Научные открытия прошедшего года

Научные открытия прошедшего года

“Ъ” рассказывает о самых ярких исследованиях российских ученых в 2019 году

Вместе с экспертами Российского научного фонда “Ъ” выбрал девять самых ярких исследований российских ученых. В подборке — детектор нейтрино, новые болеутоляющие, виноградные вирусы и другие открытия.

Детектор нейтрино, который предотвратит аварии на АЭС

Российские ученые из лаборатории экспериментальной ядерной физики НИЯУ МИФИ создали сенсор нейтринного излучения РЭД-100. Известно, что частицы нейтрино легко проходят даже через бетонную защиту и оборудование атомных электростанций. Поэтому нейтринный детектор позволит дистанционно отслеживать процессы, происходящие в активной зоне ядерного реактора.

Использование этой технологии позволит повысить безопасность атомной энергетики, чтобы предотвращать техногенные катастрофы. Кроме того, такой детектор поможет в деле нераспространения ядерного оружия.

Основу российского детектора составляет жидкий ксенон, помещенный в титановый криостат. Взаимодействие нейтрино с атомным ядром ксенона приводит к появлению свободных электронов, которые вызывают сильное свечение газа. Это позволяет легко его зарегистрировать. Разработка уже привлекла внимание «Росатома», а также руководства Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). Первые испытания оборудования начнутся на Калининской АЭС в Тверской области в 2020 году.

Мобильное приложение, помогающее водителю оставаться внимательным

Согласно данным ВОЗ, большинство ДТП вызваны действиями водителей. Поэтому производители электроники задумываются о создании новых устройств — носимых или встроенных в автомобиль — которые следят за основными показателями состояния водителя и сообщают о возможных критических ситуациях. Российские ученые из Университета ИТМО создали мобильное приложение Drive Safely, которое выполняет ту же функцию и не требует покупки дополнительного оборудования.

Ученые установили основные признаки сонливости и ослабленного внимания водителя, а потом перевели их в численные параметры.

Программа наблюдает за положением головы водителя, степенью открытости глаз, частотой моргания, скоростью автомобиля, уровнем освещения в кабине и другими параметрами.

Для обучения программы разработчики использовали открытые библиотеки и базы данных компьютерного зрения, а также статистку, собранную с добровольцами. Приложение работает параллельно с навигационными системами и не мешает приему вызовов и сообщений.

Новый препарат против грибковых болезней зерна

Согласно Росстату, грибковые инфекции приводят к ежегодным потерям 20% урожая зерна, или 200 миллиардов рублей в год. Бороться с ними сложно — как бактерии приобретают устойчивость к антибиотикам, так и грибы становятся резистентными ко многим химикатам, что приводит к снижению эффективности действия препаратов. Созданные учеными из Института органической химии РАН препараты — фунгициды — основаны на органических пероксидах, производных пероксида водорода и получаются всего лишь за несколько стадий производства, в отличие от зарубежных фунгицидов.

Обнаружение противогрибковых свойств органических пероксидов стало открытием принципиально нового класса фунгицидов, полезных для агрохимии и медицины. Ранее считалось, что органические пероксиды неустойчивы и поэтому не подходят для использования в качестве действующих веществ препаратов. Но российские ученые получили стабильные вещества, которые можно хранить годами. Препарат прошел полевые испытания, доказав свою эффективность на разных видах зерновых на небольших посевных площадях. Исследователи отмечают повышение урожайности после обработки препаратом. В скором времени тесты пройдут в крупных хозяйствах.

Искусственные кости из полиэтилена

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен используют в искусственных суставах наряду с металлами и керамикой. Но это не очень прочный материал. Другой полимер — полиэфирэфиркетон — твердый и упругий, его используют в спинальной хирургии. Но он может крошиться, и поэтому не подходит для изготовления протезов конечностей. Команда российских химиков и инженеров создала имплант из двух этих полимеров: один придает оболочке твердость, другой делает сердцевину пористой. Получился материал, практически идентичный натуральной человеческой кости.

После установки импланта костная ткань человека сможет прорастать в него, заполняя поры. Поэтому со временем имплант станет единым целым с организмом.

Сейчас исследователи проводят испытания материала на лабораторных животных. В 2020 году планируется внедрить материал в ветеринарии для протезирования сломанных лап домашних животных. После материал ждут клинические испытания на людях. По мнению врачей, новая российская разработка способна произвести переворот в ортопедии.

Болеутоляющие, которые нашли в море

Исследователи из Тихоокеанского Института биоорганической химии (Владивосток) совместно с коллегами из филиала Института биоорганической химии (Пущино) нашли в морских анемонах ценные вещества для создания болеутоляющих препаратов нового поколения. Морские анемоны — продуценты огромного разнообразия биологически активных пептидов, которые могут быть использованы в фармакологии. Российские ученые обнаружили пептиды, способные бороться с болью. Эти вещества не вызывают привыкание и взаимодействуют с ионными каналами, которые участвуют в передаче боли. Испытания обнаруженных соединений на животных уже показывают положительные результаты. Одно из найденных веществ способно блокировать болевой рецептор в течение суток.

Новый метод исследования повреждений мозга

Ученые ТГУ разработали новый подход для исследования повреждений головного мозга у пациентов с рассеянным склерозом, инсультом и черепно-мозговыми травмами. В основе технологии — специальная математическая обработка данных МРТ. С ее помощью врач получает карты мозга, отражающие количество миелина — оболочек нервных волокон, по которым проходят сигналы в мозге. Впервые технологии позволят отслеживать этот показатель на живом человеке.

Сегодня метод внедрен в тестовом режиме в Москве, Санкт-Петербурге, Томске и Новосибирске. Исследователи улучшают технологию и ищут новые сферы ее применения. Так, метод адаптируется для диагностики заболеваний мозга плода и ребенка, а также при болезни Паркинсона.

Впервые в России нашли вирусы винограда

Виноградная лоза очень капризна — значительный объем урожая каждый год рискует погибнуть от вирусных заболеваний. Сотрудники ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН обследовали виноградники Краснодарского края и первыми в России нашли 7 вредоносных вирусов. Они, например, снижают содержание сахара в ягодах, уменьшают количество прижившихся прививок при заготовке посадочного материала и срок службы виноградника. Мониторинг насаждений позволит оценить распространение самых вредоносных вирусов и использовать чистые виноградники для заготовки посадочного материала, изначально свободного от вирусов.

Разработан метод анализа данных о космической погоде

В марте 1989 года сильная магнитная буря привела к аварии в энергосистеме канадской провинции Квебек — на огромной территории электричество было отключено почти на сутки. В этом году ученые Геофизического центра РАН значительно усовершенствовали «прогноз» космической погоды — они разработали метод получения более точных сведений о магнитной активности Земли.

Магнитные и ионосферные возмущения — частая причина нарушения работы систем радиопередачи и спутниковой навигации.

Это приводит к повреждениям и преждевременному износу проводящих сооружений, силовых кабелей, линий электропередачи, трубопроводов и железнодорожного оборудования. Информацию о геомагнитных возмущениях собирают спутниковые системы, а также магнитные станции и обсерватории. Российские ученые создали и успешно протестировали методику, позволяющую по данным измерений на магнитных станциях и обсерваториях получать региональные индикаторы магнитной активности. А на их основе возможно оценить воздействие факторов космической погоды на объекты инфраструктуры. Сейчас идет работа над построением карт, показывающих степень влияния геомагнитной активности в том или ином регионе.

Раскрыта история заселения Восточно-Сибирской Арктики

Международная команда ученых с участием российских исследователей впервые изучила ДНК древнего населения Восточно-Сибирской Арктики и установила, как люди расселялись в этой области 30 тысяч лет назад.

Это открытие позволит восстановить процессы заселения человеком не только Северной Евразии, но и Америки.

Несколько лет назад исследователи нашли останки людей на стоянках у рек Яна и Колыма. Ученые извлекли из обнаруженных зубов и костей генетическую информацию и «прочитали», секвенировали ее. Анализ этих данных показал, что на территории Восточной Сибири за последние 30 тысяч лет прошло не менее трех крупных миграций. Люди двигались с юга на север, а в последние 5 тысяч лет на Северо-Востоке случались обратные миграции из районов Северо-Западной Северной Америки. Это открытие поможет найти корни северных народов России и многих племен индейцев Канады и США.