Условный ТОП-5 разработок составлен по субъективному мнению наших редакторов, некоторые из которых имеют техническое образование и два поколения сотрудников институтов Городка в родословной. О том, как исследования новосибирских ученых меняют нашу жизнь, можно рассказывать часами. Но согласитесь, возможно, многое было бы неосуществимо, если бы в 60-е годы здесь не построили Академгородок, уникальный микромир, где было создано все для максимально комфортной жизни и работы людей науки. Далее визуалы могут смотреть видео, а любители чтения погрузиться в текст.
Ускоритель элементарных частиц
Новосибирский институт ядерной физики знают во всем мире. Это крупнейший институт Российской академии наук и здесь, в 60-е годы прошлого века был создан один из первых в истории человечества ускоритель элементарных частиц на встречных пучках. Иначе его называют коллайдер. Сейчас в мире работают 7 аналогичных машин, и две из них здесь, в институте имени Будкера. Благодаря работе этих установок совершены десятки открытий в области элементарных частиц, которые позволили во многом объяснить строение окружающего мира.
Институт поставлял детали для строительства Большого адронного коллайдера в Швейцарии: магниты, детекторы и другие детали ускорителя. Так что можно смело говорить, что новосибирцы являются соавторами одного из важнейших открытий в новейшей истории науки – обнаружения бозона Хиггса, недостающей частицы в стандартной модели, описывающей Вселенную. Однако, это открытие имеет значение лишь для фундаментальной физики, для практики же пока нет. Но в институте научились отлично совмещать теоретические исследования с прикладными направлениями.
Здесь работают около 2900 человек и около тысячи заняты на экспериментальном производстве. Фактически, это целый завод, который выпускает магнитные системы, резонаторы и вакуумные системы - детали для коллайдеров. Из них за рубежом строят свои ускорители, которые работают для нужд самых разных отраслей экономики. Новосибирские ученые разработали уникальное устройство для лечения онкологических заболеваний. Установка позволяет с помощью направленного излучения лечить раковые опухоли, которые никаким другим способом излечить невозможно. Зараженные клетки разрушают с помощью нейтронных пучков. Эксперименты на животных доказали успешность технологии. Клинические испытания в ближайшее время начнут в Китае, туда в конце 2020 года отправили самый последний вариант установки. В России подобные исследования, к сожалению, невозможны из-за пробелов в законодательстве. Собирают здесь и готовые промышленные ускорители для стерилизации медицинских изделий и пастеризации продуктов. Радиоактивное излучение в небольших дозах эффективно уничтожает микроорганизмы, бактерии, насекомых-вредителей, при этом, никак не меняя свойства обрабатываемой продукции.
А вы знали, что в лабораториях и длинных извилистых подземных коридорах ИЯФ был снят фильм о потерявшемся ребенке?
"Добрые" лисы
Об уникальных разработках ученых института цитологии и генетики можно рассказывать часами. Тут и расшифровка генома малярийного комара, что позволило создать эффективную вакцину от этого смертельного заболевания. И так называемые «съедобные вакцины», когда методами генной инженерии обычный овощ или злак, не меняя своего вкуса, превращается, условно говоря, в биореактор, вырабатывающий лекарственные препараты.
Но никто и никогда в мире не повторил уникальный эксперимент академика Дмитрия Беляева, который продолжается уже более 60 лет. По сути, в этот период удалось уместить тысячелетия эволюции. И дикие лисы стали невероятно дружелюбны к человеку. Итоги символизирует этот памятник – лиса протягивает лапу академику, преданно глядя ему в глаза.
Эти милые создания, живущие на научной звероферме в Каинке под Академгородком совсем не похожи на своих диких сородичей, абсолютно недоверчивых к человеку. В общих чертах ход эксперимента, который начался в 1959 году, был прост – из поколения в поколения выбирали лисят, которые проявляли большую тягу к человеку, скрещивали их, из их потомства отбирали снова самых дружелюбных и так далее. В итоге даже внешне эти животные стали отличаться от лесных обитателей: появились контрастные белые пятна на теле, характерная белая «звездочка» на лбу, хвост «колечком», как у лайки, висящие уши у маленьких лисят.
Оказалась подтверждена первоначальная гипотеза Дмитрия Беляева - гены, отвечающие за развитие поведения, выполняют в организме особую, регуляторную функцию по отношению ко многим другим генам. И поэтому отбор по принципу дружелюбности вызывает, вместе с изменением поведения животного, изменение развития и появление целого комплекса новых признаков, не имеющих отношения к поведению. И если для одомашнивания собаки человечеству потребовалось около 15 тысяч лет, то это исследование сократило подобный процесс до нескольких десятилетий. Исследование «беляевских» лис продолжаются до сих пор, но уже с использованием новейших технологий, на уровне молекулярной генетики.
В 2017 году, к 100-летию со дня рождения академика Беляева в США была выпущена книга «Как приручить лису (и сделать из нее собаку)». Вместе с американским ученым Ли Дугаткиным ее написала ученица и последовательница дела Дмитрия Беляева Людмила Трут. Два 5-тысячных тиража были моментально раскуплены. На русский язык книга, к сожалению, не переведена.
Владельцы частных домов могут купить в институте уникального лисенка в качестве питомца, но для этого необходимо соблюдение ряда условий.
Денисовский человек
Легендарные машины ГАЗ-66, или, как еще их называют, «шишиги», стоят зимой на приколе с торца здания института археологии и этнографии. Это неизменные спутники археологов. Наступит очередной полевой сезон, и они повезут ученых вместе с экспедиционным оборудованием отсюда в разные уголки Сибири. Возможно, что и в Солонешенский район Алтайского края, где расположена легендарная Денисова пещера.
Там было сделано открытие мирового масштаба, по значимости сравниваемое с бозоном Хиггса, о которым мы говорили выше. Фрагмент фаланги пальца ребенка, обнаруженный в 2008 году в Денисовой пещере, открыл человечеству новый вид вымерших людей, живших одновременно с неандертальцами (о существовании которых узнали много раньше — более 150 лет назад) и человеком разумным. Денисовский вид оставил заметный след в геноме современных людей, а его открытие создало основу для новой теории формирования современного человека.
Изделия, найденные в пещере, показали, что для обработки камня денисовцы применяли приемы, совершенно нетипичные для ранней стадии верхнего палеолита: станковое сверление, внутреннюю расточку, шлифование и полировку. Люди современного вида такие технологии начали использовать гораздо позже — в бронзовом веке. Иными словами, существовал некий отдельный вид людей, которые по своему развитию были гораздо выше наших предков. Но затем этот вид по какой-то причине или вымер, или растворился среди Homo Sapiens.
К сожалению, в силу скудности найденного пока ископаемого материала очень трудно сказать, насколько денисовцы отличались от современных людей внешним обликом и поведением, или обладали ли они, например, речью. Даже официального латинского названия для нового вида людей пока нет, в научных статьях специалисты продолжают осторожно использовать термин denisovans — «денисовцы». Но исследования в Денисовой пещере продолжаются.
Слышали, что охотники-собиратели, населявшие Зауралье в верхнем палеолите, по мнению новосибирских ученых, могут быть предками современных европейцев?
Углеродные нанотрубки
Технопарк новосибирского Академгородка. В здании на улице Инженерной прямо сейчас производят будущее мировой промышленности, начиная от электронной отрасли и заканчивая выпуском автомобильных шин. Графен, уникальный материал, вокруг которого было столько хайпа, придумали не в Сибири. Однако именно нашим ученым удалось разработать технологию, которая вывела углеродные нанотрубки из разряда сверхдорогого лабораторного продукта в массовый сегмент.
В феврале 2020 года компания OcSial открыла здесь крупнейшую в мире установку по синтезу графена, которая позволяет производить до 50 тонн материала в год, что в сочетании с работой уже действующего комплекса с запасом покрывает мировые потребности в уникальной добавке, меняющей свойства привычных материалов.
Углеродные трубки – это цилиндрические наноструктуры (попросту, свернутый лист графена) диаметром около двух нанометров, что в 30 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Даже небольшие их добавки в различные материалы – от каучука и металла до полиэтилена и стекла – придают новым структурам небывалые свойства. Например, новые материалы при грамотном использовании могут быть в 100 раз прочнее и в 5 раз легче стали, они становятся лучшими в мире проводниками тепла и электричества и т.д. Суммарный синтез графеновых нанотрубок в Академгородке (с учетом повышенной производительности уже действующего реактора Graphetron 1) достигнет 75 тонн. Пока это значительно превышает существующие потребности рынка. Однако, по прогнозам, в 2021-22 годах мировой спрос на углеродный материал достигнет 100-150 тонн.
В 2010 году британские ученые российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию за открытие графена. Это один слой кристаллической решетки углерода толщиной в 1 атом. Этот материал 60 раз тоньше мельчайшего из вирусов, в 3 тысячи раз тоньше бактерии, в 300 тысяч раз тоньше листа бумаги.
В научном сообществе тестирование свойств графена стало почти мемом. Доходит до того, что графен добавляют в куриный помет, чтобы проверить, как это отразится на его качествах.
"Живая вода"
Живая вода, часто фигурирующая в русских народных сказках, теперь уже не миф, а реальность. Исследователи из института органической химии на основе обычной целлюлозы разработали препарат, который моментально останавливает кровотечение и защищает организм от инфекций. Нужно просто добавить этот порошок в обычную воду, хорошо размешать, и пожалуйста, легенда становится былью.
Окисленная целлюлоза – самый популярный препарат, повышающий свертываемость крови, без него не обходится ни одна операция на сердце. Но закупать препарат за границей слишком затратно. Новосибирские ученые запатентовали свой метод. Так называемые оголенные молекулы целлюлозы соединили с вактомицином, распространённым в кардиохирургии антибиотиком. При смешении с водой это соединение образует массу, похожую на пластилин. Ей можно замазать любую рану – как при полостной операции, так травматического характера. Кровь тут же остановится, а ткани получат антибактериальную обработку. При этом рана заживает очень быстро. В практике этот препарат пока еще не используют, однако ему прочат большое будущее. В планах химиков соединить целлюлозу с противоопухолевыми препаратами, что даст новые возможности и для онкохирургов.
А вы знали, что при операции на сердце пациент теряет до полутора литров крови?
Ну а если вы не видели, как будет выглядеть флагманский объект проекта Академгородок 2.0, синхротрон СКИФ, самое время посмотреть прямо сейчас.