Сибирь научная: какие исследования проводят ученые Алтайского края

Министр экономического развития России Максим Решетников совершает рабочую поездку по Сибири. Этот обширный российский регион известен не только удивительной природой и туризмом, но и обилием инноваций. В частности, в пятницу министр осмотрел первое в России прогулочное судно на электротяге «ЭкоходЪ», которое спустили на воду в Красноярске в этом году. Сегодняшняя остановка — Алтайский край, родина множества уникальных открытий. Здесь умеют заживлять раны с помощью чайного гриба, изучают «марсианских» микробов и ищут следы древних цивилизаций.

О том, чем еще занимаются ученые региона, читайте в нашей статье.

Растения по штрихкоду и микробы-экстремалы

Разнообразие флоры и фауны Алтайского края всегда привлекало исследователей. Здесь обитают более 320 видов птиц, 90 видов млекопитающих и произрастает около 2 тыс. видов высших сосудистых растений — это, к слову, почти две трети видового разнообразия всей Западной Сибири.

В прошлом году биологи исследовали более 300 малоизученных и редких видов растений Алтая: проанализировали их гены, а после разработали специальные ДНК-штрихкоды. Их используют в природоохранной деятельности, так как по таким кодам можно легко распознать редкую флору, которую, например, запрещено вывозить из страны.

Кроме того, на Алтае ученые постоянно находят новые виды животных и растений. Например, в прошлом году они обнаружили ранее неизвестный вид паука из семейства пауков-волков, а в этом году — новый вид бабочки-стеклянницы.

Природа Алтая до сих пор таит в себе много загадок и вызовов для ученых. Оказывается, в регионе можно найти даже «марсианских» микробов. Нет, они не прилетели из космоса, просто эти микроорганизмы могут существовать при сверхвысоких и низких температурах при постоянном недостатке пищи и кислорода. Гипотетически, подобные микроорганизмы могли бы выжить даже на других планетах.

Их нашли случайно — в 2011 году ученые взяли пробу воды в одном из озер на Кулундинской равнине, которое находится на севере Алтайского края. Из пробы вырастили колонию микробов, где и обнаружили неожиданных жильцов. По форме эти микроорганизмы напоминали греческую букву «омега». Этих микробов можно применять в промышленности и экспериментальной химии.

Каменные ледники и горящие деревья

Леса, реки и пещеры региона — площадки для множества научных открытий, и ученым нужно решить, как сохранить это природное наследие. Дело в том, что изменения климата и отголоски глобального потепления сильно вредят природным богатствам.

Например, за полтора века площадь ледников в горах Алтая сократилась вдвое. Сейчас этот процесс ускорился — в последнее десятилетие исследователи отмечают, что ледник ежегодно отступает примерно на 14 метров. Из-за уменьшения ледников падают и запасы пресной воды в регионе.

Однако ученые нашли то, что может решить эту проблему — каменные ледники. Это лед, который «прячется» под камнями, консервируется там и может существовать намного дольше, чем на поверхности. Начиная с 1990-х изучением таких ледников занимается Алтайский государственный университет (АлтГУ). Специалисты обнаружили уже более 5 тыс. таких объектов.

Но ледники и источники пресной воды — не единственное, что волнует исследователей региона. В Алтайском крае будто сошлись лед и пламень. И ежегодно летом здесь вспыхивают пожары, которые уничтожают тысячи гектаров леса. Так, площадь одного из последних природных бедствий в регионе достигла почти 9,8 тысяч га.

Чтобы спасти леса, ученые Алтайского государственного аграрного университета (АГАУ) составили список наиболее пожароопасных растений. Они изучили параметры горения разных видов лесного топлива и выяснили, что особенно опасны места, где растет дуб и ива — за такими лесными участками нужно следить наиболее внимательно, особенно в засушливый летний период.

Вторая жизнь мусорных полигонов

Природу региона нужно спасать не только от катаклизмов, но и от деятельности человека, которая подчас оборачивается загрязнением земель и вод. Поэтому алтайские исследователи придумывают способы очистить регион от мусора и промышленных отходов.

Например, в АГАУ нашли решение, которое позволит оживить и озеленить бывшие мусорные полигоны, превратить их в поля, где можно выращивать кормовые травы для сельскохозяйственных животных. Для этого используют осадки сточных вод — органические и минеральные вещества, которые получаются во время их очистки. Первые исследования подтвердили, что такая «добавка» повышает плодородность почвы. Причем этот метод безопасен.

Другое эко-решение местных ученых — установка для очистки воды от вредных примесей. Ее создали в Алтайском государственном техническом университете (АлтГТУ). С помощью специальной мембраны новинка отфильтровывает все вредные примеси в воде. Изобретение можно использовать на предприятиях разных сфер: от машиностроения до пищевой промышленности.

Смузи по рецепту ученых

Немало сил ученые АлтГТУ уделяют и созданию полезных продуктов питания. Например, они изобрели каротиноидсодержащий тыквенно-облепиховый смузи. В нем много витамина C — это помогает поддерживать иммунитет. При этом он насыщает организм витаминами группы В, РР, Е, С, а также уменьшает вред от воздействия свободных радикалов — это молекулы, которые провоцируют процессы окисления, атакуя обычные клетки и «отнимая» у них электроны. Из-за этого в организме начинают развиваться заболевания и активнее протекают процессы старения. В сочетании тыква и облепиха обладают антиоксидантной активностью, поэтому смузи помогает удалить из клеток организма свободные радикалы.

Другой полезный напиток, с которым работают ученые, — молоко. Правда его они не изобретают и не модифицируют, а проверяют на качество. Ученые АлтГУ хотят создать машинно-аппаратный комплекс, способный определять степень свежести молока и его соответствие заявленным характеристикам, стандартам и техническим условиям изготовления. Причем проверить на качество можно будет не только молоко, но и кефир, йогурты, сметану, творог, сливочное масло и другие молочные продукты.

Сейчас на производстве используют устройства, которые определяют лишь жирность молока. А чтобы проверить, не повышен ли этот показатель с помощью вредного пальмового масла, ученые используют химические методы.

Роботы выходят в поле

Сельское хозяйство — одна из важнейших отраслей для Алтайского края. Это крупнейший производитель зерна в стране, кроме того, регион входит в число российских субъектов — лидеров по развитию животноводства.

Что нового в этих сферах могут предложить местные ученые? Например, они усовершенствовали пшеницу. Выведенный в Алтайском научном центре агробиотехнологий злак дает на 10% больше урожая и при этом не боится болезней, которые губят другие его разновидности.

Кроме того, в регионе ученые создают «умные» агрометеостанции. Они измеряют температуру воздуха и почвы, рассчитывают количество осадков, оценивают состояние растений, находят вредителей. А еще станции «подсказывают» фермерам, когда лучше высаживать культуры, поливать их и полоть, чтобы собрать больше урожая.

Однако фермы нужно еще и защищать. Для этого ученые предлагают разные нововведения. Например, чтобы следить за растениями-вредителями, они создали специальную систему на основе искусственного интеллекта. Нейросеть прогнозирует распространение сорняков. Она вычисляет, где и когда вредные растения могут появиться, рисует карты их распространения, при этом учитывая температуру воздуха, особенности вида и другие показатели. Это помогает фермерам высаживать культуры в наиболее безопасных местах и сохранять урожай.

На Алтае научились защищать растения и от опасных грибков. Для этого специалисты создали биопрепарат, которым опрыскивают семена культур. Обработанные им растения быстрее всходят, меньше болеют и дают больше урожая. В биопрепарат входят выделенные на территории края штаммы бактерий Bacillus pumilus.

Чайный гриб вместо подорожника

Другое направление, которое активно развивают ученые Алтайского края — медицина. Например, исследователи Алтайского медуниверситета научились заживлять раны и язвы с помощью чайного гриба. Они накладывают на поврежденную кожу вместо обычных повязок целлюлозу — она идентична по составу тому самому чайному грибу, который многие выращивают в банках на кухне. Новый метод поможет быстро вылечить даже трофическую язву — в других условиях эта открытая гнойная рана на коже или слизистой оболочке не заживает больше шести недель.

Ученые борются и с одной из главных угроз для здоровья человека — онкологическими заболеваниями. Так, генетики в Алтайском крае внедрили новую методику анализа генетических мутаций при раке груди. Исследователи занимаются геном PIK3CA — мутации в нем появляются при самых проблемных формах заболевания, так как болезнь уже устойчива к большинству видов лекарственной терапии.

В такой ситуации нужно специальное лечение — таргетное. То есть позволяющее перекрыть доступ кислорода к патогенным тканям или «заблокировать» белки, которые могут участвовать в патогенных процессах. И благодаря новой технологии, анализирующей мутации, врачи могут подобрать оптимальное лечение — наиболее эффективное и способное предотвратить рецидивы.

Загадки древнего Алтая

Алтайский край богат и своей историей — в его пещерах и на курганах сохранились отголоски прошлых цивилизаций. Так, в Чагырской пещере ученые Института археологии и этнографии СО РАН нашли и расшифровали геном неандертальцев — материалы, которые «пронесли» их гены сквозь тысячелетия! Причем это всего лишь четвертый случай в мире, когда геном неандертальца получилось расшифровать полностью.

Ученые выяснили, что древние люди пришли на Алтай 80 тыс. лет назад из Европы. То есть найденный «чагырский» неандерталец ближе к европейцам, чем к своим, казалось бы, близким алтайским родственникам — другим представителям древних людей, которых находили до этого в Денисовой пещере на Алтае всего в 100 км от Чагырской пещеры.

Теперь ученые изучают быт людей, живших здесь в древности. Например, они уже знают, какой был рацион у местных кочевников в конце IV тысячелетия до н. э. Для этого археологи изучают посуду, из которой ели номады, и даже их зубы. На них сохранились остатки пищи, которые тоже о многом могут рассказать.

В прошлом году исследователи АлтГУ выехали в экспедицию в Тыву, чтобы лучше познакомиться с древней кочевой жизнью. Там они изучали «оленные» камни ― изваяния с изображениями оленей и других животных. Эти камни использовались как памятники при захоронении в курганах. В этом году исследователи университета продолжают изучение таких камней уже в Кыргызстане. Их интересуют формы традиционного хозяйствования, обрядов, жилища и способы приготовления пищи древних кочевых племен.

Охотники за облаками

В Алтайском крае, особенно в предгорьях, нередко выпадает сильный град, который серьезно вредит сельхозугодиям. Поэтому алтайские ученые учатся управлять погодой. Так, в регионе разработали ракету, способную разгонять градовые облака.

Такие ракеты могут воздействовать не точечно на облака, а на большие их площади. Они распыляют вдоль своей траектории топливо со специальным реагентом — оно контактирует с облаками и благодаря этому вместо града выпадает обычный дождь. Такие летательные аппараты даже могут «сдвинуть» зону выпадения осадков, чтобы град прошел, например, не над полем, а над пустынной местностью. С другим топливом ракеты уже помогают тушить пожары.

Еще одна технология алтайских ученых помогает экономить воду при поливе растений. Система измеряет температуру, влажность и доступность почвенной влаги, причем на разной глубине. Получив результаты анализа, фермеры понимают, какие участки нужно полить в первую очередь.

При этом новое исследование будет полезно не только для сельского хозяйства, но и для экологии. Дело в том, что использование водных ресурсов в больших количествах приводит к осушению природных водоемов. А технология поможет это предотвратить.

Сейчас в регионе научной и исследовательской деятельностью занимаются 35 организаций — это лаборатории, образовательные учреждения, научные центры. Каждый год ученые края предлагают новые разработки и делают научные открытия. В прошлом году Алтайский край вошел в топ-30 Национального рейтинга научно-технологического развития регионов России.

Полина Казакова, Анна Шиховец