Что мы знаем о науке в Украине? По сути, лишь то, что она хронически недофинансирована, поэтому с наукой в стране очень плохо. На 2022 год правительство выделило 18,3 млрд. гривен (это ориентировочно 600 млн. евро) на всю сферу.
Для сравнения, лишь на финансирование одного небольшого университета Твенте в городе Энсхеде, что в Нидерландах, выделяется 350 млн. евро в год. В некоторых странах почти половину нашего бюджета выделяют на один университет.
Но вопреки этому в Украине есть люди, которые проводят серьезные исследования и творят настоящую науку.
Над какими проектами работают украинские ученые? В отчете Национальной академии наук Украины за 2020 год можно почитать о достижениях отечественных ученых.
Здесь и об археологических раскопках, и о темной материи, и оценка влияния климатических изменений на растительный покров, и об инновациях, которые могут помочь защитить кабины военных самолетов, и тому подобное. Конечно, научные проекты финансируются не только Академией наук. Много поддерживаются государственным фондом “Национальный фонд исследований Украины”, учрежденным в 2018 году. Есть также грантовые проекты, которые поддерживаются правительствами других государств или международными организациями.
Про некоторые проекты мы расскажем подробнее в этом тексте. Итак, как ученые…
Разрабатывают программу для ранней диагностики аутизма
Расстройство спектра аутизма (РАС) – это целая группа разнообразных состояний человека. Но для всех людей с этим спектром расстройств характерны проблемы социального взаимодействия. Они могут проявляться очень разнообразно. С одной стороны, это может быть человек, который всегда будет нуждаться в помощи других, даже в элементарных бытовых вещах.
С другой – РАС может иметь абсолютно самодостаточный человек, которого знают как талантливого ученого или программиста, но с несколько “странным” характером. Ключевым для успешной адаптации и социализации людей с РАС является ранняя диагностика.
Чем раньше у ребенка обнаружат РАС, тем больше шансов максимально развить его потенциал и адаптировать к социуму. И тут возникает серьезная проблема. По данным крупнейшей исследовательской организации по вопросам аутизма в США Autism Speaks, большинство детей получают диагноз в возрасте после четырех лет, хотя распознать РАС можно уже в два года. Чем позже ребенок получит диагноз — тем сложнее будет абилитация.
Нейробиолог Сергей Данилов вместе с командой программистов и психологов разрабатывает программу, которая путем отслеживания взгляда (eyetracking) может помочь родителям распознать и диагностировать РАС.
“Аутизм имеет очень много проявлений. И одного критерия никогда не бывает достаточно, но все же именно проблемы с социальной реакцией, особенно у маленьких детей, eyetracking очень хорошо заметны”, – объясняет нейрофизиолог.
Если очень упрощенно описать суть прототипа, то во время просмотра мультика программа фиксирует то, как часто ребенок смотрит на лица и социальные сцены. Типичные люди большую часть времени будут уделять внимание именно этому. Но дети из РАС — нет. Они будут избегать таких сцен и проявления человеческих эмоций.
“Хочу еще раз подчеркнуть, что это именно прототип, сейчас мы работаем над тем, чтобы программа не только анализировала, но и давала рекомендации. Конечно, важен также и контекст. Нормотипичный человек тоже может получить немного отличные от средних значений цифры, если, например, был не в настроении или его что-то отвлекало. Но если маленький ребенок, чье поведение и взаимодействие с другими вызывает вопросы у родителей, лишь 30% внимания уделил социальным сценам, возможно, это повод проконсультироваться с врачом и не упустить драгоценное время”, – объясняет Сергей Данилов.
Программа полезна не только для ранней, но и для дифференциальной диагностики.
“Недавно я общался с семьей, в которой ребенку установили аутизм. Но это был ошибочный диагноз. Да, ребенок имеет нарушения в развитии, но это не РАС, ему нужны другие подходы и другие программы абилитации”, – рассказывает Данилов.
Также эта модель имеет и другой потенциал — она помогает сориентироваться, действительно ли работает программа, по которой занимается ребенок с РАС:
«В Украине очень много псевдонауки вокруг аутизма. Специалистов, практикующих действительно научно доказательные методы типа терапии АВВА, не так много. Если ребенок начинает проходить какую-то программу, мы можем понять, изменения его поведения – это действительно ли качественные изменения. Грубо говоря, он начал правильно выполнять задание, потому что это ответ на “дрессуру” или все же он становится более адаптированным социально? Это также можно установить с помощью eyetracking”.
Сейчас программа в стадии разработки. На сайте Odry.eu через браузер Chrome можно протестировать модель на себе. Но четкая интерпретация результата пока доступна лишь в коллаборации с учеными. Этот проект не финансируется НАН. Сейчас ученые работают с грантами, также их деятельностью заинтересовалось правительство Австрии. Разработка украиноязычной версии находится в процессе.
Тщательно исследуют акваторию Черного моря, чтобы выяснить количество дельфинов
В 2019 году при поддержке Еврокомиссии состоялся большой авиационный учет дельфинов в Черном море в рамках проекта “CeNoBS”. В проекте принимали участие Украина, Болгария, Румыния, Турция и Монако, где расположен Секретариат соглашения по сохранению китообразных Средиземного и Черного моря.
Важность этого проекта заключается в том, что количество дельфинов и состояние их популяций свидетельствует об общем положении экосистемы Черного моря. Дельфины принадлежат к так называемым «видам-стражам» морской экосистемы: если дельфины в безопасности — следовательно, все живое в море чувствует себя хорошо.
Вот что рассказывает о проекте доктор биологических наук, зоолог и палеонтолог, специалист по современным и ископаемым морским млекопитающим Павел Гольдин:
“Мы облетали акватории всех наших стран. В конце концов, учет охватил более 60% акватории Черного моря. Это был уникальный проект. Впервые за всю историю исследования дельфинов одновременно состоялся учет в северной и южной частях Черного моря. Раньше учеты сосредоточивались лишь в одной из частей”.
Облет осуществлялся на двух легких самолетах “Cessna”, исследование длилось три недели. Кроме дельфинов, также учитывали морских птиц и морской мусор.
Данные все еще обрабатывают. Всего было учтено 250 000 дельфинов, но как утверждает зоолог, с учетом всех поправок и коррекций, их число может достигать 400 000.
А вот украинские воды северо-западной части Черного моря являются самыми бедными на китообразных.
“Мы учли примерно 10 000 дельфинов в пределах полетной зоны Одессы. К этому надо добавить дельфинов в водах Крыма, где мы не делали учета, но цифра все равно не будет большой. Мы имеем данные по учету, который проводился в 2013 году и охватывал крымские воды, и все равно видно, что украинские воды не являются центром распространения китообразных. В этом смысле это довольно заброшенная акватория”, – рассказывает ученый.
Почему так? Пока точно неизвестно. Есть надежда, что анализ данных по авиационному учету прольет свет на причину. По словам Гольдина, здесь может быть сочетание природных факторов и влияния человека.
Кроме авиационных учетов, в Украине проводили и судовые. В 2019 году представилась возможность провести оба.
Как объясняет Павел Гольдин, в идеале судовой учет должен проводиться трижды в год, а в реальности все зависит от финансирования. Такие исследования помогают отслеживать состояние популяций, вовремя реагировать на угрозу исчезновения видов:
“Когда мы находим места большого скопления китообразных, их размножения, питания, миграций, или наличие отдельной местной популяции, мы рекомендуем присваивать этим местам определенные степени охраны”.
Основная специализация Гольдина — эволюционные исследования. С коллегами Игорем Дзевериным, Марией Гхазали, Кариной Вишняковой и другими Павел Гольдин в Институте зоологии НАН Украины работает над большим проектом, связанным с изучением эволюции. Проект также финансируется Национальным фондом исследований.
“Мы изучаем эволюцию скелета млекопитающих, которые переходят к водному или воздушному образу жизни. В этом проекте я отвечаю за китообразных, а Игорь Дзеверин – за летучих мышей”, – говорит Гольдин.
Гольдин рассказывает, что зоология – это отрасль науки, которая на подъеме в нашей стране. Он называет зоологию “прибежищем” для тех, кто хочет делать науку именно в Украине.
Сейчас Национальным фондом исследований профинансировано 4 проекты в рамках Института зоологии им. И. И. Шмальгаузена НАН Украины и еще несколько зоологических трудов вне его:
«Один из проектов посвящен биологическим инвазиям рыб во внутренних водоемах Украины. Его лидер — госпожа Юлия Куцоконь. Они оценивают, что происходит с ихтиофауной во времена глобализации и климатических изменений. Ученые находят очень интересные изменения.
Например, виды, которые были только в Дунае, теперь можно увидеть в Киеве. Еще один проект посвящен паразитам рыб, в частности антарктических. Его ведет Татьяна Кузьмина. Интересный проект об эволюции экологических сообществ насекомых в лесах прошлого по сравнению с лесами современными, то есть сравниваются леса, которые существовали на нашей территории 30 — 35 миллионов лет назад, с нынешними. Его ведет Александр Варга”.
Павел Гольдин говорит, что, к сожалению, есть и много перспективных проектов, которые не получили финансирования, по крайней мере в этом году, но поскольку отрасль активно развивается, то есть все шансы, что они не окажутся за бортом науки.
Изучают темную материю
Все то, что мы знаем и можем исследовать современными инструментами и методами, составляет всего лишь 5% Вселенной. Просто представьте — галактики, планеты, деревья, горы и человечество. Это мизер. Это всего лишь 5% того, что существует. Эти 5% называют термином “нормальная материя”, однако даже на сайте НАСА выражают сомнение, что этот термин уместен. Ведь мы говорим лишь об очень незначительной частице нашей Вселенной.
Все остальное — темная материя и темная энергия.
Темная энергия — это гипотетическая форма энергии, которая имеет отрицательное давление и равномерно заполняет все пространство Вселенной. Темная энергия составляет ориентировочно 68% Вселенной.
Остальные 27% приходятся на темную материю. И эта часть Вселенной — невидима. Однако что мы о ней знаем?
Мы знаем, что это то, что делает существование галактик возможным. Когда наука смогла просчитать, почему Вселенная является такой, какой мы ее знаем, стало понятно, что “нормальной материи” недостаточно для формирования Вселенной: сила гравитации видимой материи просто недостаточно сильна, чтобы сформировать галактики и сложные структуры. Также силы гравитации темной материи недостаточно и для того, чтобы объяснить наблюдательные скорости звезд и галактик. Существует нечто большее.
Но эта материя невидима. Она не отражает свет и проявляет себя в основном в гравитации. Она темная.
В Украине исследуют темную материю Институт теоретической физики имени Боголюбова, Астрономическая обсерватория (АО) КНУ имени Тараса Шевченко, Астрономическая обсерватория Львовского национального университета. Сотрудники АО КНУ также являются членами коллаборации Cherenkov Telescope Array (СТА), среди задач которой косвенное детектирование темной материи.
Как объясняет кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник Института теоретической физики имени Боголюбова Антон Рудаковский, невозможно заниматься космологией и обойти вопрос темной материи.
Выяснение природы темной материи является ключевым для понимания того, как «работает» Вселенная. Она является «Священным Граалем” современной физики», — говорит Антон Рудаковский. По его словам, изучение этой фундаментальной для физики темы находится в Украине на приличном уровне.
«Мы не являемся мировыми лидерами, но мы проводим качественные исследования, которые публикуют в авторитетных журналах, а работы украинских ученых вызывают большой интерес международного научного сообщества, – объясняет он. — Один из ярких примеров – поиски сигнала распада темной материи в данных спутниках, которые ведут наблюдение в рентгеновском диапазоне».
Искать темную материю можно разными путями. Например, группа ученых в обсерватории КНУ являются участниками крупной международной коллаборации СТА, среди задач которой есть и поиски возможных аннигиляций тяжелых частиц — кандидатов на роль темной материи. «Также мы имеем доступ к открытым данным различных наблюдательных миссий, можем их анализировать и делать свой вклад в исследование вопроса”, – добавляет ученый.
«В 2014 году была найдена линия рентгеновского излучения, которая может быть объяснена распадами одной из частиц-кандидатов на роль темной материи. Этот возможный сигнал от темной материи вызвал оживленную дискуссию среди физиков, которая еще продолжается. В международную команду, которая заявила о возможном наблюдении распадов темной материи, входили и украинские ученые, в частности Дмитрий Якубовский, который уже давно занимался вопросами темной материи”, – вспоминает Рудаковский.
Изучают ученые и ультра легкую темную материю. Например, в проекте под руководством ученого Юрия Штанова “Легкая темная материя и динамическая темная материя”, что был поддержан грантом Национального фонда исследований Украины.
Работы украинских ученых также помогают проводить подземные эксперименты по детектированию темной материи. Например, Харьковский институт сцинтилляционных материалов НАН Украины изготавливал сверхчистый кристалл — “сердце” детектора для подземного эксперимента в Гран Сассо (Италия) в рамках эксперимента DAMA.
Защищают многообразие украинских степей и луга
«Полевой сезон 2021 завершен», — так написала на своей странице в фейсбуке доктор биологических наук и ведущая научная сотрудница Института ботаники им. М. Г. Холодного НАН Украины Анна Куземко. Все лето Анна провела среди трав и цветов Украины.
Мы часто можем слышать термин “биоразнообразие”. Им обозначают многообразие среди совокупности организмов, которые входят в определенную экосистему, и украинские луга – это часто “горячие точки биоразнообразия”. Просто представьте себе, на небольшой площади, скажем 16 кв. метров, может расти до 120 видов растений.
“Да, у нас есть столь богатые луга, но мы очень мало знаем об их состоянии, и при этом мы очень быстро теряем наши луга и степи. Из-за отказа от традиционного их использования в качестве сенокосов и пастбищ, а в последние годы — еще и из-за массового распахивания. А потеря природных травяных экосистем приводит к эрозии почв, к заилению рек, и к пылевым бурям, а, следовательно, и к значительным экономическим убыткам”, — рассказывает ученый.
Три года назад Анна Куземко вместе с единомышленниками основала украинскую природоохранную группу — Ukrainian Nature Conservative Group, чтобы воплощать научные достижения в практику охраны природы. В 2020 году группа ученых во главе с Куземко выиграла грант от Национального фонда исследований Украины, который посвятили сохранению природных биотопов.
”В этом году мы сконцентрировали внимание на том, чтобы заложить эталонные участки для каждого типа травяных биотопов Украины», – рассказывает ученый.
Работа выглядит ориентировочно так: ученые выбирают типичный однородный участок и четко очерчивают исследуемую площадь, например, 10 на 10 метров. Затем записывают все виды сосудистых растений, мхов и лишайников в ее пределах. После этого в процентах определяется проективное покрытие каждого вида.
Также фиксируются географические координаты, высота над уровнем моря, микрорельеф, экспозиция склона, параметры землепользования, берется проба грунта.
По углам участка закапывают металлические маркеры, чтобы с помощью металлоискателя через год — три-пять найти этот участок и переоценить его состояние. Такие наблюдения не только помогают проследить изменения и вовремя заметить тревожные сигналы, но и разработать рекомендации для сохранения биотопов.
“В некоторых случаях для сохранения травяного биотопа нужно провести определенные мероприятия — вырубить деревья или кусты, выкосить травостой, а иногда даже провести контролируемое выжигание. Такая практика довольно распространена в Европе и мире. У нас большие проблемы именно из-за бесконтрольного сжигания сухой травы. Любое влияние на растительность должно быть научно обоснованным», — рассказывает Анна Куземко.
А вот будут ли следовать рекомендациям ученых землепользователи — другой вопрос. “Можно просто наблюдать, как исчезают уникальные виды и целые экосистемы, а можно что-то делать, чтобы это предотвратить”, – говорит Куземко.
Также ученые занимаются и консультативной деятельностью. Есть так называемые “заказники” – природоохранные объекты общегосударственного или местного значения. Например, неравнодушные граждане просят помочь создать такие заказники в ценном лесу с редкими видами, что планировали просто вырубить, или на участке степи, который намечено распахать.
“Однажды ко мне обратился директор крупной агрофирмы, он просил исследовать лес на предмет растений, занесенных в Красную книгу и, возможно, создания там заповедного объекта. Он сказал, что хочет, чтобы после нас на этой планете что-то осталось. Это всегда очень разрушает стереотипное представление о бизнесе», — вспоминает ученый. К сожалению, такие случаи бывают крайне редко.
Одним из важнейших своих проектов Анна Куземко считает участие в разработке Изумрудной сети Украины и в подготовке соответствующего законопроекта. “Изумрудная сеть” – это последние участки нетронутой украинской природы. В Евросоюзе есть ее аналог — NATURA 2000. Сеть имеет цель сохранить виды и экосистемы, признанные редкими на уровне всей Европы.
Разработка украинской Изумрудной сети продолжается уже более 10 лет. Современная схема была утверждена в 2019 году на заседании постоянного комитета Бернской конвенции. В сеть входят абсолютно все национальные природные парки и заповедники, а также долины рек и водохранилища. Полный перечень объектов можно просмотреть в интернете.
В декабре 2020 года в украинском парламенте был зарегистрирован проект закона Украины “О территориях Изумрудной сети“ (№4461). Если этот закон примут, охрана природы в Украине будет строиться на европейских началах, и научные подходы к сохранению дикой природы будет воплощать значительно легче.
Немало работы направлено на то, чтобы проект существовал не только на бумаге. Законопроект “О территориях Изумрудной сети” имеет много противников. Это и аграрии, и лесоводы, и владельцы недр. Некоторые политики манипулируют, что это сильно будет мешать развитию бизнеса. Например, депутат Иван Крулько горячо рассказывал с трибуны парламента, что сначала в Украине должны построить столько курортов и отелей, как в Италии и Австрии, а потом уже переживать за какие-то там сети.
Законопроект направили на доработку, и есть надежда, что в парламенте все же прислушаются к ученым.
Изучают боль
Нейрофизиолог, профессор и доктор биологических наук Нана Войтенко уже много лет исследует боль. Все началось с исследования того, как изменяется кальциевая сигнализация при различных заболеваниях. Например, как изменяется болевая сигнализация нейронов при сахарном диабете.
«При диабете у пациентов изменяется болевая чувствительность. В свое время мы показали молекулярную основу таких изменений. А дальше вопрос возник сам собой: изменяются ли эти молекулярные механизмы только при этом заболевании, характерны ли они и для других болезней с болевыми синдромами?» — говорит Войтенко.
Боль — это очень широкое понятие. Она бывает и острой, и тягучей, и ноющей. Боль, прежде всего, сигнализирует, что где-то в организме есть проблемы. Но иногда боль теряет свою защитную функцию. Это самый страшный тип боли — хронический.
«Уже в начале 2000-х начали появляться публикации, которые описывали хроническую боль как самостоятельную клиническую единицу. Отдельную сущность. Не боль как следствие. Возник вопрос, когда боль – это уже не просто сигнал? Врачи всегда встречались с тем, что болезнь вылечили или ее вообще не было, а боль есть. Причем часто такая боль является невыносимой и очень снижает качество жизни. Научное и медицинское сообщество начало осознавать, что с этим необходимо бороться.
И у меня, как и у других ученых, также возникли вопросы, что с точки зрения молекулярных механизмов эта боль — это одинаковые ли изменения для всех типов боли? При любых нарушениях? Или все же есть определенные особенности? Так мы и начали заниматься этой темой”, – рассказывает Нана Войтенко. Первые наработки получили благодаря совместному гранту с партнерами из Франции и Великобритании в начале 2000-х.
Далее были проекты с коллегами из университета Джона Гопкинса, некоторые поддерживались американским Фондом исследований ювенильного диабета.
«Во время этих проектов мы поняли, что меняется вся работа сети спинного мозга, и даже обнаружили, как именно обычная боль переходит в хроническую. Мы нашли определенный молекулярный механизм, и нейрофизиологический коррелят хронической боли. Понимаете, человек — это белковая структура. Белки в нашем организме довольно быстро обновляются. Некоторые меняются быстрее, некоторые — медленнее, но за пару месяцев мы имеем полностью обновленный в смысле белковых структур организм.
Если определенный рецептор долгое время работает по-другому, то организм начинает воспринимать это как норму и начинает перестраиваться таким образом, что эти рецепторы и продолжают так работать, – рассказывает ученый. — Если точечно “перепрограммировать” именно этот рецептор, можно избавиться от хронической боли”.
Одна из последних наработок в этой сфере – изучение обработки болевого сигнала в спинном мозге и передачи его в головной мозг.
Сложность этой темы заключается в том, что традиционную и максимально приближенную к физиологической модели спинного мозга, с которой и работали ученые, нарезали очень тонко, это важно для современной микроскопии – объект должен быть по сути прозрачным. Но ученые столкнулись с тем, что в тонко нарезанном материале сильно нарушается архитектоника спинного мозга, потому что подавляющее большинство аксонов (отростков) нейронов расположены вдоль него, поэтому поперечные срезы разрывают связи между нейронами. И это искажало реальную картину.
Для этого, как поясняют на сайте Национальной академии наук Украины, в лаборатории Института физиологии с участием бывших коллег – Виктора Деркача и Бориса Сафронова – разработали альтернативный метод, который позволяет работать с целым спинным мозгом, который является довольно толстым и непрозрачным объектом.
Если объяснять упрощенно, то ученые подсветили объект под определенным углом инфракрасными LED-лампочками. Это позволило исследовать и отделить определенный тип нейронов, которые кодируют интенсивность болевого сигнала, который идет от спинного мозга в головной.
Такие исследования ценны не только для фундаментальной науки. Со временем это поможет разрабатывать новые обезболивающие более эффективного, “точечного” действия, без общего воздействия на организм.
Чтобы провести операцию, раньше человека буквально вырубали – давали, например, кувалдой по голове, говорит Войтенко. Некоторые современные методы анестезии или обезболивания делают то же самое, только медикаментозно:
«Сейчас многие ученые работают над фенотипированием боли, то есть пытаются понять специфические молекулярные механизмы, которые запускают боль. Когда этот механизм, который не является общим, будет найден, нам будет легче найти и специфическое лечение.
Все современные обезболивающие действуют на организм системно. Мы часто избавляемся от боли, но все равно можем плохо себя чувствовать из-за побочных эффектов. Ведь таблетки блокируют определенные рецепторы по всему организму, даже там, где они не участвуют в проведении именно болевого сигнала. Для эффективного избавления боли нужны лекарства, которые работают точечно и избирательно”, – говорит Войтенко.
В лаборатории Института физиологии также есть наработки по этому вопросу – трудятся и над фармакологическими, и над генетическими подходами. Тестируется это пока только на животных, поскольку проведение качественных клинических исследований – это очень большие инвестиции.
***
Проблема Украины и украинской науки не в том, что у нас нет сильных ученых. Проблема в том, что они есть, но их количество уменьшается. Люди либо едут в другие страны, где их ум и талант получает надлежащую оценку и вознаграждение, либо просто уходят из науки.
По мнению физика Антона Рудаковского, ситуация критическая: “Еще несколько десятков лет — и мы не просто отстанем, мы вообще перестанем осознавать, а что же происходит с наукой там, в других странах. У нас банально не будет людей достаточной квалификации”.
Наука в Украине требует адекватного финансирования и качественной реформы. Других путей нет.
Автор: Наталья Бушковская
Источник: LB.ua
Перевод: BusinessForecast.by
При использовании любых материалов активная индексируемая гиперссылка на сайт BusinessForecast.by обязательна.