От загадок вещества - к тайнам жизни и природы

 
  Демидовские лекции-2007

По сложившейся уже традиции 7 февраля, накануне Дня науки в Уральском государственном университете им. М. Горького лауреаты Демидовских премий 2007 г. выступили с лекциями перед учеными, преподавателями и студентами, до отказа заполнившими одну из университетских аудиторий.


 

Открыл заседание и представил «героев дня» президент УрГУ член-корреспондент РАН В.Е. Третьяков.
 

Первым выступил академик Олег Николаевич Чупахин, эпиграфом к своей лекции «Новые методологии органического синтеза» взявший слова нобелевского лауреата Э. Кори: «Органический синтез — это сердцевина химии, центральной науки, и его влияние на нашу жизнь и наше общество — всесторонне!». Действительно, уже прошлый век стал веком триумфа органического синтеза, поскольку ученым удалось искусственно воссоздать многие сложнейшие и важнейшие для человечества природные соединения. Так, крупнейшим достижением органиков стало открытие фуллеренов, новой формы существования углерода, настоящий прорыв — супрамолекулярная химия. Супрамолекулярные структуры, исследованные нобелевскими лауреатами 1987 г. Ж.М. Леном и его коллегами, — не что иное, как предшественники наноструктур, «строительные блоки» для получения наночастиц. Катенановые структуры, синтез которых был отмечен Нобелевской премией 2005 г., используются при изготовлении молекулярных проводов, а «нобелевка» 2001 г. была присуждена за работы в области асимметричного синтеза и асимметричного катализа и создание веществ, обладающих свойством хиральности. Хиральные, то есть подобные друг другу как левая и правая рука, «левые» и «правые» структуры обладают ценнейшими качествами, в частности, для разработки антибиотиков.
 

Асимметричный катализ использовался и в Институте органического синтеза УрО РАН им. И.Я. Постовского при создании биологически активных веществ (например, лекарственного препарата левофлоксацина), проводившихся совместно с компанией «Самсунг», получивших японские и корейские патенты. К основным тенденциям развития органической химии относятся решение проблемы целевой доставки лекарственных веществ в различные органы и ткани, а также «зеленая» (экологически безопасная) химия. Уральские ученые-органики сказали свое слово и в этих направлениях.
 

ИОС начинает работы по созданию наноразмерных материалов (например, осуществление ферментативного гидролиза мочевины и синтеза уреазы — фермента, на основе которого будут работать детекторы содержания мочевины). Этот синтез осуществляется методом нуклеофильного замещения водорода, ранее разработанным в лабораториях УГТУ-УПИ и ИОС (об этом см. интервью О.Н. Чупахина в «НУ», 2008, №3). В лекции Олег Николаевич также остановился на истории этих исследований и методике процесса нуклеофильного ароматического замещения водорода.
 

В заключение академик Чупахин призвал молодых ученых, собирающихся работать в данной области, «производить такой органический синтез, который сохранял бы в первозданной чистоте природу и был бы интеллектуально логичным и технически совершенным».
 

Об одной из областей применения теоретических разработок органиков рассказал коллега О.Н. Чупахина по совместным разработкам, директор Института гриппа РАМН (Санкт-Петербург), академик РАМН и член-корреспондент РАЕН Олег Иванович Киселев в лекции «Современные направления химиотерапии вирусных инфекций».
 

Необходимость все более совершенных антивирусных препаратов продиктована как постоянной мутацией вирусов гриппа «человеческого», так и все большим распространением так называемого птичьего гриппа. Россия уже несколько лет находится в зоне риска этого заболевания, а ситуация с получением соответствующих лекарств в нашей стране, по словам докладчика, удручающая. Но — не безнадежная, поскольку развиваются весьма перспективные направления, в том числе и совместная работа Института гриппа и «школы Чупахина» по созданию лекарств на основе азоло-азинов.
 

В своей лекции О.И. Киселев обрисовал генетику вируса гриппа, показал структуру его генома и охарактеризовал важнейшие качества, «плюсы» и «минусы», таких отечественных препаратов как ремантадин, арбидол, альгирем и циклоферон. Естественно, все время появляются и зарубежные новинки, но и для них справедливо высказывание: «хорошая научная разработка — не всегда хорошее лекарство». Актуальные проблемы химиотерапии вирусных инфекций — это слабое действие имеющихся лекарств против особо опасных инфекций и самых тяжелых форм заболеваний, а также совместимость различных веществ при комплексном использовании.
 

Важнейшая задача — правильно выбрать «мишень» действия, что и становится концепцией препарата: для лечения, или же для профилактики болезни он создается, если для лечения — то какой именно стадии болезни и т.д. Например, важнейшей является стадия — и сложнейшим является процесс— «вхождения» вируса в клетку организма: он как бы вписывает себя в геном клетки, адаптируется к ее сигнальной системе и сам передает на геном определенный информационный сигнал. Вовремя блокировать этот сигнал — значит прервать процесс инфицирования. Эту задачу и должен выполнить разрабатываемый совместно и ИОС УрО РАН препарат триазавирин, представляющий собой новое поколение антивирусных средств, предназначенных, кроме всего прочего, и для использования в случае бактериологической войны или террора. Уже сейчас суммарный мировой рынок таких препаратов составляет более миллиарда долларов, хотя есть у них еще недостатки — побочные действия и т.д.
 

Еще одно направление работы— поиск среди вирусных белков мишеней для противовирусных препаратов. Важнейшая такая мишень — РНК-полимераза, ключевой фермент репликации РНК. То есть процесс создания оптимальных лекарств порождает, как ответвления, множество интереснейших самостоятельных исследований. Объединяет их, по мнению докладчика, то, что всякий вирус — «информационная наномашина, которая временно, но реально управляет генетическим аппаратом инфицированного организма. Исходя из этого, то есть именно на информационной основе, и ведутся современные разработки препаратов».
 

Лауреат Демидовской премии 2007 года, директор Института геохимии СО РАН академик Михаил Иванович Кузьмин озаглавил свою лекцию «Изменение окружающей среды и климата под воздействием тектонических, космических и других процессов и фиксация этих процессов в различных геологических записях».
 

С точки зрения климатических изменений история Земли насчитывает 3 крупных периода. Внутри каждого, в том числе и последнего из них — фанерозоя, в котором мы проживаем, выделяются свои эпохи потепления, похолодания, оледенения, обусловленные различными типами и различной интенсивностью геологических процессов.
 

Последняя по времени теплая межледниковая эпоха началась около 250 млн лет назад глобальной вулканической активностью, огромным выбросом в атмосферу продуктов этой активности, что вызвало температурный скачок, вымирание многих видов живых организмов и т.д. Около 37 млн лет назад началась эпоха похолодания, на Земле появились льды и первые — антарктические — ледники. Сейчас разрабатывается проект бурения оз. Восток в Антарктиде, поскольку донные его отложения как раз и могли бы дать представление о фауне той эпохи. Второй этап похолодания, во время которого появились льды в Арктике, начался 15–14 млн лет назад, третий — 5–4 млн лет назад. Мы живем в эпоху оледенения, но в межледниковый период, когда появление высочайших на данный момент горных систем изменило розу ветров в планетарном масштабе и, следовательно, климат Земли. Возможная причина последнего резкого похолодания — уменьшение содержания углекислого газа в атмосфере вследствие эрозии выветривания горных пород: чем больше разрушаются горы, тем больше суммарная площадь поверхности их взаимодействия с газами атмосферы — реакций, в результате которых и уменьшается содержание в ней углекислого газа.
 

Более подробно М.И. Кузьмин рассказал о проекте «Байкал-бурение» (см. также его интервью в «НУ», №3 с.г.).
 

8 км отложений на дне Байкала содержат информацию о 25 миллионах лет истории Земли и, конечно же, обо всех колебаниях климата за этот период. Сибирскими геологами были получены ценнейшие палеоклиматические записи — на основе анализа останков древнейших организмов (в особенности диатомовых), геохимии осадочных пород, изотопного изучения лавовых массивов, реконструкции давно исчезнувших ландшафтов по составу пыльцы и т.д. Проект «Байкал-бурение» включает в себя также геохимические исследования осадков и молодых гор в этом районе, реконструкцию морфологии вулканических извержений, изучение молодых вулканических рек.
 

Лектор продемонстрировал модель развития юго-западной части байкальской рифтовой зоны, показывающую, среди прочего, связь между собой всех оболочек земного ядра и тот факт, что все зоны — от ядра до атмосферы включительно — в совокупности своей влияют на климатические процессы.
 

Далее М.И. Кузьмин рассказал об исследованиях в дельте Лены, на озерах Хубсугул в Монголии и Котокель близ Байкала. В целом записи, полученные на Байкале и этих озерах, дают представление о цикличности климатических процессов, помогают не только реконструировать прошлое, но и адекватно оценить то, что происходит с климатом сейчас, а также предсказывать будущее. Необходимость развития прогностической функции геологии диктуют такие события, как, например, катастрофа 3 июня 2007 в камчатской Долине гейзеров, когда крупнейший за десятилетия обвал горных пород и сель уничтожили многие гейзеры. Красноречивей всяких слов «прозвучали» в эпилоге лекции удивительные по красоте фотографии побережья Байкала — мощного, щедрого, но вместе с тем такого ранимого чуда природы, по-прежнему нуждающегося в защите — не меньше, чем в фундаментальном и детальном изучении.
 

Все лекции были прослушаны с живейшим вниманием, о чем свидетельствовали многочисленные вопросы, не иссякшие и после закрытия заседания...
 

Записала Е. ИЗВАРИНА
 

На фото С. НОВИКОВА:
 

академик О.И. Киселев

и его слушатели.