Наука Красноярска в 2013 году: статьи и цифры

Стремительно пролетает очередной год и приходит время подводить его научные итоги. Казалось бы, совсем недавно я сделал это в первый раз, а уже 5 лет прошло. Будем продолжать многолетнюю традицию.

Нынешний год принес красноярским ученым 434 статьи, которые опубликованы в научных журналах, заметных всему миру. Много это или мало? Для Красноярска нормально и больше, чем, например, в прошлом году. Если сравнить с нашими географическими и интеллектуальными соседями, то недостаточно, чтобы возгордиться. Новосибирск на недосягаемом расстоянии, Томск и Иркутск вроде близко, но который год не достать. Владивосток и Ростов привожу для сравнения, хоть они и не близки нам географически, но сопоставимы по размерам и ожидаемым амбициям.

С соседями разобрались, какой же расклад внутри? Традиционно лидирующее по числу статей научное направление – физика. На второе место неожиданно вырывается химия. Далее дружной когортой идут экология, материаловедение и инженерные науки. Появление в пятерке лидеров инженеров должно радовать радетелей за промышленное возрождение страны (а кто не такой?).

Среди самых популярных журналов сплошь российские (но, конечно же, переводные) физические, экологические и биологические издания. Кучнее всех бьют физики – целых 25 статей в одном и том же издании. Другие видно, будем честными перед самими собой, не так привязаны к дружественным редакциям.

Насущный вопрос местной политики, кто же первый из организаций? Здесь картина не меняется который год, подавляющее число статей имеют в соавторах ученых Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета. Чаще всего у одного ученого стоит и одна и другая аффилиация – таковы особенности нынешней личной и государственной политики. С сильным отрывом сзади плетутся аэрокосмический университет и медики (как университетские, так и академические). Впрочем, потерпите пару абзацев, медики отыграются качеством статей.

Определяя самого активного ученого, каждый год ждешь нового героя, но каждый год медаль надо отливать одному и тому же человеку: Сергей Овчинников из Института физики СО РАН в этом году соавтор 16 статей. Многолетнее и выдающееся лидерство. Остальные участники первой пятерки самых активных ученых: физик Максим Молокеев из Института физики СО РАН и химики Любовь Денисова, Виктор Денисов и Николай Головнев из Сибирского федерального университета.

С формальными итогами разобрались, время поговорить про статьи в самых престижных журналах. Если кого-то интересует список статей по порядку крутости журналов — могу выслать. В моем рейтинге первые три будут соответствовать крутости журнала, а потом начнутся пропуски — выбирал представителей разных наук.

Застывшая пена

Статья в самом крутом журнале опубликована в одиночку (что редкость) сотрудником Института химии и химической технологии СО РАН Леонидом Соловьевым. Речь в ней идет о хоббитах о дифракционном анализе мезоструктурированных мезопористых материалов (хаха, демонический смех).

На самом деле все просто. Пример мезопористого материала — это губка или застывшая пена. Если представить себе губку для мытья посуды, сделанную, например, из кремния с очень тонкими стенками и очень маленькими пустотами, то получим вполне замечательный мезопористый материал. Если облучать такой материал рентгеновским излучением (вы же помните из школьного курса, что электромагнитное излучение это частицы, которые ведут себя как волны и наоборот), то частицы излучения будут «облетать» атомы вещества (или волны огибать препятствие) и рисовать сложный узор на экране, стоящем за облучаемым куском пеносиликата. Собственно говоря, обзорная статья Леонида Соловьева и описывает методы анализа этих сложных узоров и то, как используя эти узоры можно понять структуру и свойства конкретного вещества.

Дальше будут медики. Две статьи в престижном журнале Nature Communications. Обе с большим коллективом соавтором, но и красноярцами среди них.

Бактерии из кишечника

Первая о микрофлоре кишечника жителей городов и поселков России. Современные методы исследования микрофлоры завязаны на генетику. Многие микробы довольно похожи друг на друга и до эры геномики мы не очень хорошо понимали, сколько и каких микробов живет внутри нас и что они делают. Геномика все изменила. Если взять образец микрофлоры человека и загнать его в специальный прибор, то он выдаст генетический портрет сообщества микробов, по которому можно сказать, какие микробы помогают нам жить. Сравнивая генетические портреты микробиоты у жителей разных стран или людей, ведущих разный образ жизни, можно делать выводы о том, какие микробы кишечника типичны для человека, как биологического вида, а какие связаны с образом жизни или потребляемыми продуктами.

В статье представлены результаты анализа микрофлоры кишечника 96 жителей России. Если вам кажется, что цифра 96 как-то маловата, вспомните, что в кишечнике человека живут десятки разных видов бактерий, а геном каждого вида бактерий это миллионы буков (нуклеотидов) записанных в виде длинных последовательностей. Эти ряды букв надо сначала прочитать, а потом сравнить между собой и с уже известными последовательностями, чтобы найти сходства и различия. Уникален ли чем-нибудь кишечник русского человека? Жители каждого региона были обладателями схожих наборов микроорганизмов, типичных для здорового желудка. В целом все отличия между собой и другими странами объясняются типичным рационом, культурными привычками и социально-экономическим статусом исследуемых. Так что, приезжая в другую страну или приходя в гости, сильно с пищей не экспериментируйте – пожалейте своих родных микробов, они вашему желудку хорошо делают.

Заботливые папаши

Вторая статья за авторством красноярских и японских медиков о том, как отцы заботятся о своих детях. Правда речь идет о мышатах и самцах мыши, но от этого история становится только умильнее. Итак, самцы мыши, не демонстрирующие особой отцовской заботы, внезапно начинают заботиться о мышатах, когда слышат ультразвуковые призывные сигналы испускаемые самкой-мамой. Можно предположить, что мамочки тонким-тонким голосом пищат нерадивым папашам: «Помог бы, сволочь!»

Графеновые шарики

В Институте физики исследовали образование фуллеренов в гелий-углеродном дуговом разряде высокой частоты. Не пугаться! Фуллерены — это шарики (строго говоря, многогранники) из графена. Если вы не знаете, что такое графен, вы отстали от жизни. Если вас это не расстраивает, то графен это поверхность из атомов углерода. Толщина этого слоя один атом. Представьте себе, что атомы это шарики, рассыпьте на стол много шариков и соедините их все прочными проволочками. Полученный плоский лист и есть графен. Если свернуть его в трубку получится нанотрубка. Если сделать из него шарик получится фуллерен. Дуговой разряд или электрическая дуга обычное физическое явление. У любого вещества есть четыре формы состояния – твердое, жидкое, газообразное и плазма. Берем два электрода, помещаем их в какой-нибудь газ, подаем на электроды ток, и между ними возникает дуга ионизированого газа или плазмы. Соответственно физики описали как изменяя давление гелия, можно контролировать процесс образования фуллеренов. Скажете, кому же и зачем нужны эти самые графеновые шарики. Пока никто особо не знает, как применять графен и его производные в жизни (в том числе и потому, что не понятно как производить его дешево в промышленных масштабах), но будущие сверхматериалы (в том числе и благодаря работам наших ученых) уже не за горами.

Убийца сальмонеллы

Сальмонеллой пугают всех любителей яиц и птицы. Поймать эту бактериальную палочку можно не только через курицу, но интереснее узнать, как же с ней бороться. В прошлом году мы уже писали про методику создания аптамеров, как результат года. Аптамеры это молекулы, которые заточены на узнавание конкретной цели на молекулярном или генетическом уровне. Узнав нужный объект, например раковую клетку или сальмонеллу, они присоединяются к ней и подавляют ее рост. В статье описана методика подбора аптамеров, узнающих клетки двух видов сальмонеллы. Ученые показали, что полученные аптамеры изменяют проницаемость клеточной стенки этих бактерий, а значит не дают ей расти и могут быть использованы для борьбы с инфекцией.

Полиэтилен из бактерий

Группа ученых из Института биофизики СО РАН и Сибирского федерального университета под руководством Татьяны Воловой исследовала синтез биоразлагаемых полимеров в автротрофных условиях. Биоразлагаемые полимеры — это вещества в клетках бактерий, которые те образуют в качестве запаса энергии на будущее. Они аналогичны полимерам, которые мы синтезируем на химических заводах, за одним исключением – легко разлагаются в природе.

Синтез биополимеров — это выращивание таких бактерий в больших количествах с максимальной эффективностью при заданных условиях. Автотрофный рост организма это такой рост, при котором не требуется дополнительная пища: организм строит свою биомассу из растворенных химических элементов, используя энергию солнца (растения) или химических реакций (многие бактерии). В статье описано как бактерий выращивали, используя в качестве еды для них углекислый газ (не правда ли, выгодный субстрат). Кроме углекислого газа их «подкармливали» азотом, серой, фосфором, калием и марганцем. Изменяя соотношение этих элементов в среде можно получать биополимеры разного качества. Больше всего биополимера получается, если бактерий не докармливать азотом. На самом деле этот результат получен относительно давно. Именно режимы и условия культивирования — основа для получения биополимеров, которые нынче активно исследуются на предмет биомедицинских применений. Но «получено давно в сибирской лаборатории» не значит, что «известно всему миру». В этом году результат опубликован в крутом журнале и пусть завидуют и догоняют.

Дизель со дна озер

Красноярские биофизики и химики продолжают исследовать грязь со дна озер. Мы (и, кстати, все федеральные СМИ) уже писали про биодизель из грязи. Тогда для производства биотоплива использовали грязь со дна водохранилища Бугач. В статье этого года ученые из Сибирского федерального университета и Института биофизики СО РАН собрали грязь с Бугача, пруда в лесу около Сопки, Красноярского водохранилища и озера Шира и исследовали ее на предмет возможности делать биотопливо. Разные водные объекты были выбраны для того, чтобы понять влияют ли особенности жизни озер на топливопригодность ила. Оказалось, что практически не влияют. Ил со дна всех выбранных водоемов был вполне пригоден для производства биотоплива.