по окружающей среде Абу-даби (ОАЭ), охватывает практически всю территорию Российской Арктики — от Кольского полуострова, через Ямал, Таймыр, дельту р. Лены до устья р. Колымы. 

Участников проекта трое: как уже говорилось, кандидаты биологических наук Василий Соколов (ИЭРиЖ, г. Екатеринбург) и Александр Соколов (Экологический научно-исследовательский стационар ИЭРиЖ, г. Лабытнанги) и их британский коллега Эндрю Диксон (Международное консультативное агентство по дикой природе). 

Мы встретились с Василием Андреевичем Соколовым и подробно расспросили его об уникальном исследовании. 

— Для начала дилетантский вопрос: для чего вообще изучать миграции птиц? 

— Многие гнездящиеся у нас в России птицы, а в Арктике почти все — перелетные. Здесь проходит лишь небольшой период их жизненного цикла, а остальное время они проводят в других регионах, странах, а порой и на иных континентах. Изучая птиц только в местах гнездования, орнитолог получает о них далеко не полную информацию. В общебиологическом смысле исследовать миграции птиц необходимо для определения  популяционной структуры видов, выявления факторов, влияющих на динамику численности, для понимания процессов видообразования. Есть и более прикладные задачи. Суточная активность птиц, направление и высота их полетов учитываются в целях обеспечения безопасности воздушного транспорта, а знания о путях миграции позволяют прогнозировать распространение многих опасных инфекций. Так, для изучения путей распространения птичьего гриппа на территории Африки и Евразии в 12 странах было установлено более 550 передатчиков на 23 вида птиц. Без достоверных представлений о полном жизненном цикле птиц пустой формальностью оказываются и меры по их сохранению. К примеру, занесенных в Красную Книгу амурских кобчиков десятками тысяч едят на миграционных остановках в Индии, краснозобую казарку отстреливают на путях пролета в России и Казахстане, а сухоносов и пискулек в массе добывают на зимовках в странах Азии.

Большинство открытий в науке совершаются медленно: от момента появления идеи и начала исследований до получения сколько-нибудь значимых результатов проходит несколько лет. Открытие — это прежде всего процесс. К таким медленным открытиям относится и результат, полученный сотрудниками Института иммунологии и физиологии УрО РАН во главе с членом-корреспондентом В.С. Мархасиным и вошедший в перечень важнейших достижений УрО РАН, который ежегодно представляется президенту страны. Уральские ученые открыли новый тип ауторегуляции электрической и механической функций сердечной мышцы, вызванной неоднородностью миокарда, или, другими словами, новый тип медленного сократительного ответа в миокарде. 

Еще не так давно считали, что клетки сердечной мышцы — кардиомиоциты — относительно одинаковы. Когда стали накапливаться данные, свидетельствующие об обратном, ученые заговорили о неоднородности миокарда. Выяснилось, что биомеханические, биоэлектрические и биохимические свойства кардиомиоцитов в различных регионах стенки желудочков (у верхушки или в основании, во внешних или во внутренних слоях) неодинаковы, и при распространении волны возбуждения в сердце активируются они не одновременно, а последовательно. Первоначально явление неоднородности миокарда было обнаружено при изучении патологических процессов, например, ишемической болезни сердца или инфаркта миокарда. Дальнейшие исследования показали, что и здоровый миокард также неоднороден. Более того, именно неоднородность обеспечивает нормальную работу сердечной мышцы и препятствует развитию аритмии. Благодаря неоднородности миокард обладает высокой пластичностью. Так, снижение функции одного региона стенки камеры сердца может компенсироваться активацией других регионов. 

17 мая в Институте математики и механики УрО РАН состоялось торжественное открытие суперкомпьютерного центра (СКЦ) после масштабной реконструкции. На церемонию были приглашены представители руководства УрО РАН, институтов Уральского отделения, Уральского федерального университета, других вузов. 

Руководитель СКЦ кандидат технических наук М.Л. Гольдштейн рассказал об очередном этапе развития суперкомпьютерного центра. В первую очередь оно коснулось суперкомпьютера «УРАН». Увеличен объем вычислительных ресурсов (пиковая производительность порядка 240 Тфлопс) за счет интеграции в архитектуру СК 112 графических плат. Это позволило занять шестое место в рейтинге ТОР-50 (50 самых мощных компьютеров СНГ, 18-я редакция от 02.04.2013). Развита система хранения и записи данных с 50 до 266 Тбайт. Следует отметить, что модернизация СК включила создание резервных мест и шкафов для быстрого наращивания вычислительных и дисковых ресурсов. Была также проведена реконструкция систем электропитания и кондиционирования СК «УРАН». В машинные залы подведены новые силовые кабели с учетом перспективы роста потребления электроэнергии, установлено новое импортное коммутационное оборудование с приборами учета. Модернизированная система охлаждения СК оснащена «холодным коридором», что значительно улучшило распределение холодного воздуха, подаваемого в вычислительные узлы. И, наконец, отремонтированы два машинных зала, в которых расположены вычислительные и дисковые ресурсы. Такой масштабный ремонт не делали более 35 лет. Была проведена замена фальшполов, фальшстен, фальшпотолков, системы освещения. Все это выполнено из современных материалов, обеспечивающих необходимое шумопоглощение и экранировку. Заметно улучшилось и эстетическое восприятие интерьеров машинных залов. Работа по всем трем направлениям была выполнена с учетом задела на будущее и сохранения инвестиций и дала новый толчок к развитию суперкомпьютера, что позволит добиться новых результатов в научных исследованиях.

Горный массив Янгана-Пэ

Слова лауреата научной Демидовской премии 2011 года академика В. М. Котлякова о том, что «географам всегда есть и будет что открывать», получили очередное подтверждение. Кстати, сам Владимир Михайлович лично причастен к открытию в конце прошлого века подледного озера в Антарктиде. А в июле нынешнего года сотрудниками Уральского отделения РАН была открыта самая северная в Евразии пещера. В мире известна только еще одна пещера, расположенная севернее Полярного круга, она находится в Гренландии.