Цвета науки

Мир науки многогранен и красочен. Новые материалы, археологические находки, уникальные животные и растения — ученые работают с яркой палитрой самых разных исследовательских объектов, а Российский научный фонд поддерживает их в этом. Фотопроект «Цвета науки» создан Фондом для того, чтобы привлечь внимание к научным исследованиям через визуальный образ. Предлагаем вместе с нами выбрать свой научный цвет года, а также предложить свой по ссылке!

Алмаз – минерал, сочетающий в себе уникальные свойства, привлекательные в том числе для квантовых технологий, микроэлектроники и оптики. Но современной науке нужны очень чистые кристаллы высокого качества, более того, с определенными повторяющимися свойствами. В природе таких не существует. Впервые в нашей стране крупный синтетический алмаз массой 1,5 карат вырастили в Институте геологии и минералогии с помощью БАРСов (оригинальных беспрессовых аппаратов «разрезная сфера»). Сегодня ученые не только экспериментально создают условия образования алмазов, подобные природным, но и получают уникальные кристаллы, аналогов которым в природе нет. Например, синтезированы алмазы с примесью германия, который образует в структуре кристаллов центры с интересными люминесцентными свойствами.

Подробности - в карточках проектов (1, 2). Автор фото - Юрий Пальянов.

Бактерии, черви, грибы и множество морских организмов могут излучать свет. Международная команда из 27 ученых впервые полностью расшифровала механизм свечения грибов: его обеспечивают 4 фермента. Теперь ученые могут превратить растение в настоящий светильник! Зеленое свечение исходит от листьев, стеблей, цветов и даже корней, оно позволяет разобрать текст в книге. Изучение биолюминесцентных организмов имеет еще и прикладное значение: тест-системы разного цвета можно применить в экологии, сельском хозяйстве или в медицине для визуализации раковых клеток.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Александр Мишин / ИБХ РАН.

Изменения климата приводят к увеличению количества дождей, выпадающих в высоких широтах. В зависимости от влажности лишайники (на фото) могут как выделять, так и поглощать метан. За этим уникальным процессом пристально следят исследователи из Красноярского научного центра СО РАН. Результаты имеют важное значение для прогнозирования потоков парниковых газов в экосистемах, подстилаемых многолетней мерзлотой.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Анастасия Тамаровская / ФИЦ КНЦ СО РАН

Цвет «Рачковый оранжевый» посвящен исследованиям рачков амфипод, по виду напоминающих пресноводных креветок. Амфиподы впечатляют не только разнообразием форм, размеров и раскраски. Ученые ИГУ, выполняя проекты по грантам РНФ, используют их в качестве модельной системы (даже превращают рачков в светлячков!) для экологических и эволюционных исследований, ведь это крупнейшая по численности видов группа, населяющая как мелководье озера Байкал, так и его таинственные глубины. На сегодняшний день описано более 350 эндемичных видов и подвидов байкальских рачков.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Полина Дроздова.

Наскальное искусство считают чем-то монументальным и недвижимым: что случится с камнем? На самом деле, оно ускользает от нас. Ветер, вода и время разрушают наскальные рисунки древних людей IV–III тыс. до нашей эры – петроглифы. Так, ежегодно экспедиции археологов находят в пещерах, на скалах и речных валунах новые петроглифы, но теряют старые. Благодаря команде из Института археологии РАН, терпеливо очищающей от следов граффити, костров и лишайников, а также оцифровывающей памятники наскального искусства, любой желающий может онлайн покрутить 3D-модели петроглифов при разном освещении, чтобы рассмотреть мельчайшие штрихи наскальной живописи в Кемеровской области, Красноярском крае, Хакасии, Хабаровском крае и на Урале.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Елена Миклашевич / Музей-заповедник «Томская писаница».

Модель развития деменции на уровне клеток впервые построена учеными ИБХ РАН совместно с коллегами из России и Германии. Для этого команда ученых воссоздала контролируемый окислительный стресс в отдельных нервных клетках мозга мышей, из-за которого у них быстрее «стирается» память. В будущем это поможет диагностировать болезни Альцгеймера и Паркинсона до момента появления когнитивных нарушений. Кроме того, разработка – это готовая платформа для проверки лекарственных препаратов против нейронального окислительного стресса и старения мозга.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Олег Подгорный.

Исследователи Института астрономии РАН и САО РАН изучили пространственную структуру трех областей ионизованного водорода в спиральном рукаве Персея и нашли свидетельства звездного ветра в одной из них. На небе эти области видны как светлые туманности разнообразной формы. Астрономы не могут поставить над своими объектами эксперименты — изучая межзвездную среду в картинной плоскости неба, они вынуждены искать способы восстановления трехмерной структуры межзвездного вещества. В будущем авторы создадут атлас ярких ионизованных областей северного неба, а также оценят вклад звездного ветра в процесс образования туманностей. Исследование, поддержанное Фондом, поможет изучить многообразие проявлений межзвездной среды, влияющих на образование новых светил.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Мария Кирсанова.

Это фотопротеин обелин — биолюминесцентный белок гидромедузы. Его особенность проявляется в излучении голубого света при взаимодействии с субстратом — целентеразином и кальцием. Ученые Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН с коллегами из МФТИ исследовали особенности свечения белка обелина. Затем авторам удалось перестроить активный центр самого белка с помощью генной инженерии. Мутантные белки не потеряли способности к биолюминесценции, но вместо вспышки наблюдалось длительное свечение. Проделанная работа красноярских ученых позволит создавать белки с улучшенными свойствами для применения в медицине, клеточной биологии и биотехнологии.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Павел Наташин.

Это – корова Цветочек, получившая имя по названию клеточной линии, использованной в качестве донора ядра яйцеклетки. В 2020 году она стала первым клоном крупного рогатого скота в России. Более того, спустя несколько лет принесла здоровое потомство – телочку Декабристку. Также в ВИЖ им. Л. К. Эрнста живет клонированный гибридный ягненок Конгур. Клонирование — платформа для применения другой эффективной технологии — генетических ножниц CRISPR-Cas9. Перемещая и вырезая «вредные» фрагменты ДНК, можно достаточно быстро создавать животных с нужными характеристиками: ускорять их рост, получать гипоаллергенное молоко и даже выводить новые породы и сорта растений.

Подробности - в карточке проекта.

Так лазерный луч наносит защитную голограмму на поверхность металлического материала. Например, можно сделать изображение с эффектами динамики, анимации и объема на часах или промышленных деталях, чтобы отличить оригинал от подделки. Причем изображение нельзя удалить, а цена и время на изготовление гораздо ниже классических типографических методов нанесения. Чтобы добиться таких результатов, ученые ИТМО модернизировали лазерную установку с помощью специально разработанных систем: модуля управления излучением, который и позволяет получать нужную картинку, и программы, связывающей шаблон защитной голограммы с режимами модуля. Для записи голограмм использовали только один лазерный пучок, параметры которого можно менять.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Университет ИТМО.

Это метаповерхность. Такие поверхности позволяют управлять электромагнитной волной путем изменения ее амплитуды, фазы или поляризации. Ученые ИТМО активно занимаются исследованиями в области метаповерхностей микроволнового диапазона. Эти исследования помогут научиться эффективно управлять электромагнитным полем, а значит, – создавать высокочувствительные датчики, устройства хранения информации или нелинейные оптические приборы

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Университет ИТМО.

Внешний вид ядовитых родственников гадюк - куфий - обычно устрашает: серьезный вид им придает крупный щиток, образующий похожий на бровь козырек. Однако ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова нашли в Таиланде новый вид куфий, которые выглядят иначе: над их глазами расположены многочисленные маленькие, слегка выступающие чешуйки, которые больше похожи на ресницы, поэтому их назвали Trimeresurus ciliaris, что в переводе с латыни означает «реснитчатая куфия». Ученые продолжают свои исследования, чтобы лучше понять распространение змей, их рацион питания, репродуктивную биологию, размер популяции и охранный статус.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Николай Поярков / МГУ имени М.В. Ломоносова.

Разработка «светящихся» гибридных молекул (флуоресцентных конъюгатов) для диагностики рака предстательной железы — это многостадийная работа. И даже, казалось бы, такой рутинный этап работы, как подготовка исходных соединений, растворителей и реактивов, может скрывать удивительную красоту химического мира. На фотографии как раз изображен именно такой процесс: капли расплавленного натрия в диоксане во время перегонки. Сегодня в ходе работ по грантам РНФ ученые МГУ имени М.В. Ломоносова получили серию потенциальных диагностических препаратов на основе гибридных молекул, которая в дальнейшем поможет улучшить качество и продолжительность жизни многим пациентам.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото – Анастасия Успенская / МГУ имени М.В. Ломоносова.

Мышиный игривый

Мыши — самые известные и важные животные в лаборатории. Это наши маленькие копии массой примерно 20 грамм. При этом ключевые органы и основные биологические системы у них почти такие же. Их геном как минимум на 80% повторяет геном человека, а мозг, кровообращение, иммунитет и поведение способны помочь приблизиться к разгадке самых сокровенных тайн человеческого организма. Если бы не мыши, мы не смогли бы узнать о причинах появления, развития и способах лечения сотен заболеваний и помочь многим тысячам пациентов. Их геном как минимум на 80% повторяет геном человека, а мозг, кровообращение, иммунитет и поведение способны помочь приблизиться к разгадке самых сокровенных тайн человеческого организма.

Узнать больше о мышах и других лабораторных животных можно в мультимедийном проекте Фонда «Неизвестные герои науки»: https://animals.rscf.ru/

К слову, проект стал отправной точкой для совершенствования механизмов регулирования исследовательской биоэтики. Экспертный совет Фонда сформировал позицию по этике использования животных в научных экспериментах, выполняемых при поддержке РНФ. Эта деятельность направлена на улучшение исследовательской культуры.

Мышиный игривый

Трудно переоценить значение урана для современной цивилизации. Практически все стадии ядерного топливного цикла неразрывно связаны с минералогическими исследованиями: разведка месторождений, добыча урановых руд, хранение и переработка радиоактивных отходов. Атомную энергетику можно считать наиболее эффективной сегодня среди «зеленых», причем как в прямом, так и переносном смысле. Вторичные минералы урана обладают яркими окрасками различных оттенков желтого, оранжевого и зеленого цветов, а в ультрафиолете становятся еще более впечатляющими, как этот образец метаотенита.

Исследования ученых Санкт-Петербургского государственного университета, работающих с минералами урана, помогут лучше оценить возможности этих соединений для решения различных фундаментальных и прикладных задач.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Илья Корняков и Владислав Гуржий / СПбГУ.

Совместный раствор двух полимеров образует сложную эмульсию типа «капля в капле». Структура такой смеси оказывает значимое влияние на ее поведение и характеристики при течении и переработке, и особенно влияет на процесс вытягивания струи и формование полимерных волокон. Из растворов полимеров ученые Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН создают волокна с заданными свойствами, например, устойчивые к высоким температурам и ультрафиолетовому излучению. Такие волокна за счет своих характеристик перспективны для создания теплоизоляции, различного текстиля или для получения термостойких устройств для фильтрации горячих газов, что обеспечивает экологию воздушного пространства.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Лидия Варфоломеева / ИНХС РАН.

Это родамин — семейство флуоресцентных красителей, широко используемых с разными научными целями. Они привлекательны благодаря их яркой светимости, устойчивости к излучению и растворимости в воде. Сотрудники Сеченовского университета используют родамин как индикаторный краситель, чтобы изучать движение жидкостей в микрофлюидной системе, имитирующей среду и условия маточной трубы. Такая система будет оценивать качество сперматозоидов и станет эффективнее стандартных тестов, которые семейные пары проходят в процессе подготовки к ЭКО. Дальнейшее внедрение разработки в систему здравоохранения обеспечит значительный прогресс в лечении мужского бесплодия и повысит шансы супругов на рождение ребенка.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Фредерико Давид Аленкар де Сена Переира / Сеченовский университет.

Так выглядит аналог противовирусного лекарственного препарата под ультрафиолетом, сделанного в Уральском федеральном университете (УрФУ). Изначально это был раствор, который выпарился, и осталось только само вещество. Необычный вид связан с неравномерным высыханием растворителя и остатками капель воды в некоторых местах, которые улетучились позже. Исследователи УрФУ много лет создают и выпускают лекарства для лечения различных заболеваний.

Подробности - в карточке проекта. Авторы фото - Ева Берснева и Сергей Андров / УрФУ им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Это микрофотография уха мыши на 10 день роста экспериментальной опухоли – рака кишечника. Чтобы получить такую фотографию, ученые наложили флуоресцентное изображение сосудов на фотографию опухоли. Разные цвета связаны с алгоритмом наложения. Таким образом исследователи НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий Приволжского исследовательского медицинского университета оценивают влияние лекарств на клетки, окружающие опухоль, поскольку от них также зависит эффективность терапии. В работе ученые используют методы оптического биоимиджинга – технологию наблюдения за работой организма изнутри с помощью световых сигналов.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Вадим Елагин.

Одним из самых перспективных направлений в развитии вычислительной техники сегодня считается переход от электронной к оптической платформе, где в роли носителей информации выступают фотоны. Такой подход позволит многократно ускорить передачу колоссальных объемов данных. Исследователи из Университета ИТМО и Сколтеха создают одиночные микрокристаллы галогенидных перовскитов с настраиваемыми фотофизическими свойствами, которые можно изменять, варьируя их катионный и анионный состав. Эти микроструктуры служат элементарными компонентами будущих фотонных чипов. На фото под микроскопом с 10-кратным увеличением — именно такие кристаллы.

Подробности - в карточке проекта. Авторы фото - Елизавета Сапожникова и Григорий Верхоглядов.

Это скопления субмикронных алмазов, которые в десятки тысяч раз меньше нашего телефона. Они выращены методом осаждения при низких давлениях из СВЧ-плазмы. Таким образом ученые Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН создают алмазную пленку с диэлектрическими свойствами для дальнейшего формирования на ней полупроводниковых приборов – устройств, которые лежат в основе окружающей нас электроники.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Валентин Антонов.

Это коронарная артерия с имплантированным стентом – каркасом, который расширяет просвет артерии, суженной из-за атеросклеротических бляшек. Изображение получено методом оптической когерентной томографии. Она в режиме реального времени позволяет увидеть сосуд изнутри и понять, какие процессы в нем происходят. С использованием этой технологии ученые Томского НИМЦ и УрФУ следят за формированием неоинтимы – ткани, выстилающей поверхность имплантированного стента в коронарной артерии.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Иван Бессонов / Тюменский кардиологический научный центр – филиал Томского НИМЦ.

Это не старая неоновая лампа, а плазма, хотя тоже неоновая. Такая плазма находит массу технологических применений, в первую очередь, при производстве микроэлектроники. Для изготовления современного процессора требуется произвести около 500 технологических операций, из них больше половины используют плазму. На фотографии она находится в плазмохимическом реакторе – сложной установке, где газ взаимодействует с электрическим полем, чтобы превратиться в плазму и в условиях низких давлений создать новые материалы. Здесь удаляют нежелательные слои или меняют поверхностные свойства материала, создают точные структуры микросхем, получают высококачественные тонкие пленки для производства транзисторов и других элементов технологий. Ученые МГУ имени М.В. Ломоносова разрабатывают не имеющий аналогов диагностический комплекс, чтобы в режиме реального времени видеть и с беспрецедентной точностью контролировать все происходящие в реакторе процессы. Разработка ускорит развитие промышленной технологической линии производства интегральных схем на предприятии партнера – компании «НИИМЭ».

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Зиганшин Илья / МГУ имени М.В. Ломоносова.

Это не фотография Земли из космоса, а изображение биопленок – самой распространенной формы существования бактерий в природе. Они устойчивы к дезинфицирующим средствам и антибиотикам и могут заселять медицинские материалы. Биопленки патогенных бактерий становятся причинами внутрибольничных инфекций. Научные сотрудники из Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (Саратов) разработали новый метод на основе флуоресцентных золотых нанокластеров для выявления бактериальных биопленок на поверхности различных медицинских изделий, включая покровные стекла, пробирки и урологические силиконовые катетеры. «Светящиеся» нанокластеры способны специфично связываться c бактериальными биопленками. Этот метод в 10 раз более чувствителен, чем общепринятый золотой стандарт – детекция с помощью кристаллического фиолетового. Фотография сделана с помощью инвертированного флуоресцентного микроскопа с увеличением в 200 раз.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Даниил Чумаков / ИБФРМ РАН.

Это не художественный рисунок черной дыры или радужки глаза. Так царапины на поверхности кремниевой пластины оставляет бумага с алмазным напылением. Полированные пластины используют в Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН для выращивания на них многослойных полупроводниковых структур, предназначенных для создания разных приборов микроэлектроники.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Владимир Вдовин / ИФП СО РАН.

Этот рельеф, напоминающий чешую животного, — наледь в горах. Такая специфическая форма сезонного оледенения характерна для горных условий многолетней мерзлоты. Вода намерзает слоями: подземные воды, которые нашли путь сквозь мерзлоту, прорываются наружу и застывают. Таким образом, мы видим «живой», постоянно меняющийся ледяной пейзаж. Наледи включены в число наиболее опасных природных явлений России. На фотографии изображена самая изученная наледь, формирующаяся в бассейне реки Анмангында Магаданской области. Исследователи Северо-Восточного государственного университета изучают современное состояние многолетней мерзлоты региона и оценивают риски, связанные с их разрушением из-за климатических изменений и горнодобывающей деятельности. На основе полученной информации они создают систему мониторинга и базу данных, а также разрабатывают рекомендации для обеспечения устойчивости инфраструктуры и безопасного развития региона. Фотография сделана из более чем 50 снимков, снятых с помощью беспилотного летательного аппарата при температуре воздуха ниже -50 градусов.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Андрей Осташов / Государственный гидрологический институт.

Когда в клетках накапливаются активные формы кислорода, повреждающие белки, жиры и ДНК, происходит окислительный стресс. Он сопровождает огромное количество разных патологий, в том числе инсульт и болезнь Альцгеймера. Но ученые задаются вопросом: вызывает ли окислительный стресс эти болезни или только сопровождает их? На такой амбициозный вопрос отвечают ученые ГНЦ Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН и РНИМУ имени Н.И. Пирогова. Они создают и тестируют на животных генотерапевтические препараты, останавливающие разрушение клеток. Для отслеживания окислительного стресса в животных исследователи создали панель биосенсоров, основанную на флуоресцентных («светящихся») белках. Как раз на фотографии видно наложение сигнала флуоресцентного красителя и биосенсора.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Виктория Чебаненко / ИБХ РАН.

На закате ледниковой эпохи — 13–12 тысяч лет назад — вода в прибрежных лагунах сегодняшней Калининградской области становилась то пресной, то солоноватой. Об этом «рассказали» микроскопические водоросли — диатомеи, чьи клетки защищены изящными кремниевыми панцирями, словно выточенными ювелиром. Ученые из Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена и Института географии РАН извлекли из берегового обнажения у поселка Куликово 67 тончайших слоев осадков. В них — 204 вида диатомей, что необычайно много для позднеледниковья. Изменения в их составе отражают каждую смену климата: потепление, кратковременное похолодание, колебания уровня воды и даже появление проточных потоков, о чем свидетельствует всплеск численности крупных диатомей рода Gyrosigma. Эти «панцирные» водоросли — живые летописи древних экосистем. Их окаменевшие останки, не видимые невооруженным глазом, хранят детали, сравнимые с ежегодными кольцами деревьев: каждые 6–30 лет — новый слой истории. Благодаря им ученые могут не только восстановить картину палеоклимата восточной Прибалтики, но и точнее прогнозировать, как современные экосистемы отреагируют на глобальные изменения.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Анна Рудинская / Институт географии РАН.

Так с высоты 500 метров выглядит поверхность котловины «Батагай» в Северной Якутии – крупнейшего в мире примера крайне тесной и уязвимой взаимосвязи между почвой и вечной мерзлотой. Здесь, как и в других зонах вечной мерзлоты, формируется особое природное образование — почвенно-мерзлотный комплекс мощностью в 1–3 метра. Он словно пирог состоит из нескольких слоев. Переходный слой вечной мерзлоты интересен тем, что может оттаивать в особенно теплые годы или при изменении условий на поверхности — из-за пожаров, хозяйственной деятельности человека или строительства. Другой, промежуточный слой расположен глубже и «записывает» в своем строении длительные изменения климата за последние десятки тысяч лет, а иногда — и последствия сильного воздействия человека на эту территорию в прошлом. Этот комплекс выполняет множество экологических функций и тесно связан с другими элементами ландшафтов. Его исследованием занимаются сотрудники Пущинского научного центра биологических исследований РАН. Особенно важно вести такие исследования в регионах, где вечная мерзлота залегает близко к поверхности и занимает почти всю территорию. Учитывая, что около двух третей России покрыто вечной мерзлотой, всестороннее исследование почвенно-мерзлотных комплексов — одна из ключевых научных задач для страны.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - Алексей Лупачев / ПНЦБИ РАН.

Это рак, который питается пробиотиками, разработанными исследователями Донского государственного технического университета. Ученые создают линейку кормовых пробиотических добавок для ракообразных на основе уникальных местных штаммов бактерий. Рецептуры пробиотиков разработаны с учетом вида и возраста ракообразных, выращиваемых в искусственных условиях, – австралийского красноклешневого рака и гигантской пресноводной креветки. Исследования показывают, что такие добавки позволяют на 30% снижать затраты на корма и увеличивать до 50% выживаемость водных обитателей. Молекулярно-генетические методы помогают создать корма из альтернативных белковых источников, оценить их влияние на здоровье и рост раков и рыб, и тем самым открыть путь для масштабирования нового направления в отечественной аквакультуре.

Подробности - в карточке проекта. Автор фото - ДГТУ.

Это кристаллы комплексов меди при облучении ультрафиолетовым светом. Кристаллы медных комплексов вспыхивают ярким свечением. В темноте лаборатории они похожи на волшебные новогодние огни: будто снежинки на фоне ночного неба или разноцветные гирлянды, каждая со своим уникальным оттенком и характером. Ученые из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН создали люминесцентные комплексы меди и серебра, способные буквально «чувствовать» свое окружение и откликаться на него цветом испускаемого света — от теплых оттенков желтого и красного до холодных зеленого и синего. Чтобы управлять цветом наблюдаемого свечения, исследователи меняют растворитель, в котором формируются кристаллы. За счет этого происходит тонкая настройка — структура соединения перестраивается, меняются расстояния между атомами, а вслед за этим трансформируется цвет излучения. Так рождается управляемая игра света, разворачивающаяся на уровне отдельных молекул. Однако эта способность — не просто красивый феномен. Это один из ключевых принципов разработки новых энергоэффективных материалов. Подобные «отзывчивые» люминофоры могут лечь в основу ярких дисплеев, высокочувствительных химических сенсоров и современных источников света с настраиваемыми характеристиками.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Арина Ольбрых.

Цвет воды – не фиксированная величина и не один оттенок. Он меняется во времени, пространстве и в масштабе – от минут и метров до сезонов, десятилетий и целых эпох. Цвет отражает не поверхность воды, а процессы внутри нее: динамика течений, биологическая активность, вклад рек, влияние климата и человека. Ученые ННГУ им. Н.И. Лобачевского, ИПФ РАН им. А.В. Гапонова-Грехова изучают оптические свойства воды в реке Волге, чтобы разработать специальные алгоритмы для спутникового мониторинга с учетом сезонных и локальных изменений. Их цель – улучшить оценку качества воды и заложить основы современной системы экологического контроля внутренних водоемов России.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Александр Мольков / ИПФ РАН.

Это личинка морского червя в процессе развития. Его тело как будто собрано из одинаковых колечек — сегментов. Основных всего три, а около сотни остальных образуются на заднем конце тела из постоянно делящихся стволовых клеток (область с коричневой окраской справа). Такое деление на повторяющиеся части — сегментацию — мы наблюдаем не только у дождевых червей, но и у насекомых, рыб, птиц и даже у человека: наш позвоночник, ребра, мышцы спины и нервная система тоже формируются по сегментному принципу. Ученые Санкт-Петербургского государственного университета исследуют беспозвоночных, чтобы лучше понять эволюцию более сложных животных и человека, а также процессы восстановления тканей после повреждений.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Виталий Козин / СПбГУ.

При диабете в крови образуется слишком много глюкозы: сахара прилипают к важным веществам в теле, из-за чего не только портятся кожа и сосуды, но и ухудшается работа почек, образуются незаживающие раны и возникают другие неприятные осложнения. Чтобы предотвратить это, исследователи из Химико-фармацевтического центра ХТИ УрФУ синтезируют вещества, которые могут эффективнее существующих лекарств справляться с проблемой. На фото как раз такое соединение под ультрафиолетом, состоящее из полициклических азагетероциклов. Это молекулы из углеродных колец, в которых несколько атомов углерода заменены на азот. Такие вещества оказались способны подавлять вредное «прилипание» молекул глюкозы к гемоглобину и коллагену. Также соединения снизили активность фермента, который разрезает сложные углеводы до глюкозы, приводя к повышению ее уровня в крови. Благодаря этому новые молекулы могут стать основой для разработки препаратов против осложнений сахарного диабета второго типа, нейродегенеративных заболеваний и некоторых видов злокачественных опухолей.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Сергей Андров и Ева Берснева / УрФУ имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Зеленые бусины — это клетки микроводорослей, а в будущем — биопроцессоры природных антиоксидантов. Эти вещества снижают концентрацию активных форм кислорода, которые аккумулируются в клетках при неблагоприятных условиях — например, при действии ультрафиолетового излучения и накоплении тяжелых металлов, — разрушают их и могут привести к гибели микроорганизмов. Сравнение антиоксидантных систем, работающих в клетках у разных штаммов микроводорослей, позволит выявить из них наиболее устойчивые к неблагоприятным условиям и использовать их в качестве источников антиоксидантов. Поэтому исследователи Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН и Мелитопольского государственного университета продолжают поиск новых высокопродуктивных штаммов в их естественной среде обитания.

Подробности – в карточках проектов. Автор фото – Евгений Мальцев / ИФР РАН.

Животный планктон — это 95% объема биосферы. Его исследование позволяет лучше понимать ресурсы Мирового океана и точнее моделировать климат Земли. Сотрудники Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН изучают, как цветение микроскопических водорослей у поверхности океана влияет на количество и распределение на разных глубинах зоопланктона — рачков, медуз и других водных обитателей. На фото — шлемоносная медуза (Periphylla periphylla), пойманная в Центральной Атлантике на глубине 1000-1500 метров.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Андрей Веденин / ИО РАН.

Сотрудники Физического института им. П.Н. Лебедева РАН создают кристаллы, способные светиться под ультрафиолетом. Кристаллы представляют собой упорядоченные соединения ионов редкоземельных металлов — европия или тербия — с особыми органическими молекулами, которые работают как «антенны», ловящие свет. В эти органические молекулы исследователи встраивают атомы кремния, германия или олова, после чего ученые в деталях исследуют, как энергия переходит от органической части к металлу, заставляя вещество светиться. Результаты работы позволят синтезировать новые материалы с контролируемыми оптическими свойствами для биомедицины — умных сенсоров и датчиков, а также для защиты денег и документов от подделок.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Виктория Гончаренко / ФИАН.

Социальное поведение – один из важнейших способов адаптации животных к условиям окружающей среды. Групповой образ жизни и формирование сложной системы социальных связей характерны для многих зубатых китообразных, в том числе для белух, которые способны образовывать крупные стада численностью до нескольких тысяч особей. Сотрудники Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН уже более 30 лет исследуют летнее скопление этих животных, ежегодно наблюдаемое у Соловецких островов в Белом море. Чтобы изучить индивидуальные социальные предпочтения белух в скоплении и проследить многолетнюю историю отдельных особей, ученые используют метод фотоидентификации – распознавание животных на фото по их естественным меткам на теле: шрамам, царапинам и пятнам на коже.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Елена Панова / ИО РАН.

Миллиарды лет назад эти крошечные живые существа – цианобактерии – наполнили нашу планету кислородом, чтобы мы могли дышать. В почве они работают как мини-фабрики: захватывают азот из воздуха, делают землю рыхлой и влажной, выделяя специальную слизь, и создают полезные вещества, которые помогают растениям расти крепкими и не бояться жары или засухи. Но как среди тысяч разных видов найти самых полезных? Ученые из Пущинского научного центра внимательно изучают эти бактерии: определяют их генетический потенциал и находят полезные признаки для сельского хозяйства. Самые перспективные варианты могут стать основой для российских эко-удобрений — безопасных препаратов, которые помогут фермерам получать устойчивые урожаи и восстанавливать плодородие почв.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Анна Темралеева / ФИЦ ПНЦБИ РАН.

Как гены могут влиять на физические способности человека? Как физические нагрузки, возраст и другие факторы влияют на состояние наших мышц? Эти и другие вопросы изучает лаборатория молекулярной генетики человека ФНКЦ физико-химической медицины имени академика Ю.М. Лопухина ФМБА России. Ученые сравнивают кратковременные эффекты силовых тренировок и долговременные изменения, исследуя образцы мышечной ткани (на фото), анализируют гены и эпигенетические маркеры. Это помогает лучше понять, как мышцы адаптируются к нагрузке, и создает научную основу для более точных и персонализированных подходов в спортивной медицине и физиологии.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Татьяна Вепхвадзе / ФНКЦ ФХМ им. Ю.М. Лопухина.

Минерал гидрокалюмит напоминает многослойные кружева: между прочными пластами располагаются анионы, молекулы воды и катионы, определяющие характер и свойства всего соединения. Сотрудники Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН изучают, как изменения в химическом составе минералов — замена одного иона на другой, перестройка водородных связей — заставляют всю кристаллическую архитектуру меняться. Полученные данные будут полезны при разработке новых материалов и совершенствовании их функциональных свойств.

Подробности – в карточке проекта. Авторы фото – Елена Житова, Елизавета Сысоева / ИВС ДВО РАН.

Яркий пурпурно-фиолетовый цвет, знакомый нам по чернике, ежевике и черному рису, — это работа природных пигментов-антоцианов. Они не только создают естественную красоту, но и считаются мощными антиоксидантами, полезными для здоровья. Однако их «капризный» характер — чувствительность к свету, температуре и воздуху — долгое время ограничивал широкое использование в пищевой промышленности. Ученые Астраханского государственного технического университета нашли рациональное решение этой проблемы. Они «упаковали» нестабильные антоцианы из черного риса в защитную матрицу из инулина (пребиотического волокна из топинамбура), создав быстрорастворимый, мелкодисперсный порошок. Это удалось сделать с помощью распылительной сушки: технология позволяет мгновенно испарять влагу по всему объему частицы, минимизируя тепловое воздействие и сохраняя нестабильные молекулы пигмента в сохранности. На фотографии — результат этой работы: сыпучий порошок насыщенного фиолетового цвета. Оттенок зависит от концентрации драгоценного пигмента в оболочке из инулина. Теперь этот «законсервированный» цвет можно легко добавлять в продукты, придавая им не только визуальную привлекательность, но и спектр полезных свойств. Так наука учится сохранять природные свойства пищевых компонентов для здоровья человека.

Подробности – в карточке проекта. Авторы фото – Ольга Коннова / АГТУ.

Ученые из Научно-исследовательского центра LIFT с коллегами разработали раневое покрытие с полимерными микрокамерами, которые действуют как крошечные «капсулы-дозаторы»: постепенно высвобождают активные вещества прямо в ткань и тем самым ускоряют заживление, снижая воспаление и риск рубцевания. При этом структуру материала можно тонко настраивать под требуемую скорость доставки веществ. Это напоминает кемпинг: вытянутые микрокамеры выглядят как ряды палаток, а окружающие их скопления клеток — словно группы туристов, обживающих пространство, что наглядно иллюстрирует, как материал становится «обитаемой средой» для восстановления тканей. В перспективе технология может лечь в основу персонализированных перевязочных средств и даже применяться в более сложных медицинских задачах, включая восстановление поврежденных тканей и имплантацию.

Подробности – в карточке проекта. Автор фото – Алексей Ермаков / Научый центр LIFT.