авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

«СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК в 2011 году I. Основные научные результаты В 2011 г. институты Сибирского отделения продолжали ...»

-- [ Страница 4 ] --

(рис. 24). Результаты важны для фармакологии Программа V.39.2. Разработка физико-химических основ безопасности антропогенной деятельности. «Зеленая химия» (координатор докт. техн. наук А. С. Носков) В Институте химии нефти разработана возможна постепенная адаптация биоценоза с методика картографирования нефтедобываю- увеличением его численности и деструктивной щих территорий на основе космических сним- активности. Утилизация нефти составляет 70— ков и рассчитанного вегетационного индекса 80 %, при этом зеленый покров полностью растительности — NDVI, позволяющая уста- восстанавливается за один вегетационный пе новить масштаб загрязнения и определять ме- риод. При более высокой степени нефтезагряз роприятия, направленные на улучшение со- нения необходимо проводить рекультивацион стояния окружающей среды. Показано, что при ные работы с внесением стимулирующих под уровне нефтезагрязнения почвы менее 5 мас.% кормок или готовых биопрепаратов.

Катализатор S O2, T, °C + SO2 (g) ор –O–M–O– ат H H из л та C Ка,° O O, T O S O2, CO2 + H2O + SO2 (g) T2, ° C Катализатор S O O O2, T, °C –M–O–M–O Рис. 25. Процесс газофазной окислительной десульфуризации моторных топлив.

Химические науки В Институте катализа им. Г. К. Борескова ОДС модельных смесей с содержанием серы разработаны новые катализаторы процесса 1000—5000 ppm в виде тиофена или диметил окислительной десульфуризации (ОДС) угле- дисульфида, растворенных в октане или то водородных топлив (рис. 25), заключающегося луоле. Показано, что степень удаления серы в газофазном окислении серосодержащих ком- достигает 80—90 % при температурах 250— 300 °С, объемной скорости 10000 ч–1 и отно понентов (тиофен, дибензотиофен, 4,6-диме тилдибензотиофен и др.) кислородом воздуха шении O2/S = 30—40. Данное направление ис до SO2. Синтезированные катализаторы на ос- следований является подходом для очистки нове оксидов Zn, Ce, Cu и Al показали высо- нефтепродуктов от серы.

кую каталитическую активность в реакции Программа V.39.3. Развитие научных основ экологически безопасных химических про цессов извлечения, обогащения и транспортировки каустобиолитов и минерального сырья с учетом состава, физико-химических свойств и структурной организации на микро- и наноуровне (координатор докт. техн. наук Л. К. Алтунина) В Институте химии нефти разработана позиции с целью образования геля на некото модель закачки компонентов, влияющих на ром удалении от скважины при перемешива нефтеотдачу пласта. Ширина полосы размазы- нии компонентов вследствие дисперсии жид вания пропорциональна пройденному фронтом кости. Покомпонентная закачка необходима, расстоянию, а концентрация внутри этой поло- когда условия в призабойной зоне не позволя сы описывается гамма-распределением. Мо- ют осуществить закачку готовой композиции дель описывает покомпонентную закачку ком- (рис. 26).

1, Концентрация, Гелеобразующий состав Терморегулятор д. ед.

0,5 Область смешения Расстояние от скважины Радиальный разрез по пласту Рис. 26. Зависимость концентрации реагентов от расстояния и модель движения оторочек реагентов в ради альном разрезе пласта при последовательной закачке двухкомпонентного состава.

1, 2, 3 — этапы (по времени) продавки реагентов по пласту: 1 — начало, оторочки неразбавлены, дисперсии практиче ски нет;

2 — по мере продвижения по пласту границы оторочек размазываются вследствие дисперсии, начинает форми роваться область смешения оторочек;

3 — формируется область смешения оторочек, при достижении достаточных кон центраций гелеобразующего состава и терморегулятора в этой области происходит гелеобразование.

138 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ V.40.

ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ: ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА, РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВ ИЗ НЕНЕФТЯНОГО И ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО СЫРЬЯ, ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ Программа V.40.1. Исследования механизма горения и взрыва высокоэнергетических веществ и разработка путей целевого управления ими (координатор акад. Г. В. Сакович) позиции с алюминием = 580,45(D·10–6) — В Институте проблем химико-энергети 6600 м/с с max = 2700 м/с. Разработан взрыв ческих технологий для процесса детонации в литьевых гетерогенных взрывчатых материа- чатый состав, по метательной способности не лах (ЛКВМ) установлена связь скорости мета- имеющий аналогов в мировой практике, при ния с плотностью и скоростью детонации годный для применения в изделиях с темпера D для ЛКВМ на базе октогена. Найдено, что турным диапазоном эксплуатации от –50 до для безметалльной композиции = 580,45 +50 °С.

(D·10–6) — 6500 м/с max = 2180 м/с, для ком Программа V.40.2. Фундаментальные исследования синтеза высокоэнергетических со единений с большим содержанием азота и композиций на их основе, полупродуктов и биотоплив из растительного сырья. Разработка основ технологии их получения и пере работки (координатор акад. Г. В. Сакович) В Институте проблем химико-энергети- безопасности взрывчатых веществ на основе ческих технологий разработаны методы синте- октогена.

за и получены нитротриазольные полимеры В этом же Институте создан пластифика и флегматизаторы, которые могут быть ис- тор ННТ, обеспечивающий разработку прин пользованы при создании боеприпасов повы- ципиально новых твердых ракетных топлив.

шенной мощности. Их применение вместо Разрабатываемые изделия по своим тактико инертных связок типа фторопласта обеспечи- техническим характеристикам существенно вает одновременное увеличение скорости де- превосходят существующие отечественные и тонации на 250 м/с и улучшение параметров зарубежные аналоги.

Химические науки ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ V.41.

ХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Программа V.41.1. Медицинская химия и фармакология как научная основа разработки лекарственных препаратов новых поколений (координатор акад. Г. А. Толстиков) В Новосибирском институте органиче- ное состояние животных, не уступая по эффек ской химии им. Н. Н. Ворожцова обнаружено, тивности лучшим из используемых в настоя что (1R,2R,6S)-3-метил-6-(проп-1-ен-2-ил)цик- щее время препаратов. Синтезированное со логекс-3-ен-1,2-диол (1) (рис. 27) обладает вы- единение не обладает побочными токсически сокой противопаркинсонической активностью ми эффектами.

на животных моделях in vivo в тестах с MPTP с В Институте химической кинетики и го разной длительностью экспериментов (от 1 до рения и Новосибирском институте органиче 30 дней) и галоперидолом. Соединение (1) ской химии им. Н. Н. Ворожцова получены практически полностью восстанавливает дви- стабильные ассоциаты глицирризиновой кис гательную активность и улучшает эмоциональ- лоты с холестерином и токсичными продукта OH OH OH OH OH OH OH OH OH Доступные природные соединения OH OH OH OH OH OH OH OH OH (1) Рис. 27. Все пространственные изомеры соединения (1) — (1R,2R,6S)-3-метил-6-(проп-1-ен-2-ил)циклогекс 3-ен-1,2-диола, обладающего противопаркинсонической активностью.

COOH HOOC OH H H H O O H H H OO OO OR COOH HOOC HO O O OH HO O O COOH HOOC HO OH OH HO OH OH Рис. 28. Холестерин с глицирризиновой кислотой. На образование комплекса указывает существование двух времен релаксации протонов холестерина, отсутствующее для чистого холестерина.

140 2. Основные результаты научных исследований ми его окисления озоном. Комплексы охарак- качестве растворителя двухкомпонентной сме теризованы с помощью методик ЯМР. Из из- си легкокипящая жидкость—вода с клатрато мерений скоростей релаксации определены образованием позволяет, во-первых, увеличить стехиометрия комплексов, константы стабиль- концентрацию рабочих растворов лекарствен ности и показано, что одна молекула холесте- ных веществ для приготовления микронизо рина связывается с димером глицирризиновой ванных образцов с использованием сублима кислоты (рис. 28). Полученные результаты ционной сушки, а во-вторых, проводить уда представляют интерес для фундаментальной и ление растворителей сублимацией при более практической медицины как основа создания высоких температурах, существенно сокра препаратов нового поколения для снижения тив тем самым время сушки, что чрезвычайно уровня холестерина. Использование природ- важно для технологического применения.

ных комплексантов с целью удаления холесте- Предложенный метод впервые позволил ре рина из бляшек и вывода его из организма счи- шить задачу получения моноклинной модифи тается одним из перспективных методов борь- кации парацетамола, пригодной для прямого бы с атеросклерозом. прессования без наполнителей в таблетки, ус В Институте химии твердого тела и меха- тойчивые при хранении, с высокой механиче нохимии совместно с Институтом неорганиче- ской прочностью и повышенной скоростью ской химии им. А. В. Николаева с использова- растворения. Метод позволит получать высо нием модельного объекта (парацетамола) от- кодисперсные формы с улучшенными характе работаны методы и подходы к получению вы- ристиками также и для широкого круга других сокодисперсных форм лекарственных препара- лекарственных препаратов.

тов (рис. 29). Показано, что использование в а г б в Рис. 29. Высокодисперсная форма лекарственного препарата па рацетамола (а, б), полученная сублимационной сушкой заморо женных растворов в смеси ТГФ — вода, в сравнении с образцом исходной субстанции (в). г — кривые растворения парацетамола:

субстанции парацетамола (Merck) (1) и микронизованного пара цетамола, полученного методом сублимационной сушки за мороженных растворов (2).

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ Биологические науки ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.42.

БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ Программа VI.42.1. Геномика и эпигенетика, организация генетического материала и ее роль в индивидуальном и эволюционном развитии прокариот и эукариот (координатор акад. И. Ф. Жимулёв) кальских губок составила 0,1510–9 замен на Учеными Лимнологического института определены полные митохондриальные гено- сайт в год для видов R. echinata, B. intermedia мы четырех видов байкальских губок;

показа- profundalis и L. baicalensis, в то время как у S. papyracea 0,2810–9 замен на сайт в год. Наи но, что основное отличие эндемичных от кос мополитных губок обусловлено внедрением в более быстро эволюционирующими генами межгенные области инвертированных после- являются cox2, atp8 и cob. Глубоководный вид довательностей, вероятно, представляющих со- B. intermedia profundalis, по-видимому, дивер бой мобильные элементы, а анализ полных ге- гировал от космополитного вида E. muelleri номов позволяет однозначно различать близ- раньше остальных исследованных видов, затем кородственные виды. Выявлено, что скорость около 26 млн лет назад дивергировал вид S. pa эволюции последовательностей мтДНК бай- pyracea. Виды L. baicalensis и R. echinata фор Lubomirskia baicalensis Lubomirskia baicalensis Rezinkovia echinata Rezinkovia echinata. 1 Swartschewskia papyracea 1 Swartschewskia papyracea 1 Baikalospongia intemedia profundalis 1 Baikalospongia intemedia profundalis 1 Ephydatia muelleri 1 Ephydatia muelleri Corvomeyenia sp.

Corvomeyenia sp.

Agelas schmidti 1 Tethya actinia 1 Tethya actinia.59 Iotrochota biotulata 1 Cinachyrella kuekenthali Topsentia ophiraphidites Ectyoplasia ferox Ptilocaulis walpersi Amphimedon compressa Callyspongia plicifera Xestospongia muta 1 Chondrilla aff. nucula Halisarca dujardini Igernella notabilis Hippospongia lachne. Ircinia strobilina Vaceletia sp.

Plakortis angulospiculatus Monosida brevicollis 0, Рис. 1. Байесовское древо, построено на основе анализа аминокислотных последовательностей 14 белок кодирующих генов митохондрий (3993 aa). Красным выделены эндемичные байкальские губки. Справа вверху выделен участок древа с кластером пресноводных губок. Видно, что группа пресноводных губок яв ляется монофилетической, а ближайшим родственником байкальских губок является космополитная губка Ephydatia muelleri.

144 2. Основные результаты научных исследований мируют молодую кладу, отделившуюся в пли- нили полученные последовательности с гапло оцене около 1,6 млн лет назад, после периода типами 37 современных особей, отловленных похолодания 1,75—1,45 млн лет назад (рис. 1). на Тянь-Шане, в Новосибирской области, на В Институте молекулярной и клеточной Алтае, Дальнем Востоке и в Якутии. Генеало биологии создана материально-техническая гические реконструкции показали (рис. 2), что база для выделения, амплификации и хранения голоценовые косули являются предковыми для образцов древней ДНК. В качестве первого современных косуль Западной Сибири и Тянь модельного объекта выбрана косуля. Проана- Шаня, один плейстоценовый гаплотип оказал лизировали фрагмент контрольного района ся предковым для якутских косуль, а два дру D-петли митохондриальной ДНК четырех плей- гих плейстоценовых гаплотипа очень близки стоценовых и десяти голоценовых косуль (на- некоторым косулям Якутии и Тянь-Шаня.

иболее древняя датируется 50 тыс. лет) и срав Я И С С Якутск О Р Курган Новосибирск МОНГОЛИЯ Бишкек КИ ТАЙ C. capreolus C. pygargus pygargus C. pygargus bedfordi C. pygargus melanotis C. pygargus ochracea Рис. 2. Карта распределения гаплотипов современных (разные цвета) и древних (Денисова пещера, звездоч ка, черный овал) косуль.

Биологические науки ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.43.

ЭКОЛОГИЯ ОРГАНИЗМОВ И СООБЩЕСТВ Программа VI.43.1. Структурно-функциональная организация биотических компонентов экосистем Центральной и Северной Азии (координатор член-корр. РАН В. И. Евсиков) Учеными Института систематики и эколо- водит к резкому и длительному увеличению гии животных установлен механизм воздейст- концентрации цитозольного кальция в гемоци вия парализующего токсина эктопаразитоида тах, запускающему процессы подавления кле Habrobracon hebetor на хозяина (личинку во- точного иммунного ответа: снижение подвиж щинной огневки). Компоненты токсина воз- ности и адгезивной активности, разрушение действуют на мембрану гемоцитов, вызывая в гемоцитов в течение первых суток после пара первые полчаса снижение мембранного и транс- лизации;

а также предотвращает коагуляцию мембранного потенциала клеток (рис. 3). В то лимфы и клампообразование. Результаты ис же время зафиксировано достоверное увеличе- следований влияния паразитов на физиологи ние активности фосфолипазы С на протяжении ческие системы насекомых приведут к созда 48 ч после парализации хозяина. Все это при- нию новых комбинированных биопестицидов.

Парализующий токсин Эктопаразитоид Личинка большой вощинной Контроль Habrobracon hebetor огневки Galleria mellonella Парализованные Увеличение цитозольного Увеличение активности кальция в гемоцитах фосфолипазы С в гемоцитах 0,0016 0, фосфолипазы С * 0,0014 * * A\(мин·мг) Активность a. u.\клетка 0, 0, 0, 0, 0, 0,0006 * 0, 0, 0, 24 48 24 Время, ч Время, ч Увеличение количества Падение трансмембранного нежизнеспособных гемоцитов потенциала в гемоцитах 40 * Нежизнеспособные Трансмембранный * 35 потенциал, мВ 30 * клетки, % 10 0 Контроль Яд 1/312 Яд 1/ 1 2 Время, ч Рис. 3. Механизм действия токсина эктопаразитоида Habrobracon hebetor на клеточный иммунный ответ личинок большой вощинной огневки Galleria mellonella.

146 2. Основные результаты научных исследований Diexis varentsovi (Diexini) (0,0498) Conophyma semenovii (Conophymatini) (0,0416) Conophyma kusnezovi (Conophymatini) (0,0412) Conophyma reinigi (Conophymatini) (0,0418) Conophyma poimazaricum (Conophymatini) (0,0538) Eyprepocnemis meridionalis (Eyprepocnemidini) (0,0455) Heteracris littoralis (Eyprepocnemidini) (0,0383) Shirakiacris shirackii (Eyprepocnemidini) (0,0368) Calliptamus barbarus (Calliptanimi) (0,0153) Calliptamus italicus (Calliptanimi) (0,0108) Pezotettix anatolica (Pezotettigini) (0,0506) Anacridium aegiptium (Cyrtacanthacridini) (0,0600) Oxya fuscovittata (Oxyini) (0,0583) Podisma tyatiensis (Podismini) (0,0095) Zubowskya koeppeni (Podismini) (0,0115) Podisma sapporensis Shimokawa (0,0138) Podisma kanoi (0,0366) Ognevia sergii (Podismini) (0,0515) Parapodisma mikado (Podismini) (0,0321) Sinopodisma punctata (Podismini) (0,0260) Tonkinacris sp. (Podismini) (0,0389) Melanoplus frigidus (Podismini) (0,0367) Egnatius apicalis (Egnatiini) (0,0650) Acrida oxycephala (Acridini) (0,0262) Acrida sp. (Acridini) (0,0121) Acrida bicolor (Acridini) (0,0197) Truxalis eximia (Truxalini) (0,0534) Ramburiella bolivari (Arcypterini) (0,0809) Stethophyma grossum (Parapleurini) (0,0386) Parapleurus alliaceus (Parapleurini) (0,0446) Cophotylus decorus (Sphingonotini) (0,0591) Ramburiella turcomana (Arcypterini) (0,0554) Euchorthippus pulvinatus (Gomphocerini) (0,0536) Dociostaurus maroccanus DQ230714 (0,0590) Notostaurus popovi (Dociostaurini) (0,0023) Notostaurus albiconis (Dociostaurini) (0,0128) Mizonacara uvarovi (0,0069) Mizonocara kuznetzovae (Dociostaurini) (0,0431) Dociostaurus tartarus (Dociostaurini) (0,0546) Dociostaurus brevicollis (Dociostaurini) (0,0640) Dociostaurus plotnikovi (Dociostaurini) (–0,0056) Dasyhippus barbipes (Gomphocerini) (0,0101) Aeropedellus variegatus (Gomphocerini) (–0,0075) Eremippus comatus (Alaucobothrini) (0,0034) Mesasippus kozhevnicovi (Gomphocerini) (0,0012) Gomphocerus rufus (Gomphocerini) (0,0016) Chorthippus parallelus (Gomphocerini) (0,0050) Chorthippus macrocerus (Gomphocerini) (0,0086) Chortippus jacobsoni (Gomphocerini) (0,0043) Chorthippus strelkovi (Gomphocerini) (0,0329) Omocestus nanus (Gomphocerini) (0,0377) Eremippus sobolevi (Alaucobothrini) (0,0042) Eremippus pusillus (Alaucobothrini) (0,0118) Aeropedellus balliolus (Gomphocerini) (0,0174) Mongolotettix japonicus (Chrysochraontini) (0,0479) Podismopsis ussuriensis (Chrysochraontini) (0,0420) Podismopsis genicularibus (Chrysochraontini) (0,0054) Podismopsis sp. (Chrysochraontini) (–0,0036) Oedipoda fedchenkoi (Oedipodini) (0,0556) Celes variabilis (Oedipodini) (0,0652) Bryodema geblery (Bryodemini) (0,0168) Bryodema tuberculatum (Bryodemini) (0,0102) Oedaleus decorus (Locustini) (0,0861) Sphingonotus maculatus (Sphingonotini) (0,0196) Sphingonotus rubescens (Sphingonotini) (0,0374) Sphingonotus eurasius (Sphingonotini) (0,0076) Sphingonotus turcomanum (Sphingonotini) (0,0224) Pseudospingonotus savigni (Sphingonotini) (0,0289) Sphingonotus pamiricus (Sphingonotini) (0,0451) Sphingonotus nebulosus (Sphingonotini) (0,0442) Leptopternis gracilis (Sphingonotini) (0,0426) Mioscirtus wagneri (Epacromiini) (0,0573) Рис. 4. Филогенетическое древо саранчовых семейства Acrididae, построенное на основе множественного выравнивания нуклеотидных последовательностей генов COI, COII митохондриальной ДНК.

Биологические науки Сотрудниками этого же Института на ос- что в Алтайском крае, в большинстве районов нове исследования последовательности маркер- Республики Алтай, в Новосибирской и Том ных участков митохондриальной ДНК (COI, ской областях распространен высокопатоген COII) построено филогенетическое древо са- ный для человека Echinococcus multilocularis ранчовых семейства Acrididae (рис. 4). У 72 ви- (азиатский генотип). Очаг низкой напряженно дов семейства Acrididae обосновано выделение сти (юг Республики Алтай, Иркутская область) дискретных совокупностей родов — подсе- формирует впервые найденный в России Echi мейств. Доказана монофилия (происхождение nococcus russicensis, распространенный в Мон от одного предка) группы триб, объединяемых голии и Китае. Этот вид является низкопато в подсемейство Catantopinae. Выявлена обо- генным для человека, что объясняет редкую собленность кластера видов рода Acrida L., что регистрацию альвеококкоза у населения Ир дает основание придать этому роду ранг под- кутской области и Монголии.

семейства. Предложен ряд новых гипотез о Сотрудниками Института биологических родственных связях родов в пределах триб на проблем криолитозоны в результате разверну основе полученных кладограмм. Полученные тых в последние годы работ по изучению эко данные с использованием молекулярных мето- логии и кадастровой оценке численности днев дов позволяют решать спорные вопросы в сис- ных хищных птиц придолинной части Средней тематике и филогении саранчовых. Лены установлено, что после 40 лет исчезно В этом же Институте впервые выявлены вения беркут — редкий вид мировой фауны — причины различия в напряженности природ- вновь стал гнездиться в этом регионе (рис. 6).

ных очагов альвеолярного эхинококкоза в Си- Вероятными причинами исчезновения вида в бири (рис. 5). С помощью морфологических и долине Средней Лены в конце 60—70-х гг.

молекулярно-генетических методов (анализ ХХ в. были, с одной стороны, широкое ис последовательности нуклеотидов генов мито- пользование в эти годы пестицидов для борьбы хондриальной ДНК cox1, cob, nd2) показано, с вредителем сельского хозяйства длиннохво Рис. 5. Распространение возбудителей альвеолярного эхинококкоза.

1 — территория природного очага высокой напряженности;

2 — территория природного очага низкой напряженности.

Находки разных видов эхинококков: 3 — Echinococcus russicensis (в личиночной форме от промежуточных хозяев — грызунов);

4 — E. multilocularis (в личиночной форме от промежуточных хозяев — грызунов;

в имагинальной форме — от окончательных хозяев — волков, лисиц;

а также в личиночной форме при эхинококкэктомии у человека);

5 — E. russicensis (в личиночной форме при эхинококкэктомии у человека, по литературным данным).

148 2. Основные результаты научных исследований а б в г Рис. 6. Обнаруженные в 2010—2011 гг. жилые гнездовья беркута в Средней Лене (а);

пара беркутов на месте гнездования (б);

птенец-пуховичок беркута в гнезде (в);

птенец-слеток беркута (г).

Биологические науки нуклиды (131I, 134Cs, 137Cs) аварии на АЭС «Фу стым сусликом — основным кормом хищника в период депрессий численности зайца-беляка, кусима» (Япония). Близкие значения активности радионуклидов и их отношений (137Cs/134Cs и с другой — борьба с хищными птицами как 131 вредителями охотничьего хозяйства. I/ Cs) в пробах воды, отобранных в России С 3 апреля по 3 мая 2011 г. в пробах снега, (Красноярск) и Греции в этот же период, сви дождевой воды и хвои сосны в окрестностях детельствуют о глобальном характере аварии Красноярска сотрудники Института биофизики (рис. 7).

впервые регистрировали техногенные радио Владивосток ЯПОНИЯ Сэндай АЭС «Фукусима»

Иокогама Нагоя Осака имп./с Гамма-спектры проб хвои Pinus sylvestris:

до (вверху) и после (внизу) аварии 0, Be 0, 511 кэВ 0, Cs 0, 0,008 7 Cs Be Cs 0, Cs 0,004 I 511 кэВ I 0, 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 E, кэВ Рис. 7. Радиоактивные выпадения на территории Сибири после аварии на АЭС «Фукусима».

150 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.44.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ Программа VI.44.1. Научные основы и подходы к устойчивому использованию, сохранению, воспроизводству и мониторингу биоразнообразия наземных и водных экосистем Сибири (координатор член-корр. РАН В. П. Седельников) Cотрудниками Центрального сибирского риоде. Первые представители рода Alnus из ботанического сада на основе многолетних вестны из флор умеренного типа, их находки исследований внутривидовой изменчивости размещены в пределах Бореальной палеофло ольхи в природных популяциях на территории ристической области (рис. 8). Расселение рода Евразии, изучения сборов ведущих мировых происходило по мере изменения климата и ис гербариев и анализа основных литературных чезновения водных преград вместе с развитием источников выполнен монографический обзор флоры тургайского типа. В европейскую часть рода Alnus. Изучены морфологические харак- ольха проникла после окончательного исчез теристики 34 видов и пяти подвидов, их гео- новения Тургайского пролива в позднем эоце графическое распространение, экологическая не или олигоцене. Третичное время было эпо приуроченность. Анализ палеоботанической хой расцвета рода, который характеризовал литературы позволяет утверждать, что предки ся значительным формовым разнообразием.

рода Alnus существовали уже в меловом пе- В третичных флорах могли произрастать уже многие современные виды ольхи, которые со хранились в умеренно-теплом климате горных поясов южнее 40 °с. ш., где встречается более 80 % видов рода.

В этом же Институте исследованы био разнообразие, таксономическая структура, суб стратная приуроченность и фенология миксо мицетов (Myxomycetes = Eumycetozoa) в со сновых лесах правобережной части Верхнего Приобья. Выявлено 159 видов миксомицетов, относящихся к 35 родам, 12 семействам, шести порядкам и двум классам, что составило около 50 % от всех видов, известных на территории России к началу данных исследований. Для сосновых лесов правобережной части Верхне го Приобья все 159 видов миксомицетов явля ются новыми;

ранее изучение биоразнообразия данной группы организмов на этой территории не проводилось. Для Алтайского края выявле но 66 новых видов, для Новосибирской облас 3 ти — 119, для территории России — 17 новых видов. Подготовлен к описанию новый вид Рис. 8. Местонахождения макроостатков (1) и пыль миксомицетов из рода Stemonitis, который цы (2) ольхи из отложений периода верхний мел (маастрихт)—эоцен и граница Бореальной палео- предполагается назвать Stemonitis collarioides флористической области (3): (рис. 9).

Сотрудниками Института проблем освое Красный цвет — нижний палеоцен, включая рубеж ма астрихт—даний, оранжевый — палеоцен—эоцен, жел- ния Севера установлены единые закономерно тый — верхний эоцен. (Схема распределения суши и сти организации комплекса афиллофороидных моря в Северном полушарии в эоцене и граница Бореаль грибов, развивающихся на Betula pubescens ной палеофлористической области приводятся по (рис. 10), в пределах ареала вида в Западной Л. Ю. Буданцеву (1983)).

Биологические науки 1 мкм а б 1 мкм 200 мкм в г 20 мкм 10 мкм е 10 мкм д з ж 200 мкм 500 мкм Рис. 9. Спорангии, нити капиллиция и споры нового вида Stemonitis collarioides.

а, б — споры в СЭМ (сканирующий электронный микроскоп);

в — вид спорофора в СЭМ;

г — строение чашечки в СЭМ;

д—ж — чашечка, нити капиллиция, общий вид спорангия в световом микроскопе;

з — общий вид спорангия.

Сибири. На основе анализа данных, получен- ческих тундр п-ова Ямал. При помощи много ных на 80 участках (10400 экземпляров 40 ви- канальных электронных космических снимков дов), впервые разработана модель, характери- MrSID и Landsat-7 составлены среднемасштаб зующая связь структуры ксиломикоценоза (чис- ные (М 1 : 250000) растровые карты на ключе ленности и состава) с параметрами состояния и вые полигоны, расположенные в подзонах развития древостоя (бонитетом, возрастом, вы- южных и типичных тундр. Дешифрирование сотой, сомкнутостью, удельным запасом жи- проводилось с помощью специализированного вой и отпавшей древесины, дефицитом запаса, пакета Erdas 8.7, позволяющего выделить эко диаметром растущих деревьев и отпада). По- системы, их сочетания и комплексы на основе лученные результаты отражают закономерно- спектральной характеристики дешифрируемо сти формирования биоразнообразия на цено- го космического снимка. Установлено, что су тическом уровне, что является необходимой щественное влияние на состав и структуру основой для его сохранения. природных экосистем тундровой зоны оказы Учеными Центрального сибирского бота- вают типы подстилающих пород (грунтов), что нического сада изучена пространственная не- отражено в легенде карты (рис. 11). Выделены однородность природных экосистем субаркти- три основные группы экосистем: на песчаных 152 2. Основные результаты научных исследований и супесчаных грунтах, на глинистых и сугли- и т. д. Тип экосистемы объединяет различаю нистых грунтах, а также экосистемы без стро- щиеся по структуре элементы — гомогенные и гой приуроченности к определенному типу гетерогенные. Гомогенные представлены эко грунтов. Разделы легенды представлены типа- системами ранга ассоциаций, гетерогенные — ми экосистем: тундровым, луговым, болотным их сочетаниями и комплексами.

а б Рис. 10. Дереворазрушающие грибы (а — окаймленный трутовик Fomitopsis pinicola (Sw.:Fr.) P. Karst;

б — траметес олений Trametes cervina (Schwein.) Bres.).

Рис. 11. Карта экосистем ключевого полигона п-ова Ямал (типичные тундры).

Экосистемы на песчаных и супесчаных грунтах: 1 — тундровые, 2 — луговые, 3 — вторичные;

экосистемы на глини стых и суглинистых грунтах: 4, 5 — тундровые, 6 — вторичные;

экосистемы на песчаных и суглинистых грунтах:

7, 8 — болотные, 9 — водные.

Биологические науки Leymus secalinus cult.EF581973.

L. chinensis (Irkutskaya obl.) L. chinensis (China, 14.07.2009) L. chinensis (Ulan-Ude, Vert. zavod) L. secalinus (Buryatia,Turka) L. secalinus (Buryatia, Davsha) L. secalinus (Buryatia, Svyatoi Nos) L. littoralis (Ulan-Ude, BSC) L. secalinus (China, 10.07.2009) L. secalinus (China, lake Dali) L. secalinus (Mongolia) L. littoralis (Ulan-Ude, N1) L. secalinus (China, Ulan-Potom) L. secalinus (China, Kashgar, t.10) L. littoralis (Buryatia, Enchor) L. secalinus (China, Bayan-Obo) L. dasystachys (Altai, N25) L. dasystachys (Altai, Tarakta) L. dasystachys (Altai, Ukok, Zhumala) L. dasystachys (Tuva, Erzin) L. dasystachys (China, Altai) L. ovatus (Tuva, Tore-Choli) L. dasystachys (Buryatia, East Sayan) L. dasystachys (Kazakhstan, Buchtarma) L. dasystachys (Kazakhstan) Рис. 12. Филогенетическое древо, построенное на основе анализа участков ITS 1-5.8 S-ITS 2 ядерной ДНК и демонстрирующее взаимоотношения азиатских видов Leymus secalinus, L. littoralis, L. chinensis, L. dasystachys, L. ovatus.

В Институте общей и экспериментальной тай). Подтверждены естественность разделе биологии исследовано таксономическое разно- ния рода на секции, самостоятельность вида образие экономически важной группы зла- L. dasystachys и получены дополнительные ар ков — представителей трибы Пшеницевых (Tri- гументы об искусственности выделения L. ova ticeae Dum., Роасеае). На основании анализа tus. Установлены обособленность L. secalinus транскрибируемых спейсеров ITS 1-5.8 S-ITS 2 с берегов оз. Байкал и единство образцов ядерной рДНК показаны филогенетические L. littoralis из Бурятии и L. secalinus из Монго взаимоотношения (рис. 12) пяти видов рода лии и Китая. Таким образом, название таксона Колосняк — Leymus Hochst (Poaceae) из раз- L. secalinus относится только к байкальским ных регионов Азии (Бурятия, Иркутская об- популяциям, а китайские и монгольские попу ласть, Тува, Алтай, Казахстан, Монголия, Ки- ляции следует отнести к L. littoralis.

Программа VI.44.2. Биосферная роль и ресурсный потенциал лесных экосистем Сибири.

Динамика структуры, функционирование и воспроизводство (координатор докт. биол. наук А. А. Онучин) Сотрудниками Института леса выявлен внесенным им комплексом фитопатогенных новый фактор деградации пихтовых лесов юга офиостомовых грибов (Ophiostoma aoshimae и Сибири: массовое заселение пихты сибирской другими), которые при массовом заражении жуками полиграфа уссурийского Polygraphus способны за 2—3 года привести к гибели дере proximus Blandford — короеда, непреднаме- ва. Очаги массового размножения короеда ох ренно завезенного с Дальнего Востока (рис. 13). ватывают более 35 тыс. га в Кемеровской и Успех инвазийного вредителя обусловлен при- Томской областях, Республике Алтай и Крас 154 2. Основные результаты научных исследований ные бассейны Среднесибирского плоскогорья.

а б Анализ среднегодовых концентраций раство ренных форм углерода и их экспорта за период 2006—2011 гг. в пяти водотоках Среднеси бирского плоскогорья выявил снижение их значений в северном направлении (рис. 14).

Закономерное уменьшение экспорта углерода водотоками с понижением среднегодовых тем ператур, усилением континентальности клима та и увеличением зоны сплошного распростра в нения вечной мерзлоты отражает глобальный характер этого процесса и проявляется по все 2 му Северному полушарию. Снижение выноса терригенного углерода в реках криолитозоны, по сравнению с водотоками более южных ши 4 рот, обусловлено низкой продуктивностью биогеоценозов и замедлением процессов де 1 струкции растительного детрита. Потепление климата в высоких широтах Средней Сибири может привести к существенному повышению экспорта растворенных форм углерода в гид рографическую сеть. В результате суммарный вынос терригенного углерода с водосборов, формирующих сток в Северный Ледовитый океан, может составить свыше 100 ТгС/год, что сопоставимо с консервативными оценка ми пожарных эмиссий с этой же территории Рис. 13. Уссурийский полиграф на юге Сибири.

(116—180 ТгС/год).

а — «плач пихты» при массовом заселении жуками поли В Институте леса на примере крупного графа;

б — жук полиграф (2,5 мм в длину) втачивается в ключевого участка Красноярской лесостепи кору;

в — некрозы через 4 недели после инокуляции методами палеоботаники и радиоуглеродного офиостомовых грибов в луб пихты: 1 — контроль (меха ническое поранение), 2 — гриб Ophistoma aoshimiae, датирования выполнена реконструкция дина привнесенный полиграфом, 3 — гриб Ophiostoma rectan мики зональной растительности за последние gulosporium, 4 — гриб Leptographium sibirica, переноси 6000 лет, позволяющая прогнозировать веро мый пихтовым усачом, основным аборигенным вредите ятные сценарии доминирующих взаимосмен лем пихты в Сибири, 5 — гриб Graphium sp.

лесных и сопутствующих формаций на юге Сибири под влиянием климатогенных и антро ноярском крае. Молекулярно-генетический ана- погенных воздействий. Выявленная периоди лиз популяций жуков свидетельствует о неод- зация фитоценотического разнообразия свиде нократных и не зависимых друг от друга ин- тельствует о высокой регенерационной значи тродукциях вида в регионы Сибири. В очагах мости экотопических рефугиумов, обеспечи массового размножения полиграф полностью вающих быстрое распространение климатиче замещает заселяющие пихту аборигенные ски адекватных растительных формаций. Ди группировки ксилофагов. Кроме привнесенно- агностирование видового состава палеоспект го с Дальнего Востока комплекса грибов, по- ров позволило разработать серию карт для лиграф активно переносит местный фитопато- континуального ряда взаимосмен растительно генный гриб Leptographium sibirica, увеличи- сти, характеризующихся специфическими ком вая таким образом свою потенциальную пато- бинациями ландшафтно-климатических пара генность. метров (рис. 15). Полученные карты предна В этом же Институте исследованы харак- значены для аналоговых географических про теристики экспорта и источники растворенно- гнозов современной динамики растительности го углерода в реках, дренирующих водосбор- на юге Сибири.

Биологические науки а 90° 100° 110° б 30 РНУ РОУ растворенного углерода, мгС/л Среднегодовые концентрации Снижение 25 среднегодовых Усиление температур континентальности 65° 65° в растворенного углерода, 60° 60° Годовой экспорт гС/(м2·год) 100° 110° Категории земель 0 50 100 200 км (на основе GLC2000) Тундра Обь Юкон Маккензи Енисей Нидым Тембенчи Лена П. Тунгуска Н. Тунгуска Кочечум Хатанга Анабар Яна Оленек Индигирка Колыма Амгуема Темнохвойные насаждения Мелколиственные насаждения Абс. высота, над у. м., м Лиственничные леса 0,1 90 30 40 50 50 0— — 60 Гари — Реки бассейна Северного Ледовитого океана — 0— 0— 0— 0— 0— Болота Рис. 14. Классы растительного покрова в бассейнах исследуемых рек Среднесибирского плоскогорья (а) и среднегодовые концентрации (б) и экспорт (в) растворенного органического (РОУ) и неорганического (РНУ) углерода в их русловом стоке (результаты настоящей работы) и крупнейших рек Сибири и Северной, Америки бассейна Северного Ледовитого океана (литературные данные).

93° 00' 1300—800 лет назад 93° 00' Настоящее время Tгод = –0,3°С Tгод = –1,3°С R/LE = 0,8 R/LE = 0,7 263 56° 22' 1 км 1 км Рис. 15. Фрагменты карт палео- (1300—800 лет назад) и современной растительности Красноярской лесо степи: формации ивняков (1), березняков (2, 5, 6), лиственничников (3), степей (4), сосняков (7, 8);

абсолют ная высота, м;

R/LE — индекс сухости (отношение радиационного баланса к испарению), д. ед.;

среднегодо вая температура, Тгод;

9 — полевой стационар ИЛ СО РАН «Погорельский бор».

156 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.45.

ОБЩАЯ ГЕНЕТИКА Программа VI.45.1. Генетические основы эволюции и селекции.

Реконструкция и модификация геномов методами хромосомной и генной инженерии (координатор акад. В. К. Шумный) В Институте цитологии и генетики созда- Томографическое фенотипирование гене ны генетические модели — изогенные линии тических линий лабораторных животных — озимого сорта пшеницы Безостая 1 по двум новое направление постгеномной биологии, доминантным аллелям гена Vrn-B1—Vrn-B1a, развиваемое в Институте цитологии и генетики Vrn-B1c и гену Vrn-A1, контролирующим яро- и Международном томографическом центре на вой тип развития и время колошения мягкой базе ЦКП SPF-виварий. Установлено, что на пшеницы. В результате тестирования этих ли- следственная предрасположенность к каталеп ний доказано наличие множественного алле- сии и депрессивно-подобному поведению мы лизма гена Vrn-B1 и выявлен критический пе- шей линии ASC, полученной путем селекции в риод в развитии растений мягкой пшеницы, ИЦиГ, имеет биохимическую и морфологиче определяющий продолжительность всего веге- скую основы. Показано, что эти мыши отли тационного развития от всходов до колошения чаются от других генотипов соотношением и созревания. Продолжительность периода от метаболитов в головного мозге, влияющих на появления первого узла до формирования баланс процессов торможения и возбуждения, стебля (рис. 16) находится под контролем гена а также крайне малыми размерами мозолисто Vrn-A1 и каждого из изученных аллелей гена го тела, нервные волокна которого обеспечи Vrn-B1. Созданные линии включены в даль- вают связи между нейронами правого и левого нейшие исследования по изучению молекуляр- полушарий (рис. 17). Полученные результаты но-генетических механизмов регуляции про- указывают на вклад морфологических ограни должительности вегетационного периода мяг- чений межполушарных связей в формирование кой пшеницы. депрессивно-подобного поведения.

Формирование:

1-го узла Стебля Колошение Яровой тип развития Озимый тип Дни 0 10 20 30 40 50 60 70 80 развития до колошения Кущение Формирование 1-го узла Формирование стебля Рис. 16. Периоды развития изогенных линий и озимого сорта пшеницы Безостая 1. Растения вы ращены в гидропонной теплице без яровизации. Обозначения: i:Vrn-A1, i:Vrn-B1a, i:Vrn-B1c — изогенные линии сорта пшеницы Безостая 1.

Биологические науки а б 1,21 ± 0,21 % 2,48 ± 0,15 % Рис. 17. Томографическое изображение головного мозга мыши линии ASC (а), предрасположенной к де прессивно-подобному поведению, и контрольной мыши линии AKR (б).

Красным цветом отмечена область мозолистого тела, чьи относительные размеры (в % от общей площади сечения моз га) существенно различаются у исследуемых генотипов мышей (p 0,01).

Учеными Института цитологии и генети ки у возбудителя описторхоза Opisthorchis felineus обнаружен ген, кодирующий белок из семейства CYP450, участвующего в биотранс формации ксенобиотиков и лекарственных препаратов. Хотя на уровне аминокислотной последовательности гомология CYP O. felineus с белками CYP450 других эукариот составляет всего 20—24 %, конформационно белок CYP O. felineus в значительной мере совпадает с белками подсемейства CYP2 млекопитающих, в частности, CYP2E1 человека (рис. 18). Выяв ленное конформационное сходство белков био трансформации ксенобиотиков O. felineus и че ловека указывает на высокую вероятность сов- падения их функций. Полученные данные яв ляются важным вкладом в исследование меха низмов отношений паразит—хозяин и формиро- Рис. 18. Суперпозиция третичных структур белков CYP O. felineus (1) и CYP2E1 человека (2).

вания лекарственной устойчивости гельминтов.

158 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.46.

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОМОЛЕКУЛ И НАДМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ Программа VI.46.1. Протеомика, ферменты и белково-нуклеиновые молекулярные машины (координаторы член.-корр. РАН О. И. Лаврик, докт. хим. наук Г. Г. Карпова) Сотрудниками Института химической био- ний, связанных с нарушениями в этих меха логии и фундаментальной медицины совмест- низмах.

но с учеными Института молекулярной биоло- Учеными Института биофизики выделено гии им. В. А. Энгельгардта выяснены ключе- три структурных аналога люциферина олиго вые аспекты терминации белкового синтеза на хет Fridericia heliota с молекулярными масса рибосомах человека, связанные с узнаванием ми 529 Дa. Методом масс-спектрометрии вы стоп-сигналов в мРНК фактором терминации сокого разрешения исследован доминантный трансляции eRF1. Установлены пептиды eRF1, среди них asLn2, наиболее схожий с люцифе взаимодействующие с пуринами стоп-кодонов, рином по спектральным характеристикам;

оп и показано, что остатки аденина и гуанина рас- ределены точная нейтральная моноизотопная познаются разными конформациями N-домена молекулярная масса основного структурного eRF1, обеспечивающими способность фактора аналога люциферина олигохет Fridericia heliota, узнавать все три стоп-кодона (рис. 19). Полу- его молекулярная формула. Показано, что ченные результаты дают новое представление значение молекулярной массы в 529,2060 ± о механизмах декодирования стоп-кодонов в ± 0,0003 Да для asLn2 с наибольшей вероятно процессе терминации трансляции у высших стью соответствует брутто-формуле C26H31N3O9.

С помощью 1H ЯМР установлено, что в моле организмов и имеют принципиальное значение для понимания молекулярных основ заболева- куле присутствуют ароматические, алкеновые и алкильные группы (рис. 20).

Рис. 19. Схематическое изображение комплекса, образующегося при терминации белкового синтеза на рибосоме человека.

А, Р, Е — участки связывания тРНК;

в А-участке нахо дится стоп-кодон мРНК (Pu, остаток G или A), узнавание которого фактором терминации трансляции eRF1 служит сигналом для окончания синтеза белка. Выделены фраг менты N-домена фактора, взаимодействующие со стоп кодоном: коричневым цветом — мотив NIKS, узнающий первый U стоп-кодона, а голубым и розовым — со ответственно фрагменты GTx и YxCxxxF, распознающие остатки пуринов. Красные стрелки указывают направле ния движения фрагментов N-домена eRF1 при изменении его структуры, происходящем в случае узнавания остатка аденина.

Биологические науки H C H H C C 1 мм 9 8 7 6 5 4 1 ppm Рис. 20. Биолюминесценция Fridericia heliota in vivo и 1H ЯМР-спектр аsLn2 (500 MГц, CD3SOCD3).

160 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.47.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА. МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ. БИОИНЖЕНЕРИЯ Программа VI.47.1. Механизмы контроля молекулярно-генетических систем и процессов. Нанобиоинженерия (координатор докт. биол. наук Т. И. Меркулова) Учеными Института цитологии и генети- в них открытых рамок считывания;

функцио ки совместно с ФГУ «Научно-исследователь- нальной классификации кодируемых ими фер ский Институт физико-химической медицины» ментов и предсказании количественных вели ФМБА разработан новый подход к поиску бел- чин их функциональной активности. На основе ков, перспективных для биотехнологии. Под- анализа результатов секвенирования метаге ход основан на параллельном высокопроизво- нома микробных сообществ оз. Кротовья ляга, дительном секвенировании метагеномов и выполненного на платформе SOLiD, иденти компьютерном анализе: сборке коротких сек- фицирован белок гликозидаза (фермент дегра венированных фрагментов в протяженные ге- дации целлюлозы) с высокой функциональной номные последовательности (контиги);

поиске активностью (рис. 21).

а Уравнение регрессии для предсказания активности: б Y = –8,0X1 + 8,3X2 + 1,5, X1 — заряд аминокислот, X2 — гидрофобный момент -спиралей Целлобиоза 2,5 Каталитически ln(KМ) активный остаток R = 0, 2, аспарагиновой кислоты 1, Предсказанное 0, 1, 0, Активность-модулирующий сайт X –0,5 Активность-модулирующий –0,5 0 0,5 1,0 1,5 ln(KМ) сайт X Измеренное Рис. 21. Новый подход к поиску белков, перспективных для биотехнологии, основанный на параллельном высокопроизводительном секвенировании метагеномов и компьютерном анализе.

а — предсказание значения количественной величины константы Михаэлиса для потенциальной гликозидазы в реакции расщепления целлобиозы;

б — реконструированная модель пространственной структуры гликозидазы, обладающей повышенной активностью расщепления целлобиозы.

Биологические науки ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.48.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КЛЕТОЧНОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ, ИММУНИТЕТА И ОНКОГЕНЕЗА Программа VI.48.1. Защитно-репарационные системы организма, основы технологий исследования и коррекции патологических процессов на уровне клетки и организма (координатор докт. биол. наук А. В. Таранин) Учеными Института химической биоло гии и фундаментальной медицины установле но, что иммуноглобулины (IgG и IgM) крови Интеграза ВИЧ-инфицированных больных, специфиче- встраивает ски гидролизующие фермент интегразу ВИЧ, ДНК вируса ответственный за встраивание вирусной кДНК в геном клетки Ядро в геном клетки человека, значительно ингиби руют катализируемые интегразой реакции IgG, IgM Интеграция 3-процессинга и интеграции — ключевые ста дии жизненного цикла вируса (рис. 22). Препа раты IgG и IgM из крови ВИЧ-инфициро ванных больных могут замедлять развитие за Транскрипция болевания и рассматриваться как потенциаль ные лекарственные средства.

Сотрудниками Института экологии чело века разработан новый метод определения от носительного риска возникновения плоскокле точного рака легких (ПРЛ) у человека, осно ванный на одновременном анализе иммуно глобулинов сыворотки крови, специфичных к бензо[а]пирену (Ig-Bp), эстрадиолу (Ig-Es) и Новые прогестерону (Ig-Pg). При повышении уровней вирусные Ig-Bp риск возникновения ПРЛ возрастает в частицы 2—3 раза. При повышении соотношений уров Рис. 22. Схема жизненного цикла вируса иммуно ней Ig-Bp/Es и Ig-Bp/Pg риск возникновения дефицита человека.

ПРЛ возрастает в 4—5 раз. В сочетании с ак тивным вариантом фермента глутатион-S-транс феразы (генотип GST T1+) риск возникновения lg ПРЛ возрастает в 7—12 раз (рис. 23). Относительные риски ПРЛ lg + GST T1+ Рис. 23. Относительные риски возникновения плоскоклеточного рака легких при повышенных уровнях антител к бензо[а]пирену (Ig-Bp) и их со отношений с уровнями антител к прогестерону и эстрадиолу (Ig-Bp/Pg и Ig-Bp/Es), в том числе в со- IgA-Bp 2 IgA-Bp/Pg четании с GST T1+.

IgG-Bp 2 IgG-Bp/Es 0, 162 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.49.

КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Программа VI.49.1. Клеточные и молекулярные механизмы, регулирующие онтогенез и морфогенез. Технологии управления дифференцировкой и пролиферацией клеток (координатор докт. биол. наук О. Л. Серов) Сотрудниками Института цитологии и ге- митохондриях. Данная мутация затрагивает нетики, Института химической биологии и сигнальную последовательность, отвечающую фундаментальной медицины и НИИТО пока- за направление белка в митохондрии, и пред зано, что индуцированные плюрипотентные положительно приводит к нарушению импорта стволовые клетки (ИПСК) эффективно прохо- MnСОД в органеллы. Фенотип полученных дят направленную дифференцировку в хонд- растений сходен с фенотипом мутантов с на робласты, формирующие в условиях трехмер- рушением содержания белков хлоропластной ной культуры in vitro функциональную хряще- локализации (рис. 25). Данный факт может вую ткань, пригодную для использования в свидетельствовать о влиянии мутации, затраги регенеративной медицине (рис. 24). вающей митохондриальную MnСОД на функ В Сибирском институте физиологии и ционирование хлоропластов. Полученная рас биохимии растений впервые получены гомози- тительная линия открывает принципиально готные растения мутантной линии арабидоп- новые возможности в исследованиях взаимо сиса (MnSOD1-) со вставкой Т-ДНК в гене, ко- отношений митохондриальной системы мета дирующем митохондриальную Mn-содержа- болизма активных форм кислорода с система щую супероксиддисмутазу (MnСОД) — цент- ми внутриклеточного сигналинга и межорга ральный фермент антиоксидантной защиты в нелльных взаимодействий.

а в б 1, 00 мм 5 мкм Рис. 24. Самосборка хрящевой ткани in vitro из производных, полученных в результате направленной хонд рогенной дифференцировки ИПСК (а). Экспрессия коллагена 1 и 2 в хондробластах, полученных при на правленной дифференцировке плюрипотентных стволовых клеток с использованием ростовых факторов TGF-1 и BMP2. Коллаген 1 — зеленый, коллаген 2 — красный (б). Сканирующая электронная микроскопия хондробластов на матрицах, изготовленных методом электроспининга. Матрица из нейлона 6, инкубирован ная без клеток (в).

Биологические науки а MnSOD1– Дикий тип 16 90 Дикий тип в б Содержание супероксида, у. е.

Содержание хлорофилла, у. е.

14 MnSOD1– 4 2 0 MnSOD1– Дикий тип 25 100 Интенсивность света, мкмоль·м–2·с– Рис. 25. Характеристика растений арабидопсиса со вставкой Т-ДНК в гене, кодирующем митохондриальную Mn-содержащую супероксиддисмутазу.

а — окрашивание листьев нитросиним тетразолием выявляет повышенный уровень супероксида в мутантных (MnSOD1–) растениях;

б — количественная оценка содержания супероксида в листьях исследуемых растений;

в — содержание хлорофилла в листьях мутантных растений снижено и зависит от интенсивности освещения.

164 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.50.

БИОФИЗИКА. РАДИОБИОЛОГИЯ.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В БИОЛОГИИ. БИОИНФОРМАТИКА Программа VI.50.1. Компьютерно-экспериментальный анализ и моделирование молекулярно-генетических, биофизических, экосистемных и биосферных процессов (координатор акад. Н. А. Колчанов) Учеными Института цитологии и генети- киназ, что существенно увеличило количество ки на основе реконструкции и сравнения ген- белков, функционирующих в генной сети кон ных сетей контроля клеточного цикла млеко- троля клеточного цикла (рис. 26, а);


(2) накоп питающих и грибов выявлены молекулярно-ге- ление радикальных аминокислотных замен в нетические механизмы эволюционного услож- поверхностных участках циклинов на проти нения этой генной сети: (1) массовые дуп- воположной стороне от места их контактов с ликации генов циклинов и циклин-зависимых циклин-зависимыми киназами (рис. 26, б);

(3) а Дупликации генов в б Увеличение числа белок-белковых взаимодействий Рис. 26. Компьютерный анализ и реконструкция молекулярных механизмов эволюционного усложнения генных сетей клеточного цикла.

а — минимальная генная сеть контроля клеточного цикла животных и грибов;

б — трехмерная структура комплекса циклин D1/CDK4 человека;

в — результат эволюционного усложнения генной сети: сеть контроля клеточного цикла современных млекопитающих.

Биологические науки а б 1 0, 0, Отклонение от средней температуры 0, 0,5 0, 0, за 1961—1990 гг., °С 0, 0, –0,1 –0, –0,3 –0, –0,5 –0, Область расхождения натуральных данных и –0,7 –0, прогнозов МГЭИК –0,9 –0, Рис. 27. Динамика отклонений среднегодовой температуры от средней температуры за период 1961— 1990 гг. Данные нейросети (а) и оценка вклада отдельных факторов в динамику глобальной температуры (б).

а: 1 — данные наблюдений;

2 — существующие климатические модели;

3 — нейросетевая модель;

б: 1 — данные на блюдений;

2 — суммарный вклад вулканов, Солнца и океанических циркуляций;

3 — вклад антропогенных парниковых газов.

увеличение на этой основе количества белок- должна была восстановить изменения темпе белковых взаимодействий;

(4) как следствие — ратуры по входным значениям в XX в. и по усложнение генной сети за счет существенного строить прогноз на начало XXI в. Сравнение роста количества регуляторных петель с об- результатов анализа с прогнозами климата на ратными связями (рис. 26, в). основе моделей общей циркуляции атмосферы Учеными Института биофизики и Инсти- и океана Международной группы экспертов по тута вычислительного моделирования прове- изменению климата (МГЭИК) показало, что ден нейросетевой анализ динамики глобальной нейросеть лучше, чем существующие модели, температуры с начала XX в. до настоящего воспроизводит динамику температуры XX в. и времени. В качестве входных данных для ней- дает адекватный прогноз на начало XXI в.

росетевого анализа использовались индексы, (рис. 27, а). При оценке вклада отдельных фак описывающие океанические колебания, радиа- торов в динамику глобальной температуры ционное воздействие парниковых газов в атмо- модель показала, что ведущим фактором гло сфере, вулканическую и солнечную активно- бального потепления выступают антропоген сти. В качестве обучающей выборки использо- ные парниковые газы (рис. 27, б).

вались данные XX в., после чего нейросеть 166 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.51.

БИОТЕХНОЛОГИЯ Программа VI.51.1. Микробиология и вирусология, искусственные генетические системы, бионанотехнологии создания терапевтических препаратов и новых материалов (координатор акад. В. В. Власов) В Институте биофизики получена серия сталличность, плотность, пористость, структу материалов на основе разрушаемых природ- ра поверхности) набором и соотношением ком ных полиэфиров — БИОПЛАСТОТАН в ком- понентов. Сконструировано семейство матрик позиции с гидроксиапатитом, волластонитом и сов, эффективных в качестве носителя лекар высокомолекулярными соединениями (колла- ственных препаратов и для культивирования ген, полиэтиленгликоль, поливиниловый спирт, клеток (рис. 28).

полилактид). Выявлена возможность направ- В Институте химической биологии и фун ленного влияния на свойства изделий (кри- даментальной медицины создана и постоянно Рис. 28. Композитные матриксы:

1 — пористые и объемные формы из композитов ПГА:гидроксиапатит и ПГА:волластонит;

2 — губки из ПГА и кол лагена, мембраны из ПГА в композиции с ПЭГ и ПВА;

3 — атомно-силовая микроскопия (AСM-карты) поверхности (шероховатость) матриксов;

4 — окраска DAPI (флюоресцентный зонд на ДНК) фибробластов NIH 3T3, пролифе рирующих на матриксах разных типов.

Биологические науки пополняется сервисная Коллекция экстремо- но замедляет рост опухоли и сокращает коли фильных микроорганизмов и типовых культур. чество метастазов в легких мышей (рис. 30).

Коллекция имеет статус Центра коллективного Учеными этого же Института генно-инже пользования СО РАН и зарегистрирована во нерными методами получены химерные анти Всемирной федерации коллекций культур тела человека, содержащие фрагменты антител (WFCC), в ней на музейном хранении находит- мыши, прочно связывающие вирус клещевого ся 1125 штаммов микроорганизмов, из кото- энцефалита. Получен стабильный штамм-про рых 623 образца представляют природные изо- дуцент химерного антитела против вируса кле ляты, выделенные из различных экстремаль- щевого энцефалита, отработаны способы его ных зон, включая 168 образцов палеобактерий, очистки. Введение химерного антитела в дози 179 образцов термофильных бактерий. Кроме ровке 1 мг/кг мышам, зараженным 250 леталь того, в Коллекции находятся 176 имеющих ме- ными дозами вируса клещевого энцефалита, дицинское значение штаммов микроорганиз- обеспечило 100%-ю выживаемость животных мов, выделенных от человека и животных, (рис. 31). Защитные свойства сконструирован 39 штаммов, имеющих биотехнологическую ного антитела в 100 раз превышают защитные значимость. 106 образцов коллекции представ- свойства коммерческого препарата противо лено бактериофагами, из которых два образ- клещевого гамма-глобулина. Планируется про ца — уникальные бактериофаги, выделенные изводство этого препарата для терапевтиче из организмов, обитающих в горячих источни- ских целей.

ках Камчатки (рис. 29). В Институте химической биологии и фун В этом же Институте разработаны имму- даментальной медицины расшифрован геном ностимулирующие РНК (isРНК), подавляющие боррелий — бактерий, переносимых клещами развитие опухолей. isРНК защищена патен- на территории азиатской части России и вызы том РФ № 2391405. Иммуностимулирующие вающих тяжелое заболевание — боррелиоз.

свойства isРНК усиливаются разработанным в При сравнении с геномами европейских штам Институте катионным липидом 2х3DOPE. Вве- мов обнаружены отличия в десятках генов, дение isРНК в комплексе с новым катионным включая гены компонентов клеточной мем липидом животным активирует синтез в их ор- браны и основных иммуногенных белков ганизме интерферона-альфа, не повышая уров- (рис. 32). Полученные знания позволят создать ня цитокинов воспаления. Трехкратное введе- эффективные методы диагностики этого забо ние isРНК в комплексе с липидом мышам с левания.

имплантированной меланомой В16 существен ph 45 ph 200 нм 200 нм Рис. 29. Электронные микрофотографии бактериофагов, способных размножаться в клетках Bacillus sp., культивируемых при 55 °С.

168 2. Основные результаты научных исследований а б Рис. 30. Ингибирование иммуностимулирующей РНК (isРНК) роста опухоли меланомы В16. Пример маг нитно-резонансной томографии мышей с подкожно привитой меланомой (2105 клеток) на 24-й день разви тия опухоли.

а — контроль;

б — мышь, получавшая лечение препаратом isРНК (приведены фронтальные поперечные срезы с макси мальным размером опухолей, стрелками указан опухолевый узел, контрастное вещество омнискан вводили внутривенно за 30 мин до исследования на МРТ).

Рис. 31. Терапевтическая эффективность химерно выживших мышей 10 го антитела против вируса клещевого энцефалита Количество (ВКЭ) у мышей, зараженных 250 летальными доза ми ВКЭ, в сравнении с коммерческим препаратом противоклещевого гамма-глобулина.

2 1 — количество выживших мышей, получивших инъек 0 ции химерного антитела, в течение определенного про 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 межутка времени после заражения ВКЭ;

2 — то же для Дни после введения вируса мышей, получивших противоклещевой иммуноглобулин.

cp Ip а б Плазмиды Мастер-хромосома Рис. 32. Cравнение геномных последовательностей штаммов Borrelia garinii PBi, изолированного в Герма нии (а), и Borrelia garinii BgVir, изолированного в Новосибирске (б).

Вертикальные линии — границы контигов;

неокрашенные участки — области генетической вариабельности.

Биологические науки ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.52.

ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ И ВИСЦЕРАЛЬНЫХ СИСТЕМ.

КЛИНИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ Программа VI.52.1. Генетико-физиологические механизмы гормональной регуляции висцеральных функций и поведения. Доместикация как модель эволюции (координатор акад. Л. Н. Иванова) Для выяснения механизмов быстрого вос- строена математическая модель с высокой сте становления объема эпителиальными клетками пенью соответствия экспериментальным дан при изменении осмолярности среды в Инсти- ным (рис.33, а, б). Анализ рассчитанного про туте цитологии и генетики разработан преци- филя интенсивности трансмембранных пото зионный метод компьютерной морфометрии ков осмолитов (рис. 33, в) показал, что наибо изолированных клеток эпителия почечных ка- лее существенный вклад в регуляторное сни нальцев и исследован процесс регуляторного жение объема вносят КCl-котранспортер (JKCC), диффузионный поток K+ через калиевые кана восстановления объема в ответ на гипоосмоти ческий шок. С учетом функции ионных кана- лы (JK) и предполагаемые низкомолекулярные лов и транспортеров клеточной мембраны по- органические ионы (JX).

а б 280 H2 O мОсмоль/л 140 мОсмоль/л мОсмоль/л Водные каналы V/V + K -каналы 1, + 3Na 1,6 + K Na/K 1,4 + Na -каналы насос + + Na Na 1,2 + K – Na/K/2Cl (NKCC) – 1,0 Cl -каналы Cl– котранспортеры – Cl Cl 0, Эксперимент 0,6 Модель Транспортеры 0, 8 10 12 14 16 18 20 22 органических анионов Xz– K/Cl (KCC) котранспортеры 0 2 4 6 – + K Cl Время, с в Трансмембранный поток, моль/см2·с В клетку 5,0·10–10 140 мОсмоль/л –5,0·10– JK –1,0·10– JCl Из клетки JX –1,5·10– JKCC –2,0·10– 6 7 8 9 Время, с Рис. 33. Изменение отноcительного объема (V/V0) главныx клеток cобиpательныx тpубок пpи гипоосмотиче ский шоке в эксперименте (уcpедненная запиcь флуоpеcценции кальцеина c указанием cтандаpтной ошибки) и результат моделирования пpоцеccа (а);


схематическое изображение моделируемой клетки (б);

моделирование потоков (J) через мембрану клеток эпителия собирательных трубок почки при гипоосмотическом шоке (в).

170 2. Основные результаты научных исследований ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VI.53.

ЭВОЛЮЦИОННАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ, СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА Программа VI.53.1. Создание моделей патологических состояний человека:

исследование генетико-физиологических, молекулярно-генетических и биофизических механизмов (координатор докт. биол. наук А. Л. Маркель) При исследовании крыс линии OXYS, для снижаться, и у взрослых крыс экспрессия гена которых характерно раннее развитие процес- В-кристаллина во много раз меньше, чем у сов общего старения организма с сопутствую- контрольных крыс Wistar того же возраста щим возникновением типичной катаракты, (рис. 34). Обнаруженная возрастная динамика учеными Института цитологии и генетики по- изменения экспрессии кристаллинов при ран казано наличие существенных изменений экс- нем развитии катаракты свидетельствует о прессии генов, кодирующих основные белки том, что имеются генетические предпосылки хрусталика — кристаллины. В раннем препу- возникновения патологии, проявляющиеся за бертатном возрасте экспрессия генов кристал- долго до начала заболевания. Учет изменения линов в хрусталиках глаз крыс OXYS значи- экспрессии кристаллинов может иметь важное тельно повышена, затем она начинает быстро значение для ранней профилактики катаракты.

* * 6 мРНК мРНК Здоровый В-кристаллинов А-кристаллинов хрусталик мРНК, отн. ед.

мРНК, отн. ед.

(метод RT-PCR) у крыс Wistar 3 * 1 *   Точечная  *    катаракта 0 20 90 420 0 20 90 хрусталика Возраст, дни Возраст, дни у крыс OXYS Рис. 34. Возрастные изменения мРНК генов кристаллинов в хрусталиках глаз крыс OXYS (желтые столбцы) и Wistar (синие столбцы).

Программа VI.53.2. Фундаментальные основы генетических и клеточных технологий для регенеративной медицины (координатор докт. мед. наук А. И. Шевела) В Институте химической биологии и фун- ток в системе позвоночных артерий в интракра даментальной медицины разработана и апро- ниальных отделах. На клиническом материале бирована методика транскраниального ду- (420 человек) подтверждена высокая информа плексного сканирования с акцентом на крово- тивность методики в диагностике нарушений Биологические науки 302, 304,86 305, а в б 301, 304,5 304, 301, 304,0 304, 303,5 300,5 303, 303,0 300,0 303, 302,5 302, 299, 302,0 302, 299, 301, 301,5 298, 301, 301,0 298,0 300, 300,5 297,5 300, 300,0 297,0 299, 299, 299, 296, 299,0 298, 296, 298,5 298, 295, 298,0 297, 295, 297,5 297, 294, 297,0 296, 296,5 294,0 296, 296,0 293,5 295, 295,5 295, 293, 295,0 294, 292, 294, 294,5 292,0 293, 294,0 291,5 293, 293,44 291,23 292, Рис. 35. Термограммы, полученные на матричном тепловизоре ТКВр-ИФП «СВИТ» (ИФП СО РАН).

Нарушения микроциркуляции в пораженных (паретичных) конечностях у пациентов после ОНМК (а — в правой верх ней конечности, б — в левой нижней конечности, в — в правой нижней конечности). Визуализируются различные виды снижения кожной температуры (а — умеренное;

б — выраженное;

в — локальное).

кровообращения в системе позвоночных арте- сле острого нарушения мозгового кровообра рий. Разработана и апробирована на 46 паци- щения (ОНМК) (рис. 35).

ентах программа оценки состояния микроцир- Разработана и апробирована комплексная куляции у неврологических больных с исполь- методика коррекции транзиторных нарушений зованием инфракрасной плетизмографии, дис- неврологического статуса при синдроме по тантного тепловизионного исследования и звоночной артерии с использованием регио электронейромиографии. С помощью инфра- нарной лимфотропной терапии и методов пост красной термографии высокого разрешения изометрической релаксации.

выявлены поздние нарушения микроциркуля- Учеными этого же Института показа ции в паретичных конечностях у больных по- но, что созданные в институте искусствен Личинки после инъекций ABPV, Живые Погибшие инактивированного аРНКазой Живые личинки личинки в различных концентрациях, мкМ личинки после после без 40 4 0,4 0, инъекции заражения инъекции PBS ABPV Рис. 36. Инкубация вируса острого паралича пчел (ABPV) с химической рибонук леазой Dp12F6 полностью инактивирует вирус;

данные по титрованию вируса in vivo на личинках пчел Apis mellifera. Стрелками показаны погибшие личинки.

Контроль — личинки без инъекции;

личинки после инъекции фосфатного буфер ного раствора (PBS).

172 2. Основные результаты научных исследований ные РНКазы — низкомолекулярные соедине- пчел) РНК-содержащие вирусы (рис. 36).

ния, эффективно расщепляющие РНК in vitro, Инактивированный вирус сохраняет свои им малотоксичны для морфологически разных муногенные свойства и может быть использо типов клеток и эффективно инактивируют ван в качестве цельновирионной вакцины для оболочечные (вирус гриппа, вирус клещевого защиты от этих вирусов человека и сельскохо энцефалита) и безоболочечные (вирус энцефа- зяйственных животных.

ломиокардита мышей, вирус острого паралича НАУКИ О ЗЕМЛЕ Науки о Земле ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VII.54.

ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР И ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЕЩЕСТВЕННО-СТРУКТУРНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ТВЕРДЫХ ОБОЛОЧЕК ЗЕМЛИ, ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСАДОЧНОГО ПОРОДООБРАЗОВАНИЯ, МАГМАТИЗМА, МЕТАМОРФИЗМА И МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ Программа VII.54.1. Глубинная геодинамика, геодинамическая эволюция литосферы, концепция геодинамической истории Земли (координатор акад. Н. Л. Добрецов) Учеными Института геологии и минера- лением плюмового магматизма (ультрабазит логии им. В. С. Соболева выделены три оро- базитового и бимодального). Периоды прояв генные стадии роста континентальной коры ления Таримского (285—275 млн лет) и Си Евразии в палеозое: позднекембро-ордовик- бирского (250—230 млн лет) суперплюмов сов ская (510—470 млн лет), позднедевонско-ранне- падают с закрытием Уральского океана и рас карбоновая (380—320 млн лет) и пермотриа- крытием мезо- и нео-Тетиса, а также с эпохами совая (285—230 млн лет). Эти стадии в эволю- крупнейших эндогенных оруденений. Эти па ции Центрально-Азиатского складчатого пояса леозойские этапы — важная часть длительной сопровождались раскрытием океанов и прояв- пульсационной эволюции Земли (рис. 1).

176 2. Основные результаты научных исследований Рис. 1. Сводные диаграммы, иллюстрирующие эволюцию Земли [Добрецов, 2010].

А — изменение теплового по тока из мантии (q) и температу ры в мантии (кривые 1—5);

1, 2 — (Tajika, Matsui, 1992);

3а,, 3б — [Добрецов и др., 2001;

Добрецов, 2009];

4, 5 — [Ko, miya, 2007]. Б — основные со бытия в истории Земли: время, существования суперконтинен, тов I—IV — [Хаин, 2003, с уточ нениями];

статистика возраста, пород коры (кора) и мантия (м) — [Балашов, Глазнев, 2008;

Добрецов, 2011];

главные оле денения [Добрецов, Чумаков, 2001]. В — геолого-геохимиче ские индикаторы эволюции:

уровень моря [Maruyama et al., Гондвана Колумбио 2007];

изотопия 87Sr/86Sr в кар Пангея Родиния Неуна Г бонатных породах [Halverson et al., 2008;

Maruyama, Liou, 2007] Волга Замбези отношение K2O/Na2O в грани Обь Нигер тах и аркозовых песчаниках Инд Нил [Семихатов, 1995;

Добрецов, Ганг Конго Частота, % 2011]. Г — гистограмма U—Pb возрастов детритовых цирконов Меконг Парана из 16 рек. Доминируют пять Янцзы Амазонка пиков в 2,7, 2,0—2,2, 1,7—1,9, Желтая Маккензи 1,0—1,2, 0,5—0,8 млн лет, ука Оранжевая Миссисипи зывающие на эпизоды макси мального роста континенталь,,,,,,,,, ной коры [Komiya, 2011].

Возраст, млрд лет Науки о Земле Учеными Института нефтегазовой геоло- Учеными Института земной коры выпол гии и геофизики им. А. А. Трофимука изучена нено обобщение основных характеристик ме динамика магматических очагов под Ключев- зозойских комплексов метаморфических ядер ской группой вулканов на Камчатке по резуль- Азии, а также представлены модель и кинема татам 4D сейсмической томографии. Обрабо- тика континентального растяжения, с которым танные данные сейсмических наблюдений с связано их формирование (рис. 3). Полученные 2001 по 2008 г. позволили построить четырех- данные свидетельствуют, что раннемеловое мерную сейсмическую модель (с учетом ва- растяжение в пределах северо-восточной части риаций по времени) коры и верхов мантии под Азиатского континента было практически од Ключевской группой вулканов. На протяжении новременным в интервале 140—120 млн лет.

всего времени на глубине около 30—25 км на- Изучение кинематики деформаций по разно блюдается аномалия с чрезвычайно высоким масштабным структурным элементам в пре отношением Vp/Vs, которая отражает наличие делах большинства комплексов метаморфиче мантийного канала, питающего эти вулканы ских ядер в Забайкалье, Монголии, северо-за (рис. 2). Полученная модель показывает чет- падной и центральной частях Северо-Китай кую связь между изменениями сейсмических ского кратона показывает, что транспортиров свойств в коре и фазами активности вулканов. ка вещества осуществлялась в юго-восточном Установлено, что магматические очаги могут направлении. В восточной и южной частях Се достаточно быстро менять свои свойства, что веро-Китайского кратона транспортировка ве по-видимому, связано с вариациями напряжен- щества осуществлялась в северо-западном на ного состояния и миграцией флюидов, приво- правлении. Три самых больших мезозойских дящими к лавинообразным процессам плавле- осадочных бассейна в Северном Китае (Сонг ния и перемещениям расплавов в коре, резуль- ляо, Хюбей и Ордос) расположены в переход татом которых являются извержения вулканов. ной зоне между комплексами метаморфиче а в б KLU KAM KLU BEZ KAM BEZ KLU BEZ 0 0 У П П –10 –10 – Глубина, ки М –20 –20 – О О –30 –30 – М М М –40 –40 – –50 –50 – 30 40 50 60 30 40 50 60 30 40 50 Расстояние, км Расстояние, км Расстояние, км Рис. 2. Стадии развития вулканической системы под Ключевской группой вулканов по результатам 4D то мографии. Показано соотношение Vp/Vs на вертикальном сечении (коричневые цвета — высокие значения, синие — низкие) по данным за 2003, 2005 и 2006 гг.

а — стадия перед извержением (2003 г.): высокое давление в низах коры трещины миграция флюидов и расплавов плавление перегретых пород на глубинах 10—13 км газы под высоким давлением новые трещины (положи тельная обратная связь);

б — извержения Безымянного и Ключевского вулканов в 2005 г. Ключевской вулкан питается через систему промежуточных камер;

Безымянный вулкан связан с мантийным источником напрямую;

в — после из вержений происходят релаксация напряженного состояния и закрытие трещин. Дефицит флюидов приводит к быстрому застыванию материала в промежуточных магматических очагах. Вулканы: BEZ — Безымянный, KAM — Камень, KLU — Ключевской.

178 2. Основные результаты научных исследований 400 км Объединенная позднемезозойская Мезозойские комплексы континентальная карта Северо метаморфических ядер (КМЯ) Восточной азии Кинематические индикаторы Крупные бассейны/Кайнозойский чехол верхних пластин КМЯ Направления регионального растяжения Шовные зоны Рис. 3. Распространение мезозойских комплексов метаморфических ядер в пределах Азиатской провинции и главные кинематические инди каторы.

ских ядер, для которых фиксируются противо- В пределах Джидинской островодужной положно направленные кинематические инди- системы венда—нижнего палеозоя Палеоази каторы. атского океана установлено близкоодновре менное формирование островодужных габб роидов (506 ± 1 млн лет) и гранитоидов (504 ± Nd(T) ±2 млн лет). Становление массивов коллизи онных гранитоидов произошло на аккрецион DМ но-коллизионной стадии в позднем кембрии— 5 раннем ордовике в интервале 490 ± 2—477 ± Рис. 4. Диаграмма Nd — возраст для островодуж СHUR ных и коллизионных гранитоидов Джидинской зо ны Юго-Западного Забайкалья.

– 1 — базальты вендско-раннекембрийского офиолитового комплекса Джидинской зоны;

2 — островодужные грани –10 тоиды (506—504 млн лет);

3 — коллизионные гранитои ды (490—477 млн лет);

4—6 — поле эволюции изотопно го состава Nd: 4 — базальтов офиолитового и острово 3 –15 дужного комплексов;

5 — терригенных осадков джидин 300 400 500 600 ской свиты задугового бассейна, 6 — метатерригенных Возраст, млн лет пород Хамардабанского террейна.

() Науки о Земле ± 6 млн лет после тектонического совмещения тальной коры. Источниками родоначальных океанических и островодужных образований. для них расплавов послужили вендско-ран Геохронологические, геохимические и Nd-изо- некембрийские ювенильные изверженные по топные данные (рис. 4) позволяют рассматри- роды офиолитового и островодужного ком вать формирование островодужных гранитои- плексов, а также коровый материал нижнепа дов как результат плавления субдуцированной леозойских флишоидных отложений задугово коры и первичного деплетированного мантий- го бассейна Джидинской и метатерригенных ного источника, а образование коллизионных пород Хамардабанской зон.

гранитоидов — в рамках модели плавления утолщенной в результате аккреции континен Программа VII.54.2. Магматизм, метаморфизм и флюиды: источники вещества и энергии, закономерности эволюции, тектонические обстановки проявления (координаторы акад. В. В. Ревердатто, акад. Ф. А. Летников) градиентом dT/dH 100 °С/км. Изученные ме Учеными Института геологии и минера логии им. В. С. Соболева проведена реконст- таморфические события соответствуют завер рукция эволюции метапелитов Тейского по- шающей эпохе гренвильской орогении c пика лиметаморфического комплекса (Енисейский ми орогенеза 960 и 860 млн лет. Полученные кряж), являющегося характерным примером результаты являются первыми достоверными совмещенной зональности фациальных серий свидетельствами проявления гренвильских со низких и умеренных давлений. Установлено бытий в западном обрамлении Сибирского два этапа в его развитии, различающихся тер- кратона, интерпретация которых позволила модинамическими режимами и величинами создать новое представление о развитии зем метаморфических градиентов. Было выделено ной коры в регионе.

пять зон регионального метаморфизма и за- Учеными Геологического института на фиксировано положение пяти одноименных основании изотопных (Sr, Nd, O) данных по изоград с ростом степени метаморфизма по породам и минералам установлено, что поздне направлению к ядру антиклинали. На первом палеозойско-раннемезозойский гранитоидный этапе (973—953 млн лет) сформировались зо- магматизм Западного Забайкалья эволюциони нальные метаморфические комплексы низких ровал от типично корового, обусловленного давлений — высоких температур андалузит-сил- плавлением протерозойской континентальной лиманитового типа (Р = 3,9—5,1 кбар;

Т = коры (Ангаро-Витимский батолит, баргузин = 510—640 °С) при типичном для орогенеза ме- ский комплекс), до мантийного (щелочные гра таморфическом градиенте dT/dH = 25—35 °С/км нитоиды позднего триаса), с постепенным на (рис. 5). На втором этапе (863—849 млн лет) растанием доли мантийного компонента в ис породы подверглись позднерифейскому колли- точнике магм (рис. 6). Вовлечение мантийного зионному метаморфизму умеренных давлений компонента происходило путем смешения кианит-силлиманитового типа (P = 5,7—7,2 кбар;

мантийных (трахибазальтовых) и коровых са Т = 660—700 °С) с локальным повышением лических магм с последующей дифференциа давления вблизи надвига с низким градиентом цией гибридных расплавов. В одних случаях (dT/dH не более 12 °С/км). Синхронно с этим доминировало смешение (чивыркуйский ком процессом вблизи гранитоидных плутонов был плекс), в других — дифференциация гибрид проявлен контактовый метаморфизм поздне- ных магм (зазинский комплекс).

рифейского (862 млн лет) возраста с высоким 180 2. Основные результаты научных исследований Pb/238U 0,6 Обр. 7 точек Ky Sil 0, 2 точки:

5, 2,2, 5, 853—849 млн лет 0,2 2,, 5, 959 ± 19 млн лет Давление, кбар 2, 50 мкм СКВО = 0, 0 4 8 12 207Pb/235U Коллизионный метаморфизм 5 с dT/dH 12 °C/км 953—973 млн лет Контактовый метаморфизм с dT/dH 100 °C/км Ky S And An il 862 млн лет d LP/HT-метаморфизм с dT/dH = 25—35 °C/км 500 550 600 650 Температура, °С Рис. 5. P—T—t-тренды эволюции разных типов метаморфизма для метапелитов Тейского полиметаморфиче ского комплекса. Для каждого образца показаны средние значения P—T-параметров и их диапазон, получен ные по разным геотермобарометрам. Цветные стрелки — направления Р—Т-трендов коллизионного, LP/HT и контактового метаморфизма. На врезке в левом верхнем углу — диаграмма с конкордией для цирконов из метапелитов LP/HT-метаморфизма с катодолюминесцентными микрофотографиями типичных цирконов.

120 Мантийные Смешанные Коровые Ttn Qtz Позднекуналейский Kfsp Позднекуналейский комплекс, комплекс 100 230—210 млн лет Раннекуналейский комплекс, Раннекуналейский комплекс Последовательность формирования Ниженеселенгинский 280—275 млн лет 80 Нижнеселенгинский комплекс, комплекс 285—278 млн лет Пробы Пробы 60 60 Зазинский Зазинский комплекс, комплекс 305—285 млн лет 40 Чивыркуйский Чивыркуйский комплекс, комплекс 305—285 млн лет 20 Баргузинский Баргузинский комплекс, комплекс 330—310 млн лет 0 4 6 8 10 12 14 4 6 8 10 12 14 18O 18O (‰, SMOW) (‰, SMOW) [Валовые пробы] [Минералы] Ангаро-Витимский батолит РА и АFS граниты, сиениты и связанные с ними комендиты и трахибазальты (позднекуналейский комплекс) РА и АFS граниты, сиениты, сиенограниты и связанные с ними мафические породы (раннекуналейский комплекс) Сиениты и высококалиевые мафические породы (нижнеселенгинский комплекс) Кварц (Qtz) Субщелочные гранитоиды и синплутонические габбро (зазинский комплекс) Калиевый полевой шпат (Kfsp) СА гранитоиды и связанные с ними габбро (чивыркуйский комплекс) Титанит (Тtn) СА гранитоиды Ангаро-Витимского батолита (баргузинский комплекс) Циркон (Zrn) Рис. 6. Изотопный состав кислорода в позднепалеозойских и раннемезозойских гранитоидах и связанных с ними мафических породах Западного Забайкалья.

Науки о Земле ПРИОРИТЕТНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ VII.55.

ПЕРИОДИЗАЦИЯ ИСТОРИИ ЗЕМЛИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ И КОРРЕЛЯЦИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ НА ОСНОВЕ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ГЕОХРОНОЛОГИИ, СТРАТИГРАФИИ И ПАЛЕОНТОЛОГИИ Программа VII.55.1. Стратиграфия и биогеография осадочных палеобассейнов Сибири и Северного Ледовитого океана (на основе изучения биоразнообразия, этапности эволюции и хорологии протерозойско-фанерозойских экосистем) (координаторы член-корр. РАН А. В. Каныгин, член-корр. РАН Б. Н. Шурыгин) Учеными Института нефтегазовой геоло- бири эффективен для расчленения и корреля гии и геофизики им. А. А. Трофимука усовер- ции юры в разных регионах Арктики. Прове шенствована комбинация параллельных зональ- денный стратиграфический анализ распределе ных шкал бореального стандарта юры с ис- ния комплексов аммонитов, белемнитов, дву пользованием в качестве страторегиона Сиби- створок, фораминифер и остракод позволяет ри, занимающей центральное положение в Пан- адаптировать северосибирский комплекс па бореальной надобласти. Доказано, что комп- раллельных зональных шкал к разрезам Арк лекс параллельных зональных шкал юры Си- тической Аляски (рис. 7).

Рис. 7. Комплекс параллельных зональных шкал Северной Аляски как адаптация биостратиграфических шкал Сибири.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.