Наука вокруг нас: новосибирские ученые приоткрыли двери в уникальные лаборатории

Наука интересна как взрослым, так и детям. Это на протяжении долгих лет доказывают сибирские ученые. В преддверии Всероссийского Фестиваля науки «Наука 0+», которому дали старт 14 ноября, представители СМИ одними из первых отправились в научное путешествие по загадочному, но такому интересному миру открытий, технологий и инновационных разработок. Несколько научных институтов приоткрыли двери в уникальные лаборатории и позволили увидеть то, что обычно закрыто для широкой аудитории.

Ключевая тема фестиваля «Наука 0+» этого года – «Наука вокруг нас». Однако, независимо от тематики мероприятия, каждый год ученые стараются представить сибирякам научные достижения более понятными и доступными для каждого. До 22 ноября исследователи Новосибирской области будут показывать науку в окружающих вещах человеческого жилища, где представлены различные достижения науки, без которых невозможно представить свою жизнь: от электроприборов на кухне до лекарственных препаратов в наших аптечках.

Магия испарителя и уникальная композиция для АПК 

Первый пункт пресс-тура по научным достижениям – Институт органической химии имени Н. Н. Ворожцова. Новосибирская область в числе первых открыла три молодежные лаборатории, одна из них – в этом научном учреждении. Молодые ученые лаборатории химии и технологии вторичных метаболитов растений НИОХ СО РАН разрабатывают новые технологии переработки растений Сибири и Дальнего Востока.

Специалисты эксклюзивно для журналистов продемонстрировали новейшую разработку сельскохозяйственной композиции из пихтовой хвои, которая защищает посевы от вредителей, а главное – повышает урожайность. В специальном приборе – вакуумном испарителе – вращается колба с важным для исследователей содержимым. «Вся химия в нашей лаборатории, в основном, делается в растворах. Сейчас жидкий раствор был помещен в колбу с круглым дном. С помощью резервуара с водяной баней температура внутри сосуда растет. Постоянное обращение сосуда, обеспечиваемое двигателем, перемешивает находящийся внутри раствор. Так начинается выпаривание растворителя. А вакуумный насос, понижая давление в колбе, снижает температуру кипения выпариваемой жидкости. По мере того, как растворитель испаряется, его пары конденсируются на холодильнике и стекают в колбу-приемник. Растворенное вещество при этом остается в колбе, из которой происходит упаривание», – рассказал о магии вакуумного растворителя заведующий лабораторией химии и технологии вторичных метаболитов растений НИОХ СО РАН кандидат химических наук Максим Миронов.

Основная деятельность этого подразделения связана как раз с выделением ценных метаболитов растений, произрастающих на территории Сибирского региона. «Кедр, сосна и береза являются продуцентами ценных терпеновых соединений. Можно изучать синтетические трансформации и получать новые фармакологические свойства, а также искать перспективные агенты для медицины», – говорит ученый-химик.

Сельскохозяйственная композиция из пихтовой хвои, которая повышает урожайность различных культур, защищает от различных вирусных, грибковых, бактериальных инфекций и повышает морозо- и сухостойкость – одна из перспективных разработок молодых ученых. Препарат создан на основе тритерпеновых соединений – смоляных кислот, полученных из отходов лесопереработки (хвои). «Себестоимость этого продукта очень низкая, а ценность и полезность очень высокая. Препарат способен увеличить урожайность культуры до 30 процентов», – сказал Максим Миронов и отметил, что проектом уже заинтересовались индустриальные партнеры.

Работают в молодежной лаборатории и с непривычными для Сибири растениями. Например, изучают ямс – корнеплод, который выращивают на Дальнем Востоке. Особенно он популярен в Китае. Ямс содержит диосгенин, на его основе в перспективе можно создавать противовирусные препараты, лекарства для диабетиков. Также он снижает уровень холестерина. Наставники поддерживают идеи молодых, считают, что будущее науки зарождается именно здесь.

Сила березы и «волшебная» камфора

НИОХ СО РАН является единственным в мире производителем бетулоновой кислоты, который освоил это дело в производственных масштабах. Новосибирские химики вычислили суперсилу производной бетулина и на основе алгоритмов работы его в древесине березы создали полезную для человека добавку, которая стимулирует восстановление клеток, снимает воспаления, защищает от разрушений и воздействия ядов. В скором времени, как обещают ученые, БАД появится в аптеках Новосибирска и региона.

Первыми полезные свойства добавки оценили лабораторные крысы и мыши. После длительного приема здоровье животных улучшилось, особенно работа мозга, почек и печени. В компанию хвостатых «сотрудников» института можно добавить еще и кроликов – они также помогают ученым в создании уникальных препаратов. «В зависимости от того, какой тип активности ищется, используется то или иное животное. Если взять разработанные нами соединения с ацетилсалициловой кислотой, у которых анальгезия не такая сильная, то их мы испытываем на мышах. Действие более сильных веществ применяется на крысах, кроликах», – объяснил Максим Миронов.

В соседней лаборатории физиологически активных веществ ученые показали, как производятся лекарства, которые мы используем в повседневной жизни. Старший научный сотрудник лаборатории фармакологически активных веществ НИОХ СО РАН, кандидат химических наук Анастасия Соколова рассказала о своей работе, связанной с разработкой противовирусных препаратов в отношении вируса гриппа на основе камфоры. Эта работа была отмечена премией Сибирского отделения РАН имени В. А. Коптюга для молодых ученых за цикл работ в области химической экологии. «Наш проект посвящен разработке противовирусных агентов с использованием возобновляемого природного сырья, то есть, используя в качестве исходных объектов природные соединения, мы стараемся сократить пагубное воздействие на окружающую среду от химических веществ. Так, например, в нашей лаборатории физиологически активных веществ был разработан противовирусный препарат в отношении вируса гриппа на основе камфоры. Камфора – природное соединение, широко используется и в народной медицине и других областях. Мы провели химические модификации камфоры и получили эффективный ингибитор вируса гриппа, который прошел стадии доклинических исследований», – рассказала Анастасия Соколова.

В чашке Петри – кристаллическое вещество желтоватого цвета. Оно практически не имеет запаха, но зато обладает уникальными свойствами. Ученые указывают на необычный характер действия этого вещества – оно не подавляет размножение вируса, а препятствует его проникновению в клетки. Как показали наблюдения за вирусами, камфецин подавляет работу белка гемаагглютинина, который «склеивает» вирусную оболочку с мембраной заражаемой клетки. Это выгодно отличает его от других лекарств от гриппа, так как это свойство позволяет комбинировать их с разработкой новосибирских химиков.

Мягкая пшеница и добрые хищники

Институт цитологии и генетики СО РАН для участников пресс-тура открылся Музеем истории генетики. Сегодня он представляет собой микс старого и нового. Рядом с современными технологиями – фрагмент кабинета знаменитого академика с мировым именем Дмитрия Беляева. На протяжении полувека он ставил генетические эксперименты по одомашниванию диких лисиц. Буквально в нескольких метрах – фотографии и книги тех, кто вопреки всему развивал генетику в России. Дополняют их и экспозиции растений – снопы пшеницы, контейнеры с семенами различных сельхозкультур. Ученые ведут работу над уникальными разработками в области селекции различных культур. В нынешнем году в Институте цитологии и генетики СО РАН открылась новая молодежная лаборатория генетических основ селекции зерновых культур. Здесь молодые ученые продолжают дело своих предшественников – создают линии мягкой пшеницы с разными сроками созревания и параметрами урожайности.

Столы с микроскопами в ближайшие недели здесь имеют самое прямое назначение. В рамках мероприятий фестиваля «Наука 0+» школьники погрузятся в современную науку. Впрочем, мастер-класс здесь провели и в преддверии этого события. А на лекции гости музея ознакомились с историей института, узнали, как проходила доместикация лисиц, что такое SPF-виварий, и что можно увидеть на его сверхмощном томографе.

В Институте цитологии и генетики СО РАН журналистам удалось подружиться с «младшими научными сотрудниками». В Новосибирском Академгородке есть удивительное место под названием «Лаборатория экологического воспитания», где юннаты занимаются изучением живой природы вместе с учеными. Очень часто, собираясь на экскурсию сюда, люди ожидают увидеть учебные классы, но на деле попадают на экспозицию естественно-научного музея. На стенах кабинетов размещены коллекции насекомых, чучела птиц и млекопитающих, гербарии, коллекции минералов и окаменелостей, собранные юннатами разных лет в экспедициях.

Отдельное восхищение у ребят и взрослых вызывает уголок живой природы, который таковым и не назовешь. Он состоит из нескольких комнат, где содержатся земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие. Самое замечательное в нем, что здешних обитателей можно покормить, потрогать и даже с ними подружиться.

«На экскурсии у ребят есть возможность познакомиться с разными представителями животных. Обычно мы не просто описываем животное и, к примеру, его среду обитания, но рассказываем процесс эволюции – как оно изменялось, какие приспособления у них появлялись со временем. Причем, дети могут не только посмотреть, но и потрогать питомцев нашей лаборатории. Иногда позволяем кого-то покормить, поэтому в процессе экскурсии у детей, конечно, остается масса положительных впечатлений. Тем более, мы даем в руки животных, которые никак не могут навредить ребенку», – рассказывает руководитель Лаборатории экологического воспитания ИЦиГ СО РАН Анна Стекленева.

На площадке лаборатории экологического воспитания – ее также называют станцией юных натуралистов – живут доместицированные лисы Чип и Смайл. Одному из них уже семь лет, он прожил в три раза больше, чем живут лисы в дикой природе. У лисиц, которых показывают туристам, есть отклонения в окрасе, например, белая звездочка на лбу. А самое главное, они очень дружелюбны, охотно позволяют себя кормить и даже могут поиграть, например, забравшись на верхний ярус вольера, стянуть с головы зазевавшегося гостя шапку.

Эксперимент по одомашниванию диких лис начался в Новосибирске 65 лет назад. Как отметил специалист Лаборатории экологического воспитания ИЦиГ СО РАН Федор Абрашитов, эти лисы – не прирученные, а именно одомашненные. «Разница в том, что эти лисы не боятся людей, не испытывают стресс от их присутствия. В то время как бывшие дикие, прирученные лисицы принимают только конкретных людей, которые их регулярно навещают и приносят корм», – говорит ученый.

На станции юннатов самая малая часть лис, которые участвуют в эксперименте по одомашниванию этих животных. Несколько тысяч таких лисиц живут на звероферме научно-исследовательского института в десяти минутах от Академгородка. Это единственное место в России, где ученые выращивают ручных лисиц, изучают их поведение, сортируют, а самых дружелюбных продают в частные руки в качестве домашних животных. Сейчас селекционеры института изучают, какие процессы в мозге лисицы запускаются при ее одомашнивании. А именно – что происходит с окситоцином при формировании чувства привязанности дикого животного к человеку. Чуть ранее ученые изучали механизм выделения дофамина и работу нейромедиаторов у лисиц. Конечно, продолжается изучение поведения лис, и как оно изменилось в процессе отбора.

Беспилотные «огородники», роботы-доставщики и IT-МЧС

В креативном кластере «IT-hub» Сибирского государственного университета геосистем и технологий участники пресс-тура с помощью очков виртуальной реальности попробовали управлять мини-роботами и беспилотниками. Молодые ученые по секрету показали современные IT-разработки, которых пока нет нигде в мире.

Одна из таких – система сброса грузов для беспилотников при чрезвычайных ситуациях. Она позволит выполнять доставку средств для спасения и первой помощи пострадавшим, а также транспортировку и сброс всего необходимого для тушения пожара в самый очаг возгорания. Такой беспилотник способен доставить и необходимый аварийно-спасательный инструмент к месту проведения работ подразделений МЧС России.

Студенты СГУГиТ смогли разработать такую универсальную систему всего за 1,5 месяца. Команда сначала разработала концепцию решения инженерной задачи и занималась программированием сервоприводов и печатью устройства сброса на 3D-принтере. Далее они собрали всю модель устройства и провели тестирование работы системы на практике в реальных условиях. В результате квадрокоптер с легкостью может зацепить груз и сбросить его в нужном месте. Что молодые ученые и продемонстрировали участникам пресс-тура.

Заказчиком этой разработки выступил ФГБУ «Научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий». Напомним, что СГУГиТ стал опорным центром по подготовке молодежных инженерных команд в рамках федерального проекта «Кадры для БАС».

В Центре инжиниринга и робототехники студенты вуза увлекаются и созданием робототехнических устройств-помощников. «Год назад в рамках конгресса молодых ученых на базе федеральной территории, парка науки и искусства «Сириус» в Сочи прошел национальный этап соревнований «Кубок РТК. Финал». В нем команда Сибирского государственного университета геосистем и технологий со своим роботом AIcar завоевала первое место, – рассказывает ассистент кафедры прикладной информатики и информационных систем СГУГиТ Артем Шарапов. – Организаторы конкурса подарили нам специальные полигоны, на которых мы теперь отрабатываем свои навыки. Наша цель – создавать роботов, способных выполнять задачи в различной среде».

Студенты продемонстрировали умения робота на трех полигонах. Один имитировал теплицу, и здесь беспилотному «огороднику» необходимо было собирать урожай. Как утверждают разработчики, их робот с легкостью определяет степень зрелости плода. Затруднений не вызывает и другие действия – сорвать и положить овощ в контейнер для сбора. Ловко ориентируется робот и в городской среде. «Суть проекта в том, чтобы робот, учитывая знаки дорожного движения, сигналы светофоров, проезжал необходимый маршрут и возвращался в исходную точку. Мы создали алгоритм, который будет эти действия воспроизводить», – рассказал студент четвертого курса Ярослав Карташов. – На полигоне мы собрали датасет, который состоит из более тысячи фотографий, светофоров и отдельных знаков дорожного движения. То есть, каждый знак мы сегментировали и классифицировали для того, чтобы робот понимал, допустим, при каком знаке он будет выполнять определенное действие».

В будущем такой робот, которого научат передвигаться в такой среде, сможет «работать», к примеру, доставщиком продуктов. По такому же принципу выстроено его «обучение» и на полигоне – больнице. Молодые исследователи разрабатывают определенные алгоритмы, которые наделят беспилотное устройство функциями медицинского работника. Оно сможет разносить пациентам лекарства.

Помимо алгоритмов для роботов и беспилотников студенты занимаются и разработкой различных «умных» приложений. Все они призваны облегчить работу и жизнь человека. И не только. К примеру, команда студентов вуза придумала мобильное приложение, которое в будущем поможет бездомным животным найти новый дом.

Познание науки начинается с 0+

На днях в Новосибирске состоялось торжественное открытие фестиваля «Наука 0+». Его участниками стали школьники, студенты, педагоги и родители, представители органов власти и научного сообщества, жители и гости региона. На площадке СГУГиТ в первый день фестиваля на мастер-классе «Цифровая Земля» участники смогли повысить и закрепить уровень знаний и навыков по географии. Эксперты рассказали, как правильно и эффективно применять знания и умения при использовании карт. А на площадке концертного комплекса имени В. Маяковского 20 организаций, среди которых вузы и исследовательские институты, образовательные учреждения, высокотехнологичные предприятия и инновационные компании, представили свои стенды с научными разработками и передовыми научными достижениями. В рамках фестиваля также запланирован выезд в районы Новосибирской области. Брендированный автобус привезет свои программы в города Обь, Искитим, Бердск и наукоград Кольцово. Научный десант также посетит Карасукский, Купинский, Маслянинский, Татарский, Чановский, Куйбышевский, Чистоозерный и Болотнинский районы.

В этом году большое количество лекций, мастер-классов и научных шоу проводят студенты, аспиранты учебных заведений и молодые ученые, которые еще несколько лет назад сами были участниками. Фестиваль для многих становится той самой «ступенью» к выбору профессии.

Фотографии Константина Кутузова