Category: Наука

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

В Лаборатории ядерной и инновационной медицины Физического факультета НГУ проводятся исследования археологических находок из фондов музея Института археологии и этнографии СО РАН с использованием компьютерного томографа. До недавнего времени этот аппарат применялся научными сотрудниками лаборатории в доклинических исследованиях нетронозахватной терапии для обследования животных и решения сходных задач. Однако технические возможности компьютерного томографа позволяют исследовать не только биологические, но и небиологические объекты. В настоящее время проводится компьютерная томография композитных костяных и роговых составных орудий позднего плейстоцена-начального голоцена. 

Составные (композитные) орудия – в данном случае ножи, наконечники стрел и копий, — выполненные с использованием вкладышевой технологии. Представляют собой роговую или костяную основу с прорезанными по ребрам пазами, в которых последовательно крепятся режущие элементы — острые удлиненные ножевидные пластины из камня. В пазах они закрепляются с помощью клея растительного или животного происхождения: смолы, дегтя, костного клея, меда или глины. Такие орудия появились в Восточной Сибири около 15 тысяч лет назад и за короткое время получили широкое распространение по всей ее территории.

Проект младшего научного сотрудника Института археологии и этнографии СО РАН Екатерины Бочаровой, получивший поддержку гранта РНФ (№25-79-30002), направлен на комплексное изучение композитных костяных и роговых орудий с помощью самых современных методов, среди которых важным является компьютерное томографирование. В настоящий момент исследование не имеет аналогов в российских или зарубежных археологических исследованиях. Ученые стремятся получить принципиально новую информацию о технологии изготовления композитных орудий с каменными вкладышами, их использовании и ремонте. Исследователи планируют реконструировать эти процессы с помощью современных методов, таких как трехмерное сканирование и  КТ. Данные, полученные в ходе проекта, позволят на более высоком научном уровне изучать технологические и культурные особенности археологических комплексов позднего плейстоцена – начального голоцена в Восточной Сибири, а также исследовать мобильность древнего населения и процессы передачи технологий и идей. Но для этого необходимо получить качественные модели внутренней поверхности пазов исследуемых орудий, что возможно только с помощью высокоточного трехмерного сканирования и компьютерной томографии. Еще совсем недавно это не представлялось возможным, поскольку проведение исследований небиологических объектов на компьютерных томографах, которыми располагают медицинские центры, лечебные учреждения и клиники, запрещено на законодательном уровне. В прошлом году в Институте археологии и этнографии СО РАН появился микротомограф лабораторного класса, но на нем можно исследовать очень мелкие образцы. Костяные ножи длиной от 15 см для него слишком велики.

— Когда мы начали на компьютерном томографе доклинические исследования в рамках работ по нейтронозахватной терапии и гипертермии на животных моделях, поступили предложения использовать этот аппарат для изучения небиологических объектов — различных археологических артефактов и костных структур. Ученые Института археологии и этнографии СО РАН предложили провести компьютерную томографию костных и каменных орудий труда из своих фондов. Такие исследования в нашей лаборатории проводились впервые, однако их качество оказалось достаточно высоким. Теперь у нас в совместных планах — масштабные работы по углубленным томографическим исследованиям археологических находок, которые накапливались учеными ИАЭТ СО РАН на протяжении многих десятилетий. Польза от этих работ обоюдная: сотрудники ЛИЯМ НГУ осваивают новые компетенции, а археологи получают уникальную возможность изучать древние артефакты с помощью томографии. Безусловно, многие лечебные учреждения оснащены компьютерными томографами, однако их использование для изучения небиологических объектов запрещено на законодательном уровне. В нашем случае таких ограничений нет: наш томограф — единственный в Сибири и на Дальнем Востоке, разрешенный для научных исследований. Мы готовы сотрудничать с учеными, которым необходим этот метод. Стратегия и концепция нашего центра томографических исследований ЛЯИМ НГУ заключается в устранении этого пробела в науке — в предоставлении исследователям возможности использовать КТ-методику для изучения артефактов и других объектов, которые ранее оставались вне зоны томографического анализа, — рассказал заведующий ЛЯИМ НГУ Владимир Каныгин.  

Научные сотрудники томографического подразделения ЛЯИМ НГУ считают, что работать с неживыми образцами гораздо проще. Не требуется наркозное сопровождение, введение контрастного вещества и работа анестезиологов, что необходимо при исследованиях животных. 

— Образцы помещаются на стол томографа в порядке, определенном археологами: либо в виде отдельных предметов, либо в составе композиции, исследуемой как единое целое. Затем, совместно с археологами, анализируются полученные данные — в основном с целью изучения внутренних структур и выявления изменений, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. В конечном итоге мы предоставляем полный информационный пакет, включая трехмерные реконструкции, созданные нашим оборудованием, — объяснил Владимир Каныгин. 

Томографические исследования дают ученым ценную информацию об археологических предметах, получить которую невозможно с применением других методов исследования. Изображение предмета сканируется в трех проекциях. Его можно поворачивать, отдалять, приближать, раскладывать на фрагменты. По физическим параметрам изображения можно определить материал, из которого он изготовлен — камень, кость, или хотя бы максимально приблизиться к ответу.

— В процессе сканирования предметов мы получаем тонкосрезовые изображения на основе рентгеновского исследования и в дальнейшем создаем его реконструкции — как двухмерные, так и трехмерные, — позволяющие увидеть более тонкие внутренние структуры без повреждения образцов. Основываясь на этих данных, мы можем сказать, из каких веществ или их сочетаний состоит та или иная структура, монолитная она или складная, имеется ли клеящий состав, скрепляющий ее части, или они держатся за счет плотности прилегания. Также мы можем достоверно установить форму и размерные параметры пазов составных орудий, рассмотреть внутренние микротрещины и их направление. На основе этих данных археологи смогут установить назначение предмета: бытовое, охотничье, боевое или ритуальное. Можно даже определить, использовалось ли оружие в бою, или сразу после изготовления было утеряно, — объяснила врач-рентгенолог, старший преподаватель Института медицины и медицинских технологий НГУ Любовь Василькив.

Составные вкладышевые орудия, по мнению ученых, считаются универсальными потому, что не их владельцу, отправляясь на охоту или в бой, не надо было носить с собой сразу несколько монолитных каменных орудий аналогичного назначения с расчетом, что произойдет их поломка. Вместо этого он мог носить с собой множество небольших по размеру и легких заостренных сменных каменных пластин, по мере необходимости быстро отремонтировать орудие, заменив сломанные вкладыши новыми. 

— Орудия со сменными элементами -вкладышами давали древним людям больше мобильности. Такие орудия были удобнее в использовании, чем просто каменные ножи или наконечники. В рамках проекта мы по-новому смотрим на составные орудия. С помощью томографических снимков мы сможем заглянуть “во внутрь” предмета: точно определить форму паза и проследить ее изменения по всей длине, а также измерить, например, глубину пазов или углы схождения бортов. Эти данные помогут нам  определить, как и каким орудием мог быть прорезан паз. Кроме того, мы планируем сделать реплики подобных орудий и попробовать смоделировать разные варианты их использования. А затем сравнить КТ-снимки экспериментальных и археологических орудий: какие микроповреждения возникают и от какого действия. Использование новых, цифровых методов позволяет получить новую информацию о том, как орудие изготавливалось и как использовалось, — рассказала Екатерина Бочарова.

Для исследований ученые сформировали выборку из композитных орудий позднеплейстоценовых-начальноголоценовых индустрий Восточной Сибири с нескольких стоянок: Казачка, Усть-Кеуль, Усть-Едарма (Северная Ангана), Усть-Кяхты-3 (Забайкалье). Для сопоставления будут исследованы композитные орудия из раннеголоценового комплекса стоянки Каминная (Алтай), стоянки Черноозерье (Западная Сибирь), памятники Горбуновского торфянника (Среднее Зауралье), а также материалы из фондов музеев.

— Применение компьютерной томографии в археологии в Сибири пока не получило широкого распространения, что открывает большие возможности для технологического поиска. Поскольку исследуются неживые объекты, здесь можно разрабатывать новые томографические подходы, тестировать различные режимы сканирования и использовать опции прибора, которые редко применяются в медицинских исследованиях. Как показала практика, ряд доступных режимов томографа позволяет проводить подобные исследования с технической новизной, что делает их особенно ценными для археологической науки, — сказал Владимир Каныгин. 

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Ученые Новосибирского государственного университета в результате исследования, проведенного совместно с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра им. Мешалкина, выявили метаболические маркеры, которые предупреждают о наличии высокой степени риска развития определенных осложнений у пациентов в послеоперационный период.

Как показывает статистика, примерно у 30% пациентов после операций на открытом сердце возникает состояние делирия («послеоперационного психоза») как реакция на медикаментозный наркоз. Таким пациентам требуется специальный послеоперационный уход, и возможность заранее прогнозировать риск развития такого состояния оказала бы врачам существенную помощь в этом.

Как отмечают исследователи, эта реакция возникает не на препарат, дело в наличии у человека определённых предпосылок к возможности развития делирия. А наркоз в данном случае выступает лишь в роли «спускового крючка». Поэтому решение задачи искали в области метаболомных исследований, которые дают возможность понять, как происходит обмен веществ в организме, изучить взаимосвязи биохимических реакций.

— Метаболомика является частью омиксных технологий, которые быстро развиваются в последние пару десятилетий, во многом благодаря возможностям, которые нам дает обработка больших биологических данных. С их помощью получается реконструировать биохимические сети через несколько «омических» слоев (геномики, транскриптомики, протеомики, метаболомики). А это очень важно, поскольку живые организмы — целостные системы и исследовать их надо комплексно, — объяснил заведующий кафедрой фундаментальной медицины Факультета медицины и психологии НГУ член-корр. РАН Андрей Покровский.

Метаболомика дает возможность понять, как происходит обмен веществ в организме, исследовать взаимосвязи биохимических реакций. В результате удается получить метаболический профиль целого ряда соединений в организме, понять их роль в физиологических процессах.

И здесь большую роль играет то, насколько детальным получается этот метаболический профиль пациента. Обычный биохимический анализ охватывает порядка 10-20 различных метаболитов, методика, применяемая исследователями НГУ, позволяет повысить их число до нескольких сотен.

— В рамках этого проекта мы смогли обследовать порядка ста пятидесяти пациентов и с помощью нашего подхода выделили некие молекулы, с помощью которых можно предсказывать возникновение делирия с достаточно высокой точностью, — рассказал Андрей Покровский.

С помощью биохимического анализа крови врачи уже перед операцией могут выделять тех пациентов, у которых потенциально может развиться это послеоперационное осложнение, и соответствующим образом скорректировать стратегию их лечения.

В перспективе ученые рассматривают возможность, используя этот же подход, попробовать найти схожие маркеры риска развития делирия не только после операций на сердце — за рубежом уже публиковались работы, указывавшие на наличие подобных рисков, развивающихся после других операций, также сопровождающихся длительным медикаментозным наркозом.

Само исследование стало частью большой работы, проводимой учеными НГУ по изучению метаболических профилей пациентов с различными заболеваниями с целью поиска новых маркеров для их лучшей диагностики и прогноза рисков различных осложнений.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Альфия Нестеренко, заведующая обсерваторией «Вега» НГУ, рассказала об объектах, которые можно будет наблюдать рядом с Луной в апреле 2025 года:

Поскольку расположение Луны на небесном своде известно: нахождение объектов, рядом с которыми проходит на небе Луна, становится простой задачей для любого человека, который найдет время посмотреть на вечернее небо.    

1 апреля рядом с серпиком Луны окажется Уран, расстояние в момент максимального сближения: 4°40′. Но увидеть такое сближение смогут только в центральных районах страны. В Новосибирске будет утро. Время сближения: 02:47 GMT, а часовой пояс Новосибирска — GMT+7 часов.

Уран — небольшая и далекая планета Солнечной системы, звездная величина которой 5,8. Наблюдать Уран возможно с помощью бинокля или телескопа в созвездии Овна.

Примерно в 4 утра 1 апреля рядом с Луной будет очень красивое звездное скопление Плеяды. Если посмотреть на Плеяды в бинокль, можно увидеть очертания маленького ковшика с короткой ручкой. Засветка от серпика Луны будет небольшой, поэтому можно подобрать выдержку для фотографирования, чтобы и Плеяды, и серпик Луны были различимы.

Это звездное скопление М52, одно из большого числа рассеянных скоплений на небе, но довольно яркое и компактное. Многие звездные скопления интересны тем, что в их глубинах рождаются новые звезды. И эта дымка-вуаль, которой окутаны звезды Плеяд, — тот «материал», из которого и рождаются звезды.

Фото скопления Плеяд, которое сделал в 2023 году Михаил Маслов, инженер нашей обсерватории, выполнено с использованием объектива с фокусным расстоянием 77 мм, что дало увеличение примерно в 2,3 раза. Это суммарное изображение объекта, собранное из 54 снимков, с выдержкой по 15 секунд.

Время максимального сближения Луны и созвездия Плеяд 20:28 GMT, минимальное разделение – 0°36′, Плеяды (зв. вел. 1,2) при хорошем зрении видны и без бинокля, а с биноклем скопление различимо для любого наблюдателя. Плеяды находятся в созвездии Тельца, недалеко от них можно легко найти и альфу Тельца, ярчайшую звезду созвездия, которая называется Альдебаран, что в переводе с арабского означает «последователь»: звезда на ночном небе совершает свой путь вслед за Плеядами.

5 апреля Луна окажется рядом с Марсом, время максимального сближения: 19:04- 19:49 GMT, минимальное разделение – 2°12′.

Яркость Марса будет составлять 0,5 зв., на небе он заметен невооруженным глазом в созвездии Близнецов, рядом с двумя звездочками на одной линии — Кастором и Поллуксом.

В течение нескольких дней до и после 10 апреля будет происходить соединение Меркурия (1.0 зв.) и Сатурна (1,2 зв.), которые сблизятся до минимального расстояния в 12:00 GMT (в Новосибирске будет 7 утра), расстояние в момент сближения: 2°06′. Сатурн будет находиться в созвездии Водолея, а Меркурий — в созвездии Рыб. На широте Новосибирска это соединение видно не будет.

13 апреля будет полнолуние, в которое Луна будет иметь минимальный размер диска, так что это полнолуние станет «микролунием». Луна будет выглядеть на 5,1% меньше и на 11% тусклее, чем во время обычного полнолуния. Это связано с тем что Луна будет находиться в дальней точке своей орбиты, которая называется апогеем.

Также в апреле можно будет наблюдать метеорный поток Лириды, который достигает максимума ежегодно 22-23 апреля. Более подробно об это рассказал Михаил Маслов, инженер обсерватории «Вега» НГУ:

Метеорный поток Лириды связан с кометой C/1861 G1 (Thatcher), период обращения которой вокруг Солнца составляет около 422 лет. Орбита этой кометы расположена достаточно близко к орбите Земли, чтобы выброшенный ей материал давал каждый год метеорную активность с максимумом около 15-20 метеоров в час.

Среднегодовое зенитное часовое число Лирид в максимуме, по данным международной метеорной организации IMO, составляет 18 метеоров. При этом солнечная долгота момента максимума несколько варьируется от года к году, и для 2025 года она приходится на период с 10:30 до 18:00 UT 22 апреля (для Новосибирского времени это с 17:30 22 апреля по 1:00 23 апреля.).

Поток Лирид известен тем, что в некоторые годы давал всплески активности. Последний из таких всплесков состоялся в 1982 году, когда на короткое время часовая активность достигла уровня в 90 метеоров. Также в 20 веке всплески активности примерно до 100 метеоров в час отмечались в 1922 и 1945 гг. Результаты расчетов финского исследователя Эско Литинена показывают, что эти всплески связаны с прохождением Земли через свежий кометный материал, выброшенный кометой одно обращение назад (со шлейфом одного обращения). Эти же расчеты указывают, что следующие всплески активности потока вероятны в 2039 и 2040 гг.

Таким образом, для 2025 года никаких необычных проявлений активности Лирид не прогнозируется и ожидается типичная для данного потока активность.

Координаты радианта Лирид – α = 271°, δ = +34°, он находится на небе между созвездиями Лиры и Геркулеса, несколько ближе к созвездию Лиры, по имени которого поток и получил свое название Лириды. Выше всего на небе в темное время суток радиант потока поднимается к утру, хотя в конце апреля на широте Новосибирска ночи уже довольно короткие, поэтому даже в вечернее время он уже достаточно высоко на небе, на высоте примерно 25-30°, поэтому Лириды можно наблюдать сразу, как станет достаточно темно, начиная примерно с 23 часов и далее в течение всей ночи.

Скорость входа метеоров Лирид в земную атмосферу составляет 49 км/с, т.е. метеоры этого потока можно отнести к среднескоростным. Луна будет в убывающей фазе и взойдет только около 5 часов утра, поэтому помех для наблюдений она практически не создаст. При этом, для обеспечения более хороших условий наблюдений следует отъехать от крупных населенных пунктов и иных источников засветки на расстояние 50-100 км, под темным загородным небом количество замечаемых метеоров будет в несколько раз больше.

Хотя Лириды не являются самым активным метеорным потоком, время их активности приходится на весну, когда практически нет других значимых метеорных потоков, поэтому для любителей понаблюдать метеоры они являются хорошей целью и редкой в первой половине года возможностью увидеть довольно большое количество метеоров.

Фото скопления Плеяд, сделано в 2023 году Михаилом Масловым, инженером обсерватории «Вега» НГУ. 

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Российский научный фонд подвел итоги конкурса по приоритетному направлению деятельности «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации». В число победителей вошла созданная по мегагранту Лаборатория перспективных энергоэффективных технологий Физического факультета Новосибирского государственного университета с проектом «Развитие энергетических технологий в условиях изменения климата» (№ 25-79-30002), руководителем которого является академик РАН, заведующий кафедрой физики неравновесных процессов ФФ НГУ, научный руководитель ЛабПЭТ НГУ и Института теплофизики СО РАН, председатель Национального комитета РАН по тепломассообмену, лауреат Международной премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко. 

— Энергетика — это базис экономики любой страны вне зависимости от технологического уклада. Актуальность темы «антропогенного изменения климата» обусловлена тем, что преобладающий вклад в глобальное потепление, разрушение озонового слоя Земли и в целом изменение климата вносит энергетика на органическом топливе. 

Наш проект направлен на решение научных проблем развития низкоуглеродной и экологически чистой энергетики, позволяющей не создавать, а решать экологические и техногенные проблемы Российской Федерации и, в частности, богатого энергоресурсами Сибирского региона, эффективно улучшая окружающую среду для создания более комфортных условий обитания человека. Несомненным преимуществом данного проекта является комплексность подхода к достижению технологического развития в энергетическом секторе экономики РФ. Большинство проблем, затрагиваемых настоящим проектом, активно обсуждается в мировой литературе, однако неоднократно упоминается нехватка практических решений, связанных с увеличением энергоэффективности существующих технологий совместно с повышением их устойчивости и надежности, в контексте существующих климатических рисков, — пояснил Сергей Алексеенко. 

В настоящее время энергетика претерпевает существенные трансформации, как связанные с изменением климата, так и обусловленные в целом направлением развития по повышению эффективности переработки углеводородного сырья и внедрения новых источников энергии. Поскольку Россия находится в крайне тяжелых санкционных условиях, возникает острая необходимость развития отечественных технологий практически по всем направлениям энергетики и экономики. Актуальной задачей становится последовательная модернизация и повышение эффективности энергетики, развитие возобновляемых источников энергии и технологий, снижающих выбросы диоксида углерода, но с темпами, не превосходящими экономические возможности страны.

— Первоочередными задачами нашего научного исследования являются развитие низко- и безуглеродных энергетических технологий, а также увеличение эффективности энергетического оборудования, что будет способствовать снижению антропогенного влияния на изменение климата и разрушение озонового слоя Земли, — пояснил Сергей Алексеенко. 

В рамках проекта планируется проведение исследований по пяти основным направлениям. Первое — повышение эффективности использования твердого ископаемого топлива (угля) — первоочередного источника тепло- и электроэнергии Сибири и Дальнего Востока. Оно направлено на экологически чистое сжигание данного вида топлива и использование невостребованных на настоящий момент низкокалорийных угольных отходов за счет развития новых технологий раздельного и совместного сжигания водоугольного и пылеугольного топлива. Для достижения этих целей будет проведена разработка научных основ и математического моделирования перспективных подходов экологически чистого сжигания угольного топлива в топочных камерах, совершенствование низкоэмиссионных вихревых технологий многоступенчатого сжигания и газификации, применение методов машинного обучения. Развитие технологии раздельного и совместного сжигания водоугольного и пылеугольного топлива позволит обеспечить высокую эффективность работы котлов и низкие выбросы экологически вредных NOx, что является одной из первостепенных задач развития энергетики в РФ.

Второе направление исследований — гидрокинетическая конверсия энергии природных потоков: основа для создания новых современных технологий производства и аккумулирования энергии на гидроаккумулирующих станциях (ГАЭС). В этом направлении необходимо добиться снижения сопротивления в элементах энергетических конструкций. В рамках проекта ученые сформируют научную базу для создания современных технологий производства и аккумулирования энергии на основе ГАЭС. Полученные результаты будут способствовать развитию технологии высокоэффективного хранения энергии, выравниванию неоднородности нагрузки электрической сети, а также оптимизации и внедрению новых возобновляемых источников энергии.

Третье направление будет посвящено разработке энергетических технологий на основе утилизации низкопотенциальных сбросных техногенных и геотермальных источников тепла в абсорбционных бромистолитиевых термотрансформаторах (АБТТ). В данном направлении планируется проведение исследования процессов тепло- и массопереноса для повышения энергетической эффективности и снижения металлоемкости АБТТ для усиления конкурентоспособности на внутреннем рынке РФ. Использование АБТТ в качестве тепловых насосов позволит существенно сократить потребление топлива и утилизировать сбросное тепло предприятий, объектов теплоэнергетики и возобновляемых геотермальных источников. 

Объектом исследования в рамках четвертого направления проекта станут энергоэффективные низкоуглеродные технологии культивирования микроорганизмов как источника тепловой энергии из биомассы с высокой скоростью роста, так и источника уникальных биологически активных соединений, а также эффективная утилизация выбросов СО2 и очистки сточных вод от органических отходов различных предприятий агрокомплекса. В рамках проекта будут разработаны научные основы вихревого перемешивания и технические решения для эффективного культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов различных систематических групп. Результаты в данной области позволят значительно продвинуться в утилизации выбросов СО2 и доочистки сточных вод промышленных предприятий, особенно в регионах с высокой солнечной интенсивностью (Крым, Краснодарский край).

Еще одним направлением исследований в рамках данного проекта станет развитие научных основ и технологий борьбы с обледенением несущих конструкций объектов энергетики и кабельных трасс в условиях зимнего климата и в арктических регионах РФ. Будет разработана система мер, связанная с развитием новой технологии по использованию супергидрофобных покрытий. В результате исследования ученые планируют определить оптимальную по энергетическим затратам и эффективности комбинированную модель противообледенительной системы и выработать стратегию борьбы с обледенением.

— Ожидаемыми результатом проекта будет создание научных основ повышения эффективности энергетических технологий и разработка концепции адаптации существующей энергетической инфраструктуры к климатическим изменениям. Результаты, полученные по каждому из пяти основных направлений проекта, будут способствовать дальнейшему развитию энергетики с учетом существующих климатических зон нашей страны, — сказал Сергей Алексеенко. 

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

В Доме ученых прошло очередное заседание Клуба межнаучных контактов Академгородка, посвященное 100-летию со дня рождения выдающегося ученого-математика, академика АН СССР Гурия Ивановича Марчука.

Гурий Иванович был автором почти 1400 научных работ и 46 книг по вычислительной и прикладной математике. В числе его научных заслуг — методы расчета ядерных реакторов, предсказания погоды и рисков возникновения цунами на основе математического моделирования, он был одним из авторов нового научного направления — математического моделирования в иммунологии и медицине. И это лишь часть его вклада в мировую и отечественную науку. В последние годы работы он много времени посвящал глобальным проблемам изменения климата, загрязнения планеты и сохранения генофонда планеты.

Много времени и сил Г.И. Марчук отдал научно-организационной деятельности, возглавляя Государственный комитет по науке и технике в ранге заместителя Председателя Совета Министров СССР, Сибирское отделение Академии наук СССР (1975 – 1980 г.г.) и став последним Президентом АН СССР.

Когда говорят о наследии Гурия Ивановича, реже вспоминают его преподавательскую деятельность, которой он также посвятил немало времени. И в своем выступлении на заседании Клуба ректор Новосибирского государственного университета академик РАН Михаил Федорук частично восполнил этот пробел, представив ряд редких архивных документов и фотографий, касающихся работы Г.И. Марчука в университете.

— Гурий Иванович пришел работать в НГУ практически сразу после переезда в Академгородок в 1962 году на половину ставки профессора кафедры вычислительной математики. В последующие годы он работал на разных кафедрах и, несмотря на огромную загрузку в научной и руководящей работе, всегда относился к преподавательской деятельности очень внимательно и ответственно, — рассказал Михаил Федорук.

Студенты также отмечали очень вежливое и дружелюбное отношение Гурия Ивановича ко всем в университете, будь то преподаватель или учащийся. Они даже придумали шуточную единицу измерения вежливости — «гурий», утверждая, что у обычного человека уровень вежливости измеряется в «микрогуриях».

— Нельзя переоценить возможность учиться не просто по учебникам, а у тех, чья работа становится потом основой для написания этих учебников. Благодаря традиционному сотрудничеству НГУ и Сибирского отделения Академии наук такая возможность учиться у лучших, начиная с отцов-основателей Академгородка, всегда была у наших студентов, что проявлялось в качестве их образования. И на примере Марчука хорошо видно, что сами ученые с большим вниманием относились к подготовке новых поколений исследователей, находя время для этого даже при самом плотном графике своей работы, — подытожил Михаил Федорук.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Новосибирский государственный университет заключил соглашение о сотрудничестве с руководством Новосибирского метрополитена. Цель — внедрение в работу метро технологий искусственного интеллекта.

— Мы считаем, что метрополитен должен быть в числе лидеров технологического развития в городской инфраструктуре, к сожалению, пока это не так, но мы активно работаем над модернизацией своей инфраструктуры. В частности, готовим переход на пассажирские составы из пяти вагонов и рассматриваем в перспективе внедрение беспилотного управления поездами метрополитена. На этом этапе очень востребованным станет искусственный интеллект, — рассказал начальник МУП «Новосибирский метрополитен» Аркадий Чмыхайло.

В числе других задач — повышение безопасности на станциях метро. Известно, что одним из наиболее травмоопасных участков метрополитена являются эскалаторы. Сейчас за ситуацией на них наблюдают дежурные, но иногда человек может отвлечься и не среагировать вовремя на возникшую проблемную ситуацию.

Руководство метрополитена планирует оснастить эскалаторы интеллектуальными системами, которые автоматически останавливали бы движение в случае падения пассажира или иной опасной ситуации, которая может привести к травмам. А также — интегрировать в систему видеонаблюдения программы, которые могли бы оценивать количество пассажиров на разных участках инфраструктуры метро, позволяя оптимизировать работу станций и поездов в «часы пик». Важными являются также вопросы контроля путей, оставленных вещей, неадекватное поведение пассажиров на станциях метрополитена.

Необходимыми компетенциями для решения этих и других задач, связанных с повышением эффективности и удобства общественного транспорта, обладает Центр искусственного интеллекта Новосибирского государственного университета (ЦИИ НГУ).

— Для нас очень важно, чтобы разработки сотрудников центра воплощались не только в научные статьи и выступления на различных конференциях, но и в конкретные технологии и программные продукты, созданные по запросам наших индустриальных партнеров. И мы очень рады, что Новосибирский метрополитен решил войти в их число, надеемся, это сотрудничество будет плодотворным, — подчеркнул ректор НГУ академик РАН Михаил Федорук.

Как отметили представители метрополитена, перспективы внедрения разработок ЦИИ НГУ не ограничиваются Новосибирском — схожие задачи встают и перед их коллегами в других российских городах.

— Мы вполне можем выступать как пилотный объект для внедрения, опыт которого потом будет транслироваться в Москву, Санкт-Петербург и далее, — заметил по этому поводу заместитель начальника МУП «Новосибирский метрополитен» Максим Серебренников.

— Следующим шагом после подписания соглашения станет формирование технического задания для сотрудников ЦИИ НГУ, подготовка которого уже началась, — сообщил директор ЦИИ НГУ Александр Люлько.

Кроме того, в руководстве метрополитена рассматривают вопрос отправки в следующем месяце ряда руководителей подразделений на учебу в Центр искусственного интеллекта НГУ, которая поможет им лучше понимать, как использовать возможности искусственного интеллекта в своей работе.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Научные сотрудники Аналитического и технологического исследовательского центра «Высокие технологии и наноструктурированные материалы» Физического факультета НГУ изучили механизм переноса заряда в структурах «металл-диэлектрик-проводник» на основе германо-силикатных стекол. Они первыми в мире обнаружили в этих материалах мемристорный эффект или «эффект памяти», изучили их опто-электрические свойства, а сейчас исследуют процессы, происходящие в них в процессе протекания тока. Результаты исследований были опубликованы в высокорейтинговом научном журнале первого квартиля Applied Physics Letters (Charge transport mechanism in [GeOx](z)[SiO2](1-z) based MIS structures, https://doi.org/10.1063/5.0240239).

Оксид кремния — это наиболее распространенный диэлектрик, он используется для производства различных микросхем. Кремний-германиевые стекла – это смесь оксида кремния и оксида германия. Ранее учеными исследовались отдельно оксиды кремния либо оксиды германия. Ученые АТИЦ ФФ НГУ первыми решили совместить свойства этих двух веществ. Для оксида германия характерна низкая энергия связи. Это значит, что мемристор, созданный с применением данного материала, будет легче переключаться и значит будет более энергоэффективным. У оксида кремния более стабильная структура, поэтому он более вынослив и долговечен — может «пережить» большее количество циклов перезаписи, что делает его пригодным для применения в создании новых, более надежных, элементов памяти. Эти качества, присущие двум разным соединениям, и были совмещены в германо-силикатных стеклах.

— Наша научная группа занимается исследованием германо-силикатных стекол уже более пяти лет. Тогда мы первыми в мире обнаружили в них мемристорный эффект, иначе говоря, эффект переключения памяти, когда образец германо-силикатной пленки переключается из одного состояния по сопротивлению в другое. И эти состояния хранятся достаточно долго. Мы наблюдали несколько тысяч переключений и пришли к выводу о необходимости исследовать механизмы переноса транспорта в таких материалах, чтобы в дальнейшем оптимизировать конструкцию мемристоров на их основе.

Наши коллеги ранее изучали механизмы переноса транспорта в оксидах кремния и оксидах германия, мы же решили исследовать их в смеси данных соединений. В своей статье мы описали результаты нашей работы, направленной на углубление исследований этого нового материала и его основных характеристик, а также установление физики и первопричины наблюдаемых нами его свойств. Нам необходимо понять механизмы, действующие для материалов германо-силикатных пленок, и узнать, какие процессы протекают в них в процессе прохождения тока, — объяснил ведущий научный сотрудник Лаборатории функциональной диагностики низкоразмерных структур для наноэлектроники отдела АТИЦ Физического факультета НГУ, ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников им. А.В.Ржанова СО РАН, профессор кафедры общей физики, доктор физико-математических наук Владимир Володин.

Для проведения экспериментов были выращены пленки четырех составов с разными соотношениями оксидов германия и кремния. Затем ученые изготовили специальные МДП-структуры (металл-диэлектрик-полупроводник) с очень тонким слоем германо-силикатного стекла и приступили к проведению температурных исследований вольтамперных характеристик — зависимости тока от напряжения. При этом исследователь задает напряжение, а затем регистрирует зависимость тока в образце при его изменении. Исследования проводились в определенном температурном диапазоне — от комнатной температуры до 102°C. Этот диапазон соответствует рабочим температурам мемристоров. По этим зависимостям ученые моделировали свойства исследуемых образцов, аппроксимируя вольтамперные характеристики с применением существующих моделей проводимости. Они использовали 8 признанных в мире моделей электрической проводимости. Одна из них — Ток, Ограниченный Пространственным Зарядом» (ТОПЗ), — в отличие от других показала наиболее реалистичные параметры.

— Мы можем с помощью ТОПЗ теоретически предугадать параметры будущего мемристора как одного из новых типов памяти. Также у нас есть возможность, исходя из модели ТОПЗ более точно определять электрическое напряжение и переключение, то есть диапазон работы моделируемого нами прибора. Кроме того, мы можем предсказывать токи в каждом конкретном образце, исходя из параметров его химического состава, толщины слоев диэлектрика и других задаваемых параметров модели. Накладывая разные модели на измеренную нами вольтамперную зависимость, в модели ТОПЗ мы достаточно точно определили энергию и концентрацию ловушек, участвующих в транспорте заряда. Мы исследовали серию образцов с разным соотношением оксида германия и оксида кремния. И по данной зависимости обнаружили, что в ней с увеличением доли оксида кремния в образцах монотонно уменьшается глубина ловушек. Мы определили, что концентрация ловушек не меняется, по крайней мере заметным образом. Более значительные изменения – на порядок или более, — могли бы стать поводом для негативной оценки применимости модели, отбрасывания ее валидности, невозможности применения к расчету и экспериментальным значениям, что было бы нежелательным результатом, — рассказал младший научный сотрудник Лаборатории функциональной диагностики низкоразмерных структур для наноэлектроники АТИЦ ФФ НГУ, аспирант Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН Иван Юшков.

Значимость исследования заключается в том, что благодаря его результатам исследователи могут определить параметры мемристора теоретически, не выращивая наноструктуру. К тому же у большинства мемристивных диэлектриков основным механизмом транспорта заряда также является ТОПЗ. Во-первых, это подтверждает, что в пленках кремний-германиевых оксидов, как и в основном в мемристорах, применима модель ТОПЗ, а во-вторых, с помощью такой модели можно предсказывать параметры будущих структур и устройств, либо, по крайней мере, регулировать параметры относительно выращиваемого слоистого образца.

— Наше исследование представляет ценность для фундаментальной науки, потому что механизмы транспорта именно в этих пленках мы получили первыми в мире, но практическая значимость тоже есть: германо-силикатные стекла с таким составом кроме нас пока не исследовал никто, а мы хотели бы получить в перспективе из данного материала современные элементы памяти, которые превосходили бы привычную нам флеш-память (Flash USB drive) по количеству циклов перезаписи, долговечности, эффективности и надежности. В настоящее время технологии дошли до того рубежа, когда человечество из флеш-памяти выжало «максимум»: достигнуто максимальное количество циклов перезаписи, максимальная продолжительность использования, максимальные объемы по емкости на один элемент. Дальше, используя эту же технологию, кратно увеличить параметры памяти электронных приборов не представляется возможным. Помочь преодолеть эти ограничения может новый тип памяти, вроде мемристора. Существуют и другие типы памяти, но именно мемристор отличается тем, что при его применении можно на порядки увеличить количество циклов перезаписи по сравнению с флеш-памятью. У флеш-памяти максимум 10⁶ циклов перезаписи, а у мемристора — до 10¹2. Кроме того, имеются публикации, в которых авторы показывают, что у мемристоров один цикл перезаписи более краткий по длительности: если у флеш-памяти это доли микросекуд, то у мемристоров — десятки наносекунд или даже пикосекунды, то есть в тысячу и миллион раз быстрее соответственно. Так что с помощью мемристоров память может стать гораздо более «быстродействующей», — пояснил Иван Юшков.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет – Планета, которую с древних времен наблюдали люди, оставляя свидетельства и в письменных источниках, и в более ранних петроглифах, — это, конечно, одна из самых заметных и ярких планет на небесном своде — Венера. 

Разные народы называли ее по-разному, и в числе прочих названий наиболее часто использовались Утренняя звезда и Вечерняя звезда, потому что иногда наблюдать эту особую планету можно и утром, и вечером.

Так и в этом году у нас будет возможность увидеть Венеру и утром, и вечером в период с 17 по 25 марта в средней полосе России: в Москве, Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринбурге, Новосибирске и Красноярске. Такая видимость планеты называется «двойной видимостью», она возможна во время нижних соединений Венеры, то есть когда планета оказывается между Землей и Солнцем на одной эклиптической долготе. В этот момент данные космические объекты располагаются близко на небесной сфере подобно «параду планет». При этом возможны два варианта: Венера располагается на небе выше Солнца или ниже, поскольку орбита планеты имеет наклон к эклиптике 3.4°. Если Венера располагается выше Солнца, то она заходит за горизонт позже Солнца и видна вечером. Но в эти же дни она и восходит раньше Солнца, когда еще относительно темно, и ее можно увидеть и рано утром. Это простое пояснение «двойной видимости».

Более сложное пояснение, понятное астрономам-любителям, приводит Михаил Маслов, инженер обсерватории «Вега» НГУ: 

— Такая возможность возникает потому, что Венера визуально оказывается заметно выше эклиптики — линии на небе, которая является проекцией плоскости земной орбиты. Такое положение приводит к тому, что нижнее соединение Венера проходит как бы «над Солнцем» с позиции земного наблюдателя и элонгация планеты не уменьшается до околонулевых отметок. Благодаря этому Венера восходит над горизонтом раньше Солнца, что создает некоторый утренний период видимости, и в этот же день заходит после Солнца, что создает и вечернюю видимость. Таким образом, в течение дня Венеру можно увидеть как утром, так  и вечером.

Стоит отметить, что эта видимость довольно плохая, поскольку Венера во время соединения с Солнцем все же находится на небе довольно близко к нему, но заинтересованные наблюдатели могут, тем не менее, попробовать зафиксировать такую ситуацию, пронаблюдав Венеру утром и вечером, соблюдая необходимые предосторожности из-за присутствия яркого Солнца на небольшом угловом расстоянии.

Венеру можно будет наблюдать вечером сразу после заката Солнца низко над западной частью горизонта и утром перед восходом Солнца над восточной частью горизонта. Такие условия повторяются каждые 8 лет. После 25 марта мы сможем видеть Венеру только по утрам.

При наличии хорошего, даже любительского телескопа в период с 17 по 25 марта и «совы» по вечерам, и «жаворонки» по утрам смогут попытаться увидеть и изменения фаз Венеры, и «рога» Венеры. Кончики «рогов» — это как раз признаки атмосферы Венеры, очень плотной относительно атмосферы Земли.

20 марта наступит весеннее равноденствие, когда длительность дня и ночи сравняется и начнется увеличение продолжительности светлого времени суток. В дни весеннего и осеннего равноденствий Солнце расположено строго перпендикулярно экватору Земли, и в этот момент оба полушария планеты освещены одинаково, время светового дня становится равно времени ночи. 

Автор: Альфия Нестеренко, заведующая обсерваторией «Вега» НГУ.

Автор фото: Егор Коняев, инженер обсерватории НГУ «Вега». Фото Венеры сделано 26 февраля 2025 года. 
 

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

Научные сотрудники Лаборатории ядерной инновационной медицины Физического факультета НГУ провели серию исследований костных остатков представителей древней фауны на компьютерном КТ-томографе. Данные исследования проведены на оборудовании такого класса впервые за Уралом. Имеющиеся в распоряжении археологов и палеонтологов лабораторные КТ-томографы позволяют исследовать лишь образцы небольшого размера и веса. Аппарат человеческого класса, которым располагает ЛИЯМ ФФ НГУ, дает возможность изучать образцы различной величины весом от 300 г до 90 кг. Ранее его применяли для проведения доклинических исследований в области нейтронозахватной терапии и гипертермии, как одной из бинарных технологий онкотерапии, а также скрининге животных, направляемых ветеринарными клиниками для постановки диагноза. Теперь сфера применения КТ-томографа расширилась за счет исследования археологических и палеонтологических находок. Первая серия исследований прошла успешно.

— Рентген-компьютерная томография наиболее широко используется именно для изучения костных структур. Для этой цели она, собственно, и разрабатывалась. Но, как правило, данные исследования носят прижизненный характер и востребованы в медицине, а также доклинических и лабораторных исследованиях на животных. В этих случаях обследованию подвергаются живые объекты. Однако существенной разницы между данной процедурой и исследованием археологических находок в виде костных остатков животных или даже палеонтологических образцов не существует. До сих пор мы работали только с живыми объектами, но нам было интересно применить возможности нашего оборудования для изучения останков древних вымерших или обитавших несколько веков или тысячелетий назад животных, чтобы установить, какие отличия имеются в костной структуре этих существ и их ныне живущих сородичей, — рассказал заведующий Лабораторией ядерной и инновационной медицины НГУ Владимир Каныгин.

С предложением провести совместные исследования в ЛЯИМ НГУ обратились ученые Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН. Несмотря на то, что данные исследования проводились здесь впервые, стороны остались довольны их качеством и полученными результатами. Выстроены совместные планы масштабных работ по проведению углубленных томографических исследований палеонтологических находок. Данное сотрудничество полезно для обеих сторон: научные сотрудники ЛЯИМ НГУ осваивают новые компетенции, а ученые Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН получают доступ к передовым методам проведения исследований.

— Компьютерная томография — это полезнейший метод при изучении палеонтологических объектов, поскольку обычно при исследовании ископаемых мы можем проводить только визуальное морфологическое изучение объектов снаружи. Однако порой очень важно узнать их внутреннее строение. К примеру, сейчас мой студент работает над изучением переломов древних лошадей с целью оценить причины и возможные палеоэкологические особенности этих животных. Благодаря работам, проведенным в томографическом центре ЛЯИМ НГУ, нам удалось выяснить, что патологии, которые визуально видны, являются ничем иным, как в маршевым переломом, который довольно часто бывает у современных лошадей. Часто такие повреждения связаны с неудачной постановкой конечностей при передвижении, особенно в местах со сложным рельефом, и довольно часто — в горах, — объяснил старший научный сотрудник Лаборатории геологии кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата, Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (ИГМ СО РАН), кандидат геолого-минералогических наук Дмитрий Маликов.

Не менее интересным, по его мнению, может оказаться изучение объектов, заключенных в толще пород. Иногда уникальный образец находится в толще отложений и представляет собой очень большой брикет песчаника или глины с бесценной «начинкой» внутри. Добраться до него, не повредив, бывает очень сложно. Вместо того, чтобы препарировать данный образец из вмещающих отложений, его можно пропустить через томограф и перевести в электронный формат. Это позволяет сохранить образец от разрушения, восстановить его исходные характеристики и работать уже с ними. Дмитрий Маликов уверен, что открытие томографического центра ЛЯИМ НГУ играет большую роль не только прикладных биологических задачах, оно может принести большую пользу и в палеонтологии.

— Для меня, как для врача, огромный интерес представляют не просто изучение палеонтологических и археологических находок и структурных особенностей костных останков, но и попытка реконструкции различных прижизненных процессов, происходящих в организмах древних животных. В том числе патологических, которыми, возможно, эти формы млекопитающих страдали. В частности — распространение среди них опухолевых патологий, наличие каких-либо тяжелых длительно текущих инфекционных процессов, которые могут находить отражение на костных структурах, а также различные прижизненные посттравматические изменения, не послужившие причиной смерти животного. Все это позволит ученым в определенной мере реконструировать и образ жизни животных из далекого прошлого, а также климатические и географические особенности местности, в которой они обитали. Но все это — наши совместные будущие задачи, а пока мы сделали самый первый шаг в данном направлении и очень рады, что он оказался успешным. Также мы будем рады сотрудничеству с палеонтологами и археологами из других регионов нашей страны, — сказал Владимир Каныгин.

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.

Source: Novosibirsk State University – Новосибирский государственный университет –

В рамках «Недели Дарвина» научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, старший преподаватель Факультета естественных наук НГУ, к.б.н. Антон Цыбко рассказал про связь между эволюцией и медициной.

Как появилась эволюционная медицина

Казалось бы, медицина и эволюционная биология развиваются в двух разных плоскостях: объектом интереса первой является индивид и состояние его здоровья, а вторая изучает различные популяции живых организмов. И, тем не менее, поскольку эволюционная теория является своего рода стержневой идеей биологии, она не может быть отделена и от медицинской науки.

Историк науки Фабио Замперия в своей работе обратил внимание на то, что медики достаточно давно интересовались теорией Дарвина, пик связанных с ней публикаций в ведущих американских и британских медицинских научных журналах пришелся на 1920-30-е годы.

— Но встает вопрос, в каком контексте она рассматривалась. Тогда наиболее популярным был тезис о том, что развитие медицины сохраняет жизнь тем, кто иначе умер бы, и это негативно сказывается на общем состоянии здоровья современных людей. Подобные утверждения встречаются и до сих пор, — рассказал Антон Цыбко.

Но, как он отметил далее, это говорит о неправильном понимании естественного отбора как инструмента элиминации неприспособленных особей. Между тем, Дарвин говорил про то, что в эволюционной гонке побеждает не тот, кто лучше приспособлен к выживанию, а тот, кто оставит больше потомков. Суть естественного отбора в достижении максимального репродуктивного успеха.

Настоящее же зарождение эволюционной медицины состоялось в 1991 году, когда вышла книга Джорджа Уильямса и Рэндольфа Нессии «Почему мы болеем». В ней заболевания показаны с точки зрения эволюционной теории в ее состоянии на тот момент.

Во-первых, к тому времени уже было понятно, что отбор происходит не на уровне индивидов, а на уровне генов, которые сохраняются в популяции. Во-вторых, стало известно про мутации в ДНК; как следствие, возникают полиморфные вариации одних и тех же генов.

— Один и тот же ген может отличаться у двух индивидов всего лишь одной заменой в паре нуклеотидов. Но эта замена может играть очень важную роль, менять функцию белка, и это нужно учитывать, — подчеркнул Антон Цыбко.

Также ученые уже знали про плейотропию генов — способность одного гена влиять на несколько фенотипических признаков, в том числе, под воздействием среды, и была сформулирована концепция эволюционных компромиссов (улучшения одних частей и систем организма может приводить к ухудшениям в других).

Вот на этих постулатах, отметил докладчик, и было основано новое направление медицинской науки, которое можно называть дарвиновской или эволюционной медициной.

Согласно ее утверждениям, эволюция порождает не болезни, а предрасположенности к развитию того или иного заболевания. Одна из главных причин этого — несовпадение между скоростью естественного отбора и изменениями среды. Это свойственно крупным млекопитающим, которые эволюционирую медленнее, и, прежде всего, человеку, который меняет свою среду обитания намного быстрее, чем меняется его собственный организм. Определенную роль играют неустранимые эволюционные ограничения и эволюционные компромиссы (те особенности организма, которые в обозримой перспективе естественный отбор устранить не сможет).

Еще одним фактором, влияющим на появление новых заболеваний, является то, что эволюция патогенов идет гораздо быстрее, чем их носителей (тех, кто подвержен этим заболеваниям), но эту причину Антон Цыбко предпочел озвучить, оставив подробности за рамками своей лекции.

Странные «конструкторские решения»

Долгое время медицина рассматривала человеческий организм как аналог некоего механизма (концепция «Тело как машина»). Но тогда встает вопрос — кто был создателем, «инженером», построившим этот слаженный механизм. Но естественный отбор не может выступать в такой роли, поскольку он не обладает прогностической силой. В результате мы получили множество неочевидных и даже странных «конструкторских решений», которые создают условия для развития разных патологий.

В качестве примера лектор привел особенности строения глаз позвоночных: повернутые в обратную от источника света фоторецепторы, а аксоны и кровеносные сосуды, которые питают клетки сетчатки находятся в наружном слое. И это приводит к появлению множества оптических изъянов (астигматизм, слепое пятно, помутнение стекловидного тела и проч.), которых лишены, к примеру, глаза головоногих.

В свое время физик Герман Гельмгольц по этому поводу сказал: «Если бы оптик захотел продать мне инструмент, имеющий эти дефекты, я счел бы себя вправе обвинить его в небрежности, вернув ему инструмент обратно».

Почему наши глаза обрели такое инвертированное строение, доподлинно не известно. В прошлом году автор одного исследования предложил свою модель возникновения различия между глазами головоногих и позвоночных, согласно которой все началось с одного эволюционного расхождения. В результате, изначально плоская зрительная пластинка у головоногих вогнулась внутрь, а у позвоночных, наоборот, началось ее выпячивание. Эта модель довольно изящно объясняет последующие расхождения, но пока остается лишь теоретическим построением.

— При этом, если сравнить результаты этих двух путей эволюции глаз, то не скажешь, что головоногие существенно выиграли. Наш глаз лучше подходит для зрения в воздушной среде, их глаза лучше приспособлены для зрения в водной среде. Но, что интересно, конструктивные изъяны наших глаз формируют риски развития разных заболеваний. Кровеносные сосуды расположены над фоторецепторным слоем, и их повреждение, например, в случае ретинопатии, приводит к потере зрения. Отслоение сетчатки — прямое следствие того, что наши рецепторы повернуты задом наперед, и так далее, — подчеркнул Антон Цыбко.

Эволюционные компромиссы

Наглядным примером роли эволюционных компромиссов является прямохождение, которое, скорее всего, было сформировано под влиянием проживания наших предков в густых лесах, где удобнее всего перемещаться на двух ногах, считают ученые.

Изучая анатомию древних прямоходящих гоминидов, исследователи отметили много схожего с современным человеком в креплении костей ног к тазовым. И раз прямохождение закрепилось сразу в нескольких популяциях, это говорит о том, что его преимущества (энергоэффективность, меньшая подверженность перегреву в условиях Африки, освобождение верхней пары конечностей) были очевидны. Но одновременно прямохождение привело к появлению изгибов позвоночника, дополнительной нагрузке на коленные суставы — и это потенциальные точки возникновения проблем.

— Но вот в чем нюанс: когда мы были охотниками и собирателями, это давало о себе знать не так сильно, как сейчас. Если вы начинаете работать в поле мотыгой или постоянно переносить тяжести — это уже совсем другая история. Хотя это уже больше про несовпадение среды и естественного отбора, — добавил ученый.

А вот собственно эволюционный компромисс ярче проявился в деторождении. Вертикальное расположение туловища увеличило роль таза в поддержке внутренних органов, но в результате сузился родовой канал. А параллельно шел процесс увеличения объема мозга и размеров черепа у древних предков современного человека. И процесс родов у человека теперь протекает намного сложнее, чем у шимпанзе или австралопитеков, что несет риски для здоровья и жизни как самих рожениц, так и их детей. Еще одним компромиссом стало то, что у людей дети рождаются с менее развитым относительно взрослых мозгом, чем у шимпанзе. С одной стороны, это уменьшает объем черепа и несколько упрощает роды, с другой — дети взрослеют дольше, чем детеныши человекообразных обезьян, и требуют более длительной родительской опеки для выживания.

На разных скоростях

Ну и конечно, огромную роль играет несоответствие изменений среды и скорости, с которой организм к этим несоответствиям адаптируется через механизмы естественного отбора. Это лучше всего видно как раз на примере человека (который сформировал вокруг себя искусственную и очень изменчивую среду, называемую культурой), и потому именно этот фактор вызывает больше всего интереса у эволюционной медицины.

— Здесь можно привести массу примеров. Зарождение сельского хозяйства повысило долю углеводов в рационе, ввело в него лактозу, а это все — отличная среда для бактерий, разрушающих зубную эмаль, вот вам и кариес, — рассказал лектор.

Но это примеры, как говорится, на поверхности. Менее заметно, но не менее интересно, что за стремительным развитием культуры не поспевает наша психология, точнее, когнитивные механизмы. Те же углеводы, содержащиеся в натуральных продуктах (фруктах, ягодах, мёде), не только сладкие, но и дают больше всего энергии, и их потребление — выигрышная стратегия, когда человек бродит по африканской саванне, много двигается и ему важно быстро восполнять энергопотери в условиях дефицита еды.

Сейчас среда обитания изменилась и в нашем рационе преобладают фабричные продукты, в них еще больше углеводов (конфеты, газировка и т.п.), и нет никакого дефицита, они доступны. А механизм поиска сладкого у человека не поменялся, но теперь он в силу тяги к сладкому получает уже совсем другой результат, в том числе — в виде лишнего веса и связанных с ним патологий, сахарного диабета и прочее. Причем эти изменения по эволюционным меркам стали происходить совсем недавно, несколько столетий. Адаптироваться наши организмы к ним не успели, а вот заработать новые проблемы в области здоровья под влиянием стремления мозга «найти сладкое» — вполне.

— Но мы видим сейчас не только эпидемии ожирения и диабета, связь которых с изменением среды понятна, но и эпидемию психических расстройств, — продолжил докладчик. И привел статистику, согласно которой в настоящее время на планете зарегистрировано около 400 млн человек, страдающих теми или иными психическими расстройствами (включая депрессию).

Признав, что в рамках отдельной лекции комплексного ответа на вопрос дать не получится, Антон Цыбко затронул один аспект проблемы, связанный с — транспортером серотонина — белком, переносящим серотонин из внеклеточного пространства обратно в нейрон, где он снова может быть использован.

Как эволюционная теория объясняет психические расстройства

Серотонин, как известно, один из важнейших нейромедиаторов, регулирующий наше настроение, и дефицит серотонина один из важнейших факторов патогенеза депрессии. Большинство классических антидепрессантов — это ингибиторы обратного захвата серотонина, они блокируют действие транспортёра, и серотонин, накапливаясь в синаптической щели, начинает действовать. Сегодня считается, что именно повышение уровня серотонина позволяет снимать депрессивное состояние.

В гене транспортёра есть полиморфизм, одна маленькая замена, которая существенно нарушает его экспрессию (процесс синтеза белка в организме). Белка синтезируется меньше, вслед за этим понижается содержание серотонина, вместо того чтобы накапливаться внутри нейронов, он распадается вне их.

— Это состояние дефицита серотонина провоцирует множество изменений, связанных с поведением. Структуры, которые отвечают за обработку сложных паттернов информации, а также связанные с тревогой и опасностью (префронтальная кора, миндалина), начинают провоцировать повышенную тревожность, застенчивость, неприятие рисков, — рассказал Антон Цыбко.

И встает вопрос, как эта мутация сохранилась в нашей популяции. Несколько лет назад ученые НИИ нейронаук и медицины совместно с коллегами из Института цитологии и генетики СО РАН провели исследование, которое показало, что у якутов и тувинцев более развита реакция в системе премоторного контроля (когда надо быстро отреагировать движением на изменение ситуации). И одновременно высока частота наличия того самого полиморфизма («короткого аллеля»), которая провоцирует дефицит серотонина. Ученые предположили, что это помогало кочевникам и охотникам боле эффективно реагировать на потенциальные угрозы, что было адаптивным преимуществом. Но когда под влиянием цивилизации образ жизни поменялся, этот же полиморфизм стал, скорее, работать во вред. В той же Тыве, как и у коренных народов Севера, отмечается высокий уровень заболеваемости психическими расстройствами, в особенности депрессией.

— И это происходит по всей планете, просто в большем масштабе. Так, в Китае быстрая урбанизация привела к взрывному росту психических расстройств. Есть исследования в Африке и Америке, которые показывают, что у людей, переехавших в города из сельской местности, риск развития депрессии существенно выше, — заключил ученый.

Подводя итог, можно отметить, что вряд ли у нас получится замедлить прогресс среды обитания и, тем более, обернуть его вспять. Да и вряд ли это было бы хорошей стратегией. Но учитывать все последствия для здоровья человека необходимо, а это ставит все новые задачи перед эволюционной медициной, которая буквально на глазах выросла в вполне себе самостоятельное научное направление. 

Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.