В Академгородке прошел третий по счету ScienceSlam, организованный командой проекта «Эврика!» на площадке клуба Campus — научные бои среди молодых ученых. Слушатели узнали, почему вирусы любят опухоли, что нужно сделать, чтобы понять сердечный ритм вулкана, кто кого «крышует» в наномире, как гены влияют на нашу судьбу и почему лазеры — величайшее изобретение человечества.
Участников было пятеро. Формат выступления представлял собой смесь научной конференции и стендапа. У каждого спикера имелось десять минут, чтобы рассказать о своем исследовании. Судьями выступили зрители, а победителя традиционно определяли с помощью шумометра, замеряя громкость аплодисментов.
Первой выступила кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории бионанотехнологий Новосибирского государственного университета Маргарита Тарасова. По ее словам, еще в прошлом веке врачи пронаблюдали: если пациент, у которого есть опухоль, заражается вирусом, то она начинает уменьшаться. Сегодня молекулярные биологи выяснили, почему так происходит.
— Во-первых, вирус — неживой, но когда он проникает в клетку, то начинает использовать все строительные материалы для производства собственного потомства. Его частички выходят, затем «резервуар» разрывается и погибает.
В своей лаборатории Маргарита «воспитывает» вирусы, ведь изначально они убивают не только опухолевые клетки, но и здоровые.
— В их геном мы вставляем такую последовательность нуклеотидов, чтобы шло точное узнавание:нормальная клетка перед ними или нет. Кроме того, вооружаем болезнетворного агента с помощью еще одной нуклеотидной цепочки, которая кодирует токсичный продукт. Он при размножении вируса в больших количествах вырабатывается и уничтожает как зараженную клетку, так и окружающие опухолевые.
В лаборатории эксперименты проводятся на мышах. «На животных это всегда хорошо выглядит», — говорит Маргарита. Проблема заключается в том, что при лечении вирусами людей, результаты не такие потрясающие.
— Наша задача — решить эту проблему. Болезнетворные организмы могут быть очень даже полезными, главное — уметь их правильно готовить.
Сергей Абраменко, представляющий сразу две лаборатории: сейсмической томографии Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН и сейсмических изображений Земли ГГФ НГУ, рассказал о вулканах, их сердечных ритмах и катастрофическом характере.
— Есть предсказатели, которые просто говорят: этот вулкан взорвется в 2012, а этот — в 2015. Мы подобным не занимаемся. В науке есть прогнозирование. Оно отличается тем, что мы говорим о каких-то конкретных вероятностях.
По словам Сергея, геологи выбирают вулкан во многом по характеру. Его изучение подобно некоему исследованию распределения разговоров в баре.
— Вы пришли туда, вокруг куча людей, они все что-то говорят, сигнал представляет собой некоторый шум. Сейсмические волны, в отличие от акустических, отличаются следующим: они распространяются и в твердых телах.Так что возле вулкана ставим много микрофонов и пытаемся услышать «сидящего в глубине бара» и всех остальных. Затем выполняем преобразования, сканируя весь наш исследуемый объем среды на источники сейсмической активности, которые, как предполагается, выдает магма.
Именно этот ритм и пытается изучить Сергей, стараясь спрогнозировать, дать некую вероятность извержения и оценить ее научным методом.
Следующий участник — аспирант Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН Иван Меренков. Он объянсяет кто кого «крышует» — то есть, защищает — в наномире.
— Меня очень раздражает, когда что-то ломается. Но самое печальное — когда на экране твоего новенького телефона появляется первая царапина. Иона не приходит одна!
Предотвратить это можно двумя способами: первый — защитное стекло, второй — тонкая пленка. Под последней Иван имеет в виду покрытие, которое было нанесено на объект и теперь неотделимо от него. По словам ученого, можно создать такую пленку, которая вообще не будет повреждаться.
— В нашей Вселенной тот, кто тверже, тот и царапает. Но как же нам измерить эту заветную твердость? Есть метод Виккерса: вы берете алмазную пирамидку и вдавливаете ее в поверхность с определенным усилием, затем убираете и измеряете отпечаток, оставшийся от воздействия. Делите приложенное усилие на площадь — и получаете нужное значение.
Самые твердые вещества образованы бором, углеродом и азотом. У них особое электронное строение и очень маленький размер. За счет этого они могут образовывать прочные связи.
— Для защиты экрана телефона нам понадобится тонкая пленка, которая будет содержать атомы всех трех элементов. Но как же нам получить ее на экране телефона? Для этого есть метод химического осаждения из газовой фазы. Суть его очень простая: вы берете некоторое вещество, переводите в газообразное состояние, переносите в зону нагрева, там оно разлагается и оседает на поверхность.
Такие пленки имеют очень много потенциальных применений. Например, ими можно покрыть сверло. Тогда оно будет работать две смены, а не одну — эта технология уже была реализована на Новосибирском авиационном заводе им. В. П. Чкалова.
Еще один «боец» — аспирант лаборатории статистической и функциональной геномики Института цитологии и генетики СО РАН Содбо Шарапов. С детства его интересовало, почему дети так сильно похожи на своих родителей? Позднее он узнал, что ответы кроются в наших генах. Тогда возник следующий вопрос: а влияют ли последниена нашу судьбу и если да, то насколько?
— Гены похожи на рецепты кулинарных блюд, а их работа — на процесс приготовления. Разные варианты продуцируют разный продукт, который влияет на тот или иной признак. Анджелина Джоли, превентивно удалившая обе молочных железы, маточные трубы и яичники, унаследовала сломанный вариант гена BRCA1, в нем не хватало множества важных ингредиентов. Ген, который кодируется этим белком, не может выполнять свою функцию, в результате чего клетки начинают неконтролируемо размножаться, и в 87% случаев возникает рак. Как сказал бы доктор Хаус: «Ее поступок был оправдан семейным анамнезом» — тетя и мама актрисы тоже умерли от онкологии.
В своей лаборатории Содбо Шарапов изучает эффект генов при концентрации различных холестеринов, липидов, их производных и различных промежуточных соединений. Это позволит намного глубже понять генетику сердечно-сосудистых заболеваний.
— Исследователи пазл за пазлом собирают общее изображение на предмет признаков человека. Конечная цель — получение картины мира. В начале — усредненной популяции, а потом — для каждого конкретного индивидуума. Персонализировав ее, можно на порядок увеличить эффективность лечения множества заболеваний.
Научный сотрудник Отдела лазерной физики и инновационных технологий НГУ, кандидат физико-математических наук Алексей Иваненко вышел с тезисом, что лазеры — это величайшее изобретение цивилизации, которое переводит электрическую энергию в световой луч, особенный и уникальный. Он имеет малую расходимость и высокую интенсивность.
— Основные элементы лазера — первоисточник — розетка, модуль накачки, активная среда, и резонатор. Генерацию в лазерах можно представить как казарму-учебку. Есть двухуровневые кровати — это так же, как и уровни в активной среде, есть подушки-атомы и солдатики-фотоны. Приходит мощный прапор — накачка — и начинает забрасывать солдат вместе с подушками вверх. Затем они падают на второй уровень кровати. Подушка сваливается на первый, а фотоны убегают. Но тут встречают товарища первого полковника — зеркало. Затем солдат-фотон бежит обратно, подхватывает еще одного и дальше встречает второго полковника-зеркало. Так идет постоянно перемещение между отражающими поверхностями с накапливанием все большей энергии. Из таких частиц формируется рота, и тогда один полковник-зеркало начинает их выпускать наружу.
Алексей занимается волоконными лазерами, генерирующими сверхкороткие импульсы. Чтобы получить последние, нужно синхронизовать моды.
— Энергия таких устройств прямо пропорциональна длине резонатора, при этом питание, потребляемое из розетки, не меняется. Мы объединили синхронизацию мод с большой протяженностью, сделав лазер в восемь километров. А потом увеличили до 25. Теперь многие ученые сфокусированы на увеличении длины резонатора, — комментирует Алексей Иваненко, который, кстати, и стал победителем научного боя, выиграв главный приз: боксерские перчатки.
Юлия Сасевич, студентка факультета журналистики НГУ
Фото: Сергей Ковалев
