ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ —
ОТ БИОЛОГИЧЕСКИХ
ДО СОЦИАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ
Международный научный центр исследований экстремальных состояний организма, исполнительным директором которого является д.ф.-м.н. Рем ХЛЕБОПРОС, известен далеко за пределами Красноярского научного центра — ученые сотрудничают с профильными учреждениями США, Франции, Канады, Кыргызстана, Украины, проводят совместные работы с институтами Сибирского, Дальневосточного, Уральского отделений Российской академии наук.
Ю. Александрова, «НВС»,
г. Красноярск
 |
| Д.ф.-м.н. Рем Хлебопрос.
|
В настоящее время в составе Центра исследования экстремальных состояний насчитывается 24 человека, в числе которых 14 научных сотрудников; среди них — 4 доктора наук и 6 кандидатов. Здесь работают три исследовательские группы: экспериментальной биологии, математического моделирования сложных систем и иммунологии. По официальным данным, за последние годы издано 5 монографий, 10 учебно-методических пособий, опубликовано 42 статьи в отечественных и зарубежных журналах.
А начиналось все в 1980-е годы — именно тогда у д.б.н. В. Нефедова, ученика академика И. Гительзона, заведующего лабораторией Института биофизики, возникла идея создания Центра исследований экстремальных состояний организма. Одним из главных достижений, которые к тому времени имелись в институте, были работы, связанные с перфузией. Перфузия (от лат. perfusio — вливание) — это пропускание крови или какого-либо раствора через сосуды изолированного или выключенного из общего круга кровообращения органа (части тела). Данный прием применяется в медицине при пересадке органов и тканей, а также для изучения их функций или влияния различных веществ на изолированный орган. Иными словами, орган или его часть живет вне организма.
«Когда мы пытаемся установить принципы работы органа, — объясняет Рем Григорьевич, — важно знать, как все происходит внутри организма. Но это проблема сложная, поскольку, воздействуя лекарствами на один орган, мы одновременно влияем и на другие, поэтому непосредственное прямое воздействие происходит на фоне множества прочих. А перфузия дает возможность взять нужный орган, создать установку, при которой он живет какое-то время, и посмотреть, как на него действуют те или иные обстоятельства. Получается искусственная модель, но не математическая, а реальная — техническая и биологическая, причем техника заменяет организм (в этой модели можно менять температуру и другие условия)».
 |
| Г.н.с. Центра д.б.н. Николай Сетков.
|
Однако здесь возникает другая проблема — как добиться того, чтобы орган жил достаточно долго. Закладывая основы научных направлений в Центре, В. Нефедов, во-первых, сделал установку, которая была в то время самой большой (ее и сейчас не превзошли), а во-вторых, добился того, что «его» органы жили долго — сутками. Медик по образованию, он все своими силами спроектировал, сделал на технике тех времен — в лаборатории стояли осциллографы, самописцы, был очень квалифицированный коллектив, талантливые сотрудники. Таким образом, красноярский Институт биофизики, помимо своих биосов — замкнутых систем жизнеобеспечения, прославился еще и исследованиями в области перфузии (хотя, конечно, работа велась по нескольким основным направлениям).
Сам Рем Григорьевич начинал работу в Красноярском научном центре в шестидесятые — физиком-теоретиком в теоротделе Института физики. После того как ушел из жизни академик Л. Киренский, у Р. Хлебопроса возникла идея, как он сам говорит, «уйти из физики в математическую биологию». Долгое время он сотрудничал с академиком А. Исаевым — работал в Институте леса, возглавляя там лабораторию математических методов исследования, а спустя годы перешел в Институт биофизики, где им был образован специальный теоретический отдел. «В первое время после моего вхождения в Центр исследования экстремальных состояний организма, — вспоминает мой собеседник, — я продолжал заниматься проблемами моделирования, тем более что В. Шабанов, который в те годы стал председателем, хорошо понимал значение этого подразделения. После смерти В. Нефедова именно мне он предложил возглавить этот Центр, и я согласился. Так что теперь продолжаем все его начинания — и то, что было завершено, и незаконченные исследования. Главным направлением до сих пор остается перфузия, но уже в более масштабных размерах».
 |
| М.н.с. группы гистологии Анна Ганзен.
|
Кроме того, было резко усилено находящееся в зачаточном состоянии направление — математические аспекты функционирования организмов, сложные системы. В примитивном понимании «сложная система» — это наличие многих переменных, связанных с положением в пространстве, с биохимией, с физикой и т.д. Самолет, танк, корабль, любой механизм или биологический организм — все это тоже сложные системы. Однако чтобы такая система существовала, должны быть определенные условия взаимодействия между компонентами — они должны быть связаны отрицательной обратной связью (если, например, человеку жарко, он потеет, жидкость испаряется и охлаждает его до нужной температуры — это и есть обратная связь).
Поначалу Р. Хлебопрос применял подобные принципы в физике, но таких ярких результатов не получалось, поскольку там, по его словам, «уже потоптались многие, и без этого нового подхода они получали нужные данные». А вот в экологии подобных предшественников не было — еще в конце семидесятых совместно с ак. А. Исаевым они рассматривали устойчивость лесных территорий, а в основу был положен метод, который давал возможности анализировать сложные системы. Р. Хлебопрос и А. Исаев выполнили блестящую работу по экологическим системам, которая почти сразу была опубликована в «Nature»; эти работы удостоены премии норвежского короля за выдающиеся экологические исследования. Среди последних исследований в этой области — изучение природы озоновых дыр, которые, по мнению Р. Хлебопроса, порождены вихрями, а вовсе не являются результатом антропогенного воздействия (статья на эту тему опубликована им совместно с д.т.н. В. Кашкиным в журнале «Наука из первых рук»).
 |
| Лаборант-исследователь Ольга Перетятько.
|
Ведутся изыскания и по другим экологическим направлениям. Денис Семенов, один из учеников Рема Григорьевича, защитил кандидатскую диссертацию, посвященную взаимодействию биоты и глобальной температуры земной поверхности. Оказалось, что нынешнее состояние глобальной температуры связано с биотами, причем таких устойчивых состояний не одно, а два — сейчас мы находимся в холодной фазе (данная работа очень важна для тех, кто рассматривает проблемы выброса углекислого газа в атмосферу). Метод математического моделирования сложных систем годится для экологических, политических и экономических систем — во всех этих областях поработал Р. Хлебопрос вместе со своими коллегами и учениками. Этой проблеме посвящены две книги: одна на русском языке, написанная в соавторстве с д.ф.-м.н. И. Фетом «Природа и общество: модели катастроф», а вторая (ее несколько расширенный вариант) — на английском. В книге рассматриваются социальные аспекты, рынок труда, капитализм, борьба с безработицей — ведь все это тоже модели.
Одно из последних направлений Центра исследования экстремальных состояний организма — энцефалитный клещ, который, как полагают ученые, когда-то «пришел» к нам из субтропиков Южного Китая (возможно, был занесен казаками). Какое-то время он привыкал к новым условиям, а потом приспособился и пошел «гулять» по Сибири и Европе. С клещом можно бороться по-разному — прививаться или использовать ядохимикаты, что и делали многие годы, но убытки и неприятности от этого превышали пользу.
 |
| Студентки биологического факультета СибФУ Людмила Ханнанова и Ульяна Зыкова.
|
Однако сотрудниками Центра предложен новый метод. Состоит он в следующем: половозрелая самка клеща — имаго — откладывает яички (до 30-35 штук), бросая их прямо в почву. Из этих яичек вылупляется клещик — нимфа — и медленно поднимается вверх на несколько сантиметров, а потом висит на травинке и ждет, когда мимо пройдет теплокровное животное. Предпочтение отдает мышам, а точнее — мышатам, так как все остальные слишком велики для нее. Напившись крови, нимфа подрастает и может подняться выше и выше, а потом становится имаго, откладывает яички и — все повторяется… Вот здесь-то и таится ключ к решению проблемы — если уничтожить мышей, на которых клещ (нимфа) проводит первый этап жизни, то вероятность упасть на мышонка станет крайне мала, и взрослые имаго исчезнут. Правда, речь идет не о полной ликвидации грызунов, а только о регулировании их количества.
Эти работы подтверждены как теоретически, так и экспериментально, однако эксперимент требует финансовых вложений, поэтому пока не завершен. Кроме того, чтобы получить результаты для серьезных выводов, необходимо на протяжении нескольких лет проводить мониторинг выбранных участков. Возникает вопрос: как же можно истребить поголовье мышей? Этот способ был предложен В. Новиковым, одним из сотрудников Центра исследований экстремальных состояний организма. Он вспомнил о старинном средстве — использовании микроба «желудочного тифа», выделенного в конце позапрошлого века российскими учеными (с тех пор этот штамм разводится в Санкт-Петербурге). Он совершенно безопасен для других животных и для человека; его можно размножать, добавлять в зерно и использовать по назначению. Данный метод сейчас отрабатывается в Центре; не так давно работа докладывалась на конференции «Сложные системы в экстремальных условиях», которая прошла в Красноярске.
Каждая группа Центра занимается рядом проблем, связанных с экстремальными состояниями («Правда, — уточняет Рем Григорьевич, — сейчас правильнее было бы говорить не об организме, а об экстремальных состояниях в целом»): одна — свечением крови (люминесценцией) с целью установления иммунного статуса, другая — инженерией на микробах. Есть направление, выходящее за рамки биологии — оно касается землетрясений.
Тысячи лет существования человечества землетрясения пугали Homo sapiens своей необъяснимостью, и только недавно наука приблизилась к пониманию этой загадки — есть огромные куски тверди, которые «наползают» друг на друга. Причем, можно точно определить, где находятся эти стыки — районы с повышенной сейсмической активностью.
Директор Экологического центра рационального природопользования КНЦ В. Сигбадулин обратил внимание на то, что изредка чередования землетрясений по энергии перестают быть случайными. Образуются две прямые — верхняя убывает, а нижняя возрастает. Вблизи от пересечения этих прямых образуется «клин», и происходит очень сильное землетрясение. Так что здесь тоже можно построить математическую модель.
Экстремальные состояния не могут считаться случайностью — это очевидно. Биологические, экологические, техногенные, социальные катастрофы вполне можно предвидеть, а некоторые из них и устранить, в том числе, с помощью методов, разрабатываемых в Красноярском международном научном центре исследования экстремальных состояний организма.
Фото автора
стр. 6
|
