Остановить коллайдер, изменить ДНК, сфотографировать ветер: о чем говорили ученые на Science Slam

Опубликовано 15.10.2018 г.

Научные исследования – это чаще всего не то, что можно потрогать прямо сейчас или даже через год, это многолетний труд, поиск ответов на очень частные вопросы, которые вырастают в масштабные проекты и изменяют будущее. Тем интереснее узнать, чем заняты молодые и прогрессивные ученые прямо сейчас, и еще желательно, чтобы они все объяснили на пальцах, а лучше – на мемах.

11 октября гости научной битвы Science Slam получили такую возможность: шестеро молодых ученых на сцене ночного клуба «TEATRO» неформально представили свои очень серьезные доклады: от инновационных зубных имплантов до исследований происхождения Вселенной и глобального потепления.

Остановить коллайдер


Первым спикером на слэме стал Виталий Охотников с докладом «Сенсорная безопасность: CERN Inside». Он презентовал свой совместный проект с европейским институтом ядерных исследований CERN. В поисках ответов на глобальные вопросы, о Большом Взрыве, например, ученые разгоняют протоны в коллайдере, сталкивают друг с другом и смотрят, как "осколки" этого события разлетаются в стороны. Здесь есть свои сложности: протоны не всегда ведут себя так, как хотелось бы ученым, они сталкиваются не только друг с другом, но и могут столкнуться с частицами пыли, что вызывает отклонения, которые повреждают коллайдер и останавливают работу и сбор данных как минимум на полгода, потому что осуществлять ремонт при высоком уровне радиации невозможно. 

Можно ли отследить этот момент и остановить коллайдер? Технически да, говорит Виталий Охотников. Специально для этого ученые разработали особую систему безопасности с применением алмазных сенсоров, которые следят за протонами и останавливают коллайдер, в случае опасных ситуаций. Эти сенсоры не дешевы, но все же их установка дешевле ремонта коллайдера и полугодового простоя. 

«Но здесь тоже есть проблема: сенсоры стареют, процессы в них замедляются и не позволяют вовремя реагировать на опасные события. Сенсоры "умирают" и вносят искажения в соседние системы, вызывая шум в сигналах. Мы решили усовершенствовать эти сенсоры, чтобы они работали дольше и стабильнее. Мы постарались устранить дефекты сенсоров и добавить небольшой проводящий слой алмаза, что позволит нам ловить больше электронов. Да, со временем он тоже будет разрушаться, но это будет происходить медленнее», - рассказал Виталий Охотников. 

На выходе мы получаем радостных физиков-теоретиков, которые получают больше данных и счастливых менеджеров, которым не нужно тратить так много денег на ремонт систем ускорителя.

Глобальное потепление и бобры

Следующей на сцену вышла Инна Рожкова-Тимина с докладом «Климатический фокус-покус», который прочитала в стихах. Она немного припугнула зрителей тем, что глобальное потепление, зимние дожди и летний снег в первую очередь доберутся до Сибири, а затем распространятся по всему миру через воды Оби.

«Ученые хотят узнать,

Как наше Томское приобье

Однажды может повлиять

На климат в южной Миннесоте»

Не изменяя рифме, Инна рассказала, что ученые НИ ТГУ берут пробы воды в Оби и пойменных озерах во все времена года, чтобы замерить количество в водах газов, которые вызывают парниковый эффект. Метан и углекислый газ накапливаются за зиму подо льдами реки и озер из-за дыхания растений, которые не получают солнечного света, и устремляются в воздух, как только происходит таяние.

Один из условных виновников глобального потепления – бобр. Растения в перекрытых хатками и плотинами водоемах умирают и выделяют метан и углекислый газ. Однако винить во всем бобра рано: на Земле всегда существовал парниковый эффект от природных процессов, и угроза глобального потепления связана не только с ними, человек должен обратить внимание на себя.

"Нанозубы": искусственные как настоящие

Материаловед Валентина Чебодаева из ИФПМ СО РАН выступила, пожалуй, с самым практико-ориентированным и необходимым нам прямо сегодня и сейчас докладом «Свой среди чужих, правила внедрения». Она рассказа о наболевшем: стоматология.


В древности, рассказывает Валентина, зубные импланты делали из ракушек и вбивали в челюсть молотком, сегодня все гораздо цивилизованнее, но ходить к стоматологу по-прежнему страшно и дорого. Поставить мост – это значит вместо одного поврежденного зуба получить три, а установка импланта потребует больших вложений и 7-9 месяцев на всю процедуру. При этом современные импланты могут отторгаться тканями, а выбор между зубами и ипотекой всегда непрост.

«Мы учли все эти замечания и создали имплант, который лишен всех этих недостатков. Мы нанесли на титановый имплант покрытие, схожее схожее по составу и структуре с человеческой костью: покрытие такое же пористое, клеткам нужно за что-то зацепиться, чтобы инородное тело прижилось в тканях. Затем решили пойти еще дальше: добавили в него наночастицы бемита. Бемит – это соединение алюминия, кислорода и водорода. Наночастицы в покрытии будут притягивать к себе клетки, за счет этого скорость реакции увеличивается и вместо 7-9 месяцев потребуется в два раза меньше времени. Наночастицы будут бороться с микробами и предотвращать инфицирования, защищать имплант от коррозии», - рассказала Валентина.

В конце доклада Валентина Чебодаева раздала зрителям конфеты, чтобы увеличить количество заказчиков на новую разработку.

Изменить ДНК

Мария Лопаткина прочитала на слэме доклад «Как наладить контакт? Инструкция по выживанию», но это не социологический и не психологический труд, речь идет о контакте между нейронами.


Несколько лет назад была изобретена технология, которая позволяет ученым вырезать из ДНК последовательность данных и вставлять новые. Вполне возможно, что вскоре благодаря этой технологии мы сможем остановить старение, избавиться от болезней и даже создавать детей с определенными качествами. Это приведет к появлению нового поколения людей: более сильных, здоровых и развитых. Но есть одно «но»: генетики пока не вполне понимают, как работают гены, и попытки изменить ДНК могут приводить к неожиданным последствиям»

Будучи студенткой, Мария участвовала в международном проекте о причинах умственной отсталости у детей, в котором приняли участие восемь стран Европы и Россия. Ученые обследовали 1,5 тысячи детей, и нашли двоих пациентов с уникальной мутацией. Одна небольшая поломка, увеличение или уменьшение определенного участка ДНК, приводит  к тому, что перестает вырабатываться белок в головном мозге, который учит клетки контактировать и расти в определенном направлении. 

«Вопрос, который мы решали: как получить для исследования именно клетки мозга пациентов? Но недавно такое решение появилось благодаря открытию ученого Синъя Яманаки: теперь из клетки кожи человека можно получить любую клетку организма при помощи коктейля Яманаки. Мы преобразуем клетку кожи в стволовую клетку, а затем – в нейроны и для клеток наших пациентов. Я сравниваю эти клетки между собой, стараюсь понять, что происходит в них и как небольшая мутация приводит к умственной отсталости. Умственная отсталость - это результат нарушения взаимодействия множество белков. Мы надеемся, что наше исследование поможет понять, что это за белки, как они контактируют между собой. Затем можно будет говорить о том, как безопасно исправить эту мутацию», - пояснила Мария Лопаткина.

Кровь мамонта

Представитель коренных народов Севера, которые занимались охотой, рыболовством и оленеводством на территории Якутии, Константин Протодъяконов не просто читал доклад «Кладбище домашних животных», он рассказывал личную историю о том, как стал палеонтологом.

В 2013 году местные жители родного села Константина Казачье на острове малый Ляховский сделали уникальную находку: они нашли целую тушу мамонта. Вместе с коллегами из университета Константин выехал на раскопки: мамонт отлично сохранился в вечной мерзлоте, некоторые ученые даже с энтузиазмом надеялись взять клетки, чтобы клонировать древнее существо.

В нижних слоях раскопок ученые обнаружили коричневую жидкость, которая не замерзала при минусовой температуре. Как предполагают ученые, кровь (или сукровица) мамонта обладала криопротекторными свойствами, то есть позволяла переносить кислород даже при очень низких температурах.

Но самой знаменательной для Константина стала экспедиция 2015 года на Тумат, где он сделал свое первое открытие. В 2011 году в СВФУ жители населенного пункта Тумак принесли неплохо сохранившуюся мумию собачки, найденную среди костей мамонта. Чтобы узнать, чем питалась собака, ученые изучили содержимое ее желудка и нашли там веточку растения. Они отправились в экспедицию, желая разгадать эту историю,

«Экспедиция проходила очень трудно, это зона Арктики, очень сильный ветер. Провели отбор почв и растений на месте, где нашли мумию. Я нашел на месте раскопок еще одну мумию собаки, шерсть и вибрисы этой мумии очень хорошо сохранились, мы провели исследования, ее возраст, как и у первой находки – два месяца, а жила она 12,5 тысяч лет назад, а в желудке у собаки нашли такую же веточку. Чтобы разгадать эту загадку, нам предстоит еще много работы, но после этого я окончательно решил стать палеонтологом и поступил в Томск», - завершил выступление Константин Протодъяконов

Сфотографировать ветер

Анна Еремина из ИОА СО РАН вышла на сцену с докладом «Поймай меня, если сможешь». Она предложила зрителям, уставшим после работы и учебы, приключение на корабле в поисках сокровищ.

Но как защитить свой корабль и команду, если на вас летит неопознанный объект? Мы видим птицу, вымышленного дракона или автомобиль? Одна из разработок, которую презентовала Анна, предлагает новую технологию сверхточной съемки изображений, которая позволит различить номер автомобиля. С такими технологиями, уверяет Анна Еремина, оплачивать чужие штрафы за превышение скорости больше не придется.

«Когда используешь одну линзу, получаешь одно изображение, которое бывает размытым. Но если брать несколько маленьких линз, каждая из которых получает изображение, то полученное нами суммарное обработанное изображение становится максимально четким, с него можно получить точные данные. В основе этой разработки – теоретическая физика, умение программировать и терпение», - поясняет Анна Еремина.

Итак, вы заметили, что на корабль летит дракон. Как попасть в него с одного выстрела, если поднялся сильный ветер? Разработка ИОА СО РАН и здесь придет на помощь: научная группа (Анна Еремина и Дудоров Вадим Витальевич) научились фотографировать ветер и снимать с изображения скорость и траекторию движения. 

В реальном мире мы не охотимся за сокровищами и не стреляем в драконов, но ездим на автомобилях и летаем в самолетах. Свое спокойствие и безопасность можно доверить томским ученым.

По итогам зрительского голосования, победителем Science Slam стал Константин Протодьяконов. Видимо, истории о пути к мечте трогают публику неизменно, мы тоже немного прослезились.


Текст Алены Альковой