Новости

31 декабря, 2021 14:30

Итоги года: РНФ и «Коммерсант» рассказали о ярких результатах исследований российских ученых

Источник: Коммерсант
По традиции в конце декабря РНФ подводит итоги года, рассказывая об исследованиях, особо запомнившихся научному сообществу и общественности. В 2021 году экспертные советы Фонда отметили результаты многолетнего изучения поведения магнитных наночастиц после терапии, новаторский метод расшифровки ДНК из грунта пещер древних людей, прибор, предсказывающий болезни растений, запуск завода глубокой переработки нефти для тестирования принципиально новых катализаторов и другие работы. Конечно, этим списком нельзя ограничить все важные исследования, которые ведутся при поддержке Фонда, их гораздо больше. Ниже можно познакомиться с одними из ключевых результатов года, кратко об этом пишет издание «Коммерсант».
Источник: пресс-служба РНФ
Разработан метод выявления вредоносных ботов в соцсетях

Вы – предприниматель, и о вашей компании начали плохо писать в интернете. Кто оставляет негативные отзывы: боты или реальные люди? Выяснить это может разработанный учеными принципиально новый метод выявления групп вредоносных ботов в социальных сетях.

Боты — специальные компьютерные программы — выполняют важную роль в социальных сетях, распространяя рекламу и вовлекая в работу чаты поддержки. Один бот в автоматическом режиме способен заменить целую команду специалистов. Обычно их используют для выполнения однообразной и повторяемой работы с максимально возможной скоростью. Некоторые виды ботов применяются и для неэтичной деятельности — накрутки рейтингов, написания ложных отзывов и распространения дезинформации. Распознать их крайне сложно, так как многие боты весьма успешно копируют поведение людей.

Обычно ботов изучают на основе написанными ими текстов. Но этот метод дает мало информации об активности ботов. Когда финансовые мошенники начинают подделывать документы и рисовать цифры, они нарушают законы статистики. То же самое происходит, когда кто-то создает ботов в социальных сетях. Эти ошибки и позволили сотрудниками Санкт-Петербургского федерального исследовательского центра создать способ их отлова в различных социальных сетях, включая крупнейшую российскую соцсеть – ВКонтакте.

Также исследователи анализируют сети, которые получаются при взаимодействии ботов. Например, если вы заведете аккаунт в социальной сети, вы вначале подружитесь со своими одноклассниками, однокурсниками и коллегами, а они – друг с другом, образуя информационные кластеры. Боты тоже создают кластеры, но они не естественные и их легко определить с помощью новой разработки. Точность ее распознавания достигает 90%.

Кроме того, метод позволяет проанализировать «начинку» коммуникационной кампании: количество ботов, их стоимость и последовательность событий, что помогает предпринимателю оценить репутационный ущерб и принять эффективные ответные меры.


Иллюстрация: Визуализация сети взаимосвязей друзей. Фото предоставлено авторами исследования


Создана маленькая и дешевая основа для датчиков в смартфоне, способных диагностировать болезни

Представьте себе смартфон, в котором находится необычный датчик – спектрометр, позволяющий анализировать выдыхаемый человеком воздух и предупреждать владельца о возможных заболеваниях на ранней стадии. Миниатюрную и дешевую основу для такого датчика – источник оптической гребенки – создали российские ученые совместно со швейцарскими коллегами.

Лазер излучает одну длину волны, в то время как оптическая гребенка подобна излучению множества лазеров, их длины волн образуют «частокол» (линейчатый спектр) и жестко связаны между собой. Она напоминает линейку: с ее помощью можно многое измерить, например, в сверхточных часах, навигационных системах и других сложных устройствах. Такие сигналы используются в научных исследованиях уже более двадцати лет, но ранее применявшиеся для их создания лазерные системы были слишком громоздки для ежедневной работы. Чтобы решить проблему, обратились к оптическим микрорезонаторам. Они представляют собой кольца или диски из особого прозрачного материала размером от нескольких миллиметров до долей миллиметра, внутри которых свет может двигаться вдоль поверхности очень долго, отражаясь от их стенок под малым углом. При определенных условиях свет внутри такого резонатора превращается в набор очень коротких импульсов, которые и дают стабильные гребенчатые спектры.

Недавно исследователи из Российского квантового центра вместе с зарубежными коллегами сумели объединить полупроводниковый лазер (почти такой же, как в лазерных указках) и уникальный оптический микрорезонатор, изготовленный по интегральной технологии, создав источник оптических гребенок. Он обладает высочайшей стабильностью и крохотными размерами, а для его питания достаточно простой батарейки. Помимо того, что такие источники могут лечь в основу множества полезных датчиков, в том числе и для мобильных устройств, они способны заменить лазеры при высокоскоростной передаче данных. 

Сейчас ученые совместно с российским представительством компании Samsung занимаются оптимизацией разработанного источника оптических гребенок и планируют в скором времени вывести его на рынок.


Источник оптических гребенок. Источник: Российский квантовый центр


Эксперимент подтвердил возможность эффективной резонансной передачи энергии за счет экситонных переходов

Для того чтобы экспериментально продемонстрировать теоретически предсказанную ранее возможность эффективной резонансной передачи энергии за счет экситонных переходов в системах с диполь-дипольным переносом энергии, необходима была поддержанная в том числе РНФ коллаборация – представителей Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Московского физико-технического института, Сеченовского университета, Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, университета Саутгемптона (Великобритания), Реймсского университета Шампань — Арденны (Франция), Международного Физического Центра Доностия (Испания) и Баскского фонда науки (Испания).

Взаимодействие света и вещества на квантовом уровне – одно из важных направлений исследований на стыке химии и физики с 1950-х годов. Экситоны – вспомогательный объект квантовой теории (квазичастица), поведение которых описывает связанное состояние пары носителей противоположных зарядов, электрона и дырки – теоретически описаны советским физиком Яковом Френкелем еще в 1931 году, экспериментальные подтверждения теории, в которой описываются экситоны, появились на двадцать лет позже. Понятие экситона сейчас активно используется для изучения эффектов в органических полупроводниках, среди которых – ферстеровский резонансный перенос энергии (FRET), это перенос энергии без потерь между двумя находящимися на малом расстоянии друг от друга органическими молекулами под воздействием резонанса. В теории предсказан так называемый «эффект карнавала» – управление направлением переноса в режиме FRET энергии между экситонами двух молекул, вплоть до возможности кардинального изменения этого направления. В ходе работы подтверждена возможность такого управления через «эффект "сильной связи"» – образования гибридного состояния энергии между возбуждением в веществе и локализованным электромагнитным возбуждением.

В первую очередь, результат работы коллаборации открывает путь к увеличению эффективности фотовольтаических устройств, преобразующих энергию света в электрическую – часть экситонных состояний в органических полупроводниках являются каналами энергетических потерь. То есть прямым результатом открытия может быть многократное увеличение КПД работы определенного типа солнечных батарей, а также органических светодиодов – так, сегодняшнее поколение OLED-дисплеев может быстро оказаться прошлым днем. Но дело, кажется, не только и не столько в новых гибких дисплеях и панелях солнечных батарей – потенциал открытия много шире и включает в себя возможность точного дистанционного управления химическими реакциями, а также в развитии технологий оптически контролируемой визуализации в медицинской диагностике.


Фото предоставлено авторами исследования


Новые технологии глубокой переработки нефти легли в основу установки стоимостью 10 миллиардов рублей

Сегодня перед нефтепереработчиками и нефтехимиками стоит задача добиться максимально полного превращения нефти в полезные продукты – моторное топливо и нефтехимическое сырье, из которого дальше производят ткани, пластмассы и многое другое. В первую очередь, необходимо разработать новые технологии переработки тяжелых нефтяных остатков, в частности гудрона, что и удалось сделать российским ученым. Для его тестирования в этом году ПАО «Татнефть» создало опытно-промышленную установку стоимостью 10 миллиардов рублей.

При переработке нефти мы получаем бензин, авиакеросин и дизельные топлива. После переработки почти любой нефти, и особенно тяжелой, доминирующей сейчас на рынке, остается гудрон – остаток, с которым сложно что-то сделать. Как правило, на заводах его превращают в кокс, который потом сжигается и образует большое количество диоксида углерода. Превратить же гудрон полностью в другие полезные продукты традиционными методам очень сложно – слишком жестки условия превращения и слишком низка эффективность соответствующих процессов. Несколько лет решая эту задачу, сотрудники Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН создали принципиально новые катализаторы (ускорители) и предложили процесс, обеспечивающий рекордную глубину переработки гудрона и тяжелых нефтей – более 93% – в топлива и сырье для нефтехимии.

Исследователи решили сразу несколько задач. Во-первых, создали катализаторы, частицы которого уменьшили до размеров молекул тяжелого сырья так, что молекулы не отравляют катализаторы и не мешают их работе. Это позволяет использовать очень малое количество катализатора (0.05 % по массе) и низкие давления (до 100 атмосфер). Во-вторых, научились готовить катализаторы из самых простых ингредиентов прямо в сырье перед реакцией или даже во время нее, а это мечта любого химика.

Ученым удалось показать, что этот метод подходит и для переработки пластиковых отходов.

Чтобы протестировать технологию в реальных условиях, компания «Татнефть» построила и запустила опытно-промышленную установку глубокой переработки гудрона и битуминозной нефти мощностью 50 000 тонн в год. Результаты опытных пробегов позволят приступить к созданию установки большей мощности, от 1 миллиона тонн гудрона в год, которая может быть впоследствии тиражирована на территории России, Индии, КНР, Ближнего Востока и других нефтеперерабатывающих стран.

Развитие и внедрение новой технологии на российских нефтеперерабатывающих заводах позволит обеспечить глубину переработки нефти до 95% и отказаться от переработки гудрона в кокс. Этот шаг приведет к снижению выбросов углекислого газа и поддержит компании, ставшие на путь декарбонизации.


Экспериментальный завод по переработке гудрона. Фото предоставлено авторами исследования

 

Биологи научили искусственный интеллект искать лекарства от болезней сердца

Существуют болезни, которые пока нельзя вылечить иначе, как прооперировать. Одна из них – кальциноз клапана аорты, поражающая примерно каждого сотого. Российские и американские исследователи придумали, как с помощью алгоритмов машинного обучения отыскать потенциальное лекарство, нашли такое и доказали его эффективность на животных.

Когда в организме происходит сбой обменных процессов кальция, те или иные ткани кальцифицируются, то есть перенасыщаются кальцием. Исследователи из Калифорнийского института регенеративной медицины, Института цитологии РАН и НМИЦ им. В.А. Алмазова обнаружили мутацию, которая связана с кальцинозом аортального клапана. Они собрали базу из 1,5 тысяч соединений, которые могут потенциально стать лекарством от этой болезни. Будущее соединение должно было воздействовать на генетическую сеть больного человека и приводить ее в норму. Ученые придумали, как с помощью алгоритмов машинного обучения можно искать нужные соединения, нашли несколько таких веществ и проверили их действие на сложной клеточной модели из стволовых клеток, моделирующих заболевание.

После этого специалисты протестировали выбранные вещества на клетках пациентов, для которых ищут лекарство. Это довольно сложные культуры клеток, которые есть всего в нескольких лабораториях в мире. Ученые нашли подходящее соединение – XCT790 – и провели доклинические испытания на мышах. Соединение показало свою эффективность при лечении кальцификации аортального клапана и не вызвало существенных побочных эффектов.

Адаптация этого подхода для других комплексных заболеваний поможет быстрее разрабатывать новые лекарства.


Руководитель проекта и один из авторов исследования Анна Малашичева тестирует соединение на клетках пациентов с кальцинозом аортального клапана. Фото из личного архива

 

Расшифрована полная структура температурного рецептора

Удивительно, но то, как именно, каким способом наш организм определяет тепло или холод, человечество практически ничего не знало даже в начале XXI века. Если сами по себе клетки и клеточные структуры, ответственные за работу терморецепторов кожи, были известны гистологам с XIX века, то физические принципы их работы – это предмет Нобелевской премии по физиологии/медицине за 2021 г.: она была присуждена Д. Джулиусу и А. Патапутяну за открытие клеточных рецепторов температуры и механических стимулов, а также за расшифровку биохимических принципов их функционирования. На деле загадка механизмов терморецепции, связанных также с чувствами осязания и в определенной степени боли, беспокоила науку все последние десятилетия на всех уровнях. В частности, многие физиологические реакции основаны на ощущении температуры посредством срабатывания определенной группы ионных каналов из семейства TRP (transient receptor potential). Функции этих каналов много изучали, впрочем, только сейчас способы их анализа начинают давать практические результаты.

Международный коллектив, в составе которого работают сотрудники из Колумбийского университета (Нью-Йорк, США), Университета Иллинойса (Пеория, США), Института физиологии Чешской академии наук (Прага, Чехия), а также российские структурные биологи из Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Овчинникова РАН, МИФИ, НИУ ВШЭ и МФТИ методом криоэлектронной микроскопии определил структуру одного из терморецепторов (TRPV3) в закрытом, переходном активированном и (впервые в мире!) открытом состояниях и выяснил структурные аспекты его активации на молекулярном уровне. Механизм оказался довольно сложным: повышение температуры индуцирует в самом канале изменения структуры, которые затем передаются на связанные с молекулами канала липиды клеточной мембраны.

Что само по себе даст исследование работы терморецепторов? В принципе, появляется реальная возможность создавать на рациональной основе жаропонижающие и обезболивающие средства принципиально нового типа. Но дело не только в этом: фундаментальные исследования такого рода решают проблему отсутствия понимания детальных физиологических механизмов. В результате вырабатывается основа будущих сложных технологий, сути которых мы до конца пока не представляем, но уверены, что знание о нашем собственном устройстве никогда в истории человечества не оставалось без развития.


Структура терморецептора TRPV3. Источник: Kirill D. Nadezhdin et al./ Nature Structural & Molecular Biology, 2021

 

Аптасенсоры применили для количественной диагностики коронавирусных частиц

Биосенсоры – передовой край междисциплинарной науки на стыке биохимии и физики. Суть даже базовых технологий, применяемых сейчас в биосенсорике, довольно трудно объяснить. Краткое описание исследовательского проекта, поддержанного грантом РНФ, звучит довольно страшно: речь идет о разработке SERS-аптасенсоров на основе эффекта плазмонного усиления в рамановской спектроскопии для количественного определения вирусных частиц.

На практике, как и все в современной науке, речь идет о вещах, в основе своей известных десятилетия назад. Рамановская спектроскопия – это метод дистанционного изучения химических реакций. Чандрасекхар Раман за открытие эффекта неоднородного отражения фотонов от поверхностей разных сред, в которых происходят химические реакции, получил Нобелевскую премию в 1930 году. Сама по себе мысль о том, что один из сотен миллионов фотонов может отразиться от поверхности иначе, чем остальные, и это зависит от того, что происходит на этой поверхности (точнее, как происходят молекулярные колебания в той точке, куда попал фотон), очень перспективна – но сам эффект Рамана весьма слаб, хотя для химиков, как и сходный с ним метод ИК-Фурье спектроскопии, является одним из основных лабораторных рабочих методов. Но многое изменилось с открытием поверхностного плазмонного резонанса, многократно усиливающего эффект Рамана, и SPR-датчиков, уже активно применяющихся в промышленности с 1990-х. Тем временем, в дальнейшем технология от макромира двинулась в микромир: SERS-эффект оказался вполне применим в технологиях исследований микрочастиц. SERS-аптасенсоры с ДНК-аптамерами способны «сигнализировать» о наличии в среде частиц определенного устройства размером с вирусную оболочку-капсид.

То, что может определять наличие в среде вирусов, естественным образом будет в наше время, в первую очередь, использоваться для определения вирусов: предметом разработки в данном случае как раз и является SERS-аптасенсоры для количественной диагностике в образце коронавирусных частиц, в том числе и коронавирусов SARS-CoV-2, причем условия для такой технологии – простота использования, компактность диагностического блока (рамановского прибора), простота подготовки образцов. Над аптасенсорами работали сотрудники Института физики твердого тела РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, Сеченовского университета, НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи, Института физиологически активных веществ РАН и ФНЦИРИП им. М. П. Чумакова РАН. Разработанная технология этим условиям отвечает, в частности, на реакцию уходит 5 мин., а селективность определения уникально высока. Но из этого следует также, что идею возможно модифицировать и масштабировать почти неограниченно: это определенно потенциальная часть тех фантастических «миров нанотехнологий», о которых футурологи много и тогда без особых оснований мечтали в 2000-х. Биосенсоры для быстрого количественного определения сложного белкового соединения известной структуры – технология, перспективы которой почти невозможно оценивать. Из таких фундаментальных «кирпичиков» знаний можно в перспективе десятилетий строить целые отрасли, о возможности существования которых мы сейчас даже не догадываемся.

 

Материал готовят для исследования SERS-спектра рамановского рассеяния света. Фото предоставлено авторами исследования

Создан «ночной будильник» для людей с диабетом

В России живет более 5 миллионов людей с сахарным диабетом, из них около 270 тысяч страдают диабетом 1 типа – наиболее тяжелой формой заболевания, возникающей в детском, подростковом и молодом возрасте. Диабет 1 типа развивается из-за недостатка инсулина – доставщика глюкозы (сахаров) в клетки организма. Поэтому людям с этим заболеванием требуется ежедневно вводить инсулин. Неточность в выборе дозы инсулина может вести к развитию гипогликемии – трудно прогнозируемому и потенциально опасному осложнению. Медики вместе с математиками обучили компьютер делать прогноз такого события. В перспективе программа может использоваться в качестве приложения на смартфоне.

Наиболее частое и опасное осложнение при диабете 1 типа – гипогликемия, то есть снижение сахара в крови ниже нормального уровня. Такое снижение может быть особо опасно ночью: спящий человек не всегда чувствует симптомы падения уровня глюкозы в крови и вовремя не принимает меры.

Чтобы разработать программу предсказания ночной гипогликемии, исследователи из НИИ клинической и экспериментальной лимфологии — филиал ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» непрерывно измеряли уровень глюкозы у 400 пациентов с диабетом 1 типа, а также собрали подробную клиническую информацию о них – пол, возраст, доза инсулина, осложнения диабета, уровень глюкозы за предыдущий период и биохимические показатели. Компьютерный алгоритм, разработанный сотрудниками Института математики им. С. Л. Соболева СО РАН, анализирует эти данные у конкретного пациента и может спрогнозировать поведение глюкозы в его крови в течение ближайших 30 минут. Точность прогнозирования составляет более 90%, однако, ученые планируют повысить ее, используя метод нейронных сетей.

Программа может быть полезна людям, у которых не установлена специальная система подачи инсулина – помпа, где заложен алгоритм прогнозирования уровня глюкозы. Сегодня это большая часть больных диабетом 1 типа в России. В будущем технология может стать приложением для смартфона. Задача такого приложения: установить, что ситуация с сахаром крови становится опасной и подать сигнал, получив который пациент сможет принять меры по предупреждению гипогликемии.


Источник: Trinity Care Foundation  

Разработан прибор, предсказывающий болезни растений

Даже опытные агрономы не всегда могут своевременно выявить события, которые приводят к болезни и гибели растений. Сегодня эту работу все в большей степени выполняют приборы дистанционного мониторинга, разработка которых – одно из ключевых направлений в сельском хозяйстве. Но у каждого из них есть свои ограничения, которые пытаются преодолеть российские исследователи. Стационарный вариант прототипа такого прибора уже готов, в ближайшем будущем появится более совершенная передвижная система.

Команда ученых Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского в сотрудничестве с исследователями Института прикладной физики РАН разработала прибор, который позволяет выявлять проблемы растений на ранних стадиях. Система будет угадывать «желания» растения по первым, незаметным человеческому глазу признакам, подсказывая, когда земле не хватает влаги, чем дополнительно удобрить почву, какие факторы в ближайшее время могут негативно повлиять на растение.

Когда растение сталкивается со стрессовой ситуацией – засухой, высокой температурой, сильным ветром и другими событиями, оно начинает хуже отражать свет в зеленой области спектра. Прибор освещает растение короткими вспышками желто-зеленого света, не причиняющими ему вреда, и измеряет отраженный свет, который позволяет оценивать физиологическое состояние. У стационарного прототипа аппарата есть две камеры с фильтрами для пропускания света на двух длинах волн: 531 нанометров (зеленый) и 570 нанометров (желтый). Получив отраженный сигнал от растения, каждая из камер прибора выдает два изображения: при обычном освещении и с дополнительной вспышкой желто-зеленого света. Компьютер автоматически рассчитывает разность второго и первого изображений для каждой из камер – для зеленого и желтого спектрального диапазонов. На основании этих разностей в каждом пикселе рассчитывается специальный показатель – фотохимический индекс отражения, или PRI. Именно величина и пространственное распределение индекса – основные источники информации о стрессовых воздействиях на растение. Вспышки прибора позволяют выполнять более точные измерения индекса и выявлять его разные компоненты, что делает метод более надежным и информативным.

Получив информацию о возникающих у растения проблемах, человек может своевременно принять адекватные меры и сохранить урожай. Стационарный вариант прототипа прибора для использования в теплицах уже готов, в ближайшем будущем появится передвижная система, обладающая помимо этого более широкой функциональностью. Проект предполагается внедрить в работу агропромышленных предприятий и сельскохозяйственных структур.


Фото предоставлено авторами исследования

 

Спутники и компьютерные алгоритмы помогли впервые посчитать объем углерода, поглощаемый российскими лесами

Климат меняется, и требует от человечества изменений, чтобы замедлить разрушительные для Земли процессы. Но чтобы осмысленно сокращать выбросы парниковых газов в атмосферу, необходимо правильно учитывать поглотительные возможности наших лесов. Какой запас углерода сейчас накоплен лесами, и с какой скоростью они его поглощают? Впервые в России этот вопрос глобально изучили с помощью спутниковых систем и выяснили, что леса могут поглотить больше углерода, чем считалось ранее. Разработанные алгоритмы и методы обработки данных позволят государству и промышленному сектору решать задачи по сокращению своего углеродного следа.

В связи с изменением климата ряд стран, в том числе Россия, реализует политику по снижению выбросов парниковых газов в атмосферу. Леса поглощают углерод, но чтобы посчитать их вклад, нужно точно и доказательно знать их поглотительную способность. Прежде подобный мониторинг проводили с помощью наземных обследований, которые не покрывали всю территорию страны и не позволяли регулярно собирать необходимую информацию. Команда ученых из Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Института космических исследований РАН и Сибирского федерального университета, впервые провела масштабный мониторинг углерода во всех лесах России на основе спутниковых данных и разработанных ею алгоритмов обработки изображений. Исследователи учитывали разные характеристики лесов: запас древесины, породный состав, возраст, показатели продуктивности. Учитывались не только те леса, которые обычно попадают в государственные реестры, но и леса на заброшенных сельскохозяйственных землях, редколесье на Севере и другие объекты.

Ученые посчитали запасы углерода и их динамику. Согласно расчетам запас углерода и скорость его поглощения лесами гораздо выше, чем сейчас используются в официальных документах.

В будущем такой мониторинг позволит решать не только государственные задачи в климатических вопросах, но и задачи промышленного сектора. Участвуя в проектах в области противопожарной охраны, выращивания и сохранения лесов, компании могут компенсировать свой углеродный след.


Фото предоставлено авторами исследования

 

Найденный способ расшифровки генов наших предков позволит иначе взглянуть на эволюцию человека

Ежегодно археологи находят десятки тысяч разных предметов из далекого прошлого. Но обнаружить их зачастую гораздо проще, чем восстановить по ним историю. Команда российских и зарубежных ученых, которая десять лет назад установила прежде неизвестный вымерший подвид людей – денисовцев, нашла способ быстрее и точнее изучать артефакты. Этот по-своему революционный способ поможет решить многие сложные и важные вопросы в эволюции человека.

Сегодня ученые анализируют археологические находки не только по внешнему виду, но и заглядывают внутрь – в их ДНК. Она находится в костях и зубах, которые очень сложно найти, поскольку захоронения делали за пределами стоянок. Но даже в этих находках содержится мало информации для анализа.

Исследователи из Института археологии и этнографии СО РАН и Института эволюционной антропологии общества Макса Планка (Германия) нашли решение проблемы. Специалисты взяли ДНК из ядер клеток, найденных в грунте пещер, и применили к их обработке совершенно новый подход. Они «прочитали» геном и поэтапно сравнивали его с информацией в базе генетических данных. Ученые отделили гены человека от генов животных и тем самым восстановили информацию о людях, населявших Чагырскую, Денисовскую и испанскую пещеру Атапуэрка 50 тысяч и более лет назад. Данные сверили с ДНК из костей и подтвердили выводы.

«Отпечатки» ДНК позволяют исследовать целые популяции древних людей и взаимоотношения между ними, а значит пролить свет на многие спорные и сложные вопросы эволюции человека.


Чагырская пещера. Фото предоставлено авторами исследования

 

Собрана основа для определения масштабов миграции людей бронзового века

Еще одна работа также претендует на то, чтобы дополнить наше представление о доисторическом периоде существования человека. В Южно-Уральском государственном университете в рамках работы «Миграции человеческих коллективов и индивидуальная мобильность в рамках мультидисциплинарного анализа археологической информации (бронзовый век Южного Урала)» разрабатывают не менее революционную технологию – это довольно крупномасштабное мультидисциплинарное исследование мобильности и миграций по данным археологии и геохимии – на основе анализа стабильных изотопов.

Работа ученых в Челябинске направлена на решение одной из идей, которая, видимо, приходила в голову любому археологу – и отбрасывалась со словами «не в этом веке» как слишком технологически сложная. Есть массив данных по погребальной обрядности и категориям инвентаря в захоронениях на Южном Урале – довольно большой и подробный. И можно создавать карту обнаружения в разных концентрациях изотопов стронция на той же территории, исследуя в образцах в тех же захоронениях соотношение этих изотопов. Это соотношение является потенциальным источником информации о мобильности, миграциях человеческих коллективов бронзового века. Если совместить геологическую, «изотопную» и «археологическую» карты, можно проверять множество тех гипотез, которые специалисты формулируют вокруг гигантских по масштабам миграций этого времени в Евразии. И здесь можно опираться на статистические методы, в археологию, по сути, только приходившие во второй половине XX века, но всегда сулившие важные результаты.

О том, что на самом деле происходило в начале II тысячелетия до нашей эры на территории нынешней Челябинской области, сейчас можно только предполагать – известно лишь, что происходящее, видимо, стало важной частью будущей истории, в том числе этноистории, как минимум целого континента. Достоверных объяснительных моделей крупных миграций в доисторическое время сейчас практически нет, споры о том, что ими двигало и как они были устроены, занимают ученых не менее полутора веков, и перспективы разрешения этих споров прежними методами, видимо, уже отсутствуют. По итогам же этой и подобных работ мы, возможно, можем судить об этом более или менее достоверно – они сложны, комплексны, требуют серьезных затрат, но потенциальный результат выглядит крайне важным. Что-то об индоевропейских миграциях знают все и приблизительно. Стоит знать об этом много больше – и теперь возможно знать это много точнее.



Фрагмент оборонительной системы в момент раскопок. Поселение Каменный Амбар (эпоха бронзы). Источник: А. Сенокосова


Big data в фольклористике: исследованы корпусы письменных текстов по доантичным культурам Ближнего Востока

Реальные возможности корпусной лингвистики стали понятны лишь в XXI веке, с резким удешевлением вычислительной техники и доступных возможностей сводить воедино разрозненные в сотнях томов текстов в базах данных. Еще сорок лет назад эта возможность была очевидной, но на практике нереализуемой: систематический и достаточно полный свод текстов даже доантичных письменных традиций выглядел исключительно теоретической конструкцией. Между тем, такие корпуса крайне нужны не только лингвистам и историкам, но и, например, фольклористам – миграция сюжетов и мотивов в культурах остается до сих пор предметом чисто «ручного» труда, во многом зависящего от уникальной работоспособности конкретного специалиста, его опыта, сформировавшегося в течение нескольких десятилетий упорной работы – и все равно часть работы, которую можно проделывать, имея размеченный корпус текстовых первоисточников, невозможна даже для гениального ученого. Для этого нужна база данных и в понимании IT относительно простых компьютерных технологий – тем не менее, практически не реализуемых «в голове». Команда аспирантов может подсчитать в хорошей библиотеке число рифм строго определенного типа в русской поэзии последней четверти XVIII века и сравнить их с французской того же времени. Сделать что-то похожее с 40 тыс. текстов, даже коротких, без корпуса уже невозможно: такие армии аспирантов в нынешней цивилизации непредставимы.

Сотрудники Музея антропологии и этнографии им. Петра Великого (Кунсткамера) РАН в Санкт-Петербурге исследовали существующие корпусы письменных текстов по трем доантичным культурам Ближнего Востока: шумеро-аккадской, угаритской и ветхозаветной иудейской для того, чтобы проследить в них эволюцию – параллельную, пересекающуюся, повлиявшую на соседей и потомков – сюжетов, мотивов и концептов. Часть работы еще впереди. Это крайне важная попытка выяснить, как могла выглядеть в историческом процессе миграция того, что в одно время было главными компонентами мифов и иных сакральных текстов, в другое – волшебных сказок и эпических песен, в третье – анекдотов и бродячих сюжетов народной литературы. Big data в фольклористике до последнего времени были, в первую очередь, энциклопедической памятью заслуженного профессора. Теперь это уже не только так. Текстовых корпусов много, и они время от времени пополняются (так, в данной работе предполагается изучить эблаитские клинописные памятники, открытые только в середине 1970-х), а уникальная база данных по фольклору и мифологии народов мира, разрабатываемая участниками проекта, постоянно модернизируется. Именно поэтому перспективы, которые открывают сравнительно-исторические штудии в фольклористике и древневосточной филологии, слишком заманчивы, чтобы этим не заниматься. Как это поменяет науку – можно только предполагать: раньше здесь все делалось совсем не так, сколько фундаментальных предположений будет подтверждено, а незыблемых истин опровергнуто в ходе такого рода исследований – неизвестно. Важно то, что это безусловно произойдет.


Ассирийская клинописная табличка с отрывком из эпоса о Гильгамеше. Библиотека Ашшурбанипала, Ниневия, VII в. до н.э.

 

Система виртуальной реальности раскрывает секреты успеха чемпионов мира

В чем секрет успеха профессионального спортсмена? Ответ знает разработанная учеными VR-система комплексной оценки атлетов. Она дополняет классическую программу подготовки и позволяет новичкам и спортсменам во время реабилитации быстрее пройти обучение. В дальнейшем исследователи планируют адаптировать разработку для развития не только моторных, но и когнитивных навыков любого желающего.

Сегодня технологии виртуальной реальности часто встречаются в процессе обучения новых сотрудников: в управлении поездом или самолетом, строительстве, археологии и других направлениях. Команда психологов, математиков и программистов из МГУ внедряет VR в профессиональный спорт. Созданная ими система позволяет оценить, правильное ли решение принимает спортсмен на игровом поле. Для этого исследователи записали движения чемпионов мира и сделали их аватары. Эти виртуальные соперники подсказывают, куда они смотрят и как двигаются, в каком положении стоят и как быстро реагируют на стимулы.

В мире нет аналогов такой системы, которая позволяла бы точно воспроизводить специфические для каждого вида спорта условия. Сейчас методика адаптирована под решение задач в хоккее и вольной борьбе, однако, ученые намерены охватить больше видов спорта и сделать ее максимально доступной, как для новичков, так и для атлетов, проходящих реабилитацию. В будущем ученые рассматривают возможность сделать VR-систему открытой для широкого круга пользователей и направить на развитие когнитивных навыков, например, внимательности.


Фото предоставлено авторами исследования

 

Доказана безопасность долгожданных курьеров противораковых лекарств

Найти лекарство от тяжелой болезни – это только половина дела. Важно доставить его в организм так, чтобы не затронуть здоровые клетки. Одни из таких курьеров – магнитные наночастицы – уже начинают применяться в медицине, но до последнего времени было неизвестно, что происходит с ними после лечения. Команда российских исследователей несколько лет изучала этот процесс и доказала безопасность частиц для организма.

По данным Минздрава, сейчас в России живут 3,7 млн человек, больных каким-либо видом рака. Для борьбы с онкологическими заболеваниями традиционно применяют химиотерапевтические препараты широкого спектра, они нацелены не только на опухоль и приводят к целому ряду серьезных побочных эффектов. Эффективность лечения можно повысить, используя наночастицы разной природы. Это идеальная платформа для доставки лекарств к больным клеткам. Но оставалось непонятно, как ведут себя отработанные частицы – распадаются без вреда для здоровья или загрязняют организм, как отработанные фрагменты ракет в космосе.

Группа ученых из ИБХ РАН, МФТИ, Университета «Сириус», ИОФ РАН, НИЯУ МИФИ и РНИМУ первыми исследовала долговременную судьбу магнитных наночастиц в организме животных. Специалисты разработали новый спектральный магнитный метод детекции материалов. Он позволяет отделять сигнал магнитных наночастиц от железа, которое в норме есть у млекопитающих. Магнитная катушка воздействует на наночастицы в организме, а по магнитному отклику измеряется, какое количество железа осталось в составе частиц, а какое уже вошло в состав белков животного. Высокая чувствительность метода и возможность проводить измерения на живых мышах позволили впервые провести настолько масштабное исследование в этой области.

Оказалось, что наночастицы накапливаются в лизосомах (одном из компонентов клетки) и медленно растворяются под действием кислотной среды и ферментов, а скорость такой смерти зависит от структуры материала частиц. При растворении частиц образовывалось избыточное железо, которое организм накапливал в печени и селезенке и использовал по своему усмотрению. В целом частицы оказались не токсичными для организма.

Эти открытия позволяют также разрабатывать наночастицы для терапии некоторых форм анемий.


Иван Зелепукин, первый автор статьи, синтезирует наночастицы для терапии. Источник: Роман Михеев, пресс-служба МФТИ

9 августа, 2022
РНФ объявляет прием заявок на шесть конкурсов
Российский научный фонд объявляет о начале приема заявок на шесть конкурсов. В их числе конкурс по...
9 августа, 2022
Позиция экспертных советов РНФ по вопросу биоэтики в исследованиях, поддержанных Фондом
Экспертные советы Российского научного фонда выражают свою позицию по этике использования животных...