«Наука из первых рук» №6(42), 2011
анонс номера
НОВОСТИ НАУКИ
Банк семян в вечной мерзлоте
Б.М. Кершенгольц, П.А. Ремигайло, Е.С. Хлебный
Последствия глобальных изменений климата, а также антропогенной деятельности, представляют угрозу видовому и генетическому разнообразию растительного и животного мира планеты.
По прогнозам специалистов, уже к середине XXI в. может практически исчезнуть или подвергнуться серьезной генетической эрозии почти четверть видов высших растений, в том числе представляющие потенциальный экономический интерес.
Современные хранилища генетических ресурсов растений, призванные обеспечить оптимальные условия для долговременного сохранения жизнеспособности семян, являются, по сути, большими холодильными установками. Их содержание весьма затратно из-за больших расходов на электроэнергию, обслуживание охлаждающих устройств и регулярные пересевы семян.
Многолетний эксперимент якутских ученых по хранению семян растений в подземной мерзлотной лаборатории, стартовавший в 1977–1978 гг., стал основанием для принятия решения о создании в г. Якутске 1-й очереди Федерального криохранилища семян культурных, редких и исчезающих видов растений, которое будет располагаться в слое многолетнемерзлых пород. В подземной выработке такого типа за счет рационального использования естественного холода может быть реализована эффективная технология управления температурно-влажностным режимом, что позволит поддерживать температуру в оптимальном диапазоне при соблюдении микробиологической чистоты.
Алмазы, рожденные взрывом
Г.В. Сакович
Разработанная сибирскими учеными почти 30 лет назад технология производства наноразмерных алмазов из взрывчатых веществ при их детонации, отмечена в 2011 г. Международной премией в области нанотехнологий «Rusnanoprize» и памятным дипломом премии за внедрение в массовое производство.
Одними из потребителей «алмазной нанопудры» стали японские фирмы — производители микроэлектроники, в которой используется оптика из сапфировых материалов, требующая высочайшей степени чистоты.
Еще одна область применения ультрадисперсных алмазов — гальванические покрытия. Так, алмазная добавка к никелевому покрытию делает его таким же прочным, как и хромовое, что позволяет повсеместно отказаться от экологически вредного гальванического производства на основе хрома. Одним из полезных свойств алмазной пудры является то, что, будучи добавленной в моторные масла, она значительно снижает коэффициент трения между трущимися поверхностями.
К примерам полезного применения наноалмазов относится также увеличение срока службы режущего и штамповочного инструмента, автомобильных шин и других резинотехнических изделий. Кроме того, помощью взрывной технологии можно получать не только алмазную, но и другую продукцию. Это большой класс материалов с метастабильной кристаллической структурой, которая возникает в экстремальных условиях — при сверхвысоких давлениях. Среди них большая гамма наноматериалов из металлов, окислов, нитридов, карбидов.
Расшифрован геном боррелии — возбудителя болезни Лайма
Е.В. Бреннер, А.М. Курильщиков, Н.В. Фоменко
В 2011 г. в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (ИХБФМ СО РАН, Новосибирск) был полностью расшифрован геном типичного для России патогенного вида боррелии, выделенной из иксодового клеща сотрудниками томского предприятия НПО «Вирион». Вызываемое ей полисистемное заболевание (боррелиоз), при котором может поражаться кожа, опорно-двигательный аппарат, нервная и сердечно-сосудистая система, при отсутствии своевременного лечения переходит в хроническую форму и приводит к тяжелым повреждениям тканей и органов. Поскольку вакцин, предохраняющих от боррелиоза, в настоящее время не существует, требуется быстрая и точная молекулярно-генетическая диагностика заболевания. Ключевой точкой при разработке современных средств диагностики, профилактики и терапии болезни является исследование генома (полной совокупности наследственного материала) возбудителя.
ГИПОТЕЗЫ И ФАКТЫ
Глубинная геодинамика, или Как работает мантия Земли
М.И. Кузьмин, В.В. Ярмолюк
В геологии за последние полвека произошли кардинальные изменения во взглядах на внутреннее строение и механизмы геологической эволюции нашей планеты. Благодаря успехам сейсмической томографии в глубинах Земли обнаружены две огромные области более горячей материи, простирающиеся до самого ядра планеты. Интересно, что их проекции на поверхность практически совпали с так называемыми горячими полями мантии, которые были выделены советскими геологами еще тридцать лет назад по косвенным данным. Сделанные открытия легли в основу концепции глубинной геодинамики, которая связала явления, происходившие на поверхности Земли, с процессами во внутренних оболочках планеты. В рамках этой концепции стало возможным не только понять причины неоднократного образования и разрушения суперконтинентов (как пример в настоящей статье дана реконструкция дрейфа Сибирского континента за последние полмиллиарда лет), но и предсказывать события, способные изменить карту материков и океанов в будущем.
Термохимические глубинные мантийные плюмы — источник рудного богатства планеты
Н.Л. Добрецов, А.С. Борисенко, А.Э. Изох
В конце прошлого века в геологии совершилось несколько революций во взглядах на причины глобальных геологических процессов, ответственных за эволюцию оболочек Земли. Во-первых, была создана теория литосферных плит. Во-вторых, получила широкое развитие теория мантийных плюмов — подъема тепла и вещества из глубинных зон Земли в виде локальных струй.
Работы последних 10–15 лет показали широкое участие разномасштабных плюмов в различных тектонических процессах, объясняющих образование суперплюмов. Их проявления привели к выделению и изучению магматизма крупных изверженных провинций, выяснению роли в их формировании мантийных струй (плюмов), мантийно-корового взаимодействия и металлогении.
Новосибирские геологи разработали концепцию «термохимического плюма», которая хорошо объясняет не только особенности мантийного магматизма, но и специфику металлогении. Выявленные закономерности локализации типов оруденения в ареалах крупных изверженных провинций, его возрастных и генетических связей с определенными типами магматизма могут быть основой для разработки комплекса критериев прогноза и оценки перспектив выявления новых промышленных объектов
ЧЕЛОВЕК
На пути к персонализированной медицине. Динамическая модель развития опухоли
А.В. Коптюг, Е.В. Мамонтов, Ю.Г. Суховей
В одном из номеров журнала (№4, 2011) авторы этой публикации уже познакомили наших читателей с проблемами и методами персонализации лекарственной терапии рака — одной из самых серьезных и трудноизлечимых болезней наших дней. В новой публикации исследователи представляют результаты своей успешной многолетней работы по созданию оригинальной математической модели развития опухолей. Созданная на ее основе компьютерная программа уже в недалеком будущем может стать для специалистов-онкологов незаменимым инструментом при подборе индивидуальных схем лечения конкретным пациентам.
Антитела против канцерогенов
А.Н. Глушков
Фармакологических средств профилактики рака, сопоставимых по эффективности со средствами профилактики инфекционных заболеваний, на сегодняшний день не существует. Причина, в первую очередь, заключается в мультифакторной природе злокачественных новообразований, что подразумевает существование множества возможных причин и разнообразия механизмов возникновения опухолей.
По мнению экспертов Международного агентства по изучению рака (МАИР), основной причиной этой болезни служат факторы окружающей среды химической природы. Речь идет о канцерогенах — веществах, воздействие которых достоверно увеличивает частоту возникновения и/или ускоряет рост злокачественных опухолей в популяции человека или животных. Наиболее распространенные канцерогены в промышленно развитых странах — это продукты сжигания органического топлива.
Специалисты из Института экологии человека СО РАН задались вопросом о взаимосвязи между образованием специфических антител и работой системы биотрансформации химических канцерогенов у человека. Эти исследования были необходимы для разработки нового направления иммунопрофилактики рака — антиканцерогенных вакцин. Исследования кемеровских ученых подтвердили возможность получения вакцин для профилактики рака на основе пептидов, имитирующих иммунологические свойства химических канцерогенов
СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ
Латухинская Степенная книга — история единого Государства Российского
Н.Н. Покровский
В 1678 г., то есть через сто лет после написания Степенной книги царского родословия, ставшей первой попыткой создания обобщающего труда по истории Московского царства в тогдашних его границах,. был создан памятник, повторяющий основную структуру Степенной книги, когда изложение событий ведется по «степеням» — правлениям русских государей, но при этом значительно расширяющий хронологические и территориальные границы отечественной истории. Его создатель — церковный деятель, поэт, историк, музыковед Тихон Макарьевский, архимандрит Макарьевского Желтоводского монастыря под Нижним Новгородом.
В начале XIX в. сочинение архимандрита Тихона было подарено знаменитому историографу Н.М. Карамзину балахнинским купцом Латухиным — по его фамилии оно и получило свое нынешнее название.
НАУКА — ТЕХНОЛОГИЯМ
Литий в лидерах. Химические источники тока
Н.В. Косова
Для разнообразных портативных электронных устройств и электротранспорта необходимы особые источники электропитания — высокоэнергоемкие, легкие, долговечные, безопасные, дешевые и надежные. В настоящее время этим требованиям лучше всего удовлетворяют литий-ионные аккумуляторы (ЛИА). Сегодня емкость ЛИА лимитируется в основном свойствами катодных материалов. В последние годы большое внимание уделяется исследованиям катодных материалов с каркасной структурой на основе соединений лития и переходных металлов с полианионами. Фаворит в данной группе — железо-фосфат лития LiFePO4 отличается высокой структурной и химической устойчивостью при циклировании, а также нетоксичностью и доступностью. Однако у него очень низкая электронная и литий-ионная проводимость и, как следствие, неудовлетворительная циклируемость при больших токах. В 2000 г. японский исследователь А. Ямато (Sony) первым показал, что в наноразмерном состоянии железофосфат лития способен работать даже при высоких скоростях заряда-разряда. Одним из перспективных методов получения наноматериалов является так называемая механическая активация. Именно такой простой, быстрый, энергосберегающий и экологически чистый твердофазный метод разработали в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (Новосибирск) для получения наноразмерного (< 50 нм) катодного материала на основе композита железо-фосфата лития LiFePO4 с углеродом.
Нанотрубка, зажгись!
Л.Г. Булушева, А.В. Окотруб, С.В. Ларионов
Сегодня используется множество люминесцентных устройств, эффективно преобразующих электрическую энергию в оптическое излучение. Задачи повышения качества изображения — улучшение цветопередачи и увеличение разрешающей способности — являются как нельзя более актуальными.
Один из возможных путей их решения — создание наноразмерных светоизлучающих структур. В Институте неорганической химии (ИНХ) СО РАН (Новосибирск) сегодня разрабатываются прототипы люминесцентных устройств на базе так называемых гибридных материалов из углеродных нанотрубок и полупроводниковых наночастиц.
Через углеродные нанотрубки можно пропускать электрический ток, не подводя механически второго контакта, что может существенно повысить эффективность их использования в качестве полевого катода световых панелей. При этом рабочие напряжения катодов из таких трубок могут быть в десятки раз меньше, чем в обычных молибденовых или кремниевых автоэмиссионных катодах.
ИСТОРИЯ НАУКИ
Михаил Васильевич Ломоносов: «Северный океан есть пространное поле, где... усугубиться может российская слава»
Н.П. Копанева
Еще во второй половине XVIII в. первый русский академик М.В. Ломоносов обосновал в одном из своих последних сочинений, ставшем своеобразным завещанием будущим исследователям Арктики, возможность и необходимость «проходу Сибирским океаном в Восточную Индию». Известно, что свой труд Ломоносов в 1763 г. представил цесаревичу Павлу Петровичу, в свои девять лет бывшему уже генерал-адмиралом Российских флотов, и, конечно же, прежде всего императрице Екатерине II. Основная цель Ломоносова, государственно мыслящего человека, — убедить власть имущих в необходимости поиска и освоения северного морского хода «к восточным народам» — того, что ныне называется Северным морским путем. Задача Ломоносова-ученого показать возможность «мореплавания Сибирским океаном в Ост-Индию», разъяснить, как нужно подготовиться «к мореплаванию Сибирским океаном» и дать практические рекомендации по организации экспедиции по отысканию «северо-восточного прохода».
ФАКУЛЬТЕТ
Социальная жизнь атомов и молекул
Р.В. Гуляев
Статья является примером того, как просто и увлекательно можно рассказать о достаточно сложных вещах. Автор статьи, молодой ученый-химик, стал одним из победителей конкурса научно-популярных статей, который ежегодно проводит Совет научной молодежи Сибирского отделения Российской академии наук. Благодаря живому рассказу и рисункам автора даже неподготовленный читатель сможет получить представление о такой сложной области как гетерогенный катализ, а точнее, говоря словами автора, о современных способах узнать, «что делают молекулы» на поверхности твердого катализатора в процессе химической реакции.
