В мире науки (2005 No.04)


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
ГЛАВНЫЕ ТЕМЫ НОМЕРА:
АПРЕЛЬ
2005
ИММУНОЛОГИЯ
32
ЛЃм ОўНкнн
Сйтужнб гспзежоопдп йннфойужуб ” тбнба ржсгба мйойа пвпспоь,
лпупсф¤ гтусжшбжу йохжлчйпооьк бджоу, рьубатэ рспойлофуэ г псдбойин.
АСТРОФИЗИКА
40
Эок Бвжизт
Вп Втжмжоопк гтж жъж спзеб¤ута игжиеь й шжсоьж еьсь.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
48
ТАКТИЧНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
У¤лф Гкггй
ймй пибвпшжооьж гожиброп гпиойлщжк рспвмжнпк епнпшбечь,
б общб Ћдпгпсаъбаћ ужцойлб.
БИОТЕХНОЛОГИИ
56
РЕКОНСТРУКЦИЯ ВИРУСА‘УБИЙЦЫ
Ржлпотусфйспгбо тбньк тнжсупоптоьк щубнн гйсфтб дсйррб,
гьигбгщйк рбоежнй¤ г 1918 д. В шжн рсйшйоб ждп ожпвьшбкопк бдсжттйгоптуй
й лблпгп ждп рспйтцпзежойж?
НАУКА В КАРТИНКАХ
66
Эокнк Хвтткурп
Чфежтб рсйспеь рпе пвыжлуйгпн пруйшжтлпдп нйлсптлпрб.
ИННОВАЦИИ
72
СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНО
Г¤тк Сфкму
пиобнжофжу лсбц нопдйц есфдйц лсйрупдсбхйшжтлйц тцжн.
ПСИХОЛОГИЯ
78
МИФОЛОГИЯ САМООЦЕНКИ
Ррл Бвхозлуфзт, Дизппкцзт Кзосгзнн, Дирвмко КтЃезт к Кзфнкп Вру
рплбиьгб¤у, шуп ублба рпийчйа ож рпнпдбжу ой рпгьтйуэ блбежнйшжтлф¤ фтржгбжнптуэ, ой
рсжепугсбуйуэ прспнжушйгьж рптуфрлй.
Ущтзжкфзню к кйжвфзню:
ЗАО ћВ октз пвхмкѕ
Гнвдпэл тзжвмфрт:
С.П. Квскшв
Звозуфкфзню енвдпрер тзжвмфртв:
В.Э. Квфвздв
Звд.рфжзнвок
цхпжвозпфвнюпэч куунзжрдвпкл
А.Ю. Мруфкпумвб
зуфзуфдзппэч пвхм
В.Д. Атжвовфумвб
Ю.Г.
А.А. Пткчржюмр
Д.В. Круфкмрдв
Офдзфуфдзппэл узмтзфвтю:
О.И. Сфтзнюшрдв
Сзмтзфвтю тзжвмшкк
Р.Л. Чзтзокурд
Нвхщпэз мрпухнюфвпфэ:
жрмфрт цкй.-овф. пвхм, стрцзуурт Н.Т. Бветвзд,
жрмфрт цкй.-овф. пвхм В.Г. Схтжкп
Нвж прозтро твгрфвнк:
Ж.И. Анцзтрд, Е.М. Аознкп, Е.В. Бвйвпрд,
Е.Г. Бревжкуф, Е.М. Взузнрдв, В.Г. Дхжмр, О.В. Звмхфпбб,
Ф.С. Квскшв, Б.А. Кдвурд, Д.В. Ккунрд, Ю.В. Ккунрдв,
Д.А. Крпуфвпфкпрд, И.М. Кхтикбоумкл,
И.Я. Пвднкпрд, Т.В. Прфвсрдв, И.П. Прфзомкп,
И.П. Птръмкпв, А.С. Рвуфртехзд, И.Е. Свшздкщ,
В.В. Сдзщпкмрд, В.Г. Схтжкп, С.А. Ткфрд, П.П. Ххжрнзл,
Б.В. Чзтпэъзд, Н.Н. Швцтвпрдумвб
Гзпзтвнюпэл жктзмфрт
ЗАО ћВ октз пвхмкѕ:
Гнвдпэл гхчевнфзт:
Т.М. Бтвфщкмрдв
Прорыпкм гхчевнфзтв:
С.М. Аознкпв
Офжзн твуструфтвпзпкб
Сфвтъкл озпзжизт
ср удбйбо у ргызуфдзппруфюЃ
А.А. Ррердв
Кхтюзт:
Ажтзу тзжвмшкк:
105005 Мрумдв, хн. Рвжкр, ж. 22, м. 409
Тзнзцрп:
(095) 727-35-30, фзн./цвму (095) 105-03-72
[email protected];
www.sciam.ru
ИннЃуф
твшкк стзжруфвднзпэ
Scientific
American
, Inc
В дзтуфмз кусрнюйрдвпэ ъткцфэ
AvanteGuardeGoth
ic
Garam
ond (
© ParaType
Офсзщвфвпр: ОАО ћАСТ-Мрумрдумкл
срнкетвцкщзумкл жроѕ
748-6733
Звмвй ё611
© В МИРЕ НАУКИ РруНОУ, 2004
Жхтпвн йвтзекуфтктрдвп д Крокфзфз РФ ср сзщвфк.
Сдкжзфзнюуфдр

ПИ ёФС77-19285 рф 30.12.2004
Тктви:
25 000 ¤мйзоснбтрд
Цзпв жрердртпвб.
Пзтзсзщвфмв фзмуфрд к кннЃуфтвшкл фрнюмр у скуюозппрер
уренвукб тзжвмшкк. Птк шкфктрдвпкк ууэнмв пв ихтпвн
ћВ октз пвхмкѕ ргбйвфзнюпв.
Рзжвмшкб пз дузежв твйжзнбзф
фрщмх йтзпкб вдфртрд.
Рзжвмшкб пз пзузф рфдзфуфдзппруфк йв
уржзтивпкз тзмнвопэч овфзтквнрд.
Рхмрскук пз тзшзпйктхЃфуб к пз дрйдтвывЃфуб.
ESTABLISHED 1845
Editor in Chief:

John Rennie
Mark Alpert, Steven Ashley,
Graham P. Collins,
Steve Mirsky,
George Musser, Christine Soares
News Editor:

Philip M. Yam
Contributing editors:
Mark Fichetti,
Marguerite Holloway, Philip E. Ross,
Michael Shermer, Sarah Simpson, Carol Ezzell Webb
Art director:

Edward Bell
Vice President and publisher:
Bruce Brandfon
Chairman emeritus:

John J. Hanley

John Sargent
President and chief executive officer:
Gretchen G. Teichgraeber
Vice President and managing director,

Dean Sanderson
Vice President:
Frances Newburg
© 2004 by Scientific American, Inc.
Тртердвб овтмв
Scientific American
, зз фзмуф к ъткцфрдрз
рцртонзпкз бднбЃфуб кумнЃщкфзнюпрл ургуфдзппруфюЃ
Scientific American, Inc. к кусрнюйрдвпэ йжзую д уррфдзфуфдкк
у нкшзпйкрппэо жрердртро.
РАЗДЕЛЫ:
ОТ РЕДАКЦИИ
ГРОЗИТ ЛИ НАМ НОВАЯ ПАНДЕМИЯ
ГРИППА?
50
, 100 И 150 ЛЕТ ТОМУ НАЗАД
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕТАРИИ

Нпгба зйиоэ ейсйзбвмжк

Кпнхпсу г лптнптж

Рпептмпгоба вжджнпуб

Сусжтт ф лйупг

Овнжо гжъжтуг й ейжуб

Нпгьж йттмжепгбойа г Аслуйлж

Снжсужмэоп прбтоьж лпщлй

Иипвмйшйуэ тбнпигбочб

Тсботджооьж гблчйоь

Овсбъбатэ л впдйож м¤вгй
ПРОФИЛЬ
20
ЧТО В ИМЕНИ ТВОЕМ?
Кткуфкпв Срвтзу
Кжгйо еж Кфюкспт рсжемпзйм опгф¤ тйтужнф
лмбттйхйлбчйй зйгьц псдбойинпг.
МНЕНИЕ
24
НАУКА В РОССИИ: ВЗГЛЯД ИЗНУТРИ
Нпвжмжгтлйк мбфсжбу Жпсжт Амхжспг п рспвмжнбц
ПРОЕКТ
28
ЭТАПЫ БОЛЬШОГО ПУТИ
Сзтезл Ткфрд
Суспйужмэтугп лсфрожкщжк г нйсж фтубопглй
ема фтлпсжойа, облпрмжойа й тупмлопгжойа рфшлпг
шбтуйч тгжсцгьтплйц юожсдйк ибгжсщбжута.
86
КНИЖНОЕ ОБОЗРЕНИЕ
ЗНАНИЕ‘СИЛА
90
СЕЗАМ, ОТКРОЙСЯ
Мвтм Фкъзффк
ОБЗОРЫ:
92
СПРОСИТЕ ЭКСПЕРТОВ
Ппшжнф рспвлй об епспдбц гпиойлб¤у вжи гйейньц
Ппшжнф рпагма¤ута нжщлй рпе дмбибнй?
Кбл цблжсь рспойлб¤у г лпнрэ¤ужс?
Кбл пвсбиф¤ута тплсбъжооьж обигбойа юмжнжоупг
ржсйпейшжтлпк тйтужнь Д.И. Мжоежмжжгб?
апрель
200
в мире науkи
ОТ РЕДАКЦИИ
Над человечеством нависла угро
за глобальной пандемии гриппа.
С таким тревожным заявлением
выступил Клаус Штёр (Klaus Sto
hr),
возглавляющий отдел по контролю
за распространением гриппа при
Всемирной организации здравоох
ранения. Основанием для тревоги
послужила разгорающаяся эпиде
мия птичьего гриппа в 10 странах
Азии, представляющая прямую
опасность для здоровья людей.
Вирус птичьего гриппа, извест
ный как штамм
, в 100% случа
ев приводит к гибели кур, поэтому
выявить вспышку заболевания не
составляло труда. Особенно специ
алистов встревожило то, что вирус
распространился среди домашних
уток и при этом никак себя не про
явил. Разгуливая по выгону, инфи
цированные, но вполне здоровые
на вид птицы беспрепятственно
разносят вирус, и это оставляет
мало надежд на то, что самую масш
табную за всю историю пандемию
птичьего гриппа удастся предотвра
тить. Увеличивается вероятность
передачи инфекции человеку, а со
ответственно, и риск возникнове
ния пандемии.
Эпидемии гриппа вызывают виру
сы, которые несут поверхностные
белки, не встречавшиеся прежде им
мунной системе человека. Именно
они были причиной возникновения
пандемий 1957 и 1968 г., и происхо
дили они от вирусов, прежде инфи
цировавших только птиц.
Геном вирусов гриппа представ
ляет собой беспорядочный набор
генов. Если какой-нибудь птичий
штамм войдет в контакт со штам
мом вируса гриппа, способным к
распространению среди млекопи
тающих, то в результате могут поя
виться вирусные частицы, несущие
чрезвычайно опасные комбинации
белков и легко передающиеся от че
ловека к человеку. Такая связь меж
ду вирусами и обмен генетическим
материалом может произойти в ор
ганизме любого животного, вос
приимчивого как к птичьему, так
и к человеческому штаммам вируса.
В 2004 г. в Таиланде и во Вьетнаме
птичьим гриппом заболели более
40 человек, 30 из них умерли.
В этом номере журнала опублико
вана статья о воссоздании буквально
из пепла генома вируса, жертвой ко
торого в 1918“1919 гг. стали 40 млн.
человек. История его происхожде
ния наводит на печальные мысли.
Несмотря на то что некоторые гены
вируса, возможно, исходно прина
длежали какому-нибудь штамму
птичьего вируса, они выглядели так,
будто значительное время эволю
ционировали в организме другого
животного и только потом попали
в геном вируса гриппа, циркулиру
ющего в человеческой популяции.
Промежуточный хозяин (птица или
млекопитающее) так и остался неи
дентифицированным.
Систематический контроль за
распространением гриппа прово
дится лишь среди людей, кур, сви
ней и лошадей, несколько реже “
среди водоплавающих и береговых
птиц. Однако у ученых нет четкого
представления о динамике процес
са и распространенности штамма
вируса в экосистеме. Национальные
институты здравоохранения США
недавно сообщили о намерении
секвенировать геномы имеющихся
в распоряжении ученых штаммов.
Кроме того, Институт патологии во
оруженных сил, Центры контроля
за распространением заболеваний
и другие организации собираются
создать мощную лабораторную сеть,
обеспечивающую молекулярный
анализ вирусов гриппа. Исследуя их
эволюцию и распространение в по
пуляции человека и животных, воз
можно, удастся идентифицировать
новые резервуары вирусов гриппа
и предсказать появление опасных
штаммов.
ГРОЗИТ ЛИ НАМ
пандемия
гриппа
Пржрйткфзнюпэл хфзпрм срж
сткуфвнюпэо пвгнЃжзпкзо
твгрфпкмрд йжтвдррчтвпзпкб
Ккфвб.
CHINA PHOTOS/REUTERS/CORBIS
в мире науkи
апрель
200
50, 100, 150 ЛЕТ ТОМУ НАЗАД
Птзокб йв дктхуэ
Бнвертржпэз евйэ
Кртрню хжргтзпкл
РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСОВ.
…Пред-
ставление о природе вирусов изме
нилось. Раньше их рассматривали
только как чужаков, вторгающихся
в клетки и паразитирующих в них.
Но результаты последних иссле
дований, а особенно открытие мо
дификаций, вызванных влиянием
организма-хозяина, заставляют
обратить внимание на схожесть ви
русов с единицам наследственнос
ти, т.е. с генамиЋ. “ Сальвадор Лурия (Salvador E. Luria)
(В 1969 г. Лурия стал одним из лауреатов Нобелевской
премии по физиологии и медицине за работы о генети
ческой структуре вирусов.)
ВАКЦИНА ОТ ПОЛИОМИЕЛИТА.
…В ближайшее время бу
дут получены результаты широкомасштабных полевых
испытаний вакцины против полиомиелита. Каковы бы
они ни были, разногласия среди вирусологов вызывает
сама вакцина. Она изготовлена из вируса, инактивиро
ванного формалином. Многие полагают, что подобная
вакцина не может быть столь же действенна, как содер
жащая живой вирус. Я же считаю, что вакцина из мерт
вого вируса не только безопасна, но и весьма эффектив
на для профилактики полиомиелита, если ее правильно
приготовитьЋ. “ Джонас Солк (Jonas E. Salk).
КУЛЬТУРНЫЕ РАЗЛИЧИЯ.
К сожалению, нормы поведения
в различных культурах зачастую неуловимы, неосязае
мы и не поддаются описанию. Для достижения межкуль
турного взаимопонимания государственные агентства
США вынуждены приглашать антропологов в качестве
экспертов. Например, в Латинской Америке во время
разговора принято стоять близко к собеседнику и час
то прикасаться к нему. У жителей США такое поведение
вызывает протест. Поэтому латиноамериканцы счита
ют своих северных соседей неприветливыми и необщи
тельными (
тн. ймм¤тусбчй¤
).
РАБОТА РАМСЕЯ.
Некоторое время
назад сэр Уильям Рамсей сообщил
Королевскому обществу свою оцен
ку количества криптона и ксенона
в атмосфере, а недавно опублико
вал аналогичные данные для неона
и гелия. Проведя ряд высокоточных
экспериментов, он заключил, что
в воздухе содержится 86 миллиард
ных весовых долей неона и 56 деся
тимиллиардных весовых и 400 деся
тимиллиардных объемных долей гелия. Эти, казалось
бы, неизмеримо ничтожные значения концентрации
подтверждаются экспериментами, результаты которых
свидетельствуют о состоятельности таких оценок.
АПРЕЛЬ 1855
СКРЕЖЕТ ЗУБОВНЫЙ.
Почему же у наших граждан зубы
разрушаются гораздо быстрее, чем у жителей многих
других стран? Общеизвестно, что в США у дантистов
в пять раз больше работы, чем в Англии. Не удивительно,
ведь там плохие зубы “ это исключение, а у нас “ пра
вило. Ирландцы вообще почти не чистят зубы, но они
у них все равно лучше, чем у американцев. И уксусная
кислота тут вовсе ни при чем. По нашему мнению, чем
больше жестких продуктов съедено в детстве, тем креп
че зубы и тем позже они разрушаются.
ГУАНО.
Пятнадцать лет назад гуано появилось в Ев
ропе. Тогда ради эксперимента было использова
но всего несколько тонн этого удобрения. С тех пор
его потребление возросло до 100 тыс. бочек в год.
В прошлом году в нашей стране спрос на гуано был
настолько велик, что не был полностью удовлетво
рен. Воспользовавшись ажиотажем, нечистые дельцы
смешивали удобрение с суглинком такого же цвета.
Рекомендуем фермерам покупать гуано только у авто
ритетных торговцев. Наиболее качественным счита
ется гуано из Перу.
АПРЕЛЬ 1955
Кхнюфхтпрз друсткбфкз, фывфзнюпр
куунзжхзорз впфтрсрнревок, 1955
АПРЕЛЬ 1905
в мире науkи
апрель
200
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
Источник глобального потепле
ния надо искать в Арктике. За пос
ледние 20 лет рост температуры
в арктической зоне происходил
в два раза быстрее, чем в целом на
планете. В ноябре 2004 г. междуна
родная организация Арктический
совет, объединяющая в своих рядах
восемь государств: США, Канаду,
Исландию, Данию, Норвегию,
Швецию, Финляндию и Россию, “
подготовила доклад по данной про
блеме. Из текста документа следует,
что к концу XXI в. произойдет повы
шение температуры во всей аркти
ческой зоне. В материковой области
зимняя температура увеличится на
4“7
С, а в морской “ на 10
С, что,
в свою очередь, приведет к глобаль
ным переменам.
Несмотря на то что основной
поток солнечной энергии попа
дает в тропическую область пла
неты, благодаря воздушным по
токам и океаническим течениям
часть ее распределяется в поляр
ные зоны. В отличие от тропичес
кой зоны, где основная масса сол
нечной энергии расходуется на
испарение вод Мирового океана,
в арктической зоне она нагревает
атмосферу. По ряду причин, в том
числе интенсивное поглощение
солнечной радиации, потепление
в арктической зоне будет идти
более быстрыми темпами, чем
в Антарктиде.
Карты, приведенные выше,
дают представление о том, как
будет изменяться ледовый пок
ров Северного Ледовитого океана
в сентябре в ближайшие сто лет.
В XXI в. самый большой массив
материковых льдов, покрываю
щих Гренландию, может оказать
ся у опасной черты, т.к. процесс
таяния может иметь необратимый
характер. Таяние льдов в аркти
ческой зоне на протяжении не
скольких веков может привести
к повышению уровня Мирового
океана на 8 м, что вызовет затоп
ление низменностей в масштабе
планеты. Только в Бангладеш бо
лее 17 млн. человек проживает на
равнине, возвышающейся всего на
1 м над уровнем моря. Повышение
температуры может способство
вать тому, что 14% от мировых
запасов углерода попадут в ат
мосферу и вызовут небывалый
парниковый эффект. Изменение
климата приведет к исчезнове
нию популяции белого медведя,
тюленя и в итоге к гибели корен
ных народов Севера.
Изменение климата может при
вести и к положительным резуль
татам. В ближайшие 20 лет в ар
ктической зоне может открыться
регулярное морское сообщение
и начаться добыча нефти и газа
в прибрежной морской зоне. По
подсчетам специалистов, в этом
районе сосредоточено до 25% ми
ровых запасов нефти и газа. В зоне
вечной мерзлоты есть запасы рас
творенного в воде и замерзшего
природного газа, превосходящие
по своим объемам все источники
энергии, включая нефть, природ
ный газ и уголь. Однако время
разработки этих энергетических
кладовых еще не наступило.
Рржизт Дрлн
потепление
В АРКТИКЕ
ЭКОЛОГИЯ
Птрепрйэ ¤мусзтфрд
2010‘2030 ее.
2040‘2060 ее.
2070‘2090 ее.
Пр опзпкЃ ¤мусзтфрд Атмфкщзумрер
урдзфв, йрпэ втмфкщзумкч нюжрд
гхжхф хозпюъвфюуб. Нв мвтфз
срмвйвпр, мвм гхжзф кйозпбфюуб
нзжрдэл срмтрд Сздзтпрер
Лзжрдкфрер рмзвпв д узпфбгтз
д гнкивлъкз уфр нзф.
в мире науkи
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
День российской науки был ут
вержден указом Президента России
в 1999 году в честь основания
Петром I Российской академии
наук “ 8 февраля 1724 года.
Министр образования и науки РФ
Андрей Фурсенко на праздничном
заседании отметил, что помимо той
среды, где рождаются знания, важ
но выделение приоритетов. Отвечая
на вопрос корреспондента …В мире
наукиЋ, возможны ли в России про
граммы, подобные поддержке в США
развития нанотехнологий на уровне
президента, конгресса и т.д., министр
заметил, что нанотехнологии “ то на
правление, в котором мы вполне кон
курентоспособны. Андрей Фурсенко
считает, что в России могут возник
нуть направления, которые связаны
с энергоносителями, также сущест-
вуют перспективы развития водо
родной энергетики, что стимули
рует разработки новых материалов.
Возможно также появление новых
технологий с использованием такого
ресурса, как пространство, поскольку
наша страна “ естественный транс
портный коридор между Европой
и Азией. Можно назвать еще много
направлений, считает министр, но
…задача определения прорывных на
правлений “ это задача экспертного
сообщества, прежде всего научно
го сообщества, бизнес-сообщества,
а мы должны создавать условия, при
которых эта экспертиза идет и будет
найден наиболее адекватный способ
поддержки этих прорывных направ
ленийЋ.
Очевидно, что подходы чиновни
ков со времен Петра I изменились, но
праздник российской науки остался.
Докфткл МкуЃтрд
день
РОССИЙСКОЙ НАУКИ–2005
НАУКА И ОБЩНЕСТВО
Страдают ли киты декомпрес
сионной болезнью? Морским
биологам этот вопрос не дает
покоя с незапамятных времен.
В последние годы считается,
что китам данный недуг не зна
ком. Однако такая точка зрения
опровергается недавними сооб
щениями о клюворылых китах
с острыми симптомами декомп
рессионной болезни, возникши
ми в результате воздействия лучей
военных гидролокаторов. Решив
окончательно разобраться в воп
росе, группа исследователей из
Океанографического университе
та Вудса приступила к изучению
скелетов 16 кашалотов, которые
находились на морских берегах
начиная с 1870 г. На костях взрос
лых китов были обнаружены де
фекты и эрозии, сходные с теми,
что наблюдаются у глубоковод
ных ныряльщиков. …По-видимому,
чтобы избежать кессонной болез
ни, кашалоты в процессе эволю
ции освоили такие методы, как,
например, медленное всплытие
к поверхности моря, “ говорит
один из участников исследова
ния Майкл Мур (Michael Moore). “
Если воздействие гидролокаторов
и других факторов стресса нару
шает привычные формы поведе
ния, у китов может развиться де
компрессионная болезньЋ.
Ди. Мкпмзню
ПО ВИНЕ
стресса
БИОЛОГИЯ
Чтобы создавать новые высокотехно
логичные приборы, нужно восприни
мать механизмы природы всерьез.
Биоинженеры из Западного резер
вного университета Кейса в Клив
ленде считают, что изучение ме
ханизмов, используемых червями
и слизнями для перемещения и за
хвата пищи, позволит сконструиро
вать роботов, способных к плавным
движениям. Прежние модели были
рассчитаны на обращение с жест
кими и прочными предметами, от
метил профессор биологии Хиллел
Чил (Hillel Chiel).
Запатентованный сотрудниками
университета прибор, имитирую
щий сокращения кольцевых мышц
червя “ эндоскопический зонд дли
ной 23 см, “ может проникать в труд
нодоступные участки кишечника, не
повреждая его слизистой оболочки.
Добавление сенсоров сделает зонд
полноценным инструментом меди
цинских исследований. Для разра
ботки механической руки ученые
намерены скопировать поведение
калифорнийского морского слизня
при захвате водорослей.
Хиллел Чил надеется, что осно
ванные на биологических принци
пах роботы будут востребованы
и в других областях науки.
Рровп Чзтзокурд
МЕХАНИЧЕСКИЙ
червь
БИОИНЖЕНЕРИЯ
в мире науkи
апрель
200
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
Согласно прогнозам специалистов,
будущее светотехники, в том чис
ле и автомобильной, принадлежит
светодиодам. Полупроводниковые
источники света значительно отли
чаются низким энергопотреблени
ем и практически неограниченным
сроком эксплуатации от традици
онных ламп накаливания и их гало
генных и ксеноновых родственни
ков. Уже довольно долго светодиоды
находят применение в автомобилях
ведущих мировых производителей
в качестве элементов освещения
салона, панели приборов, а также
габаритных огней и стоп-сигналов.
Последние, кстати, срабатывают
быстрее обычных и загораются
ярче, что немаловажно для едущих
сзади. Использованию светодиодов
в головных фарах автомобилей до
недавнего времени препятствовала
их недостаточная яркость и огром
ное тепловыделение. Разработки
американской компании
Lumileds
Lighting
, основанной в 1999 г., кор
порациями
Hewlett
Packard
й
Philips
,
увенчались созданием технологии
Luxeon
, которая позволяет изготав
ливать светодиоды в 60 раз более
мощные и яркие, чем их 5-милли
метровые предшественники. На
их основе специалисты ведущих
дизайн-студий автомобильного
мира разрабатывают новые фары
ближнего и дальнего света, кото
рые потребляют меньше энергии,
не нагреваются и не требуют столь
частой замены ламп, как традици
онные устройства автомобильного
освещения. Результаты подобных
усилий можно увидеть на ежегод
ных международных автосалонах,
где в большинстве случаев све
тодиодными фарами оснащают
ся так называемые концепт-кары,
такие как, например,
Audi
Le
Mans
Quattro
образца 2003 г. или пос
ледняя новинка Детройтского ав
тосалона, состоявшегося в январе
2005 г., “
Audi
llroad
uattro
oncept
.
Автомобиль оснащен светодиодны
ми фарами с дополнительной фун
кцией включения ближнего света
днем. Под прозрачными рассеива
телями скрывается совершенно но
вая модульная технология освеще
ния. Наружный модуль состоит из
14 отдельных светодиодов, обеспе
чивающих такой же уровень осве
щенности, как и ксеноновые фары.
Внутренний модуль состоит из
10 отдельных световых матриц фар
дальнего света. Между этими основ
ными элементами горизонтально
расположены отдельные квадрат
ные модули, обеспечивающие ясно
видимый свет в дневное время.
Указатели поворотов, стоп-сигна
лы и задние габаритные огни также
выполнены из быстродействующих
светодиодных модулей. Как заяв
ляет производитель, автомобиль
Audi
Allroad Quattro Concept
явля
ется сосредоточием современных
технологий, демонстрирующим
все электронные системы, которые
будут запущены в серийное произ
водство в ближайшие годы. В то же
время концерн
Audi
AG
уже сегодня
применяет технологию комбиниро
ванного светодиодно-ксенонового
освещения на конвейере, оснащая
…гибриднымиЋ фарами модели пред
ставительского класса. Уникальный
по своим характеристикам лимузин
8
6.0
Quattro
отличается не толь
ко W-образным 12-цилиндровым
двигателем, но и светодиодными
источниками ближнего света, в то
время как за дальний свет отвечает
ксенон. Такое разделение функций
способствует росту популярности
марки на фоне более консерватив
ных конкурентов. Автовладельцы
наконец-то могут почувствовать
себя участниками дорожного дви
жения XXI в.
Докфткл Крпуфвпфкпрд
холодный
свет
НА АВТОБАНЕ
АВТОМИР
Бхжхызз
сткпвжнзикф
удзфржкржво.
в мире науkи
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
Обостренная конкуренция среди
автомобильных производителей
оказывает благотворное влияние на
развитие технической мысли. При
практически равном соотношении
сил и возможностей двигателей
в наиболее …продвинутомЋ сегмен
те автомобилей представительского
класса увеличение объема продаж
сегодня достигается за счет при
менения новых научных разрабо
ток в области электронных систем.
Благодаря этому лучшие представи
тели ведущих автомобильных марок
с каждым годом становятся все бо
лее …интеллектуальнымиЋ. Многие
из них уже способны …узнаватьЋ
хозяина, …слушатьсяЋ голосовых
команд, контролировать безопас
ную скорость и курсовую устойчи
вость, а также своевременно …распо-
знаватьЋ опас
ность, возни
кающую на до-
роге. Если же
говорить о на
иболее …све
жихЋ версиях автомобилей преми
ум-класса, то их в последнее время
отличает одно немаловажное качес
тво “ умение …видетьЋ в темноте.
Система
ночного
видения
X-vision
является совместной раз
работкой американских компаний
Bendix Commercial Vehicle Systems
и
Raytheon Corp
oration
и исполь
зует ту же инфракрасную техноло
гию, которая применяется в при
целах снайперских винтовок
и боевой техники. По свидетель
ству Стюарта Клаппера, исполни
тельного директора
Raytheon
по
вопросу автомобильных систем,
перед выпуском на рынок систе
ма
X-vision
прошла 18-месячные
тестовые испытания, доказавшие
ее надежность и удобство в экс
плуатации. При включении систе
мы изображение ночной трассы,
по которой следует автомобиль,
проецируется на лобовое стекло
перед глазами водителя или на
проекционный дисплей разме
ром 18х11см, выдвигающийся на
приборной панели. Вес системы
X-vision
не превышает 0,68 кг, она
способна работать при температу
рах от “40 до +85
С и стоит око
ло $4 тыс. Крупнейшим, хотя и не
эксклюзивным заказчиком сис
тем …ночного виденияЋ остается
компания
General
Motors
, которая
в стандартной комплектации осна-
щает такими устройствами свои
лимузины
CadillacЎs DeVille
. Кроме
того концерн
DaimlerChrysler
так
же включает оборудование …ноч
ного зренияЋ в состав системы
безопасности
Presafe
II
для новой
модели
-класса (
221
), кото
рая будет представлена в октябре
2005 г. на международном авто
салоне во Франкфурте-на-Майне.
Новый
Mercedes
Benz
VIP-уровня,
оснащенный системой …ночного
виденияЋ, сможет не только раз
влекать пассажиров ночными лан
дшафтами, но и самостоятельно
принимать решения о замедлении
скорости, остановке или измене
нии курса в случае, если трудно
различимая в темноте опасность
осталась без внимания водителя.
Докфткл Крпуфвпфкпрд
НОЧНЫЕ
VIP
-снайперы
ТЕХНИКА
Для введения в клетки чужеродных
генов в качестве векторов часто
используют вирусы. Однако появ
ление в организме чужеродного
агента нередко вызывает иммун
ный ответ, что мешает вектору вы
полнять свою функцию. Система
доставки генов в составе наночас
тиц из диоксида кремния с включе
нием органических компонентов
этого недостатка лишена. Химики
из Университета в Буффало об
наружили, что наночастицы,
несущие электрический заряд,
обеспечивают компактизацию
находящихся в них молекул ДНК,
защищают их от действия кле
точных ферментов и не вызывают
иммунного ответа. Органические
включения делают наночастицы
более эластичными, благодаря
им инактивированные молекулы
ДНК легко выходят наружу, а окру
жавшая их оболочка подвергается
биодеградации. Уже проведены ус
пешные эксперименты по доставке
в клетки почки обезьяны культу
ры гена, который кодирует белок,
флуоресцирующий зеленым све
том. Сегодня ученые работают
над введением генов в нервные
клетки мыши. Сообщение об этих
работах опубликовано в журнале
Proceedings
of
the
National
Academy
of
Sciences
USA
за 11 января 2005 г.
Чвтнй Чрл
НЕВИРУСНЫЕ
веkторы
ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ
10
в мире науkи
апрель
200
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
…Мы смогли послать человека на
Луну, но не в состоянии обеспечить
космонавтам на Международной
космической станции (МКС) воз
можность освежиться на протяже
нии их шестимесячного полетаЋ, “
считает Стефани Уолкер (Stephanie
Walker), ответственная за экипиров
ку экипажей в Космическом центре
Джонсона (
NASA
), расположенном
в Хьюстоне.
Конечно,
NASA
заботится о ком
форте космонавтов. Полет на Марс
и обратно будет продолжаться
18 месяцев. В космосе меняются
вкусовые и обоня
тельные предпоч
тения космонав
тов, поэтому то,
что не раздражает
на Земле, может
здесь вызывать
отвращение.
Сегодня космо
навты использу
ют продукцию, имеющуюся в мас
совой продаже и не содержащую
воду. Например, применяющиеся
в больницах гигиенические сал
фетки и шампуни, которые не
надо смывать. Кроме того, в кос
мических условиях нельзя ис
пользовать все то, что содержит
алкоголь, поскольку система кон
троля окружающей среды его не
удаляет, считает Уолкер. Мыло для
космических станций должно со
стоять в основном из природных
компонентов.
Джоунс рассказывает, что космо
навты могут постирать свою одеж
ду с мылом, затем прополоскать ее
в специальном мешке и повесить
сушиться. При хорошей циркуля
ции воздуха вещи быстро высыхают.
А влажность на борту МКС достигает
всего 30“40% “ Сахара по сравнению
со станцией …МирЋ, где влажность
была от 80 до 90%. Особенно популяр
на сушка одежды в модуле …ЗвездаЋ,
где лучший воздушный поток.
В 2003 г. космонавты взяли с со
бой две футболки, в ткань которых
была вплетена нить с серебром,
обладающим бактерицидными
свойствами. Результат показался
многообещающим: Ивинс сообщи
ла, что майки покрылись солью, но
не источали неприятного запаха.
В последний год
NASA
начала испы
тывать в своей подводной лаборато
рии …ВодолейЋ, расположенной у по
бережья Флориды, простыни, одеяла
и другие вещи с серебряной сеткой.
Ивинс невысоко оценила идею се
ребряных костюмов для космичес
ких путешественников, но замети
ла, что теперь появилась прекрасная
возможность обратить внимание
на новые технологии и материалы,
и один из них может стать суперт
канью будущего.
Фкн Смрфф
Фйм Слпуу г Нэ¤-Йпслж
рсйойнбжу ефщ жзжеожгоп.
не
время
ДЛЯ КУПАНИЯ
КОСМОС
В мруоруз пзнземр
руфвдвфюуб
щкуфэо.
Принципиально новая стратегия
лечения онкологических больных,
основанная на прицельном раз
рушении специфического белка,
который идентифицируется гене
тическими методами, не оправда
ла возлагавшихся на нее надежд.
В декабре 2004 г. фармацевтическая
фирма
AstraZeneca
сообщила, что
созданный ею препарат иресса (ге
фитиниб) приводит только к умень
шению размеров опухоли, но не
к продлению жизни больных раком
легких. Результат испытаний, прове
денных на 1700 пациентах, заставил
компанию отозвать заявку на полу
чение разрешения к применению
препарата в Европе. Неясной остает
ся судьба препарата в США: в 2003 г.
было одобрено его применение, а те
перь Администрация по контролю
за продуктами питания
и лекарст-
вами (
FDA
размышля
ет об отзыве
его из аптечной сети. Многие врачи
тем временем перешли на другой
препарат целенаправленного дейст-
вия, который на самом деле продле
вает жизнь больным. Его выпускает
фирма
Genentech
в сотрудничестве
с
OSI
Pharmaceuticals
,
AstraZeneca
же
собирается продолжить испытания
своего детища для лечения других
форм рака.
Г¤тк Сфкму
ФАРМАКОЛОГИЯ
мимо
ЦЕЛИ
NASA
Ийжзнкб у узтзгтбпрл узфмрл ргнвжвЃф
гвмфзткшкжпэок удрлуфдвок. Опк кусэфэдвЃфуб NASA
д срждржпрл нвгртвфрткк.
в мире науkи
11
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
Выпущены новые модели жид
кокристаллических телевизоров,
которые в выключенном состоянии
выполняют функцию зеркала.
В прошлом веке писатели-фан
тасты считали своим долгом на
делять интерьеры третьего тыся
челетия массой сказочных на тот
период развития цивилизации
вещей: видеофонами, климати
ческими генераторами, линиями
доставки продуктов и утилизато
рами ненужной одежды. Со вре
менем многое из этого стало ре
альностью, в том числе и плоские
телевизоры, которые можно разве
шивать на стенах, подобно карти
нам. Жидкокристаллические или
плазменные телевизионные пане
ли впечатляющих размеров и с без
упречным качеством изображения
сегодня производят многие ком
пании, однако голландская фирма
Philips
опередила всех.
Поклонникам интерьеров, вы
держанных в историческом стиле,
нет необходимости лишний раз на
поминать, сколько проблем, к при
меру, вызывают попытки сочетать
стильную мебель ушедших эпох
с современной медиатехникой.
Встраивать телевизор в стену или
заказывать к нему стилизованный,
например, под ампир специальный
шкаф “ все это благодаря инжене
рам и конструкторам подразделе
ния
Philips Electronics
отныне стало
вчерашним днем. 30-дюймовый
жидкокристаллический телевизор
MiraVision
, недавно показанный
на выставке
Consumer Electronics
Show
200
(
CES
) в выключенном
состоянии, представляет собой
зеркало в резной деревянной раме,
висящее на стене и отражающее
окружающие предметы столь же
правдиво, сколь и все его …конку
рентыЋ из стекла и амальгамы.
Зеркальный телевизор
Philips
MiraVision
назван журналом
Fortune
одним из …Лучших продуктов
2004 годаЋ и журналом
Time
одним
из …Самых смелых изобретений
2004 годаЋ. Он предлагает пот
ребителю новую концепцию до
машнего пространства, привнося
изысканный стиль и освобождая
полезную площадь. Утонченный
дизайн новинки позволяет скрыть
от глаз электронику и провода,
воплощая изящное с точки зрения
архитектуры решение экрана го
ризонтального или вертикального
формата. В …альбомныхЋ моделях
MiraVision
горизонтально распо
ложенный дисплей преобразуется
в телевизор или в зеркало, …пор
третныеЋ же версии предлагают
потребителям расширенные воз
можности, при которых верхняя
часть остается отражающей по
верхностью всегда, а нижняя часть
может быть также телевизионным
экраном.
MiraVision
представляет со
бой важное достижение в облас
ти потребительских технологий
и демонстрирует лидерство
Philips
в разработке инновационных про
дуктовЋ, “ считает вице-президент
по маркетингу и продажам
Philips
Consumer Electronics
в Северной
Америке. …С появлением 30-дюй
мовой модели
MiraVision
наша ком
пания предлагает потребителям
больший дисплей для просмотра
любимых программ и удобное ре
шение …два в одномЋ: ЖК-экран
и зеркало. Победитель
Innovations
Award
2004
,
Philips MiraVision,
от
ражает практически 100% света
и представляет собой идеальный
дисплей для нетривиальных про
странств и интерьеровЋ.
Докфткл Крпуфвпфкпрд
Итупшойл: www.philips.com
СВЕТ МОЙ,
зеркальце
СКАЖИ…
ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
По разным данным, объем про
даж фальсифицированных ле
карств сопоставим с оборотом
наркотиков. Существующие ме
тоды определения подлинности
лекарств недостаточно эффек
тивны. Например, на проведение
традиционного элементного
анализа уходит несколько часов,
что не позволяет охватить ши
рокий круг аптек. Сотрудники
химического факультета МГУ
разработали новый подход
к определению подлинности
и качества лекарств.
Они предложили весь процесс
разбить на две стадии. Сначала
осуществлять быстрый скрин
нинг (за 2“5 минут), позволя
ющий разделить лекарства на
…подозрительныеЋ и …благона
дежныеЋ. Затем отправлять пре
параты, качество которых вызы
вает сомнение, на стандартный
анализ. Это позволяет значитель
но ускорить процедуру опре
деления подлинности лекарств
и усилить контроль за их качест
вом. Апробация новой методики
показала, что из 8“10 различных
дешевых аналогов в среднем
только 1“2 образца соответство
вали спецификации.
Енкйвдзфв Бревжкуф
МЕДИЦИНА
ФАРМАКОЛОГИ
«детектор
лжи»
12
в мире науkи
апрель
200
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
У палеонтологов бегемот пользу
ется довольно сомнительной ре
путацией: вот уже два столетия все
попытки выяснить происхождение
этого зверя заканчиваются неуда
чей. Недавние открытия, возможно,
как-то прояснят ситуацию.
Огромная пасть, толстая кожа,
лишенная волосяного покрова,
и выпученные, высоко посаженные
глаза “ все эти признаки делают
бегемота одним из самых живопис
ных представителей африканских
млекопитающих. Сегодня сущест
вуют два вида гиппопотамов: обык
новенный (
Hippopotamus
amphibius
)
и карликовый (
Choeropsis liberiensis
).
Специалисты единодушно относят
их к отряду парнокопытных, кото
рый включает свиней, лошадей, жи
рафов и таких жвачных животных,
как, например, коровы. Но опреде
лить точное место бегемотов на ге
неалогическом древе парнокопыт
ных оказалось нелегко.
Ученые придерживаются двух ос
новных гипотез. Согласно первой,
ближайшими родственниками бе
гемотов являются пекари, вторая ут
верждает, что их предками были вы
мершие болотные парнокопытные
антракотерии. Чтобы оценить до
стоверность таких предположений,
исследователи из Калифорнийского
университета в Беркли под руко
водством Жан-Рено Буассери (Jean-
Renaud Boisserie) изучили все харак
теристики 32 видов парнокопытных
(в том числе и недавно обнаружен
ных в Чаде останков ископаемых бе
гемотов), когда-либо упоминавшиеся
учеными для обоснования правиль
ности той или иной гипотезы.
Специалисты пришли к выводу,
что многие особенности, сбли
жающие бегемотов с пекари (на
пример, округлая в поперечном
сечении форма морды), на самом
деле представляют собой призна
ки примитивных парнокопытных
и, следовательно, не могут служить
доказательствами тесного родства
между этими группами животных.
Что касается второй гипотезы, то
исследования подтвердили сущест
вование эволюционной связи меж
ду гиппопотамами и антракотерия
ми из подсемейства
Bothriodontinae
.
Несмотря на то что представители
двух групп парнокопытных значи
тельно различаются морфологией
зубов, в строении черепа, нижней
челюсти и конечностей у них обна
руживается много общего.
Результаты научных трудов про
ливают свет и на происхождение
китов. Останки ископаемого кита,
обнаруженные в 2001 г., подтвержда
ют предположение, что эти морские
гиганты ведут свой род от парно
копытных. Результаты нескольких
анализов ДНК позволили ученым
сделать вывод, что киты и бегемоты
имеют общего предка. Однако не
которые палеонтологи отнеслись
к этим данным с большим недове
рием: если самые древние из извест-
ных ископаемых останков китооб
разных имеют возраст более 53 млн.
лет, то самым ранним из найденных
скелетов бегемотов всего 15 млн. лет.
Древнейшие следы антракотериев,
однако, встречаются и в породах,
образовавшихся около 41 млн. лет
назад. Таким образом, если бегемоты
ведут свое происхождение от этих
животных, промежуток времени,
разделяющий их с китами, сокра
щается до 12 млн. лет. …Никогда еще
ученым не удавалось столь нагляд
но продемонстрировать родствен
ные связи между антракотериями
и бегемотами, “ комментирует ре
зультаты исследования специалист
по ископаемым китообразным Дж.
Тэвиссен (J. G. M. Thewissen) из меди
цинского колледжа Северо-восточ
ного университета Огайо. “ Главное
теперь “ идентифицировать предков
антракотериев, обитавших на Земле
в соответствующий период времени,
и восполнить пробел между бегемо
тами и китамиЋ.
Кзлф Врпе
ЭВОЛЮЦИЯ
бегемоты
КИТЫ И ДРУГИЕ
Пр опзпкЃ свнзрпфрнрерд, пвмрпзш-фр хжвнрую рстзжзнкфю фрщпрз
озуфр гзезорфв пв езпзвнрекщзумро жтздз онзмрскфвЃыкч.
FRANS LANTING MINDEN PICTURES
в мире науkи
13
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
Антенны, поднятые в стратосфе
ру, будут как принимать сигналы,
так и посылать их на наземные уст-
ройства. Подобные передатчики,
базирующиеся в воздухе, способ
ны обеспечить населенные пун
кты беспроводной радиосвязью.
Они обойдутся дешевле спутников,
поскольку не потребуют установки
оснащенных мачтами радиостан
ций. Обычно антенны в небо под
нимали дистанционно управляе
мые аэропланы, воздушные шары и
дирижабли, некоторые из которых
даже успешно проработали.
Инженеры из компании
Sanswire
Networks
из Атланты, занимаю
щейся обеспечением беспровод
ной радиосвязи, создали модель
высокотехнологичного дирижабля
размером в 1/3 натуральной вели
чины. Компания планирует обес
печивать мобильной радиосвязью
крупные города в течение 18 ме
сяцев. Поэтому флотилия китооб
разных стрателлитов (сокращение
для стратосферных дирижаблей)
поднимется на высоту 20 км, где
воздух настолько разрежен, что
электрические моторы, работаю
щие от солнечных батарей, смогут
удерживать дирижабли стоимостью
свыше $10 млн. на геостационарных
…орбитахЋ.
Джеймс Деларье (James DeLaurier)
из Торонтского университета, за
нимающийся испытаниями беспи
лотных самолетов, отмечает, что,
несмотря на разреженность возду
ха в стратосфере, давление ветра на
высоте 20 км достаточно сильное,
что осложняет работу летательных
аппаратов. Кроме того, этот слой со
держит озон, ультрафиолет и кисло
род, которые со временем разруша
ют материалы.
К работе подключился Вернон
Кениг (Vernon Koenig), специалист
в области сверхлегких материа
лов. Оболочка для
Sanswire
1
будет
сделана из легчайшего сверхпроч-
ного полиэтилена, аналогичного
материалу бронежилетов. С внеш-
ней стороны она будет покрыта
тысячами квадратных метров фо
тоэлектрической пленки. На дири
жабль установят двигатель, высо
тные пропеллеры и управляющую
компьютерную систему с тройной
защитой. Испытательный полет
планируется произвести на базе
военно-воздушных сил США в Ка
лифорнии.
Стрателлит, используя в основном
гелий, сможет поднять 1,5 тонны по
лезного груза. Форма внешней обо
лочки будет поддерживаться сжатым
азотом. За время подъема дирижаб
ля на нужную высоту 37 тыс. куб. м
гелия, закачанные внутрь, увели
чатся в объеме в 17 раз. Вероятно, на
коммерческом дирижабле будет ис
пользована некая технология про
изводства подъемного газа взамен
улетучившегося гелия.
Глава компании Майкл Молен
(Michael Molen) заявил, что аэро
динамическая обтекаемая форма
дирижабля позволит ему …летатьЋ
без привлечения энергии, непосред-
ственно маневрируя на восходящих
потоках воздуха.
Сфкдзп Эънк
РАДИОСВЯЗЬ
СТРАТОСФЕРНЫЕ
дирижабли
Срдтзозппэл
жкткивгню
уоризф пв
стрфбизпкк
озубшзд свткфю
пвж ертржро,
ргзусзщкдвб
гзустрдржпхЃ
твжкрудбйю.
А СЛУЖБА ИДЕТ
Птретвоов пвщвнвую фтк у срнр
дкпрл ержв пвйвж. Еунк кусэфвпкз
жкткивгнб стрлжзф хусзъпр, фр
гхжхф урйжвпэ 3‘5 уфтвфзннкфрд,
ущкфвзф енвдв мросвпкк
Sanswire
Networks
Мвлмн Мрнзп. Прунз
срнхфртв нзф ¤муснхвфвшкк пз
ргчржкор гхжзф ужзнвфю сзтзйв
тбжмх твусрнризппэч пв гртфх
гвфвтзл. Трежв д уфтвфруцзтх
сржпкозфуб жтхерл жкткивгню,
мрфртэл йвозпкф ухызуфдхЃыкл.
Квижэл уфтвфзннкф гхжзф ргзу
сзщкдвфю гзустрдржпхЃ сзтз
жвщх к сткзо йдхмрдрер укепвнв,
дкжзрукепвнв к жтхекч жвппэч,
ргунхикдвб твусрнризппхЃ срж
пко фзтткфрткЃ срсзтзщпкмро
240 мо.
Фнрфкнкк мкфрргтвйпэч уфтвфзннкфрд
гхжхф хжзтикдвфю жкткивгнк пв
езруфвшкрпвтпэч ртгкфвч.
SANSWIRE NETWORKS STRATELLITE
14
в мире науkи
апрель
200
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
Универсальной диеты для поху
дания не существует. За неделю на
пустых щах одни люди теряют по
5 кг, а другие “ всего по несколько
граммов веса.
Учитывая непреложный факт,
что тучность и некоторые дру
гие заболевания свидетельствуют
о нарушении обменных процессов,
возникающих в результате взаимо
действия множества биохимичес
ких показателей, метаболическое
тестирование предлагает надежный
способ оценки здоровья человека на
протяжении всей его жизни. Более
того, подобные технологии способ
ны выявлять заболевания прежде,
чем проявятся их первые симпто
мы. Матаболика поможет человеку
выбрать диету и режим тренировок,
которые лучше всего соответству
ют его индивидуальному обмену
веществ.
В человеческом организме еже
секундно вырабатываются тысячи
различных метаболитов. Их уровень
определяют в моче, плазме крови
и различных тканевых жидкостях
с помощью таких традиционных
методов, как масс-спектрометрия
и ядерно-магнитный резонанс.
Именно так биохимики оценивают
токсичность лекарственных пре
паратов и загрязнителей окружаю
щей среды для человеческих клеток.
Главная проблема, таким образом,
состоит в интерпретации массы по
лучаемых данных. Решить ее помо
гают современные компьютерные
технологии, позволяющие прово
дить и очень детальный анализ ме
таболитов, и более информативные
сравнительные исследования. Так,
например, три года назад англий
ские исследователи показали, что
с помощью высокочастотных ра
диоволн, отражаемых образцами
крови, можно выявлять начальные
стадии атеросклероза.
Кроме того, стало возможным оп
ределять профили метаболических
заболеваний еще до того, как у чело
века возникнут соответствующие
симптомы. Американские исследо
ватели изучали мышей, выведенных
методами генной инженерии, у ко
торых вследствие диеты с высоким
содержанием жиров развивался
атеросклероз. Ученые кормили гры
зунов пищей с умеренным содержа
нием жира и через 9 недель опре
деляли уровень жировых молекул
в их печени и плазме. По сравнению
с контрольной группой животных,
у подопытных особей отмечался по
вышенный уровень некоторых мета
болитов жиров, хотя внешне зверьки
выглядели совершенно здоровыми.
Конечно, повышенный уровень
холестерина и прочие биохимичес
кие маркеры, свидетельствующие
о наличии того или иного заболе
вания, используются в медицине
уже многие годы, но для точной
диагностики этого явно недоста
точно. …Безусловно, ценную инфор
мацию может дать и один-единс
твенный биомаркер, “ говорит Ян
ван дер Греф (Jan van der Greef) из
BG Medicine
, “ но для того, чтобы со
ставить полную картину болезни,
ПОДХОДЯЩАЯ
диета
МЕТАБОНОМИКА
Апвнкй озфвгрнкйов
жнб твйтвгрфмк
ћкпжкдкжхвнюпэчѕ жкзф.
ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ: ЕДА НА ЗАКАЗ
Птзжсрнризпкз, щфр ствдкнюпр сржргтвппвб жкзфв усрургпв стзж-
рфдтвывфю твйнкщпэз йвгрнздвпкб, сткднзмвзф дуз грнюъзз дпковпкз
стркйдржкфзнзл стржхмфрд скфвпкб. Гкевпф скыздрл кпжхуфткк
Nestle
днрикн д твйтвгрфмк д ргнвуфк озфвгрпрокмк сртбжмв $50 онп. к рфтб
жкн жнб стрдзжзпкб уррфдзфуфдхЃыкч куунзжрдвпкл 75 удркч ъфвфпэч
пвхщпэч урфтхжпкмрд. Крню умртр ко хжвуфуб рмрпщвфзнюпр жрмвйвфю
ствдкнюпруфю ¤фрер дэдржв,
Nestle
ерфрдв пвнвжкфю дэсхум скыздэч стр
жхмфрд д уррфдзфуфдкк у озфвгрнкщзумкок рургзппруфбок срмхсвфзнзл.
ћКрпзщпр, пздрйорипр твйтвгрфвфю рфжзнюпэл пвгрт стржхмфрд жнб мви
жрер, ‘ ердрткф Хруз Отжрдву кй Упкдзтукфзфв Твцфв. ‘ Твмвб йвжвщв срс
труфх пздэсрнпков. Прчрж д стржрдрнюуфдзппэл овевйкп умртзз гхжзф
пвсрокпвфю срмхсмх ргхдк. Ий стзжнризппрер ретропрер вууртфкозпфв
фрдвтрд дэ дэгзтзфз пвкгрнзз жнб узгб сржчржбыклѕ.
Мзфвгрпрокмв, прдвб ргнвуфю
жкзфрнрекк, урдзфхзф пво зуфю фр, щфр
оэ зуфю.
CORBIS
в мире науkи
15
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
обычно требуются целые комплексы
показателейЋ. Ван дер Греф полагает,
что многие недуги сопровождаются
метаболическими нарушениями, ко
торые с помощью современных ме
тодов можно выявить даже прежде,
чем успеют измениться такие харак
теристики, как, например, уровень
холестерина в крови. Главное “ на
учиться идентифицировать эти
комплексы. А это непростая задача:
у исследователей нет еще четких
представлений не только об ано
мальном, но и о нормальном обмене
веществ в организме.
Чтобы двигаться вперед, ученым
следует детально изучить метабо
ном человека “ метаболический
аналог генома. Но для решения этой
задачи нужны скоординирован
ные исследования и значительные
средства, “ говорит заведующий
Лабораторией питания и геномики
Университета Тафта Хосе Ордовас
(Jose M. Ordovas). Ведь, по оценкам
ученого, потребуется провести мета
болическое обследование не менее
полумиллиона человек.
Но сам Ордовас не стоит на мес
те. В рамках совместного проекта
с компанией
Metabometrix
он об
следует несколько тысяч человек,
часть которых страдает тучностью
и прочими тяжелыми нарушениями
обменных процессов. Сравнивая их
данные с данными здоровых людей,
Ордовас пытается определить раз
ницу между нормальным и экстре
мальным метаболизмом. Кроме того,
ученый намерен выяснить, могут ли
диета и физические упражнения,
назначенные человеку в строгом
соответствии с его уникальным ме
таболическим профилем, привести
к нормализации веса и предотвра
тить преждевременное ухудшение
здоровья. Не исключено, что в неда
леком будущем вместо того, чтобы
изучать этикетки на продуктах, ин
формирующие о содержании кало
рий, жиров и углеводов, мы попросту
будем покупать их в соответствии
с собственным типом метаболизма.
Гхпживп Скпчв
Новое устройство позволит конт
ролировать содержание тяжелых
металлов как в сточной, так и в пи
тьевой воде.
Исследователи из Уральского
государственного экономическо
го университета Екатеринбурга
разработали систему для опреде
ления концентрации цинка, кад
мия, свинца и меди.
В ячейке, в которой, собственно,
и происходит анализ, расположе
ны сразу четыре электрода. Одни
готовят пробу к анализу “ …очи
щаютЋ раствор от побочных при
месей, защищают ионы от соеди
нений, которые могут исказить
результаты анализа, …не подпус
тивЋ их к ртути. Другие “ вспомо
гательный электрод и электрод
сравнения “ выполняют уже впол
не традиционные для подобных
устройств функции пробопод
готовки в виде покрытия на двух
внутренних стенках измеритель
ной камеры, что уменьшает пог
решность анализа.
Благодаря специально разра
ботанному программному обес
печению система может работать
в автономном режиме. Через оп
ределенные интервалы времени
она сама отбирает пробы, напри
мер, из трубы, по которой сточ
ные воды поступают в систему
очистки, разбавляет их до рабочей
концентрации, проводит анализ,
подавая нужные потенциалы на
электроды в установленной после
довательности, сама себя калибру
ет, проверяя правильность работы
электродов, наконец, запоминает
результат анализа.
Устройство не только позволяет
определять концентрацию в во
де цинка, кадмия, меди, свинца
и хрома, но и работает как в низ
ких (следовых, фоновых), так
и в высоких концентрационных
диапазонах. Это позволяет конт
ролировать содержание металлов
и в технологических растворах,
и в сточной, и в питьевой воде.
Твфюбпв Чзтпкл
вода
ЧИСТАЯ?
БЕЗОПАСНОСТЬ
СОБЫТИЯ В АПРЕЛЕ:
21.04 2005 е.
7-л дузтрууклумкл мрпетзуу ћПвннквфкдпвб озжкшкпв к тзвгкнкфвшкб
д йжтвдррчтвпзпкбѕ,
Мрумдв
5‘06.04 2005 е.
Мзижхпвтржпэл цртхо ћОгтвйрдвпкз жнб хуфрлщкдрер твйдкфкб: пв схфк
м ргызуфдх йпвпкбѕ,
е. Мкпум, Рзусхгнкмв Бзнвтхую
5‘07.04 2005 е.
Вузтрууклумвб пвхщпр-озфржкщзумвб мрпцзтзпшкб ћПрдэъзпкб мвщзуф
дв пзстзтэдпрер стрцзуукрпвнюпрер ргтвйрдвпкбѕ,
е. Ктвупрбтум
14
15.04 2005 е.
IX Мзижхпвтржпвб пвхщпр-озфржкщзумвб мрпцзтзпшкб ћУпкдзтукфзфумрз
ргтвйрдвпкзѕ,
е. Пзпйв
16
в мире науkи
апрель
200
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
В феврале 2005 г. с территории
России, с маленького островка ар
хипелага Северная Земля, стартова
ли две международные экспедиции.
Обе планируют достичь Северного
полюса в апреле, а затем женский
экипаж отправится к Канаде. Задача
исследователей “ изучение пос
ледствий изменения климата для
уникальной арктической природы,
сообщает сайт www.informnauka.ru.
С помощью специальных метео
рологических буев будут собраны
сведения о движении арктических
льдов, температуре и давлении,
которые поступят в базу междуна
родной арктической программы
IABR
), которая обеспечивает мете
орологические и океанографичес
кие данные для прогноза погоды
и исследований. Будут вестись на
блюдения за погодой и толщиной
снежного покрова, что поможет
проверить данные наблюдений со
спутников Европейского космичес
кого агентства, согласно которым
толщина арктического льда умень
шается.
Руководитель первой экспеди
ции М. Корнелиссен надеется, что
исследования в ранее недоступной
для ученых части Арктики позволят
уточнить модель климатических из
менений в этом регионе.
Женскому экипажу “ опытным
полярным исследовательницам,
ранее побывавшим на Южном по
люсе, Л. Арнесен и Э. Банкрофт,
предстоит пройти на лыжах и буе
ре около 2 тыс. км по льду Северного
Ледовитого океана к Северному по
люсу и к июню прийти к границам
Канады. Экспедиция продлится
100 дней в условиях полярной ночи
при температуре до “46
С.
Мкчвкн Мрнщвпрд
Окопная лихорадка
болезнь, воз
будителем которой является бакте
рия бартонелла, “ хорошо изучена.
Массовое заболевание было
отмечено
еще во время Первой мировой войны,
когда солдаты жили в окопах в анти
санитарных условиях. После окон
чания войны заболеваемость резко
снизилась, и о лихорадке никто не
вспоминал почти сто лет. Однако не
так давно врачи столкнулись с еще
одним заболеванием, казалось бы, ни
как не связанным с окопной лихорад
кой “ болезнью …кошачьей царапиныЋ.
Человека оцарапала кошка, но след от
когтей не заживает, а начинает гно
иться, рука распухает, лимфатичес
кие узлы воспаляются и начинается
лихорадка. Если правильно лечить, то
болезнь не смертельная, но крайне не
приятная. Вызывает ее та же бактерия,
что и окопную лихорадку.
Осенью прошлого года исследо
ватели из Московской медицинс
кой академии им. Сеченова в рам
ках проекта МНТЦ решили изучить
распространенность бартонеллы
в Московском регионе. Была ор
ганизована экспедиция в один из
подмосковных заповедников, где
каждая третья пойманная мышь
оказалась носителем бартонеллы.
Затем были проверены кошки, со
баки и их владельцы. Оказалось,
что бактерия, о которой ничего
не было слышно чуть меньше века,
живет и процветает даже в заповед
нике. А что происходит в больших
городах?
Енкйвдзфв Бревжкуф
kошkи
И ОКОПНАЯ ЛИХОРАДКА
арkтиkа
НА ФОНЕ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ
МЕТЕОРОЛОГИЯ
БИОЛОГИЯ
О.В. СТРЕЛЬЦОВА (
дпкйх
в мире науkи
17
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
Ученые из ГНЦ …ВекторЋ вставили
в геном кишечной палочки ген, ко
дирующий один из белков вируса
ВИЧ-1 и гепатита
. Если внедрить
такие бактерии в кишечник тепло
кровного, то появляется иммунный
ответ, который позволит встретить
настоящего врага во всеоружии.
Таким образом, чтобы повысить
иммунитет, необходимо поместить
трансгенную микрофлору на сли
зистые животного или человека.
Исследователи вставили ген ви
русного белка в плазмиду (внехро
мосомный носитель информации,
состоящий из ДНК) и таким обра
зом генетически модифицировали
кишечную палочку, несколько ви
дов бацилл и сальмонелл. Внутри
кишечной палочки ген работал “
обеспечивал синтез вирусного бел
ка-антигена.
Поселив микробов в кишечник
мышам и в искусственную среду на
чашки Петри, ученые исследовали
устойчивость синтеза вирусного
белка при смене поколений бакте
рий. Оказалось, что однократно вве
денной вакцины достаточно, чтобы
организм познакомился с белком“
антигеном. Биологам удалось так
подобрать …служебныеЋ участки
ДНК “ векторы и промоторы, обес
печивающие работу гена “ чтобы
синтез антигенов не зависел от пос
тоянно меняющейся окружающей
среды, а иммунная система могла
распознать чужеродные вещества,
иначе вакцина бесполезна.
Идея заменить в вакцинах настоя
щих возбудителей их имитаторами
не нова. Это и дешевле, и безопас
нее, так как есть вероятность, что
ослабленные микробы, которых ис
пользуют для прививок, вдруг почув-
ствуют себя хорошо в теле пациента
и вызовут заболевание.
Твфюбпв Чзтпкл
ТРАНСГЕННЫЕ
прививkи
ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
В последние годы РАО …ЕЭС РоссииЋ
проводит технологическое обновле
ние парка электростанций на осно
ве самых современных достижений
науки. 24 февраля 2005 г. в г. Ком
сомольске (Ивановская обл.) состо
ялась торжественная церемония
начала строительства теплоэлект
ростанции …Ивановские ПГУЋ “ пер
вого крупного высокоэкономичного
энергоблока с парогазовым циклом,
полностью комплектующегося оте
чественным оборудованием.
Парогазовые установки широ
ко распространены во всем мире.
Технология основана на исполь
зовании для производства элект
роэнергии не только разогретого
пара, но и продуктов сгорания топ
лива (газа, мазута или солярки). ПГУ
компактны, удовлетворяют самым
высоким экологическим требовани
ям (уровень выбросов оксида азота
снижается в два раза, до 50 мг/мм
),
высокоэффективны.
В России сегодня на паро
газовом цикле работают две
электростанции “ Северо-Западная
ТЭЦ и Сочинская ТЭС, оснащен
ные силовыми установками фирмы
Siemens
. Основу производственно
го комплекса станции в г. Комсо
мольске составит отечественная
разработка ПГУ-325. По сравнению
с зарубежными аналогами, рос
сийская турбина обладает более
высоким КПД, весит всего 60 тонн,
а ее удельная стоимость составляет
всего $150/кВт. Зарубежные турби
ны при весе в 190 тонн обходятся
в $205/кВт и выше.
По оценке специалистов РАО
…ЕЭС РоссииЋ, потребность в паро
газовых установках оценивается
в 103 комплекта для 20 российских
ТЭЦ. Перевод всех газовых элект
ростанций РАО …ЕЭС РоссииЋ на па
рогазовый цикл позволит ежегодно
экономить более 40 млрд. м
топли
ва, или 1,3 млрд. рублей.
Строительство первого парога
зового блока Ивановских ПГУ с ус
тановленной мощностью 325 МВт
будет завершено в 2007 г. В перспек-
тиве планируется построить еще
один аналогичный энергоблок
станции и довести ее суммарную
мощность до 701,7 МВт.
Онзе Чвснкп
ЭНЕРГЕТИКА
ИННОВАЦИОННАЯ
энергетиkа
Гвйрфхтгкппвб хуфвпрдмв
ГТЭ-110
18
в мире науkи
апрель
200
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
ВОЗВРАЩАЕМСЯ
венере
ПАЛЕОНТОЛОГИЯ
Сотрудники Московской медицин-
ской академии им. И.М. Сеченова
и Московского НИИ медицинской
экологии нашли способ эффектив
ной доставки противоопухолевого
антибиотика доксорубицина в ра
ковые клетки, пришив лекарство
к короткому пептиду “ фрагменту
эпидермального фактора роста.
Антрациклиновый антибиотик док
сорубицин используют для лечения
рака молочной железы, легкого, моче
вого пузыря и некоторых других зло
качественных опухолей. Однако пре
парат очень токсичен для здоровых
клеток, а многие опухоли приобрели
к нему устойчивость. Химиотерапия
с использованием антибиотиков
более эффективна, когда лекарство
доставляют к месту действия с помо
щью полимерных носителей или век
торных молекул, распознающих ре
цепторы раковых клеток. Московские
медики в качестве векторной моле
кулы использовали эпидермальный
фактор роста, белок, регулирующий
развитие эпидермальных клеток.
Оказалось, что лучше использовать не
весь белок, а его короткий фрагмент,
который более стабилен и лучше свя
зывается с мишенью на поверхности
раковой клетки.
Исследователи синтезировали
фрагмент белка, состоящий всего
из 12 аминокислот, и его модифи
цированную форму, отличавшуюся
от исходного фрагмента всего од
ной аминокислотой. Ученые апро
бировали конъюгаты этих пептидов
с доксорубицином на человеческих
клетках карциномы молочной же
лезы и шейки матки, среди которых
были линии как чувствительные, так
и устойчивые к антрациклиновым
антибиотикам. Конъюгаты действо
вали на клетки опухоли в 2“3 раза
активнее, чем чистый антибиотик.
Особенно эффективным оказалось
соединение доксорубицина с мо
дифицированным фрагментом.
Его можно вводить в концентрации
в 3,3 раза меньшей, чем свободный
доксорубицин, а действовать он
будет только на клетки опухоли,
поскольку только в них и попадет.
Полученные соединения способны
даже частично преодолеть приоб
ретенную клетками устойчивость
к антибиотику.
Твфюбпв Чзтпкл
буксир
ДЛЯ АНТИБИОТИКА
ФАРМАКОЛОГИЯ
Осенью 2005 г. с космодро
ма
Байконур стартует аппарат Евро-
пейского космического агентства
(ЕКА)
Venus
Express
. Находясь на ор
бите Венеры, он будет исследовать
атмосферу и поверхность планеты,
а также космическую плазму вокруг
нашей ближайшей соседки.
Главным подрядчиком ЕКА ста
ла аэрокосмическая фирма
Astrium
в Тулузе (Франция). Для планетного
Фурье-спектрометра
PFS
россий-
ские ученые из Института косми
ческих исследований РАН разрабо
тали детекторы, а для атмосферного
спектрометра
SPICAV
работающего
в
ультрафиолетовом
и инфракрас
ном диапазонах,
акустооптический
фильтр. Сегодня аппарат проходит
испытания в
компании
INTESPACE
.
Если проверки завершатся успешно,
Venus
Express
отправится на Байконур,
откуда осенью его должна будет выве-
сти в космос российская ракета-носи
тель …Союз-ФГЋ с разгонным блоком
…ФрегатЋ. Запуск осуществит россий-
ско-французская компания …СтарсемЋ.
Предполагаемое время прибытия
к Венере
начало апреля 2006 г.
Миссия
продлится ми
нимум 500 земных суток. Но если аппа
рат будет работать нормально, то к ним
добавятся еще 500 суток продленной
миссии. Правда, даже в этом случае зонд
всего четыре раза сможет увидеть пол
ный оборот Венеры, так как за это время
на планете успеет пройти только четве
ро звездных суток. Удаление аппарата от
планеты в перицентре орбиты составит
250“350 км, в апоцентре
66 тыс. км.
Ученые надеются, что
Venus
Express
поможет найти ответы на вопросы,
которых за все предыдущие миссии к
Утренней звезде накопилось немало.
Например, почему атмосфера Венеры
постоянно вращается вокруг планеты
со скоростью, достигающей 120“140 м/с
у верхней границы облаков? Почему ве
нерианской поверхности всего 500 млн.
лет, тогда как у других планет земной
группы геологический возраст состав
ляет несколько миллиардов?
Российские ученые принимают
участие в экспериментах по исследо
ванию состава и структуры венери
анской атмосферы, а также в иссле
дованиях, проводимых с помощью
Венерианской мониторинговой ка
меры
VMC
Онюев Звмхфпбб
в мире науkи
19
СОБЫТИЯ, ФАКТЫ, КОММЕНТАРИИ
В России расширяется использо
вание беспроводных спутниковых
систем доступа к Интернету и циф
ровому телевидению.
Речь
идет
широкополосной
беспроводной
передаче
данных
в стандартах
DVB
(цифровое виде
овещание) через спутники связи.
С помощью небольших приемно-пе
редающих станций, подключаемых
к компьютеру, несколько пользова
телей одновременно могут смотреть
качественное многопрограммное
телевидение пользоваться услугами
Интернета, получать по заказу под
борки специальной информации,
сводки новостей, пакеты програм
мных средств, участвовать в видео
конференции, беседовать по теле
фону, сохранять и воспроизводить
получаемую информацию, включая
телепередачи и т.д.
Такие возможности должны быть
предоставлены по заказу Агентства
по образованию (Федеральная це
левая программа …Развитие единой
образовательно-информационной
средыЋ) всем российским школам,
причем в первую очередь в сель
ской местности. Работы по реали
зации этого проекта выполняются
ОАО …Концерн …Радиотехнические
информационные
системы
Ћ,
ОАО

НПО
Кросна
Ћ,
ОАО

ОТИК
Ћ,
ГНУ
Вузтелекомцентр
Ћ.
Доступ
к мультимедиа услугам с высокой
скоростью передачи данных (до
45 Мбит в секунду) можно будет по
лучить вне зависимости от уровня
развития инфраструктуры связи
конкретного региона, без использо
вания оптоволоконных или провод
ных линий связи. Это особенно важ
но для труднодоступных районов.
Необходимое
,
имеющееся
на
рынке, импортное оборудование
программное
обеспечение
не
полностью соответствует условиям
его применения
в России. Оно сто
ит дорого и реа-
лизует отдельные
технические
,
связные функции.
Пользователям
же нужна комп
лексная
услуга
.
Поэтому
малое
научно-техническое предприятие
Информационные
технологии
и системыЋ (…Интех системыЋ) при
участии Фонда содействия разви
тию предприятий в научно-тех
нической сфере и ОАО …Концерн
…РТИ СистемыЋ приступило к раз
работке конструкторской доку
ментации и подготовке серийного
производства комплектов отечест-
венного оборудования спутнико
вых абонентских станций с рас
ширенными
функциональными
возможностями.
Станции спутниковой связи будут
двух видов. Упрощенный вариант “
это приемные спутниковые стан
ции стандарта
DVB-S
. Принимать
информацию со спутника они мо
гут на очень большой скорости: от
2 до 45 Мбит/с, а вот передавать ее
(например, запрос в Интернет) пря
мо на спутник они не могут. Для это
го нужен обратный наземный канал
связи
Импортное
оборудование
предполагает, как правило, исполь
зование телефонной связи. У нас же
в сельской местности чаще всего
такая связь или очень дефицитна,
или вовсе отсутствует. Для решения
этой проблемы разрабатываемые
станции будут комплектоваться
специальными средствами назем
ного радиодоступа.
Второй вариант “ приемо-переда
ющие станции стандарта
DVB-RCS
.
Они обеспечивают приемные и пе
редающие каналы непосредствен
но через спутник связи. Принимать
информацию можно на скорости до
45 Мбит/с, а передавать через тот же
спутник на скорости до 2“8 Мбит/с.
Такие станции смогут справиться
с информационной нагрузкой не
только от школы, но одновремен
но и от сельских администраций,
почты, а также обеспечить потреб
ности альтернативных операторов
связи. Но для этого они должны
быть скомплексированы связны
ми средствами для распределения
и сбора информации многих поль
зователей. Необходимо также соот
ветствующее программное обеспе
чение. Разрабатываемые станции
будут содержать полный комплекс
необходимых
дополнительных
средств.
В течение этого года предприятие
…Интех системыЋ планирует разра
ботать конструкторско-техничес
кую документацию на оба варианта
спутниковых станций, а также под
готовить технологию их производ-
ства. В следующем году должны
быть произведены и поставлены
промышленные партии абонент
ских спутниковых терминалов.
Ткпв Квфвздв
ДОСТУПНАЯ
связь
ИНТЕРНЕТ
Жфсобм ЋВ нйсж обфлйћ вмбдп
ебсйу иб рпнпъэ г рпедпупглж
сбиежмб www.informnauka.ru
й www.nanonews.net.ru.
в мире науkи
апрель
200
ПРОФИЛЬ
Кткуфкпв Срвтзу
ЧТО
имени
твоем
Аозткмвпумкл
гкрнре Кздкп
жз Кх¤лтру
cщкфвзф, щфр икдэо
ртевпкйово
унзжхзф жвдвфю
пвйдвпкб,
рфтвивЃыкз
урдтзозппэз
стзжуфвднзпкб рг
кч стркучрижзпкк
к хтрдпз
ртевпкйвшкк.
В Париже моросит дождь. Для июля
необычно холодно. Но плохая пого
да не помешала Кевину де Куэйросу
(Kevin de Queiroz) и его жене Молли
Моррис (Molly Morris) уютно распо
ложиться в кафе, где можно сколько
угодно обсуждать свои дела с друзь
ями. Де Куэйрос поднял свой бокал
за Карла Линнея, шведского ботани
ка XVIII в.
В течение 20 лет Кевин доказы
вал, что линнеевская классифика
ция живых организмов хороша для
статичного мира, сотворенного
Богом, но совершенно не годится
для динамично развивающегося
мира.
60 биологов из 11 стран мира
приехали в Париж, чтобы обсудить
Кодекс филогенетической номен
клатуры, основанный не столь
ко на морфологическом сходстве
объектов, сколько на общности их
происхождения. Вместо того что
бы выстраивать иерархии таких
групп, как царства, типы, классы,
отряды, семейства и т.д., привержен
цы кодекса предполагают выделять
группы, ведущие начало от общего
предка (монофилетические). Они
уверяют, что предлагаемая ими ие
рархия так называемых клад более
адекватно отражает характер вет
вления филогенетического древа.
КЕВИН ДЕ КУЭЙРОС
РАБОТАЕТ В ОБЛАСТИ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМАТИКИ
Юпэз ержэ стрдзн д Лру-Апжизнзуз, ежз уфтвуф
пр срнЃгкн стктржх.
Кх¤лтру ердрткф: ћЕунк кжзб чртръв, рпв дуфтз
фкф српковпкз. Врйорипр, дтзоб Кржзмув цкнрез
пзфкщзумрл прозпмнвфхтэ зыз пз сткънр, пр гх
жхызз ‘ йв пкоѕ.
KAY CHERNUSH
в мире науkи
21
ПРОФИЛЬ
Новая номенклатура предусмат
ривает также создание Кевином де
Куэйросом и Жаком Готье (Jacques
Gauthier) специального языка, на
котором объяснялись бы ученые,
не опасаясь, что на самом деле они
говорят о разных вещах.
Сомнения в линнеевской клас
сификации впервые были вы
сказаны в 1983 г. аспирантами
Калифорнийского университета
в Беркли. Молодые люди занимались
систематизацией ящериц и змей.
Взгляды де Куэйроса и Готье при
шли в противоречие с принципами
классификации, регламентирован
ными международными кодекса
ми зоологической и ботанической
номенклатуры, которые гласят, что
каждый организм принадлежит
ряду таксонов различного ранга.
Совокупность видов составляет род,
причем один из видов является для
данного рода типовым. Точно так же
несколько родов образуют семейс
тво, и один из них служит типовым.
Аналогично обстоит дело и с таксо
нами более высокого ранга, назва
ния которых заучивают наизусть
целые поколения студентов. Какие
именно низшие таксоны принадле
жат к данному высшему, определя
ется соответствующими диагнос
тическими признаками. Например,
животное, относящееся к типу хор
довых, непременно должно обла
дать спинной струной. Трудности
применения общепринятой систе
мы связаны с наличием …промежу
точныхЋ организмов, наделенных
признаками, характерными для не
скольких групп сразу. К тому же при
движении по филогенетическому
древу от высших таксонов к низ
шим ничто не указывает на время и
место возникновения тех или иных
признаков.
Де Куэйрос и Готье сочли невер
ным отнесения родственных форм
и их общих потомков к различным
таксонам. Линней жил и работал за
столетие до того, как Чарльз Дарвин
опубликовал …Происхождение ви
довЋ. Систематики не могли игно
рировать эволюционный процесс,
и линневскую систему им пришлось
дополнить такими группами, как
надтриба, субкогорта и множеством
других градаций, чтобы учесть все
новые формы.
В ряде статей, опубликованных
в 1987“1994 гг., де Куэйрос и Готье
заявили, что настало время …допол
нить дарвинистскую революциюЋ
номенклатурой, базирующейся на
эволюционной теории. Сегодня де
Куэйрос “ куратор по земноводным
и пресмыкающимся в Националь
ном музее естественной истории,
а Готье занимает должность профес
сора палеонтологии позвоночных
в Йельском университете. За годы
работы они приобрели много еди
номышленников, которые в 1998 г.
собрались в Гарвардском универ
ситете. Де Куэйрос совместно с Фи
липом Кантино (Philip Cantino),
ботаником из Университета штата
Огайо, написали черновой вариант
Кодекса филогенетической номен
клатуры и поместили его в Интер
нете. На совещании, прошедшем
в 2002 г. в Йельском университете,
был предложен усовершенствован
ный вариант.
Кевин заявил: …Для меня вся при
влекательность занятий наукой за
ключается в поисках нового. Если
нас заставляют мыслить шаблона
ми, научная работа теряет всякий
смыслЋ. Его противники утвержда
ют, что нынешняя номенклатура
вполне пригодна. Организмы мож
но сгруппировать по филогенети
ческим кладам, не меняя сущест
вующих названий, что повлекло
"!#
-&+
*&),'('%
>3BGMKM.G$
O9I/[email protected];6;4C
L06C;I
;.GM15M?M.G$3
E:B
DF"$
0N9H
; C
IL
<2C9
O3=MK3
H5M8M
!=
AJ35
!#$
O3
31
F?
В уррфдзфуфдкк у Кржзмуро цкнрезпзфкщзумрл
прозпмнвфхтэ мнвжв срж пвйдвпкзо ћПфкшэѕ
(Aves) гэнв гэ срозызпв дпхфтк грнзз мтхспрл
мнвжэ ћПтзуоэмвЃыкзубѕ (Reptilia), мрфртвб
дмнЃщвзф д узгб гнкймкч тржуфдзппкмрд тзсфкнкл
к дузч кч срфромрд. Срдтзозппвб мнвуукцкмвшкб
твууовфткдвзф сфкш к тзсфкнкл мвм рфжзнюпэз
мнвууэ ржпрер к фрер из твпев.
TOMMY MOORMAN
в мире науkи
апрель
200
ПРОФИЛЬ
бы за собой потерю ценной инфор
мации, касающейся их принадлеж
ности к более крупным группам.
…Мы не хотим менять названия, мы
намерены лишь изменить заложен
ный в них смыслЋ, “ возражает им
де Куэйрос. Так, например, состав
класса млекопитающих (
Mammalia
)
претерпел серьезные изменения, по
меньшей мере, 10 раз в зависимости
от того, какие признаки (наличие
молочных желез или определен
ных элементов скелета) системати
ки включали в определение класса.
Де Куэйрос поясняет, что в соот
ветствии с Кодексом филогенети
ческой номенклатуры нетаксоно
мическая группа
Mammalia
найдет
…свое место на филогенетическом
древеЋ и будет определяться входя
щими в нее видами, а не перечнем
…диагностическихЋ признаков.
Одно из определений, предлага
емых для млекопитающих новым
Кодексом, гласит: …Минимальная
клада, включающая общего предка
человечества +
Didelphis marsupialis
[опоссум] +
Ornithorhynchus anatinu
[утконос] +
Tachyglossus aculeatus
[ехидна]Ћ. Сторонники де Куэйроса
полагают, что, возможно, опре
деления, которые даются в соот
ветствии с новым кодексом, про
игрывают в описании …словесного
портретаЋ, зато значительно выиг
рывают в точности.
Летом 2003 г. 70 сторонников ко
декса организовали симпозиум
Международного общества фи
логенетической номенклатуры,
который прошел во французском
Национальном музее естественной
истории. Де Куэйрос был избран
президентом. В 2006 г. будут опуб
ликованы результаты симпозиума,
которые станут официальным доку
ментом филогенетической номенк
латуры, подобно тому, как линнеев-
ские
Systema Naturae
(1758 г.) и
Species
Plantarum
(1753 г.) послужили осно
вой современной зоологической
и ботанической таксономии.
По словам ответственного сек
ретаря Международного общества
зоологической номенклатуры
Эндрю Полацека (Andrew Polaszek),
между единомышленниками де Ку
эйроса и сторонниками можно
наладить плодотворное сотруд
ничество. Более того, он признает,
что Международный кодекс зооло
гической номенклатуры, создан
ный 250 лет назад, неудобен для
пользователей, что необходимо
рационализировать его сложный
язык и разработать новый доку
мент. Тем не менее Полацек убеж
ден, что основа линнеевской систе
мы не должна претерпеть никаких
изменений.
Ржеблчйа гьсбзбжу
вмбдпебсоптуэ дмбгопнф
сжеблупсф зфсобмб ЋОвъба
вйпмпдйаћ Пбгмйопгф Идпс¤
Ялпгмжгйшф иб лпотфмэубчй¤.
ОЧЕВИДНОЕ
НЕВЕРОЯТНОЕ
24
в мире науkи
апрель
200
МНЕНИЕ
На страницах нашего журнала
неоднократно поднимался воп
рос о нынешнем состоянии рос
сийской науки и образовании, их
взаимодействии, месте в совре
менном обществе и дальнейших
перспективах. Свое мнение по
данной проблеме высказал лауре
ат Нобелевской премии, вице-пре
зидент Российской академии наук,
директор-организатор Научно-
образовательного центра ФТИ
им.
А.Ф.
Иоффе, ректор-органи
затор
Академического физико-тех
нологического университета ака
демик Жорес Иванович Алферов.
Проблемы
,
рассмотренные
ста
тье
обсуждались
на
прошедшей
12
по
14
марта
Санкт
Петербурге
встрече
лауреатов
Нобелевской
премии
премии

Глобальная
энергия
Ћ.
Распад Советского Союза стал пе
реломным моментом в истории рос
сийской науки. Академия наук СССР
была очень мощной организацией,
она активно вела серьезные научные
исследования, в том числе фундамен
НАУКА В РОССИИ:
взгляд
изнутри
ћНвуфхсвзф дтзоб
друфтзгрдвппрл
пвхмк. Прунзжпкз
ержэ жвнкую
пвхщпрох
урргызуфдх
пзнземр, фзо пз
озпзз, хжвнрую
урчтвпкфю опрекз
пвхщпэз ъмрнэ к
сзтусзмфкдпэз
пвствднзпкб
куунзжрдвпклѕ.
Н.М. Хкокп
в мире науkи
МНЕНИЕ
тальные, которые были востребова
ны в стране. Советский Союз стре
мился быть по всем статьям …впереди
планеты всейЋ, и руководство страны
понимало, что без сильной науки
этого достичь невозможно. Поэтому
ученые занимали достойное и ува
жаемое место в обществе, имели
возможность знакомиться с науч
ными разработками иностранных
коллег, получали вполне приличную
зарплату и т.д. Конечно, сложности
имелись, и немало, но они были ино
го характера. Например, значительно
труднее было выехать за границу на
конференцию или в ознакомитель
ную поездку, поработать в зарубеж
ной лаборатории. Но ученым не при
ходилось думать о куске хлеба.
C переходом российской эконо
мики на новые рельсы стране стало
казаться, что теперь она в меньшей
степени нуждается в науке. В ре
зультате за последние пятнадцать
с лишним лет мы утратили многие
наукоемкие отрасли промышлен
ности и важные научные направле
ния, целый ряд институтов мораль
но устарел, сотни перспективных
сотрудников покинули страну.
Однако мы не можем вечно сидеть
в сырьевой ловушке, рано или поз
дно Россия должна будет перейти
к экономике, построенной на науко
емких отраслях промышленности.
Иного пути у нас нет. Сегодня, я счи
таю, снова наступает время востре
бованной науки. Последние годы да
лись научному сообществу нелегко,
тем не менее удалось сохранить РАН
в целом и многие научные школы.
Академия наук, безусловно, нуж
дается в структурных изменениях,
но они не могут осуществляться по
указке сверху. Любая реструктуриза
ция должна быть продиктована са
мой жизнью. Философия и принцип
реформы должен быть таков: нужно
всеми силами поддерживать и раз
вивать те полезные и перспектив
ные тенденции, которые вызваны
самой жизнью. Если говорить более
предметно, то прежде всего следует
стимулировать интеграцию науки
и образования, создание научно-об
разовательных комплексов. Самого
пристального внимания требуют те
институты и лаборатории, которые
работают в наиболее перспективных
направлениях, по-настоящему со
хранили свой потенциал и действи
тельно конкурентоспособны на ми
ровом рынке знаний. А в Академии
наук такие есть, и немало. В области
физики можно назвать, например,
и Физтех в Петербурге, и Институт
физики микроструктур в Нижнем
Новгороде, и Институт физики по
лупроводников в Сибирском отде
лении РАН, и недавно созданный
Институт СВЧ-полупроводниковой
электроники на гетероструктурах
в Москве. Существует и еще целый
ряд лабораторий в других институ
тах, которые по-прежнему проводят
важные исследования, признанные
во всем мире, и в каком-то отно
шении считаются законодателями
в этих областях.
Однако взгляд на реструктуриза
цию науки с точки зрения РАН прин-
ципиально отличается от того, как
ее видят в Государственной думе.
Повторю, нельзя допустить, что
бы реформа науки была …спущена
сверхуЋ горсткой чиновников “
а именно так до сих пор проводи
лось большинство реформ в стра
не. Российская академия отвечает
за фундаментальные исследования
в стране и призвана бороться за со
хранение и развитие науки. Дума, по
идее, должна проводить законы, ко
торые способствуют процветанию
России, в целом, и российской науки
в частности. Но на деле все не прос
то. Скажем, в …знаменитыйЋ 122-й
закон помимо монетизации льгот
просочилось очень много поправок,
касающихся науки и образования,
причем далеко не лучших. Комитет
по науке выступал против них, но
ответственным в данном случае был
Комитет по бюджету, хотя, казалось
бы, вопросы, относящиеся к науке,
должны быть отданы соответству
ющему подразделению Госдумы.
Другой пример: из бюджета 2005 г.
вдруг исчезла статья шестая “
…НаукаЋ. Я считаю, что это в корне
неправильно, хотя в этом году пред
полагается вложить в науку сущес
твенно больше средств, чем в про
шлом. Но расходы на нее теперь
расписаны по другим статьям: на
пример, суммы, выделяемые на фун
даментальные исследования РАН,
попали в статью …Государственное
управлениеЋ. Может быть, для ака
демии должно быть лестно попасть
в разряд государственного управле
ния, но все же лучше было бы оста
вить ее в разделе расходов на науку.
К сожалению, далеко не всегда уче
ным удается отстоять свои интересы
на государственном уровне. В свое
время решить некоторые вопросы
помогла моя Нобелевская премия “
она была присуждена в октябре, как
раз когда рассматривался бюджет на
следующий год. Я выступил на пле
нарном заседании Думы, и бюджет
на науку был увеличен на 10%. Но
в другой раз нам не удалось добить
ся подобного результата. Выходит,
надо, чтобы каждый год российские
ученые получали Нобелевскую пре
мию и выступали в Госдуме. Однако
вряд ли это возможно, поскольку
и моя награда, и та, которой удосто
ен В.Л. Гинзбург, присуждены за ра
боты, которые были выполнены дав
но, еще в советское время. Конечно,
в России еще есть …стратегический
запасЋ научных разработок впол
не …нобелевскогоЋ уровня, но и они
были сделаны в лучшие для науки
времена. За последние же пятнад
цать лет, увы, не было ни одного от
крытия, которое могло бы претендо
вать на столь высокую награду.
Но как бы то ни было, без целена-
правленной поддержки государства
наука обойтись не может. Бытует, од
нако, мнение, что государство долж
но финансировать только фундамен
тальные исследования, а конкретные
прикладные разработки может опла
чивать заинтересованный в них час
тный капитал. Я совершенно не со
гласен с подобным мнением. Приведу
такой пример. Вильям Шокли, один
в мире науkи
апрель
200
МНЕНИЕ
из создателей транзистора, в своей
нобелевской лекции в 1956 г. сказал,
что неправомочно делить науку на
чистую и прикладную, на фундамен
тальные исследования и промыш
ленные разработки. По его мнению,
мотив исследования не имеет ника
кого значения “ будь то общий инте
рес к какой-либо области науки или
решение конкретной задачи, “ важен
результат работы и ее вклад в разви
тие науки и технологии.
Промышленность готова платить
деньги только за то, от чего ожида
ет немедленной пользы. Наука же “
и прикладная, и фундаментальная,
в основном занимается тем, что
будет востребовано завтра, поэто
му финансирование науки “ это
вложение денег в будущее страны.
Несколько лет тому назад я был
в Сингапуре и посетил два науч
ных учреждения “ институты мик
роэлектроники и разработки ин
формационных сред. С моей точки
зрения, их нельзя назвать академи
ческими институтами “ они зани
маются прикладными проблемами.
Бюджет каждого из них составляет
$25 млн. Я спросил у директоров,
откуда берутся деньги. Оказалось,
что 90% выделяется государством,
а оставшиеся 10% “ промышленны
ми предприятиями и компаниями,
при этом последние платят только
за то, в чем они нуждаются именно
сегодня. Таким образом, единствен
ным инвестором в завтрашний день
почти всегда оказывается государс
тво, и когда оно отказывается от
этой роли, страна теряет высокий
научно-технический уровень.
Другой живо обсуждаемый сегод
ня вопрос “ интеграция науки и об
разования. Разумеется, не может
быть и речи об их принудительном
объединении. Но вполне допустимо,
чтобы определенные университеты
и факультеты были переданы акаде
мическим институтам, а некоторые
лаборатории вошли в состав универ
ситетов. Этот процесс должен быть
естественным. Новосибирский ака
демгородок, например, создавался
как единое целое с университетом,
поэтому если Новосибирский госу
дарственный университет окажется
в составе академии, ничего худого
не будет. Кроме того, можно созда
вать принципиально новые струк
туры “ например, нами был открыт
Академический физико-технологи
ческий университет в Петербурге.
Теперь мой родной Физтех пред
ставляет собой целый научно-обра
зовательный комплекс, включающий
лицей, университет и отдельный
факультет политехнического инс
титута.
Важно, чтобы от подобной ре-струк
туризации выигрывала Академия
наук, чтобы повышалось качество об
разования. Особенно это касается ас
пирантуры. Сегодня развитие науки
и высоких технологий в мире приве
ло к тому, что кандидат наук (то, что
в мире принято называть
PhD
) стал,
по сути, массовой …профессиейЋ. Они
востребованы не только на кафедрах
университетов, не только в исследо
вательских лабораториях академии,
но и в крупных компаниях, в про
мышленности. Поэтому аспирантура
сегодня “ это не просто диссертация
и пара экзаменов. Аспирант должен
получить блестящее образование, что
возможно только при наличии спе
циальных образовательных учреж
дений. У американцев есть подобная
система “
graduate
school
при универ
ситетах, в Европе ее фактически нет.
Нашу аспирантуру в академии можно
считать аналогом
graduate
school
. Но
за последнее десятилетие она многое
утратила, а новое не успела приобрес
ти. Поэтому и нужны академические
университеты, где человек не просто
напишет диссертацию и сдает кан
дидатский минимум, но получает
и дополнительное широкое образо
вание в интересующих его областях.
Скажем, созданный нами в Санкт-
Петербурге Академический физи
ко-технологический университет
включает три специальных кафедры,
соответствующие наиболее перс
пективным направлениям: кафедры
физики и технологии нанострук
тур, астрофизики, и нейтронной
физики. Кроме того, есть кафедра
иностранных языков и философии
и истории естествознания, посколь
ку по этой части аспиранты должны
быть энциклопедически образован
ными людьми. По тому же принци
пу работает целый ряд институтов
в разных странах. Например, огром
ный Азиатский технологический
институт в Таиланде ” две тысячи
аспирантов и ни одного студента. Он
готовит специалистов по разным на
правлениям для всех азиатских стран,
кроме Японии.
Я повторяю “ развитие высоких
технологий требует специалистов
качественно нового уровня, кото
рый может обеспечить, прежде всего
Академия наук. Аспирантура в ней
существовала практически всег
да, но сегодня образование в ней
должно быть гораздо глубже. А для
этого нужно создавать определен
ные структуры. Но только не сто
ит плодить их по шаблону и сразу
в большом количестве. Они должны
создаваться там, где назрела такая
необходимость, а потом дело само
будет расти как снежный ком.
ћЗв срунзжпкз сбфпвжшвфю у нкъпко
нзф оэ хфтвфкнк опрекз пвхмрзомкз
рфтвунк строэънзппруфк к двипэз
пвхщпэз пвствднзпкбѕ.
Жфсобм
Ћ
нйсж
обфлй
ћ
рпиесбгмажу
Жпсжтб
Игбопгйшб
Амхжспгб
75-
мжуйжн
обдсбзежойжн
псежопн
Ћ
Зб
ибтмфдй
ржсже
Оужшжтугпн
ћ I
тужржой
в мире науkи
апрель
200
ПРОЕКТ
этапы
БОЛЬШОГО ПУТИ
Сзтезл Ткфрд
Пткгнкивзфуб
срунзжпкл ¤фвс
уфтркфзнюуфдв
Брнюърер
вжтрппрер
мрннвлжзтв.
СПРАВКА:
Едтрсзлумвб ртевпкйвшкб бжзтпэч
куунзжрдвпкл (ЦЕРН) ‘ мтхспзлъкл
д октз пвхщпр-куунзжрдвфзнюумкл
шзпфт д ргнвуфк цкйкмк щвуфкш.
К пвуфрбызох дтзозпк щкунр уфтвп-
хщвуфпкш дэтрунр жр 20. Омрнр 7000
хщзпэч, стзжуфвднбЃыкч 500 пвхщ
пэч шзпфтрд к хпкдзтукфзфрд, срню
йхЃфуб ¤мусзткозпфвнюпэо ргртх
жрдвпкзо ЦЕРН.
В 1996 ержх ЦЕРН сткуфхскн м тзв
нкйвшкк енргвнюпрер пвхщпрер стр
змфв ‘ урртхизпкЃ Брнюърер вжтрп
прер мрннвлжзтв (БАК), д твйтвгрфмз
мрфртрер сткпковЃф хщвуфкз удэъз
400 цкйкщзумкч кпуфкфхфрд.
БАК уфвпзф уворл грнюърл ћудзтч
стрдржбызлѕ хуфвпрдмрл д октз.
Омрнр 4000 фрпп озфвннв гхжзф рч
нвижзпр жр фзосзтвфхтэ пв 300°
пкиз мропвфпрл, д тзйхнюфвфз фрм
1,8 онп. восзт гхжзф стрчржкфю ср
удзтчстрдржбыко мвгзнбо срщфк
гзй срфзтю. В пвуфрбыкл орозпф дз
жзфуб угртмв мрпуфтхмшкл к жзфвнзл
жзфзмфртрд, жруфвднзппэч д ЦЕРН кй
грнзз щзо 30 уфтвп октв.
Цзпфтвнюпвб щвуфю Ажтрппрер мвнрткозфтв
С. ТИТОВ
в мире науkи
ПРОЕКТ
В ближайшие десятилетия ЦЕРН
станет главным центром изучения
фундаментальных свойств мате
рии, поскольку в 2007 г. будет запу
щен Большой адронный коллайдер
(БАК) “ крупнейшая в мире уста
новка для ускорения, накопления
и столкновения пучков частиц
сверхвысоких энергий.
Столкновения в ускорителе БАК
будут порождать тысячи частиц,
для отслеживания которых в ЦЕРН
будут построены четыре высо
коточных детектора
ATLAS
,
CMS
,
ALICE
и
LHCb
.
Основная цель эксперимента
ATLAS
“ обнаружить бозон Хигса
и изучить его свойства. Детектор
ALICE
сконструирован для изучения
кварк-глюонной плазмы, в то время
как
CMS
представляет собой высо
коэффективный прибор общего
назначения.
LHCb
специализирован
на выявление асимметрии между
веществом и антивеществом (
об йм
м¤тусбчйац ” твпспшоба рмпъбелб
ежужлупсб
CMS
).
Детекторы “ цилиндрические
…луковицыЋ высотой с многоэтаж
ный дом “ будут буквально напич
каны электроникой. Столкновения
протонов будут происходить око
ло 800 млн. раз в секунду, поэтому
пока одни частицы будут прохо
дить через детектор, успеют про
изойти следующие столкновения.
Столкновения происходят внутри
детектора, различные слои кото
рого будут определять свойства
рождающихся частиц. Ближайшие
к центру трековые детекторы позво
лят …увидетьЋ траектории заряжен
ных частиц, образовавшихся при
столкновении. Затем размещены ка
лориметры “ приборы, измеряющие
энергию. Внешние слои …луковицыЋ
состоят из трековых детекторов для
регистрации мюонов. Встроенные
магниты позволяют измерить им
пульсы частиц по отклонению
в магнитном поле.
Работы на коллайдере предпола
гается начать в 2007 г. Их суть бу
дет заключаться в изучении стол
кновений двух пучков протонов
с суммарной энергией 14 ТэВ на
один протон. Эта энергия в мил
лионы раз больше, чем энергия,
выделяемая в единичном акте тер
моядерного синтеза. Кроме того,
будут проводиться эксперименты
с ядрами свинца, сталкивающими
ся при энергии 1150 ТэВ, то есть
будут созданы условия, в которых
находилась Вселенная сразу после
Большого взрыва.
Каждую секунду на ускорителе
будет происходить до миллиарда
столкновений. Обработка и анализ
полученной информации будут од
новременно вестись во всех инсти-
тутах, участвующих в проекте.
Чтобы реализовать принципиаль
но новый подход распределенных
вычислений, будет создана всемир
ная компьютерная сеть
GRID
, ко
торая в будущем придет на смену
сети
INET
Вмнвж трууклумкч хщзпэч
д уфтркфзнюуфдр БАК
Несмотря на то что финансовый
вклад России “ менее 5% от общей
стоимости проекта, доля участия
российских физиков в последую
щих экспериментальных исследо
ваниях составит в среднем 16%.
Это результат признания значи
тельного интеллектуального вкла
да российских ученых в развитие
физики высоких энергий вообще
и в осуществление проекта БАК
в частности. Начиная с 1993 г. рос
сийские физики участвуют в эк
спериментах на всех поколениях
ускорителей, созданных в ЦЕРН,
включая Большой электрон-позит
ронный коллайдер (ЛЭП).
Российские институты и пред
приятия, участвующие в создании
детекторов БАК, получили возмож
ность применить свои разработки
в области высоких технологий.
В НПО …МашиностроительЋ (Пермь)
по инициативе Московского Ин-
женерно-физического института
(МИФИ) и при участии ПИЯФ РАН
им. Б.П. Константинова и ЦЕРН раз
работана технология изготовления
легких высокопрочных опорных
колец из углепластика для треково
го детектора переходного излуче
ния установки
ATLAS
.
Ученые из Новосибирска (ИЯФ
СО РАН им. Г.И. Будкера) отвечают
за создание магнитов инжекцион
ного канала и сверхпроводящих
КвижхЃ узмхпжх пв хумрткфзнз
гхжзф стркучржкфю жр окннквтжв
уфрнмпрдзпкл.
Мрпфви удзтчстрдржбызл
ргорфмк урнзпркжв .
в мире науkи
апрель
200
ПРОЕКТ
коммутационных шин для основ
ных магнитов, а также ряда дру
гих магнитов и вакуумного обо
рудования.
В ИФВЭ создается адронный
калориметр (модульный детектор
размерами 8,6
7,4
1,65 м и весом
свыше 500 т). Российские иссле
дователи контролируют сборку
стальных модулей, производство
сцинтиллирующих пластин, опти
ческих волокон и монтаж калори
метра на ускорителе БАК.
В сооружении мюонной систе
мы для эксперимента
СМ
прини
мает участие ПИЯФ им. Б.П. Кон-
стантинова РАН. В этом детекторе
используются катодные стриповые
камеры, которые позволяют полу
чить точную пространственную
и временную информацию о траек
ториях мюонов в магнитном поле
при одновременной регистрации
большого количества частиц. Для
этого же электромагнитного ка
лориметра
CMS
с 2000 г. начато
производство более 60 тыс. уни
кальных кристаллов вольфрамата
свинца.
Российскими учеными также раз
работаны прецизионные кассеты
из композиционных материалов,
вакуумные радиационно стойкие
и нечувствительные к магнитному
полю фототриоды. Эти и многие
другие работы составят весомый
и необходимый вклад России в осу
ществление проекта БАК.
Пп нбужсйбмбн ИТЭФ й ЦЕРН
Ожпр кй сбфк мрнзш уфвнюпрер бтов
овепкфв у оЃрппэок мвозтвок
(мтвупэз ¤нзозпфэ ужзнвпэ д Свпмф-
Пзфзтгхтез пв Ииртумро йвдржз,
оЃрппэз мвозтэ твйтвгрфвпэ
д Ифвнкк) (
ддзтчх
); мвфржпэз
уфтксрдэз мвозтэ, урйжвппэз
д ПИЯФ ко. Б.П. Крпуфвпфкпрдв,
йвмтзснзппэз пв ржпро кй ъзуфк
фртшздэч уфвнюпэч жкумвч бтов
овепкфв (
дпкйх
).
Брнюърл вжтрппэл мрннвлжзт
(БАК) ‘ хумрткфзню щвуфкш, гнвержвтб
мрфртрох цкйкмк уорехф стрпкмпхфю
фвм енхгрмр дпхфтю овфзткк,
мвм пкмрежв твпзз.
ВРОЖДЕННЫЙ
иммунитет
СИСТЕМА РАННЕГО ОПОВЕЩЕНИЯ
ЛЃм ОўНкнн
Квм фрнюмр д ртевпкйо
срсвжвзф грнзйпзфдртпэл
везпф, дмнЃщвзфуб укуфзов
дтрижзппрер коохпкфзфв.
в мире науkи
ИММУНОЛОГИЯ
Двери лифта захлопнулись, и де
вушка заметила, что все попутчики
кашляют и чихают. Пока она раз
мышляла, что за недуг их поразил,
ее иммунная система начала дейс
твовать. Если микроб, распростра
нившийся по всей кабине лифта,
окажется ей уже знаком, то целый
батальон специально обученных
клеток (…бойцовЋ адаптивной им
мунной системы) мгновенно рас
познает агрессора и за несколько
часов избавит от него организм.
Девушка и не заметит, что была ин
фицирована.
Но если вирус никогда прежде не
встречался иммунной системе не
везучей пассажирки, то за работу
примется другой тип иммуните
та “ врожденный. Система врож
денного иммунитета распознает
тип соединений, продуцируемых
разнообразными болезнетворными
микроорганизмами (патогенами).
Затем она запускает воспалитель
ную реакцию, с помощью которой
специфические клетки пытаются
окружить …захватчикаЋ и не дать ему
распространиться. В инфицирован
ном участке появляются покрасне
ние и отек, повышается температу
ра тела, возникает ломота и другие
симптомы, характерные для многих
инфекций.
Недавно ученые установили, что
воспалительную реакцию запус
кает древнее семейство белков, так
называемые
Toll
-подобные рецепто
ры (
TLR
, от англ.
Toll-like receptors
),
которые опосредуют врожденный
иммунитет у самых разных орга
низмов “ от камчатского краба до
человека. Если
TLR
не функциони
руют, то вся иммунная система ру
шится и организм остается совер
шенно беззащитным перед любой
инфекцией. Однако излишняя ак
тивность
TLR
тоже опасна, т.к. может
привести к хроническим воспали
тельным заболеваниям (например,
к артриту), волчанке и сердечно-со
судистым патологиям.
Открытие
TLR
вызвало среди им
мунологов такой же переполох, как
открытие Америки Христофором
Колумбом среди жителей Старого
Света. Ученые делают все возмож
ное, чтобы найти объяснение тай
нам иммунитета и его нарушений.
Проводятся исследования как са
мих
Toll
-подобных рецепторов, так
и тех молекулярных процессов,
которые разворачиваются после
их встречи с патогенным агентом.
Полученные результаты помогут
правильно подбирать лекарствен
ные препараты, с тем чтобы повы
сить сопротивляемость организ
ма, …подстегнутьЋ действие вакцин,
добиться бльших успехов в лечении
крайне опасных высоколетальных
заболеваний.
ћЗрнхъмвѕ
коохппрл укуфзоэ
Еще пять лет назад адаптивный
механизм был настоящей звез
дой иммунологической …сценыЋ.
В учебниках только и говорилось,
что о
-клетках, продуцирующих
антитела, которые связываются со
специфическими белками, антиге
нами на поверхности чужеродного
агента, и о
-клетках, которые во
оружены рецепторами, способны
ми распознавать фрагменты бел
ков, принадлежавших патогенам.
Иммунный ответ данного типа на
зывается адаптивным, т.к. по ходу
развития инфекции происходит
подстройка под вызвавший процесс
микроорганизм, с тем чтобы более
эффективно с ним бороться.
Адаптивный иммунитет важен
еще и потому, что он наделяет им
мунную систему памятью. После
того как с инфекцией покончено,
в организме остаются обученные
- и
-клетки, защищающие его от
повторной атаки того же патогена.
Способность иммунной системы
помнить прошлое лежит в основе
действия вакцин. Вакцинация за
ключается во введении в организм
…разоруженнойЋ формы патогена
или его компонент, не представ
ляющих опасности для человека.
Иммунная система реагирует
Скуфзов
дтрижзппрер
коохпкфзфв ‘ ¤фр
увовб сзтдвб нкпкб
ргртрпэ пв схфк
кпцзмшкрппрер
везпфв,
сэфвЃызеруб
стрпкмпхфю
д ртевпкйо.
Ужкдкфзнюпэз цвмфэ,
ргпвтхикдъкзуб
стк зз
куунзжрдвпкк,
срорехф
д урйжвпкк прдэч
озфржрд нзщзпкб
йвгрнздвпкл
к свфрнрекл,
удбйвппэч
у пвтхъзпкбок
коохпкфзфв.
JAMES SALZANO
на них точно так же, как на полно
ценный патоген, и вырабатывает
защитные
- и
-клетки памяти,
благодаря которым человек, пере
болевший инфекционным заболе
ванием, становится невосприимчи
вым к нему в дальнейшем.
Врожденный иммунитет по срав
нению с адаптивным кажется менее
изощренным. Все его компоненты
(ферменты слюны, набор взаимо
связанных белков, убивающих бак
терии в кровотоке и т.д.) кажутся
весьма простыми по сравнению
со специфическими антителами
и
-киллерами. Кроме того, система
врожденного иммунитета не при
спосабливается к обстоятельствам,
как это делает система адаптивного
иммунитета.
Однако иммунологи не замети
ли одну интересную особенность:
адаптивная система не работает
без своего более примитивного
партнера. Последний продуцирует
сигнальные белки цитокины, кото
рые не только вызывают воспали
тельную реакцию, но и активируют
- и
-клетки, участвующие в адап
тивном ответе. Оказывается, …звезда
сценыЋ не может обойтись без по
мощи своей невзрачной на первый
взгляд сводной сестры.
К концу 1990-х гг. для ученых,
изучавших систему врожденно
го иммунитета, оставалось неяс
ным, как именно микроорганизмы
индуцируют ее ответ и как ответ
активирует адаптивную систему.
ВРОЖДЕННЫЙ ИММУНИТЕТ
p"
Скуфзов дтрижзппрер коохпкфзфв унхикф жнб оепрдзппрер тзвектрдв
пкб пв нЃгэз кпцзмшкрппэз везпфэ. Иоохппэл рфдзф ¤фрер фксв рсрутзжх
зфуб узозлуфдро гзнмрд срж пвйдвпкзо
Toll
-сржргпэз тзшзсфртэ (
TLR
).
p"
Крежв
TLR
хйпвЃф р срсвжвпкк д ртевпкйо щхизтржпрер окмтрртевпкйов,
рпк дмнЃщвЃф озчвпкйо ргтвйрдвпкб гзнмрд-срутзжпкмрд, йвсхумвЃыкч
друсвнкфзнюпхЃ тзвмшкЃ к вмфкдктхЃыкч вжвсфкдпхЃ укуфзох.
p"
Еунк
TLR
срщзох-нкгр пз цхпмшкрпктхЃф, фр дуб коохппвб укуфзов тх
ъкфуб, в зунк рпк ункъмро вмфкдпэ, фр орехф дрйпкмпхфю фвмкз йвгрнздв
пкб, мвм тздовфркжпэл втфткф к свфрнрекк узтжзщпр-урухжкуфрл укуфзоэ.
Нвхщкдъкую дрйжзлуфдрдвфю пв
Toll
-сржргпэз тзшзсфртэ к пв гзнмк-ср-
утзжпкмк, орипр гхжзф дэтвгрфвфю прдэз сржчржэ м нзщзпкЃ кпцзмшкрп
пэч йвгрнздвпкл к сржвднзпкЃ друсвнкфзнюпэч стршзуурд.
Иоохппвб укуфзов онзмрскфвЃыкч уруфркф кй ждхч удбйвппэч озижх ургрл мросрпзпфрд. Скуфзов дтрижзппрер коохпкфзфв
унздв
) унзжкф йв укфхвшкзл х ћдчржпэч дртрфѕ кпцзмшкк к дузежв ерфрдв м жзлуфдкЃ. Еунк зл пз хжвзфуб руфвпрдкфю
твуструфтвпзпкз свфрезпв д ртевпкйоз, д жзнр дуфхсвзф вжвсфкдпвб укуфзов (укуфзов сткргтзфзппрер коохпкфзфв) (
уствдв
).
СИСТЕМА ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА
В втузпвн укуфзоэ дчржбф, д щвуфпруфк,
стрфкдрокмтргпэз дзызуфдв к твйнкщпэз цвершкфэ
(мнзфмк, йвчдвфэдвЃыкз к твйтхъвЃыкз свфрезппэз
окмтрртевпкйоэ). Прунзжпкз (жзпжткфпэз мнзфмк,
овмтрцвек к жт.) йвсхумвЃф фвмиз друсвнкфзнюпхЃ
тзвмшкЃ. Скепвнро м ¤фрох унхивф рургэз
гзнмк ‘ шкфрмкпэ, рпк ургктвЃф м озуфх друсвнзпкб
мнзфмк орпршкфэ (мрфртэз стк урйтздвпкк орехф
стздтвывфюуб д овмтрцвек) к пзлфтрцкнэ.
СИСТЕМА АДАПТИВНОГО ИММУНИТЕТА
Гнвдпэок хщвуфпкмвок ¤фрл нкпкк ргртрпэ унхивф
- к
-мнзфмк.
Амфкдктрдвппэз
-мнзфмк узмтзфктхЃф впфкфзнв, мрфртэз удбйэдвЃф
впфкезпэ (рфнкщкфзнюпэз ћозфмкѕ окмтрртевпкйов-ветзууртв), к нкгр
увок твйтхъвЃф зер, нкгр срозщвЃф, фвм щфр рп уфвпрдкфуб окъзпюЃ
жнб вфвмк жтхекч мнзфрм.
-мнзфмк сроревЃф вмфкдктрдвфю
-мнзфмк
к жтхекз
-мнзфмк, в фвмиз пзсрутзжуфдзппр вфвмхЃф кпцкшктрдвппэз
мнзфмк.
- к
Т-
мнзфмк свобфк утвйх хйпвЃф впфкезп, у мрфртэо ртевпкйо
хиз дуфтзщвнуб, к стк срдфртпрл кпцзмшкк пзозжнзппр хпкщфривЃф
пзухыкз зер мнзфмк.
Пвфрезппэл окмтрртевпкйо
Пртзй пв мриз
Птрфкдрокмтргпэз
везпфэ
Дзпжткфпвб мнзфмв
Цкфрмкпэ
к жтхекз гзнмк,
дэйэдвЃыкз
друсвнкфзнюпхЃ
тзвмшкЃ
Мвмтрцве
Нзлфтрцкн
Ктрдзпрупэл
урухж
Мвмтрцве
Мрпршкф
Рзшзсфрт
-мнзфмв
Амфкдктрдвппвб
-мнзфмв
Апфкфзнр
-мнзфмв свобфк
-мнзфмв, твусрйпвЃывб
усзшкцкщзумкл впфкезп
Апфкезп
Ипцкшктрдвппвб
мнзфмв у впфкезпро
пв срдзтчпруфк
-мнзфмв, вфвмхЃывб
кпцкшктрдвппхЃ
мнзфмх
-мнзфмв
свобфк
ОБЗОР
TAMI TOLPA
34
в мире науkи
апрель
200
КОМПОНЕНТЫ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ
Оказалось, что ключевую роль иг
рают
Toll
-подобные рецепторы.
Однако, чтобы это установить, по
надобилось провести исследова
ния процесса развития плодовой
мушки (дрозофилы), заняться по
исками лекарств от артрита и, на
конец, дождаться наступления эры
секвенирования геномов различ
ных организмов.
Твкпуфдзппэл гзнрм
В начале 1980-х гг. иммунологи за
нялись изучением работы цитоки
нов на молекулярном уровне. Эти
сигнальные белки продуцируются
самыми разными клетками иммун
ной системы, в том числе макро
фагами и дендритными клетками.
Макрофаги патрулируют в тканях
всего организма в поисках инфек
ции. Обнаружив чужеродный белок,
они инициируют воспалительную
реакцию, поглощают и уничтожают
агрессора, несущего белок, и секре
тируют набор цитокинов. Часть ци
токинов посылает сигнал тревоги,
созывающий другие клетки к месту
инфекции и приводящий всю им
мунную систему в состояние пол
ной боевой готовности. Дендритные
клетки поглощают бактерии и рас
щепляют их на фрагменты. Затем
по лимфатическим сосудам они
перемещаются в лимфоузлы, где
представляют фрагменты другим
клеткам иммунной системы и вы
свобождают цитокины, участвую
щие в активации адаптивной им
мунной системы.
Для определения функций раз
личных цитокинов необходимо
было найти способы индукции
их образования. Как показали
исследования, макрофаги и ден-
дритные клетки охотнее всего на
чинают образовывать цитокины
в присутствии бактерий или, что
еще важнее, их специфических
компонент. Наиболее мощный
иммунный ответ вызывают ли
пополисахариды (ЛПС), молеку
лы, находящиеся на поверхности
бактерий определенного типа.
Иммунная система человека реа
гирует на ЛПС повышением темпе
ратуры, а иногда возникает септи
ческий шок “ смертельно опасный
сосудистый коллапс, вызываемый
чрезмерно активным деструктив
ным действием клеток иммунной
системы. Эффект ЛПС заключает
ся в провоцировании макрофагов
и дендритных клеток к высвобож
дению таких цитокинов, как фак
тор
некроза опухолей (
TNF
, от
англ.
tumor necrosis factor-alpha
)
и интерлейкин-1 (
IL-1
).
Эти два цитокина …стоят у руляЋ
воспалительной реакции, подтал
кивая клетки иммунной системы
к действию. Если их не контролиро
вать, то могут возникнуть такие па
тологии, как ревматоидный артрит
(аутоиммунное заболевание, про
являющееся воспалением суставов
и их разрушением). Ученые наде
ются, что если им удастся ограни
чить действие
TNF-
и
IL-1
, то они
смогут остановить развитие болез
ни и облегчить состояние больных.
Однако сначала необходимо выяс
нить, как функционируют данные
цитокины, и, прежде всего, иденти
фицировать белки, с которыми они
взаимодействуют.
В 1988 г. исследователи обнару
жили один из белковых рецепторов,
распознающих
IL-1
. Он находится
в мембране самых разных клеток,
в том числе макрофагов и дендрит
ных клеток. Та его часть, которая вы
ступает из мембраны наружу, связы
вается с
IL-1
, а сегмент, находящийся
внутри клетки, посылает сигнал,
что
IL-1
обнаружен. Исследователи
тщательно изучали внутренний сег
мент, надеясь узнать, как именно ре
цептор сигнализирует о связывании
L-1
. Однако им это не удалось.
В 1991 г. Ник Гэй (Nick J. Gay) из
Кембриджского университета
Toll
-сржргпэз тзшзсфртэ
хствднбЃф укуфзорл дтрижзппрер
коохпкфзфв к кетвЃф мнЃщздхЃ
трню д вмфкдвшкк вжвсфкдпрл
укуфзоэ.
TLR4
, пвсткозт, сржвзф
укепвн фтздрек, мрежв д ртевпкйо
срсвжвЃф грнзйпзфдртпэз
етворфткшвфзнюпэз гвмфзткк.
Оп удбйэдвзф нксрсрнкувчвткжэ
(ЛПС), пвчржбыкзуб пв кч
срдзтчпруфк, к урргывзф рг
¤фро щзфэтзо дпхфткмнзфрщпэо
гзнмво ‘
MyD88
,
Mal
,
Tram
к
Trif
.
Тз, д удрЃ рщзтзжю, вмфкдктхЃф
ржкп кй рупрдпэч тзехнбфртрд
друсвнкфзнюпрл тзвмшкк, цвмфрт
NF-
. Оп дмнЃщвзф езпэ, мрфртэз
мржктхЃф шкфрмкпэ к жтхекз
уфкохнбфртэ коохппрер рфдзфв.
Цкфрмкпэ сроревЃф вмфкдктрдвфю
- к
-мнзфмк вжвсфкдпрл коохппрл
укуфзоэ к друсвнкфзнюпэл рфдзф.
Гтворфткшвфзнюпвб
гвмфзткб
ЛПС
Амфкдктрдвппэл
NF-
Гзпэ,
мржктхЃыкз
шкфрмкпэ
Яжтр
Дзпжткфпвб
мнзфмв
IL-6
:
усрургуфдхзф
вмфкдвшкк
-мнзфрм
IL-12
:
усрургуфдхзф
вмфкдвшкк
-мнзфрм
IL-8
: ургктвзф
пзлфтрцкнэ
IL-1
к
TNF-
:
хукнкдвЃф
друсвнкфзнюпхЃ
тзвмшкЃ
TLR4
TLR4
Mal
MyD88
Tram
Trif
TAMI TOLPA
в мире науkи
TOLL
-ПОДОБНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ ЗА РАБОТОЙ
в мире науkи
апрель
200
ИММУНОЛОГИЯ
сделал одно любопытное откры
тие. Он занимался поисками бел
ков, сходных с так называемым
Toll
-белком дрозофилы.
Toll
-белок
участвует в развитии эмбриона
дрозофилы (в его дифференциров
ке в направлении от задней части
тела к передней). Мушки, у которых
такого белка нет, выглядят, будто
у них перепутаны все части тела.
Гэй проанализировал все данные
о нуклеотидной последовательнос
ти различных генов в поисках тех,
которые сходны с геном белка
Toll
и, следовательно, могут кодировать
Toll
-подобные белки. Обнаружилось,
что один участок молекулы
Toll
-бел
ка напоминает внутренний сегмент
IL-1
-рецептора человека.
Поначалу этому открытию не
придали никакого значения, его
оценили по достоинству лишь
в 1996 г., когда Юлис Хофман (Jules
A. Hoffmann) из Французский наци
ональный центр научных исследо
ваний (
CNRS)
в Страсбурге показал,
что дрозофила использует
Toll
-белок
для защиты от грибковых инфекций.
По-видимому, у нее белок выполняет
двоякую функцию: участвует и в ре
гуляции развития эмбриона, и в ра
боте иммунной системы.
Чзтдк, жвцпкк к оэ у двок
Частичное сходство
IL-1
-рецептора
Toll
-белка навело ученых на мысль
о наличии у человека белков, пол
ностью сходных с
Toll
-белком. Ведь
известно, что наиболее удачные
конструкции природа старается
использовать многократно, и если
Toll
-белок опосредует иммунный
ответ у дрозофилы, то, возможно,
сходные белки выполняют анало
гичную функцию и у человека.
В 1997 г. Руслан Меджитов (Ruslan
Medzhitov) и Чарлз Джейнуэй
(Charles A. Janeway) из Йельского
университета обнаружили первый
из таких белков. Позже Фернандо
Базан (Fernando Bazan) из биологи
ческого центра
DNAX
в Пало-Альто
(Калифорния) выявил еще пять, ко
торые он назвал
Toll
-подобными ре
цепторами (
TLR
). Один из них,
TLR4
,
был тем самым белком, который от
крыли Меджитов и Джейнуэй.
В то время было еще не совсем
ясно, какое участие принимают
TLR
в иммунном ответе человека.
Джейнуэй обнаружил, что если
мембрану дендритных клеток за
полнить белком
TLR4
, то клетки на
чинают продуцировать цитокины.
Однако каким образом активиру
ются
TLR4
при инфицировании, он
сказать не мог.
Ответ был получен в конце 1998 г.
Брюс Бютлер (Bruce Beutler) из
Института Скриппса в Ла-Холья
(Калифорния) выяснил, что мутант
ные мыши, не реагирующие на липо
полисахариды, содержат дефектный
TLR4
. В то время как обычные грызу
ны погибают от сепсиса в течение
часа после инъекции ЛПС, мутантные
животные при таком же воздействии
не проявляют никаких признаков
заболевания. По-видимому, мутация
в гене
TLR4
обусловливает нечувс
твительность мышей к ЛПС.
Такие данные указывали на то, что
TLR4
активируется при взаимодейс
твии с липополисахаридом, и его
функция заключается в распознава
нии этого вещества. Открытие стало
настоящим прорывом в области изу
чения патогенеза сепсиса, поскольку
стал ясен молекулярный механизм
воспалительного процесса. Ученые
выяснили, что большинство
TLR
рас
познают молекулы, существенные
для выживания бактерий, вирусов,
грибов и паразитов.
TLR2
связывают
ся с липотейхоевой кислотой, ком
понентом клеточной стенки бакте
рий.
TLR3
распознает генетический
материал вирусов, а
TLR5
“ белок
флагеллин, из которого состоят жгу
тики бактерий, отвечающие за их
подвижность.
TLR9
выявляет в гено
ме бактерий и вирусов
CpG
-богатые
участки, отличающиеся от таковых
в геноме млекопитающих.
TLR
распознают жизненно важные
компоненты вирусов и бактерий.
Отсутствие любого компонента
или его химической модификации
губительно для микроорганизма,
а это означает, что он не может ус
кользнуть от
TLR
благодаря мута
циям, если только не изменится до
неузнаваемости, т.е. фактически пе
рестанет быть самим собой. Многие
из компонент у самых разных мик
роорганизмов одинаковы, и поэто
му для защиты от всех известных
патогенов достаточно и десяти
TLR
Врожденным иммунитетом обла
дает не только человек. Это очень
древняя система, которая есть почти
у всех исследованных организмов:
насекомых, морских звезд, дафний
и т.д. Круглые черви используют
единственный имеющийся у них
TLR
, чтобы вовремя обнаружить
в среде вредные бактерии и избе
жать встречи с ними.
TLR
в изоби
Пнржрдвб охъмв, х мрфртрл пзф
гзнмв
Toll
, уфвпрдкфуб изтфдрл
еткгмрдрл кпцзмшкк. Ез фзнр уснръю
срмтэфр усртвок. Эфр пвгнЃжзпкз,
ужзнвппрз д 1996 е., уфвнр ржпко кй
сзтдэч хмвйвпкл пв фр, щфр
Toll
-гзнмк
кусрнюйхЃфуб жтрйрцкнрл жнб
йвыкфэ рф кпцзмшкл.
ОБ АВТОРЕ:
ЛЃм ОўНкнн
(Luke A.J.O. OўNell) д 1985 е. уфвн мвпжкжвфро пвхм д ргнвуфк цвт
овмрнрекк д Лрпжрпумро хпкдзтукфзфз йв куунзжрдвпкз кпфзтнзлмкпв-1.
Сзержпб рп стрцзуурт Фрпжв пвхщпэч куунзжрдвпкл Итнвпжкк к йвдзжхЃ
ыкл рфжзнро гкрчкокк д Тткпкфк-мрннзжиз д Дхгнкпз.
FROM BRUNO LEMAITRE, EMMANUELLE NICOLAS, LYDIA MICHAUT, JEAN-MARC REICHHART AND JULES A. HOFFMANN
IN CELL, VOL. 86, NO. 6, PAGES 973‘983; SEPTEMBER 20, 1996
лии имеются и у растений. Так, у та
бака есть
-белок, необходимый для
борьбы с вирусом табачной мозаи
ки, а у сорняка арабидопсиса число
TLR
превышает 200. Скорее всего,
первый
Toll
-подобный белок поя
вился у одноклеточного организма,
общего предка растений и живот
ных. Возможно, эти молекулы даже
способствовали эволюции челове
ка: без эффективной системы защи
ты от патогенных микроорганизмов
наш вид ни за что бы не выжил.
Вйбфкз гвуфкрпв
Ранее считалось, что система врож
денного иммунитета служит чем-то
вроде крепостной стены. Настоящий
бой разыгрывался после того, как
стена была пробита и воины (
- и
клетки), находящиеся в крепости,
вступали в схватку с врагом. Теперь
мы знаем, что стена тщательно ох
раняется. Охранники (молекулы
TLR
) обнаруживают врага и подни
мают шум. По их сигналу войско
в крепости приводится в состояние
боевой готовности, чтобы отразить
атаку. Другими словами,
TLR
при
водит в действие оба компонента
системы “ врожденный иммунитет
и адаптивный.
Происходит все это следующим
образом. Как только какой-нибудь
патоген проникает в организм,
один или более
TLR
(например, те,
что находятся на поверхности мак
рофагов или дендритных клеток)
связываются с его компонентами,
скажем, с липополисахаридами гра
мотрицательных бактерий, и по
буждают клетки к высвобождению
набора цитокинов. Эти белки-пос
редники мобилизуют другие мак
рофаги, дендритные клетки и про
чие элементы иммунной системы.
Одновременно цитокины могут
вызвать все симптомы, характерные
для инфекционного заболевания:
повышение температуры, головную
боль, общее недомогание.
Макрофаги и дендритные клетки,
захватившие патоген, размещают
его фрагменты на своей поверхнос
ти, оповещая о присутствии в ор
ганизме болезнетворного агента.
В ответ на это и на сигналы, посы
лаемые цитокинами, которые вы
свободились по команде
TLR
, про
исходит активация
- и
-клеток,
распознающих специфические
фрагменты, и массированная атака
на болезнетворный агент. Не будь
TLR
,
- и
-клетки остались бы без
участными и иммунный ответ не
развился в полной мере.
Есть и еще один важный момент.
После выздоровления больного в его
организме в большом количестве ос
таются
- и
-клетки памяти, и в сле
дующий раз он справляется с такой
же инфекцией гораздо легче. Клетки
памяти действуют так быстро, что
воспалительная реакция иногда
вообще не возникает, а инфициро
ванный даже не догадывается, что он
подвергался риску.
Итак, врожденный и адаптивный
иммунитет “ это два компонента
иммунной системы, участвующие
в распознавании и уничтожении
патогенов. Взаимодействие между
ними служит необходимым усло
вием эффективной работы всей им
мунной системы.
Отхикз пв нЃгрл унхщвл
Чтобы выяснить, как
TLR
контроли
руют активность иммунной системы,
необходимо идентифицировать
Квижэл
Toll
-сржргпэл тзшзсфрт твусрйпвзф
мвмрл-пкгхжю икйпзппр двипэл мросрпзпф
ъктрмрер усзмфтв грнзйпзфдртпэч везпфрд,
фвм щфр дуз дозуфз
TLR
орехф ргпвтхикфю
срщфк нЃгрл свфрезп. В мнзфмвч твйпрер
фксв
TLR
сткухфуфдхЃф д твйнкщпэч
мрогкпвшкбч, пр дузежв жзлуфдхЃф
свтвок. У щзнрдзмв ргпвтх-
изпр 10
TLR
к хуфвпрднзпэ
опрекз урзжкпзпкб,
мрфртэз кок
твусрйпвЃфуб.
Фхпмшкб
TLR10
к свтфпзтрд
тзшзсфртрд
TLR3
, 5, 7, 8 к 9
пзкйдзуфпв.
Мзуфр
твйтхъзпкб
свфрезпв
Кнзфрщпвб
срдзтчпруфю
Сдбйэдвзфуб ур
усзшкцкщзумкок
гвмфзтквнюпэок
нкскжпр-гзнмрдэок
мроснзмувок к фвм
пвйэдвзоэок
GPI
-йвбмртзппэок
гзнмвок свтвйкфрд
Сдбйэдвзфуб
у нксрфзкчрздрл
мкунрфрл (мросрпзпфро
етвосрнрикфзнюпэч
гвмфзткл) к йкорйвпро,
ргтвйхзоэо еткгвок
Сдбйэдвзфуб
у нксрсрнкувчвткжвок
етворфткшвфзнюпэч
гвмфзткл
Сдбйэдвзфуб
у гзнмро
цнвезннкпро, кй
мрфртрер уруфрбф
иехфкмк гвмфзткл
Сдбйэдвзфуб
у ждхчшзсрщзщпрл
дктхупрл РНК
Сдбйэдвзфуб
у ржпршзсрщзщпрл
дктхупрл РНК
Сдбйэдвзфуб
у ржпршзсрщзщпрл
дктхупрл РНК
Сдбйэдвзфуб
у
CpG
-гревфэок
хщвуфмвок ДНК
гвмфзткл кнк
дктхурд
TLR3
TLR
TLR
TLR
TLR
TLR
TLR
TLR
TLR
TLR
TLR
TAMI TOLPA
в мире науkи
37
РАЗНООБРАЗИЕ ФУНКЦИЙ
TOLL
-ПОДОБНЫХ РЕЦЕПТОРОВ
молекулы, которые передают сигна
лы от активированных
TLR
, располо
женных на поверхности клетки, ее
ядру, где они включают гены цитоки
нов и других активаторов. Поисками
таких молекул-посредников занима
ются многие ученые, и кое-что инте
ресное им уже удалось обнаружить.
Мы знаем, что
TLR
, подобно мно
гим другим рецепторам, располо
женным на клеточной поверхности,
прибегают к помощи белков-пос
редников, которые передают полу
ченную от них информацию ядру.
Так, все
TLR
, кроме
TLR3
, используют
для этой цели белок
MyD88
, а также
множество других белков, каких
именно “ зависит от типа
TLR
. Один
из них, белок
Mal,
участвует в пере
даче сигналов от
TLR4
и
TLR2
.
TLR4
пользуется услугами еще двух бел
ков,
Tram
и
Trif
, а
TLR3
передает ин
формацию только с помощью белка
Trif
. Как показал Сизуо Акира (Shizuo
Akira) из Осакского университета
(Япония), у трансгенных мышей, не
синтезирующих некоторые из этих
белков-посредников, не возникает
иммунного ответа на патогенные
микроорганизмы. Таким образом,
белки-посредники могут служить
еще одной мишенью для новых
противовоспалительных и проти
вомикробных лекарственных пре
паратов.
Поскольку
TLR
взаимодействуют
с разными наборами белков-пос
редников, они могут активировать
различные наборы генов, опти
мизируя клеточный ответ на тот
или иной патоген. Например,
TLR3
и
TLR7
реагируют на вирусы. Они
запускают цепочку молекулярных
взаимодействий, которые индуци
руют высвобождение интерферона,
наиболее активного противовирус
ного цитокина.
TLR2
, активирую
щийся в присутствии бактерий, сти
мулирует высвобождение целой
группы цитокинов, среди которых
нет интерферона, но есть белки,
побуждающие иммунную систему
к уничтожению бактерий.
Все, что стало известно в послед
нее время о
TLR
, заставило пере
смотреть давно сложившиеся пред
ставления о том, что врожденная
иммунная система служит неким
барьером на пути инфекции, не
обладающим избирательностью.
На самом деле она представляет
собой динамичный механизм, участ-
вующий в контроле почти всех ас
пектов воспалительной реакции ор
ганизма и его иммунного ответа.
Оф грнзйпк нзекрпзтрд
жр дрнщвпмк
Когда стало ясно, что
Toll
-подобные
рецепторы играют ключевую роль
в запуске иммунного ответа, возник
ло предположение, что их гипо- или
гиперактивные формы имеют отно
шение к развитию многих инфекци
онных заболеваний и расстройств,
связанных с нарушениями в работе
иммунной системы. Так оно и ока
залось. При снижении врожденного
иммунитета повышается воспри
имчивость к вирусным и бакте
риальным инфекциям. Результаты
пятилетних наблюдений показы
вают, что у людей с гиперактивной
формой
TLR4
серьезные бактери
альные инфекционные заболева
ния возникают в пять раз чаще, чем
у индивидов с нормальной формой
этого рецептора. У жертв болезни
легионеров часто обнаруживается
мутантный
TLR5
, неспособный вы
полнять свои функции, в результа
те нарушается работа врожденной
иммунной системы, и организм не
может бороться с легионеллезом.
Однако гиперактивность иммунной
системы не менее опасна. Только
в США и Европе от сепсиса, развива
ющегося в результате гиперактив
ности
TLR4
, ежегодно умирает более
400 тыс. человек.
Ряд исследований указывает на
роль
TLR
в развитии таких аутоим
мунных заболеваний, как системная
красная волчанка и ревматоидный
артрит. В этом случае
TLR
может ре
агировать на продукты, высвобож
даемые поврежденными клетками,
вызывать аномальную воспали
тельную реакцию и провоцировать
неадекватный ответ адаптивной
иммунной системы. У больных вол
чанкой, например,
TLR9
реагирует
на собственную ДНК организма.
Система врожденного иммуните
та и
TLR
влияют и на риск развития
некоторых сердечно-сосудистых
заболеваний. Люди, несущие мута
цию в гене
TLR4
, в меньшей степе
ни подвержены этим патологиям.
Выключение
TLR4
приводит к смяг
чению воспалительной реакции,
а следовательно, к уменьшению
вероятности образования бляшек
в коронарных сосудах. Таким обра
Офмтэфкз
Toll
-гзнмрд к
Toll
сржргпэч тзшзсфртрд уфвнр
стржрнизпкзо куунзжрдвпкл,
мрфртэз пвщвн грнзз 100 нзф пвйвж
тхуумкл гкрнре И.И.Мзщпкмрд,
ср ухызуфдх уцртохнктрдвдъкл
фзрткЃ дтрижзппрер коохпкфзфв.
В пвщвнз 1880-ч ее. Мзщпкмрд стрдзн
унзжхЃыкл ¤мусзткозпф: ургтвд
ъксэ у овпжвткпрдрер жзтздв, рп
дрфмпхн кч д нкщкпмх ортумрл йдзйжэ.
К унзжхЃызох хфтх ъксэ гэнк
рмтхизпэ овуурл мрсръвыкчуб
мнзфрм, мрфртэз, мвм стзжсрнрикн
хщзпэл, гэнк йвпбфэ сренрызпкзо
гвмфзткл, срсвдъкч д нкщкпмх
дозуфз у ъксвок. АпвнрекщпхЃ
тзвмшкЃ Мзщпкмрд пвгнЃжвн х
жвцпкл, срждзтеъкчуб пвъзуфдкЃ
усрт еткгрд. В ргркч унхщвбч гкрнре
уфвн удкжзфзнзо фвм пвйэдвзорер
цвершкфрйв. Зв рфмтэфкз цвершкфрйв
к куунзжрдвпкз коохпкфзфв
Мзщпкмрд д 1908 е. гэн хжруфрзп
Нргзнздумрл стзокк.
Мзщпкмрд гэн щзнрдзмро ур
уфтвппруфбок. В гкретвцкк хщзпрер фвм
ердрткфуб р дтзозпк зер стзгэдвпкб
д Пвуфзтрдумро кпуфкфхфз: ћВ нЃгхЃ
срержх Мзщпкмрд чржкн д евнръвч
к у йрпфкмро, мвтовпэ зер свнюфр
фрсртыкнкую рф пвхщпэч уфвфзл.
Нв ернрдз дузежв гэнв ржпв к фв из
ънбсв. Уднзмъкую щзо-пкгхжю, рп, ср
твуузбппруфк, пзтзжмр увжкнуб пв пззѕ.
HULTON ARCHIVE/GETTY IMAGES
в мире науkи
апрель
200
МЕЧНИКОВ, МОРСКИЕ ЗВЕЗДЫ И ДАФНИИ
зом, модификация
TLR4
служит еще
одним подходом к лечению сердеч
но-сосудистых заболеваний.
ћРзехнбфрт фрпвѕ
коохппрл укуфзоэ
Сегодня многие фармацевтические
компании заинтересовались
Toll
подобными рецепторами и белка
ми-посредниками. Потребность
в новых методах лечения инфекци
онных заболеваний с каждым годом
увеличивается, т.к. все больше пато
генных микроорганизмов приобре
тает устойчивость к антибиотикам,
появляются ранее неизвестные, вы
соковирулентные штаммы вирусов,
возрастает угроза биотерроризма.
Например, используя
TLR
, можно
создавать более безопасные и эф
фективные вакцины. Сегодня в со
став вакцин часто включают адъ
юванты “ вещества, усиливающие
иммунный ответ на вводимый анти
ген. Однако большинство адъюван
тов не обеспечивают полноценный
ответ, активируя одни типы клеток
иммунной системы в большей степе
ни, чем другие. Многие компании, на
деясь решить эту проблему, работают
над созданием вакцин с использова
нием веществ, активирующих
TLR9
,
который распознает широкий спектр
бактерий и вирусов и индуцирует
адекватный иммунный ответ.
Исследование
TLR
помогло нам
также найти некоторые способы
защиты от патогенных микроор
ганизмов, которые могут оказаться
в арсенале биотеррористов. Один
из таких патогенов “ поксвирусы.
Они обладают способностью выво
дить из строя
TLR
и в результате ос
таются незамеченными. Мы обнару
жили, что, удалив вирусный белок,
инактивирующий
TLR
, можно по
лучить ослабленную форму вируса
и использовать ее как основу для
вакцины против поксвирусов.
Зная, как функционируют
TLR
и в каком состоянии находится
врожденная иммунная система боль
ного, врачи смогут учитывать это
при его лечении. Так, если в больни
цу поступит пациент с инфекцион
ным заболеванием и обнаружится,
что у него к тому же нарушена работа
TLR4
, то ему могут назначить удар
ные дозы антибиотиков или агенты,
способные подстегнуть иммунную
систему, с тем чтобы компенсиро
вать имеющийся дефект.
Стимулируя иммунную систему,
необходимо помнить, что наша ос
новная задача заключается в избавле
нии организма от патогенного мик
роорганизма, не вызывая при этом
аномально сильной воспалительной
реакции. С другой стороны, любые
препараты, смягчающие воспаление
через подавление активности
TLR
и уменьшение количества цитоки
нов, не должны уничтожать защит
ные механизмы самого организма.
Хорошим уроком служит опыт
применения противовирусных
препаратов, взаимодействующих
с
TNF-
, одним из цитокинов, ко
торые появляются в ответ на акти
вацию
TLR4
.
TNF-
, образующийся
в ходе инфекции и по мере раз
вития воспалительной реакции,
накапливается в суставах боль
ных ревматоидным артритом.
Специфичные к нему противо
воспалительные препараты дейст-
вительно смягчают симптомы, но
у некоторых больных при длитель
ном их приеме развивается тубер
кулез. Возможно, инфекция у них
существовала и раньше, но процесс
носил вялотекущий характер и при
подавлении воспалительной реак
ции резко активизировался.
Подводя итоги, можно сказать,
что
Toll
-подобные рецепторы иг
рают в нашем организме такую же
роль, что и регулятор тона в сте
реоприемнике: они поддерживают
равновесие между адаптивным им
мунитетом и воспалительной реак
цией. Сегодня ученые ищут способы
слегка подправить этот регулятор “
так, чтобы можно было уменьшать
воспалительную реакцию без ущер
ба иммунитету.
ДЕЙСТВИЕ ПРЕПАРАТА
ПРИМЕРЫ / ФИРМА-ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
Амфкдктхзф
TLR4
MPL
, утзжуфдр стрфкд вннзтекк, вжьЃдвпф.
Corixa
(Ск¤фн);
Птрдржбфуб овуъфвгпэз мнкпкщзумкз кусэфвпкб
Амфкдктхзф
TLR7
ANA245
(кйвфрткгкп), стрфкдрдктхупэл стзсвтвф.
Anandys
(Свп-Дкзер); стрдржбфуб сзтдэз
мнкпкщзумкз кусэфвпкб жнб стрдзтмк ¤ццзмфкдпруфк
нзщзпкб езсвфкфв
Амфкдктхзф
TLR7
к
TLR8
Иокмдкорж, стзсвтвф жнб гртюгэ у руфтрмрпзщпэок
гртржвдмвок, нзщзпкб гвйвнюпр-мнзфрщпрл
мвтшкпроэ к уфвтщзумрер мзтвфрйв.

(Сзпф-Прн, ъф. Мкппзурфв); коззфуб д стржвиз
Амфкдктхзф
TLR9
ПтрМхп, вжьЃдвпф, стзсвтвф жнб нзщзпкб
ознвпроэ к пзчржикпумкч нкоцро.
Coley
(У¤ннунк,
ъф. Мвуувщхузфу); стрдржбфуб овуъфвгпэз
мнкпкщзумкз кусэфвпкб
Ипекгктхзф
TLR4
Е5564
, стрфкдрузсфкщзумкл стзсвтвф.
Eisai
(Ткпзм,
ъф. НюЃ-Дизтук); стрдржбфуб сзтдэз мнкпкщзумкз
кусэфвпкб
Ипекгктхзф дуз
TLR
RDP58
, стзсвтвф жнб нзщзпкб пзусзшкцкщзумрер
бйдзппрер мрнкфв к грнзйпк Ктрпв.
Genzyme
(Кзлогткжи, ъф. Мвуувщхузфу); пвщкпвЃфуб
мтхспровуъфвгпэз мнкпкщзумкз кусэфвпкб
Ипекгктхзф дуз
TLR
OPN201
, стзсвтвф жнб нзщзпкб вхфркоохппэч
йвгрнздвпкл.
Opsona Therapeutics
(Дхгнкп,
Итнвпжкб); стрдржкфуб фзуфктрдвпкз пв икдрфпэч
Взызуфдв, мрфртэз вмфкдктхЃф
TLR
, в унзжрдвфзнюпр, хукнкдвЃф коохппхЃ
тзвмшкЃ, орипр кусрнюйрдвфю жнб срдэъзпкб вмфкдпруфк двмшкп к йвыкфэ
ртевпкйов рф кпцзмшкл. Ктроз фрер, рпк усрургпэ жвиз оргкнкйрдвфю йвыкфпэз
укнэ ртевпкйов стк рпмрнрекщзумкч йвгрнздвпкбч. Взызуфдв ‘ кпекгкфртэ
TLR
унхивф жнб хозпюъзпкб друсвнзпкб.
в мире науkи
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА
TLR
kосмос:
КРИЗИС СРЕДНЕГО
ВОЗРАСТА
Эок Бвжизт
Вр Вузнзппрл дуз
зыз трижвЃфуб
йдзйжэ к щзтпэз
жэтэ.
В течение последних 14 млрд. лет
космическое строительство по-сте
пенно перемещается от крупных га
лактик к мелким. В течение первой
половины жизни Вселенной в гига
нтских галактиках сформировалось
огромное количество звезд и сверх
массивных черных дыр, которые
дают энергию ярким квазарам (
тмж
гб
). Во второй половине жизни
активность гигантских галактик
снизилась, но формирование звезд
и черных дыр продолжалось в га
лактиках среднего размера, таких
как наш Млечный Путь (
г чжоусж
).
В будущем основными участками
космической активности станут
карликовые галактики, каждая из
которых содержит лишь несколько
миллионов звезд (
трсбгб
).
До недавних пор большинс
тво астрономов предполагали,
что Вселенная вступила в свой
весьма скучный средний возраст.
Считалось, что ранняя история
Вселенной (приблизительно до
6 млрд. лет после Большого взрыва)
была эпохой космического фейер
верка: галактики сталкивались
и сливались, огромные черные
дыры всасывали стремительные
водовороты газа, рождалось боль
шое количество звезд. Но в течение
следующих 8 млрд. лет слияние
галактик стало ослабевать, гига
нтские черные дыры успокоились,
и формирование звезд замедлилось.
Многие астрономы были убеждены,
что приходит конец космической
истории и в будущем нас ждет бес
конечное расширение спокойной
и стареющей Вселенной.
Но наблюдения последних лет по
казали, что сообщения о кончине
Вселенной преувеличены. Благодаря
новым космическим обсерваториям
и оснащению наземных телескопов
современными приборами астро
номы обнаружили, что близкие
к нам галактики были очень актив
ны в недавнем прошлом. (Поскольку
свет от более далеких галактик идет
до нас дольше, мы наблюдаем их на
более ранней стадии развития.)
41
АСТРОФИЗИКА
42
в мире науkи
апрель
200
АСТРОФИЗИКА
Рентгеновское излучение ядер от
носительно близких к нам галактик
показало, что там скрыты чрезвы
чайно массивные черные дыры, все
еще пожирающие окружающий газ
и пыль. А при более детальном изу
чении света, испущенного галакти
ками различного возраста, выясни
лось, что темп формирования звезд
не уменьшается так быстро, как счи
талось раньше.
Стало ясно, что в ранней
Вселенной доминировали немно
гие гигантские галактики, содер
жащие колоссальные черные дыры
и демонстрировавшие вспышки
звездообразования. В современ
ной же Вселенной формирование
звезд и аккреция вещества на чер
ные дыры происходит повсеместно,
в том числе и во множестве средних
и малых галактик.
Гнхгрмкз упкомк
Чтобы восстановить историю
Вселенной, астрономы сначала
должны понять смысл того пора
зительного разнообразия объек
тов, которое они наблюдают. Наши
самые точные оптические пред
ставления о Вселенной появились
благодаря работе космического
телескопа …ХабблЋ. На глубоких
снимках двух крошечных участ
ков неба, полученных аппаратом
с десятисуточной экспозицией че
рез четыре цветных фильтра, уче
ные обнаружили тысячи далеких
галактик, наиболее старая из ко
торых образовалась спустя всего
1 млрд лет после Большого взрыва.
А на самых последних сверхглубо
ких снимках …ХабблаЋ видимость
еще лучше. Астрономы хотят уз
нать, как самые старые и далекие
объекты превратились в совре
менные галактики. Понять связь
настоящего с прошлым “ одна из
основных задач современной аст
рономии.
Важным шагом станет разработ
ка космической стратиграфии “
выяснение того, какие объекты
среди тысяч галактик на глубоком
снимке расположены к нам ближе,
а какие дальше. Стандартный спо
соб решить поставленную задачу “
получить спектр каждой галактики
и измерить его красное смещение.
Из-за расширения Вселенной ли
нии в спектре далеких источников
смещены в красную сторону: чем
сильнее сдвинуты линии, тем даль
ше от нас источник в пространстве
и времени. Например, единичное
красное смещение означает, что
длина волны возросла на 100%,
то есть увеличилась вдвое. Свет
от такого объекта был испущен
примерно через 6 млн. лет после
Большого взрыва, что меньше по
ловины возраста Вселенной. На
самом деле астрономы указывают
глубину прошлого не в единицах
времени, а в единицах красного
смещения, поскольку прямо изме
ряется именно оно.
Определение красных смеще
ний “ надежный способ восстано
вить космическую историю, но на
самых глубоких снимках прак
ти
чески невозможно измерить
крас
ное смещение всех галактик. Во-
первых, их чрезвычайно много. Но
еще важнее, что некоторые галак
тики чрезвычайно слабы, их туск
лый свет состоит из одного фотона
в минуту на квадратный сантиметр.
Когда получают спектр галактики,
дифракционная решетка спектро-
графа рассеивает этот тусклый свет
по большой площади детектора, что
делает сигнал на каждой длине вол
ны еще слабее.
В конце 1980-х Леннокс Кювье
(Lennox L. Cowie) из Астрономи-
ческого института Гавайского уни
верситета и Саймон Лилли (Simon
J. Lilly) из Технологического инсти
тута в Цюрихе (Швейцария) разра
ботали новый метод, позволяющий
обойтись без сложного измерения
красных смещений. Они фотогра
фировали небо через светофиль
тры, пропускающие ультрафиоле
товый, зеленый или красный свет,
а затем измеряли яркость галактик
в каждом из данных диапазонов
тн. сйт. об тус.
45
). Таким обра
зом, близкие галактики с молодыми
звездами оказывались одинаково
яркими во всех трех диапазонах.
СРЕДНИЙ ВОЗРАСТ
Рвппбб куфрткб Вузнзппрл гэнв гхтпрл ¤срчрл, рфозщзппрл уфрнмпрдз
пкбок евнвмфкм, орыпэок дусэъмвок цртоктрдвпкб йдзйж к трижзпкзо
овуукдпэч щзтпэч жэт. Бнвержвтб усвжх мруокщзумрл вмфкдпруфк опрекз
вуфтрпроэ срдзткнк, щфр унвдпэз жпк Вузнзппрл хънк д стрънрз.
В срунзжпкз ержэ хщзпэз ргпвтхикнк щзтпэз жэтэ, дуз зыз вмфкдпр
сриктвЃыкз евй др опрекч гнкймкч м пво евнвмфкмвч. НвгнЃжзпкб фвмиз
срмвйвнк, щфр цртоктрдвпкз йдзйж пз йвмвпщкдвнрую фвм гэуфтр, мвм жх
овнк твпюъз.
В твппзл Вузнзппрл жрокпктрдвнр пзгрнюърз щкунр екевпфумкч евнвм
фкм, фзсзтю вмфкдпэок уфвнк грнзз ознмкз кй пкч.
ОБЗОР
Нрдэз пвгнЃжзпкб срмвйэдвЃф,
щфр урргызпкб р етбжхызл уозтфк
Вузнзппрл гэнк укнюпр стзхдзнкщзпэ.
ALFRED T. KAMAJIAN (
preceding pages
)
Однако в спектре такой галакти
ки имеется резкий обрыв сразу за
ультрафиолетовым диапазоном, на
длине волны 912 ангстрем. Он воз
никает потому, что нейтральный
водород внутри и вокруг галактики
поглощает излучение с более корот
кими длинами волн. Поскольку свет
от далеких галактик смещен к крас
ному концу спектра, обрыв переме
щается к более длинным волнам.
Если красное смещение достаточно
велико, то галактика не будет вид
на в ультрафиолетовом диапазоне,
а если оно еще больше, то галакти
ке не суждено быть обнаруженной
и в зеленом диапазоне.
Таким методом Кювье и Лилли
смогли разделить галактики со звез
дообразованием на широкие интер
валы по красному смещению, грубо
указывающие их возраст. В 1996 г.
Чарльз Стейдел (Charles C. Steidel) из
Калифорнийского технологичес
кого института и его сотрудники
использовали данный метод, что
бы выделить сотни древних галак
тик с формирующимися звездами
и красным смещением около 3, т.е.
с возрастом около 2 млрд. лет пос
ле Большого взрыва. Контрольные
спектры некоторых из этих галак
тик, полученные с помощью мощ
нейшего десятиметрового теле
скопа …КекЋ на Мауна-Кеа (Гавайи),
подтвердили, что большинство из
них действительно имеет такое
красное смещение.
Как только красное смещение га
лактик измерено, можно приступать
к реконструкции истории звездооб
разования. Из наблюдений ближай
ших галактик известно, что за опре
деленное время на свет появляется
небольшое число массивных и мно
жество маломассивных звезд. На
каждые 20 звезд, подобных Солнцу,
рождается одна звезда с массой
в 10 раз больше солнечной.
Массивные звезды излучают
ультрафиолетовый и голубой
Ийхщвб енхгкпэ струфтвпуфдв, вуфтрпроэ срнхщвЃф
удзжзпкб р стрънро Вузнзппрл, срумрнюмх удзф рф
жвнзмкч ргьзмфрд кжзф жр пву жрнер. Брнзз 10,5 онтж.
нзф пвйвж ретропэз евнвмфкмк уфвнмкдвнкую
к ункдвнкую, уфкохнктхб трижзпкз йдзйж к србднзпкз
евйв пв удзтчовуукдпэч щзтпэч жэтвч. Амфкдпрз
трижзпкз йдзйж к труф щзтпэч жэт д бжтвч евнвмфкм
стржрнивнрую к 8 ‘ 10,5 онтж. нзф пвйвж. Звфзо
вмфкдпруфю щзтпэч жэт к йдзйжрргтвйрдвпкз
д мтхспэч евнвмфкмвч уфвнк йвфхчвфю. Сзержпб йдзйжэ
д рупрдпро трижвЃфуб д пзгрнюъкч усктвнюпэч
к пзствдкнюпэч евнвмфкмвч.
10,5 онтж. нзф пвйвж
8 онтж. нзф пвйвж
Нвъв ¤срчв
Нвъв Гвнвмфкмв
ОБ АВТОРЕ:
Эок Бвжизт
(Amy J. Barger) ‘ стрцзуурт вуфтрпрокк д Вкумрпукпумро
хпкдзтукфзфз д Мвжкурпз, стзсржвзф д Гвдвлумро хпкдзтукфзфз д Мвпрв.
Бвжизт йвыкфкнв жкуузтфвшкЃ ср вуфтрпрокк д 1997 е. д Кзогткжиумро
хпкдзтукфзфз, в йвфзо стрдржкнв куунзжрдвпкб д Ауфтрпрокщзумро кпуфкфх
фз Гвдвлумрер хпкдзтукфзфв. Квм мруорнре-пвгнЃжвфзню рпв куунзжхзф жвнз
мкз ргьзмфэ Вузнзппрл у срорыюЃ тзпфезпрдумрл ргузтдвфрткк ћЧвпжтвѕ,
мруокщзумрер фзнзумрсв ћХвггнѕ к рсфкщзумкч фзнзумрсрд д ргузтдвфрткбч
Ккф-Пкм д Аткйрпз к Мвхпв-Кзв пв Гвдвлбч.
ALFRED T. KAMAJIAN
в мире науkи
43
ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ
44
в мире науkи
апрель
200
АСТРОФИЗИКА
свет, тогда как звезды малой мас
сы “ желтый и красный. Если крас
ное смещение далекой галактики
известно, астрономы могут опре
делить ее истинный спектр (в ее
собственной системе отсчета).
Тогда, измерив полное ультрафио
летовое излучение галактики, ис
следователи могут оценить коли
чество массивных звезд, которые
живут всего лишь несколько десят
ков миллионов лет “ краткий миг
по галактическим стандартам. Если
темп звездообразования замедля
ется, количество массивных звезд
быстро снижается, поскольку они
умирают вскоре после своего рож
дения. В нашей Галактике, вполне
рядовой современной спиральной
системе, количество наблюдаемых
массивных светил указывает на то,
что звезды формируются со скоро
стью нескольких солнечных масс
в год. Однако в галактиках с боль
шим красным смещением темп рож
дения звезд в 10 раз выше.
Когда Кювье и Лилли вычислили
скорости формирования звезд во
всех наблюдавшихся ими галакти
ках, они пришли к поразительному
выводу, что во Вселенной произошел
поистинне демографический взрыв
при красном смещении около 1.
В 1996 г. Пьеро Мадау (Piero Madau)
из Калифорнийского университета
в Санта-Крус применил метод, пред
ложенный Кювье и Лили, к анализу
данных глубокого северного сним
ка, полученного …ХаббломЋ. Данные
оказались идеальными для такого
исследования из-за очень точного
измерения интенсивности в че
тырех диапазонах спектра. Чтобы
уточнить историю формирования
звезд во Вселенной, Мадау объеди
нил свои результаты с полученны
ми из оптических наблюдений для
низких красных смещений. Он об
наружил, что интенсивность фор
мирования звезд достигала мак
симума, когда возраст Вселенной
был приблизительно 4“6 млрд. лет.
Такой результат привел многих аст
рономов к заключению, что лучшие
дни Вселенной давно миновали.
ПренрывЃывб куфрткб
Обзор галактик с помощью оптичес
ких телескопов не может выявить
все объекты, существовавшие в ран
ней Вселенной. Чем дальше галакти
ка, тем на нее больше влияет космо
логическое красное смещение. При
достаточно большом смещении
ультрафиолетовое и оптическое
излучение галактики перемещается
для земного наблюдателя в инфра
красную часть спектра. Кроме того,
звездный свет нагревает частицы
пыли, возникающие от взрывов
сверхновых и других процессов, ко
торые затем перeизлучают энергию
в далеком инфракрасном диапазоне.
Свет удаленных источников, погло
щенный и излученный уже пылью
в далеком ИК-диапазоне, смещается
из-за расширения Вселенной еще
дальше “ в субмиллиметровый диа
пазон. Поэтому яркие источники
субмиллиметрового излучения час
то указывают на места интенсивно
го формирования звезд.
До недавних пор астрономам
трудно было проводить наблю
дения с наземными телескопами
в субмиллиметровом диапазоне
потому, что водяной пар в атмос
фере поглощает сигналы на дан
ных волнах. Но ситуация улучши
лась с введением в строй Матрицы
субмиллиметровых болометров
общего назначения (
Submillimeter
Common-User Bolometer Array
SCUBA
), установленной на теле
скопе …Джеймс Клерк МаксвеллЋ на
Мауна-Кеа в 1997 г. (Расположенная
на высоте 4 км над уровнем моря,
эта обсерватория оказалась выше,
чем 97% атмосферной воды.)
Несколько групп исследователей,
одну из которых возглавляю я, ис
пользовали
SCUBA
, чтобы с высокой
чувствительностью и большим ох
ватом неба искать далекие закрытые
пылью источники исключительно
высокой светимости. Поскольку
угловое разрешение довольно низ
кое, изображения галактик похожи
на капли (
тн. ймм¤тусбчй¤ ггжсцф
).
К тому же на снимке их довольно
мало: даже после многих часов экс
позиции лишь несколько источни
ков появляются на каждом изобра
жении, полученном
SCUBA
, но они
из числа самых ярких галактик во
Вселенной. Трудно поверить, но до
В твппзл Вузнзппрл у срорыюЃ
ухгокннкозфтрдрл мвозтэ
SCUBA
пв фзнзумрсз ћДи.К.Мвмудзннѕ
ргузтдвфрткк Мвхпв-Кзв (Гвдвлк)
гэнк рфмтэфэ евнвмфкмк стзжзнюпр
дэурмрл удзфкоруфк. Ятмрз сбфпр
унздв, дзтрбфпр, жтздпбб, рмхфвппвб
сэнюЃ евнвмфкмв, д мрфртрл йдзйжэ
трижвЃфуб у щвуфрфрл: грнзз 1 фэу.
урнпш д ерж.
A. J. BARGER, L. L. COWIE, D. B. SANDERS, E. FULTON ET AL.
James Clerk Maxwell Telescope
йвозжнзпкзо
фзосв
йдзйжрргтвйрдвпкб
упкивзфуб мрнкщзуфдр овуукдпэч
йдзйж: рпк хоктвЃф думртз срунз
удрзер трижзпкб.
в мире науkи
45
АСТРОФИЗИКА
появления Матрицы субмиллимет
ровых болометров общего назначе
ния мы даже не догадывались, что
существовали такие мощные и да
лекие системы. Темп формирования
звезд в них был в сотни раз выше,
чем в современных галактиках, что
служит еще одним подтверждением
того, что Вселенная раньше была
намного энергичнее, чем теперь.
Обнаруженные области звездо
образования вызвали сенсацию; но
вдруг мы узнаем, что во Вселенной
существует и другая, скрытая от нас
активность? К примеру, газ и пыль
в галактиках могут закрывать излу
чение дисков вещества, вращающе
гося вокруг сверхмассивных черных
дыр (которые весят в миллиарды раз
больше Солнца). Считается, что та
кие диски служат источником энер
гии квазаров “ необыкновенно мощ
ных объектов, имеющих большое
красное смещение, а также энергии
активных ядер в центрах многих
близлежащих галактик. Оптические
исследования 1980-х гг. показали,
что спустя несколько миллиардов
лет после Большого взрыва квазаров
было гораздо больше, чем актив
ных галактических ядер. Поскольку
сверхмассивные черные дыры, да
ющие энергию далеким квазарам,
невозможно разрушить, астрономы
предположили, что многие близле
жащие галактики должны содержать
в себе мертвые квазары, т.е. черные
дыры, исчерпавшие …топливоЋ.
Такие бездействующие сверхмас
сивные черные дыры действитель
но были найдены по их гравитаци
онному влиянию на окружающие
тела. Звезды и газ продолжают об
ращаться вокруг черных дыр, даже
когда вещество не засасывается
в них. В центре нашей Галактики
обнаружилась почти спящая чер
ная дыра. Результаты этих иссле
дований позволили предположить,
что большинство сверхмассивных
черных дыр сформировалось еще
в эпоху квазаров, поглотив в про
цессе бурного роста все окружав
шее их вещество и затем перестав
светиться, когда запасы топлива ис
сякли. Таким образом, активность
квазаров, как и формирование звезд,
была более энергичной в далеком
прошлом, еще раз доказывая, что
наступили скучные времена.
Однако наш сценарий на этом не
исчерпывается. Объединив рентге
новские и оптические наблюдения,
астрономы пересматривают вывод о
том, что большинство квазаров давно
потухло. Важно что рентген, в отли
чие от видимого света, может прой
ти через заслоняющие черную дыру
газ и пыль. Земная же атмосфера не
пропускает рентген, так что в поис
ке активных черных дыр астрономы
надеются на космические телескопы
типа рентгеновских обсерваторий
…ЧандраЋ и …XMM/НьютонЋ.
В 2000 г. Леннокс Кювье, Ричард
Мушотски (R.F. Mushotzky) из
Годдардовского центра космичес
ких полетов
NASA
, Эрик Ричардс
(E.A. Richards) из Аризонского уни
верситета и я использовали те
лескоп …СубаруЋ на Мауна-Кеа
5=
Днб сркумв увоэч
жтздпкч евнвмфкм стк
ргйртз пзгв вуфтрпроэ
кусрнюйхЃф удзфрцкнюфтэ,
дэжзнбЃыкз
хнюфтвцкрнзфрдэл,
йзнзпэл к мтвупэл
хщвуфмк усзмфтв. Ий-йв
твуъктзпкб Вузнзппрл
удзф жтздпзлъкч евнвмфкм
уозывзфуб д мтвупхЃ
ргнвуфю. Гтвцкм (
ддзтчх
)
срмвйэдвзф, мвм жрдрнюпр
грнюърз мтвупрз
уозызпкз (рмрнр 3)
дэдржкф кйнхщзпкз
жвнзмрл евнвмфкмк
кй хнюфтвцкрнзфрдрл
ргнвуфк. В тзйхнюфвфз
кйргтвизпкз жтздпзл
евнвмфкмк стрбднбзфуб
д мтвупро к йзнзпро
цкнюфтвч, пр пз
д хнюфтвцкрнзфрдро
дпкйх
).
TOMMY MOORMAN (
graph
); COURTESY OF CHARLES C. STEIDEL
California Institute of Technology
(
images
46
в мире науkи
апрель
200
АСТРОФИЗИКА
для оптической идентификации
20 рентгеновских источников, най
денных в ходе обзоров …ЧандраЋ.
Затем с помощью десятиметрового
телескопа …КекЋ мы получили спект
ры этих объектов.
Результаты оказались неожидан
ными: многие активные сверхмас
сивные черные дыры, обнаружен
ные …ЧандраЋ, находятся в довольно
близких крупных галактиках.
Модели космического рентгенов-
ского фона предсказывали сущест
вование большого числа невидимых
сверхмассивных черных дыр, но
никто не ожидал, что они у нас под
носом! Более того, оптические спек
тры многих галактик не подтверж
дают активность этих объектов. Без
рентгеновских наблюдений астро
номы никогда бы не смогли обнару
жить сверхмассивные черные дыры,
скрывающиеся в ядрах галактик.
Соответственно, не все сверх
массивные черные дыры родились
в эпоху квазаров. Похоже, что могу
чие объекты начали формироваться
с самых ранних времен и до наших
дней. Однако те сверхмассивные
черные дыры, которые все еще ак
тивны, ведут себя иначе, чем далекие
квазары, которые с завидным аппе
титом пожирают вещество вокруг
себя. А большинство близких источ
ников, обнаруженных …ЧандройЋ,
воздержанны в …едеЋ и поэтому све
тят не так ярко. Ученые пока не по
няли, в чем причина этого различия.
Возможно, современным черным
дырам просто достается меньше
газа. Близлежащие галактики стал
киваются друг с другом реже, чем
далекие древние звездные системы,
а ведь именно столкновения могут
поставлять вещество к черной дыре
в галактическом центре.
…ЧандраЋ позволил ученым приот
крыть еще одну завесу тайны: хотя
умеренные источники рентгена зна
чительно менее мощные, чем кваза
ры (в среднем раз в 100), совокупное
излучение нынешних раз в десять
слабее того, что в прежние времена
производили квазары. Иными сло
вами, состав Вселенной постепен
но меняется от небольшого числа
ярких объектов к большому коли
честву тусклых. Но даже при том,
что нынче сверхмассивные черные
дыры стали …меньше и дешевлеЋ, их
суммарный эффект все еще велик.
Галактики со звездообразовани
ем также мельчали. Несмотря на то
что некоторые соседние с нами га
лактики столь же активно форми
руют звезды, как и сверхмощные,
заполненные пылью галактики,
обнаруженные на снимках каме
ры
SCUBA
, их пространственная
плотность сверхвысокой свети
мости в современной Вселенной
в 400 с лишним раз ниже, чем
была в древней Вселенной. Однако
вновь проявили себя небольшие га
лактики. Кювье, Джиллиан Уилсон
(J.Wilson) из Центра обработки
инфракрасных наблюдений
NASA
,
Дуг Берк (D.J.Burke) из Гарвард-
Смитсоновского астрофизичес
кого центра и ваш покорный слуга
уточнили плотность светимости
во Вселенной, используя высокока
чественные изображения, получен
ные с большим набором фильтров,
и спектроскопические данные.
Мы обнаружили, что плотность
оптической и ультрафиолетовой
светимости практически не изме
нилась за космологическое время.
Несмотря на то что полная интен
сивность формирования звезд во
второй половине жизни Вселенной
снизилась (гигантские запыленные
галактики больше не демонстриру
ют вспышек звездообразования),
маленькие, близлежащие галактики,
формирующие звезды, оказались
настолько многочисленными, что
плотность оптического и ультра
фиолетового излучения снижается
довольно медленно.
Бржтруфю утзжпкч нзф
Новые компьютерные модели пока
зывают, что переход от Вселенной,
где доминировали немногочислен
ные крупные и мощные галактики,
к Вселенной, заполненной мно
жеством более мелких галактик,
может быть следствием космичес
кого расширения, при котором га
лактики расходятся и их слияния
Рзпфезпрдумрз кйнхщзпкз дэбднбзф умтэфэз щзтпэз жэтэ. Огузтдвфрткб
ћЧвпжтвѕ йвцкмуктрдвнв опрер щзтпэч жэт пв енхгрмро упкомз уздзтпрер
пзгв (
унздв
). Нзмрфртэз рмвйвнкую орыпэок жтздпкок мдвйвтвок,
йвукбдъкок хиз щзтзй пзумрнюмр окннквтжрд нзф срунз Брнюърер дйтэдв
ддзтчх уствдв
). А жтхекз сткфвкнкую д бжтвч жрдрнюпр гнкймкч евнвмфкм,
кйнхщвб тзпфезп (
дпкйх уствдв
).
D. M. ALEXANDER, F. E. BAUER, W. N. BRANDT, G. P. GARMIRE ET AL.
NASA
/Pennsylvania State University
(
Chandra image
);
A. J. BARGER AND M. GIAVALISCO
NASA
/Great Observatories Origins Deep Survey
(
optical images
)
в мире науkи
47
АСТРОФИЗИКА
становятся редкими. К тому же по
мере снижения плотности газа,
окружающего галактики, его ста
новится легче нагреть. А поскольку
горячий газ более упруг, чем хо
лодный, он меньше поддается гра
витационному сжатию в потенци
альной яме галактики. Фабрицио
Никастро (F. Nicastro) из Гарвард-
Смитсоновского астрофизичес
кого центра и его коллеги недавно
обнаружили теплый межгалакти
ческий туман, поглощающий уль
трафиолетовое и рентгеновское
излучение далеких квазаров и ак
тивных ядер галактик. Туман окру
жает нашу Галактику со всех сторон
и заполняет Местную группу га
лактик, включающую наш Млечный
Путь, галактику в Андромеде и еще
30 меньших членов. Вероятно, газ
остался от ранней эпохи формиро
вания галактик, но теперь он слиш
ком горячий, чтобы продолжать
участвовать в данном процессе.
Вокруг маленьких галактик среда
может быть более прохладной, пос
кольку они не в состоянии нагреть
окружающий газ так же сильно, как
большие галактики, в распоряжении
которых были взрывы сверхновых
звезд и энергия квазара. К тому же
маленькие галактики не так жадно
поглощают окружающее вещество,
что позволяет им продлить свой
скромный образ жизни до наших
дней. Напротив, более крупные
и расточительные галактики исто
щили свои ресурсы и больше не спо
собны вобрать в себя вещество из
своих окрестностей. Проводимые
исследования свойств газа в ма
леньких близлежащих галактиках
покажут, как они взаимодействуют
с окружающей средой, что поможет
лучше понять эволюцию галактик.
Главный вопрос все же остается
нерешенным: как на столь раннем
этапе эволюции Вселенной смог
ли возникнуть гигантские кваза
ры? Слоановский цифровой обзор
неба (крупнейший астрономичес
кий проект по картографирова
нию четверти полного небосвода
и измерению расстояний до бо
лее чем миллиона далеких объек
тов) позволил обнаружить кваза
ры, которые существовали, когда
Вселенная была в шестнадцать раз
моложе, чем сейчас, т.е. спустя при
мерно 800 млн. лет после Большого
взрыва. В 2003 г. Фабиан Уолтер
(F. Walter) из Национальной радио
астрономической обсерватории и
его сотрудники обнаружили линии
угарного газа в излучении одного
из таких квазаров. Поскольку уг
лерод и кислород могли появиться
благодаря термоядерным реакци
ям в звездах, это открытие свиде
тельствует о том, что значительное
количество звезд сформировалось
в первые сотни миллионов лет жиз
ни Вселенной. Недавние результаты
исследователя микроволновой ани
зотропии …ВилкинсонЋ (спутника,
наблюдающего космическое фоно
вое излучение), также указывают,
что формирование звезд началось
спустя всего 200 млн. лет после
Большого взрыва.
Кроме того, компьютерное мо
делирование показало, что первые
звезды были, скорее всего, в сотни
раз массивнее Солнца. Они сияли
так ярко, что полностью сожгли
свое топливо за несколько десятков
миллионов лет. Тогда самые мас
сивные из них сжались в черные
дыры, которые, возможно, стали
зародышами сверхмассивных чер
ных дыр, породивших первые ква
зары. Такое объяснение раннего
появления квазаров подкрепляет
ся изучением гамма-всплесков (
тн.
ЋЯсшбкщйж гисьгь гп Втжмжоопкћ,
ЋВ нйсж обфлйћ, Ё4, 2003 д.
), кото
рые, вероятно, возникают в резуль
тате коллапса очень массивных
звезд в черные дыры. Поскольку
гамма-всплески “ самые мощные
взрывы во Вселенной, произошед
шие после Большого взрыва, аст
рономы обнаруживают их на очень
больших расстояниях.
В ноябре 2004 г. для их исследова
ния
NASA
запустило спутник …СвифтЋ
стоимостью $250 млн. с тремя теле
скопами для наблюдения взрывов
в гамма-, рентгеновском, ультрафи
олетовом и оптическом диапазонах.
Изучая спектры гамма-всплесков
и их послесвечение, …СвифтЋ помо
жет ученым лучше понять, как кол
лапсируют звезды и как начинался
рост сверхмассивных черных дыр
в ранней Вселенной.
Теперь астрономы благодаря об
серваториям …ЧандраЋ и …XMM/
НьютонЋ, подобно суперменам из
комиксов, которые при помощи
…рентгеновского зренияЋ видят
сквозь стены, наблюдают окутан
ные пылью области Вселенной. Как
оказалось, гигантские галактики,
изобилующие молодыми звездами,
и жадные древние черные дыры те
перь отживают свой век. Еще через
несколько миллиардов лет неболь
шие галактики, которые сегодня до
вольно активны, израсходуют свое
топливо, и свет в космосе почти
померкнет. Нашу Галактику ожида
ет такая же судьба. По мере косми
ческого измельчания карликовые
галактики (которые содержат все
го несколько миллионов звезд, но
являются самым многочисленным
типом галактик во Вселенной) оста-
нутся единственными очагами
звездообразования. Со временем
Вселенная неизбежно будет тем
неть, а старые галактики не умрут,
а лишь медленно угаснут.
Мэ уфвпрдкоуб удкжзфзнбок сзтзчржв
Вузнзппрл м грнзз твйозтзппрох
сзткржх зз икйпк.
…Зарядка батареи завершенаЋ, “ не
без гордости сообщил компьютер
Powerbook
. Но слегка надменный
тон машины почему-то не пон
равился ее владельцу, Дональду
Норману (Donald A. Norman), кото
рый пытается наделить компью
терные программы чем-то вроде
эмоций. Норман смутился “ ведь
этот момент он обращался к участ-
никам конференции по когнити
вистике и вычислительной технике,
и
Powerbook
был подключен к сис
теме трансляции. Бестактность
машины вызвала смех в зале,
а председатель метнул в Нормана
недовольный взгляд.
Впрочем, многим приходилось
попадать в неприятные ситуации
из-за наших …интеллектуальныхЋ
помощников. Почему-то мобиль
ные телефоны звонят в самый не
подходящий момент, экраны но
утбуков гаснут на презентациях,
а как только в голову приходит
стоящая мысль, компьютер тут же
сбивает с толку, сообщая, что по
лучена почта.
…Взрослый человек обычно удер
живает в памяти одновременно
5“6 важных дел, что само по себе
мешает сосредоточиться, а тут еще
возникает множество факторов,
требующих переключения вни
манияЋ, “ говорит Тед Селкер (Ted
Selker) из Массачусетского техно
логического института. Но все чаще
нас отвлекают не расшалившиеся
дети или озабоченные внезапно
возникшей проблемой домочад
цы, а наша …говорящаяЋ техника.
Электронные письма, телефонные
звонки и автоматические напоми
нания тревожат нас вне зависимос
ти от того, заняты мы или вообще
отсутствуем. …Почему современные
компьютеры менее сообразитель
ны, чем общественные туалеты,
безошибочно определяющие, есть
внутри кабины человек или нет!Ћ “
восклицает Роэл Вертегал (Roel
Vertegaal) из Королевского универ
ситета в Онтарио.
Человечество окружило себя
радиоприемниками и телевизора
ми, пищащими холодильниками
и микроволновыми печами, теле
фонами и компьютерами, которые
создают комфорт и позволяют
в любой момент связаться с близ
кими людьми. Поэтому, когда необ
ходимо провести совещание или
сосредоточится на работе, мы не
отключаем телефоны, не закрыва
ем почтовую программу и не запи
раем дверь на ключ.
ТАКТИЧНЫЕ
компьютеры
У¤лф Гкггй
Вуз щвыз
шкцтрдэз
хуфтрлуфдв
рфднзмвЃф пву
рф жзн, фтзгхб
укЃокпхфпрер
дпковпкб.
Пр¤фрох
усзшквнкуфэ ср
дэщкункфзнюпрл
фзчпкмз
тзъкнк сткдкфю
рмтхивЃызл
пву фзчпкмз
щхдуфдр фвмфв.
49
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
в мире науkи
апре
ль
200
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Результаты экспериментов Жиля
Эйнштейна (Giles O. Einstein) из
Университета Фурмана показали,
что, отвлекаясь всего на 15 секунд,
большинство людей забывают о не
которых важных делах. Когда сосре
доточенно работающего человека
неожиданно отвлекают, его произво
дительность труда снижается, а ко
личество ошибок увеличивается.
…Когда нас отвлекают, мы раздража
емсяЋ, “ отмечает Розалинда Пикард
(Rosalind Picard), специалист по ког
нитивистике из Массачусетского
технологического института. Дело
в том, что вновь сосредоточиться на
деле, которым занимался, бывает не
так-то просто: на это уходит немало
времени и усилий, особенно если
отвлекающие факторы, например,
телефонные звонки, появляются
снова и снова. Рассеянное внимание
порой может привести с серьезным
сбоям в работе и даже роковым пос
ледствиям, если речь идет о возмож
ных ошибках пилотов, водителей,
военных, врачей и т.п.
…Если бы мы дали компьютерам
и телефонам какое-то представление
о пределах внимания и памяти чело
века, то они стали бы гораздо более
чуткими и корректнымиЋ, “ предпо
ложил Эрик Хорвиц (Eric Horvitz) из
компании
Microsoft Research
. Хорвиц,
Вертегал, Селкер и Пикард относят
ся к тем немногим ученым, которые
пытаются привить компьютерам,
телефонам, автомобилям и другим
устройствам чувство такта.
Чтобы научить наших электрон
ных помощников хорошим мане
рам, сначала следует наделить их
способностью к восприятию, рас
суждениям и общению. Прежде все
го система должна определять или
хотя бы предполагать, где находит
ся ее владелец и чем он занят. Затем
она должна сопоставлять важность
сообщений с важностью дел, кото
рыми в данный момент занят че
ловек. И, наконец, машина должна
правильно выбирать, когда и как
отвлечь хозяина.
Что и говорить, задачи стоят не
простые. Впрочем, деликатные
компьютерные системы уже можно
встретить в новых моделях авто
мобилей
Volvo
(
тн. сйт. об тус.
51
),
в пакете коммуникационных
программ
Websphere
компании
IBM
и в новых продуктах
Microsoft
.
Возможно, в ближайшие годы ком
пьютерные секретари, которыми
сегодня пользуются только высо
копоставленные руководители,
станут доступны каждому работ
нику офиса.
И все же прежде чем обзавестись
интеллектуальным электронным
помощником, тщательно все взвесь
те: ведь чтобы стать …воспитаннойЋ,
система должна постоянно следить
за человеком. В итоге может ока
заться, что заботливый компьютер
будет знать о своем хозяине больше,
чем он сам.
Рвгрфв пз дрнм
Недавно Джеймс Фогарти (James
Fogarty), Скотт Хадсон (Scott E.
Hudson) из Университета Карнеги“
Меллона в сотрудничестве с Джен
нифер Лей (Jennifer Lay) из ком
пании
IBM Research
исследовали
работу десяти менеджеров, ученых
и врачей-интернов. Во время экспе
римента видеокамера бесстрастно
фиксировала будничную деятель
ность испытуемых. Периодически
их чем-нибудь отвлекали и проси
ли оценить, насколько это мешает
работе. В результате оказалось, что
на сосредоточенную работу, от ко
торой крайне нежелательно отвле
каться, испытуемые отводили в раз
ные дни всего от 10 до 51% времени.
В среднем люди хотели работать
не отвлекаясь около 1/3 рабочего
времени. Похожие результаты по
лучил и Хорвиц, изучавший работу
Уивупр енхср, щфр сзтурпвнюпэл
мросюЃфзт пз усрургзп йвозфкфю
сткухфуфдкз щзнрдзмв, фрежв мвм
ргызуфдзппэл фхвнзф уствднбзфуб
у ¤фрл йвжвщзл гзй фтхжв!
ВОСПРИЯТИЕ ВНИМАНИЯ
p"
С мвижэо жпзо мросюЃфзтэ уфвпрдбфуб дуз жзъзднз, орыпзз к тву
струфтвпзппзз. Возуфз у фзо щзнрдзщзумрз дпковпкз ‘ умхжпэл к ретв
пкщзппэл тзухту. Вуз грнюъз дтзозпк оэ стрдржко д рмтхизпкк ћкпфзн
нзмфхвнюпэчѕ хуфтрлуфд, мрфртэз рфднзмвЃф пву рф двипэч жзн к озъвЃф
урутзжрфрщкфюуб.
p"
Ссзшквнкуфэ мтхспэч мросвпкл к хпкдзтукфзфрд твйтвгвфэдвЃф озфр
жэ, срйдрнбЃыкз овъкпво ршзпкдвфю хтрдзпю к пвствднзппруфю дпков
пкб щзнрдзмв.
p"
Птрдржбфуб кусэфвпкб укуфзо, мрфртэз вдфровфкщзумк ршзпкдвЃф дви
пруфю сруфхсвЃыкч фзнзцрппэч йдрпмрд к ¤нзмфтрппэч скузо к цкню
фтхЃф кч пз чхиз ргэщпрер узмтзфвтб. Нрдэз вдфроргкнк рупвывЃфуб
жвфщкмвок дпковпкб, мрфртэз ур дтзозпзо гхжхф дуфтвкдвфюуб к д гэ
фрдхЃ фзчпкмх.
ОБЗОР
PETER HOEY
Спвщвнв х држкфзнб рсхумвЃфуб
дзмк, срфро рп пвщкпвзф
мнздвфю пруро. Адфроргкню
уръзн у срнруэ, йвфзо зер
тзймр срдзтпхнр пвйвж–
Пткйпвмк урпнкдруфк кнк
пздпковфзнюпруфк х држкфзнб
ргпвтхикфю пзфтхжпр, зунк йв
пко мфр-фр унзжкф. Вумртз ¤фко
йвлохфуб увок вдфроргкнк.
Пр жвппэо Нвшкрпвнюпрер
хствднзпкб гзйрсвупруфк
жртрипрер ждкизпкб
США, рф 20 жр 30% вдвткл
пв жртревч ‘ рмрнр 1,5
онп. д ерж ‘ ргхунрднзпр
пздпковфзнюпруфюЃ држкфзнзл.
Офщвуфк д ¤фро дкпрдвфэ
оргкнюпэз фзнзцрпэ,
DVD
стркетэдвфзнк, ¤нзмфтрппэз
мвтфэ к стрщкз стретзуукдпэз
ъфхщмк. Нвуфвнр дтзоб
жнб дпзжтзпкб фзчпрнрекл,
хозпюъвЃыкч мрнкщзуфдр
рфднзмвЃыкч цвмфртрд.
С 2003 е. мросвпкб
Volvo
рупвывзф узжвпэ
40
укуфзорл
хствднзпкб дпковпкзо. Двфщкмк
мрпфтрнктхЃф дтвызпкб тхнб,
срнризпкз сзжвнк евйв к ф.с.
Двппэз сруфхсвЃф д мросюЃфзт,
мрфртэл дэбднбзф сткйпвмк
пзхствднбзоруфк, ргерпв
кнк тзймрер фрторизпкб.
Огпвтхикд сржргпрз
ургэфкз, укуфзов гнрмктхзф
укепвнэ фзнзцрпв, в фвмиз
пвдкевшкрппрл к жтхекч пз
удбйвппэч у гзйрсвупруфюЃ
укуфзо. В кЃпз 2004 е.
Motorola
к
DaimlerChrysler
стзжуфвдкнк
пв ухж ргызуфдзппруфк окпк-
д¤п, рупвызппэл сржргпрл
укуфзорл. В фро из ержх
Volvo
стрдзнв кусэфвпкб
дкжзрмвозт, мрфртэз срйдрнбЃф
йвозфкфю сткйпвмк урпнкдруфк
х држкфзнб к йвтзекуфтктрдвфю
дэзйж вдфроргкнб пв дуфтзщпхЃ
срнрух (
уо. тку. уствдв
).
В овтфз 2004 е. ЕдтрурЃй
дэжзнкн
12,5 онп. пв
щзфэтзчнзфпЃЃ стретвоох
твйтвгрфмк ргызрфтвунздэч
уфвпжвтфрд пв дуфтрзппэз
кпфзтцзлуэ ћвдфроргкню-
држкфзнюѕ. Ипизпзтво
стзжуфркф тзъкфю опризуфдр
унрипэч йвжвщ.
ћВ США дуз хсктвзфуб
д рфдзфуфдзппруфюѕ, ‘ рфозщвзф
Ттзпф Вкмфрт (Trent Victor),
твйтвгрфвдъкл укуфзох
рсрдзызпкб држкфзнб жнб
Volvo
.
Адфроргкнзуфтркфзнк жрнипэ
гэфю хдзтзпэ, щфр д фтхжпхЃ
окпхфх мросюЃфзт пз ужзнвзф
укфхвшкЃ пв жртрез зыз
унрипзз, жвиз зунк држкфзню
пзствдкнюпр срнюйхзфуб ко.
Ктроз фрер, рщздкжпр, щфр
щзо йвгрфнкдзз к хопзз гхжхф
вдфроргкнюпэз мросюЃфзтэ,
фзо грнзз пздпковфзнюпэок
к твуузбппэок уфвпхф
држкфзнк.
Звгрфнкдэз вдфроргкнк гхжхф рупвызпэ твйнкщпэок хуфтрлуфдвок жнб пвгнЃжзпкб йв
дпковпкзо држкфзнб к сржвднзпкб рфднзмвЃыкч цвмфртрд д унхщвз рсвупруфк. В пвъзо
сткозтз вдфроргкню Энку ощкфуб д срфрмз овъкп, пр зз рфднзмвзф пзсрузжнкдвб жрщмв.
Адфроргкню дсзтзжк пвщвн фрторйкфю, к д фрф из орозпф йвйдрпкн оргкнюпэл фзнзцрп,
в гртфрдвб пвдкевшкрппвб укуфзов тзъкнв урргыкфю твууфрбпкз жр гнкивлъзер
уьзйжв у вдфруфтвжэ.
a) СОБЛЮДАЙ ДИСТАНЦИЮ:
Рвжвт гнкипзер жзлуфдкб, хуфвпрднзппэл
д сзтзжпзл щвуфк вдфроргкнб, ргпвтхикдвзф, щфр твууфрбпкз жр дсзтзжк кжхызл
овъкпэ уфвнр урмтвывфюуб. Скуфзов хствднзпкб ждкизпкзо угтвуэдвзф евй
к унземв сткфртовикдвзф, щфргэ урчтвпкфю жкуфвпшкЃ. Твмкз укуфзоэ хусзъпр
кусрнюйхЃфуб д пзмрфртэч жртрекч вдфроргкнбч.
b) ДОРОЖНЫЙ ЗНАК:
С срорыюЃ усзшквнюпрл дкжзрмвозтэ гртфрдрл
мросюЃфзт пзстзтэдпр рфунзикдвзф твйозфмх к жртрипэз йпвмк. Оп твусрйпвзф
стзжхстзижзпкз р жртрипэч твгрфвч к срдэъвзф уфркоруфю пветхймк пв дпковпкз
држкфзнб. Твмвб укуфзов ущкфэдвпкб йпвмрд гэнв урйжвпв етхссрл Анзмувпжтв
Ззнкпумрер (Alexander Zelinsky) кй Адуфтвнклумрер пвшкрпвнюпрер хпкдзтукфзфв.
c) ЭТИ ГЛАЗА НАПРОТИВ:
Сдзфржкржэ пв урнпшзйвыкфпро мрйэтюмз пвствднбЃф пв
енвйв Энку пздкжкорз кпцтвмтвупрз кйнхщзпкз, в окпквфЃтпвб дкжзрмвозтв
тзекуфтктхзф рфтвизпкз рф йтвщмрд к рстзжзнбзф пвствднзпкз дйенбжв. Еунк
држкфзню рфдржкф дйенбж рф жртрек кнк стрбднбзф сткйпвмк урпнкдруфк, пв
сткгртпро ыкфмз йвертвзфуб укепвнюпвб нвосв, к вдфроргкню сзтздржкфуб д
уруфрбпкз срдэъзппрл ерфрдпруфк. Чфргэ твйгхжкфю држкфзнб, укуфзов оризф
дмнЃщкфю дкгтвшкЃ тхнздрер мрнзув. Ззнкпумкл рупрдвн цктох ср стркйдржуфдх
укуфзо унзизпкб йв дйенбжро
Seeing Machines
.
Volvo
к зыз пзумрнюмр мросвпкл
кусэфэдвЃф фвмкз укуфзоэ пв удркч вдфроргкнбч.
d) СМОТРИ НА ДОРОГУ:
Прумрнюмх д укфхвшкк, фтзгхЃызл дпковпкб, Энку уорфткф
д уфртрпх, укуфзов дмнЃщвзф йдхмрдрл укепвн фтздрек к тбж окевЃыкч нвосрщзм,
щфргэ сткднзщю дпковпкз држкфзнб м фрох, щфр стркучржкф пв жртрез. Эццзмфкдпруфю
¤фрер озфржв гэнв жрмвйвпв д чржз кусэфвпкл, стрдзжзппэч мросвпкзл
Volvo
e) ДЕЛУ ВРЕМЯ:
Бртфрдрл мросюЃфзт пзстзтэдпр мрпфтрнктхзф кпцртовшкрппхЃ
пветхймх пв држкфзнб к рстзжзнбзф, мрежв сруфхснзпкз фзнзцрппэч йдрпмрд кнк
стзжхстзижзпкл пвдкевшкрппрл укуфзоэ пзизнвфзнюпр. Скуфзов рфмнЃщвзф
йдрпрм урфрдрер фзнзцрпв, в мрежв пв жртрез уфвпрдкфуб усрмрлпзз, сржудзщкдвзф
мпрсмх ћПруфхскнр урргызпкзѕ пв тхнздро мрнзуз. Апвнрекщпр дмнЃщвзфуб
мпрсмв, кйдзывЃывб држкфзнб р сруфхснзпкк хмвйвпкл рф пвдкевшкрппрл укуфзоэ.
Кросвпкб
Chrysler
тзвнкйрдвнв учзох пзпвдбйщкдэч рсрдзызпкл д пзмрфртэч прдэч
оржзнбч вдфроргкнзл.
PETER HOEY
в мире науkи
51
ВНИМАТЕЛЬНЫЕ АВТОМОБИЛИ
Гтхссв Хртдкшв кй мросвпкк
Microsoft
твйтвгрфвнв укуфзох
Notification Platform
, мрфртвб
уртфктхзф сруфхсвЃыкз урргызпкб
пз чхиз ргэщпрер узмтзфвтб. Опв
твусрнвевзфуб пв шзпфтвнюпро
узтдзтз к впвнкйктхзф сруфхсвЃыкз
урргызпкб, щфргэ рстзжзнкфю,
урргывфю нк вжтзувфх рг кч
сруфхснзпкк, к зунк урргывфю, фр
мрежв к мвм. Скуфзов твйгктвзфуб у
¤нзмфтрппэок скуюовок жнб Энку,
дэбупбб, стрдржкф нк рпв д жвппэл
орозпф жзнрдхЃ дуфтзщх (
ушзпвткл 1
),
щкфвзф нк срщфх (
ушзпвткл 2
кнк
из ургктвзфуб д жзнрдхЃ срзйжмх
ушзпвткл 3
). Ожкп кй оржхнзл
ршзпкдвзф двипруфю урргызпкл к
умртруфю зз хгэдвпкб ур дтзозпзо.
Дтхерл оржхню кусрнюйхзф жвфщкмк
к уфвфкуфкщзумкз оржзнк жнб ршзпмк пвствднзппруфк к
уфзсзпк дпковпкб, рстзжзнбб, у мвмкок хуфтрлуфдвок
твгрфвзф Энку д жвппэл орозпф к йпвзф нк рпв р
сруфхснзпкк прдэч скузо. Нв ¤фро из ¤фвсз укуфзов
стрепрйктхзф, мвм кйозпбфуб сзтзщкунзппэз цвмфртэ д
гнкивлъзз дтзоб. Ттзфкл оржхню укуфзоэ тзъвзф, мвмрл
дкж хдзжронзпкб кусрнюйрдвфю.
—для:
Ћсопябзсы
busy.biz
busy.biz
сотрудников
Microsoft
, у которых по
ниженное внимание наблюдалось в
среднем на протяжении 65% рабо
чего дня.
Следовательно, современные те
лефоны и компьютеры, наивно по
лагающие, что их владелец никогда
не бывает настолько занят, чтобы
не ответить на звонок, не полу
чить почту или не щелкнуть …OKЋ
в окошке оповещения, правы в тече
ние 2/3 времени. (При этом Хадсон
и Хорвиц признают, что пока не
вполне ясно, соответствуют ли по
лученные результаты другим видам
деятельности.) Значит, чтобы …так
тичныеЋ системы были полезны,
они должны с вероятностью не ме
нее 65% определять, когда их хозяин
близок к когнитивному пределу.
Для этого совершенно необя
зательно устанавливать датчи
ки сердечной деятельности или
сканеры мозга. Фогарти пришел
к выводу, что использование мик
рофона, способного определить,
разговаривают ли в пределах ра
диуса слышимости, позволяет по
высить точность до 76%. Система
с такими характеристиками не
хуже человека определяет, можно
ли отвлечь пользователя в данный
момент. Когда группа Фогарти усо
вершенствовала программу, при
бавив к распознаванию разговоров
слежение за мышью и клавиатурой,
точность для двух менеджеров по
высилась до 87%. Любопытно, что
для пяти ученых она возросла всего
до 77%. Вероятно, люди науки более
разговорчивы.
Используя результаты экспе
риментов Хорвица, специалисты
Microsoft
изготовили опытный об
разец системы
Bestcomp/Enhanced
Telephony
, оценивающей по усо
вершенствованному алгоритму,
насколько пользователь компью
тера готов отвлечься от работы.
Испытания системы начались в се
редине 2003 г., а уже в октябре
2004 г. около 3 800 человек пользо
вались ею для фильтрации звонков.
Хорвиц сам принял участие в эк
сперименте. Пока он давал нам ин
тервью,
Bestcomp
сортировала вхо
дящие телефонные звонки. Сначала
она проверяла, нет ли имени зво
нящего в персональной телефон
ной книге, в каталоге компании
или перечне лиц, связывавшихся
с Хорвицем в последнее время.
Сопоставляя полученные сведе
ния, система пыталась определить
взаимоотношения своего хозяи
на с вызывающим его абонентом.
Пропускались звонки от членов
семьи, прямых начальников вы
шестоящих работников и тех, с кем
Хорвиц сам в тот день созванивался.
Прочим сообщалось, что Хорвиц на
совещании и будет на месте в три
часа дня. Одни говорили, что пере
звонят, другие оставляли речевые
сообщения. Когда хозяина не было
в офисе, система автоматически
предлагала избранным абонентам
переадресовать звонок на его мо
бильный телефон, если из календа
ря или других источников не сле
довало, что Хорвица сейчас нель-зя
отвлекать. Аналогично сортирова
лись электронные письма.
В большинстве солидных компа
ний уже установлены компьюте
ризованные телефонные системы.
Сотрудники пользуются стандарт
ными программами для организа
ции своей деятельности и управ
ления связью, так что подключение
необходимых …датчиковЋ не достав
ляет особых хлопот. Однако не всем
понравится, если в офисе постоян
Эткм Хртдкш (
унздв
) сзтдэо кусрнюйрдвн
жвфщкмк к уфвфкуфкщзумкз оржзнк (
удзтчх
)
жнб урйжвпкб укуфзоэ удбйк, хщкфэдвЃызл
йвпбфруфю срнюйрдвфзнб.
KC ARMSTRONG (photographs); PETER HOEY (scenarios); JEN CHRISTIANSEN (diagram)
в мире науkи
апре
ль
200
ПЕРСОНАЛЬНЫЙ СЕКРЕТАРЬ-РЕГИСТРАТОР
в мире науkи
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Нрдрз урргызпкз
КЛАССИФИКАТОР
ВАЖНОСТИ
йвствъкдвзф х гвйэ
жвппэч, мвмкок
рфпръзпкбок удбйвпэ
рфствдкфзню к срнхщвфзню
к мвмрдв куфрткб кч ргызпкб.
Лкпедкуфкщзумкл впвнкйвфрт
умвпктхзф фзмуф, дэжзнбб мнЃщздэз
унрдв, жвфэ к утрмк. СрргызпкЃ
сткудвкдвзфуб двипруфю
(дэтвизппвб д жрннвтвч), мрфртвб
упкивзфуб, ф.м. кпцртовшкб
сруфзсзппр хуфвтздвзф
ОЦЕНКА СТОИМОСТИ:
Звдзтъзпкз
дэсрнпзпкб йвжвщк
Амхуфкщзумкз
жвфщкмк
Вйвкоржзлуфдкз
у мросюЃфзтро
Фрмху дпковпкб
Фрмху дпковпкб
Рвускувпкз
Мзуфр-
срнризпкз
Нвствднзпкз
дйенбжв
Бзустрдржпрл
укепвн
БАЙЕСОВА СТАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
жнб ршзпмк фзмхызер црмхув
Скуфзов ршзпкдвзф,
фрнюмр фрежв, мрежв уфркоруфю
Цзпв стзтэдвпкб,
жрнн.
Цзпв стзтэдвпкб,
жрнн.
Цзпв стзтэдвпкб,
жрнн.
0 10 20 30 40 50 60
0 10 20 30 40 50 60
0 10 20 30 40 50 60
Ууфвпрдмк
срнюйрдвфзнб
Ввипруфю
рсрдзызпкб
Мзфрж рсрдзызпкб
Сфркоруфю рсрдзызпкб
Птрепрй срнзйпруфк
х Энку хуфтрлуфдв к впвнкйктхзф уррфпръзпкз уфркоруфю/
р срнхщзпкк урргызпкб, к зунк пхипр, фр мрежв к мвм.
у срфзпшквнюпэо урфтхжпкмро.
Скуфзов ргпвтхикдвзф,
ижзф, срмв рпв йвмрпщкф скувфю скуюор,
зох пвкдэуъкл сткрткфзф.
но будет включен микрофон, и, ко
нечно, ни один человек не хочет
делиться информацией из своего
ежедневника с программой, кото
рую он не контролирует.
Похоже, исследователи это осоз
нают. Хадсон отмечает, что тактич
ная система не должна записывать
разговоры, регистрировать нажа
тия клавиш и т.п. Она должна толь
ко анализировать потоки данных
и помогать организовывать работу.
…Поэтому в систему
Bestcomp
с са
мого начала были заложены прин-
ципы защиты конфиденциальной
информации. Пользователю извест-
но, кому разрешен доступ к тем или
иным сведениям о немЋ, “ подчер
кивает Хорвиц.
Эфк енвйв пвстрфкд
С помощью простой цифровой
видеокамеры за
20 программное
обеспечение Хорвица определяет,
находится ли человек в поле зрения,
а также один он или нет. Вертегал
заполнил свою университетскую
лабораторию бытовыми прибора
ми, приводимыми в действие взгля
дом. …Если я скажу …ЗажгисьЋ, вон
та лампа никак не отреагируетЋ, “
сказал он, показывая пальцем себе
через плечо. Затем он повернулся
к светильнику, повторил команду,
и свет включился. Дело в том, что
светодиод, вмонтированный в ма
ленькую плату, посылает в сторону
человека пучок невидимых инфра-
красных лучей. Когда излучение
отражается от сетчатки, инфра
красная камера обнаруживает два
ярких блика (по одному от каждого
глаза), процессор выполняет рас
познавание изображения и речи
и включает лампу.
Когда зазвонил телефон, Вертегал
повернулся к нему, произнес …аллоЋ
и начал разговаривать со своим
приятелем. Закончив разговор, он
отвернулся от телефона, и тот от
ключился. Когда никто не смотрит
телевизор, тот останавливает
DVD
проигрыватель или отключает звук.
Некоторые студенты Вертегала но
сят на своих головных уборах или
очках датчики зрительного контак
та. Когда юноша или девушка всту
пает в разговор, прибор передает
информацию об этом по беспровод
ному каналу на сотовый телефон,
который переключается в режим
виброзвонка.
Детекторы взгляда пока еще слиш
ком дороги, громоздки и ненадеж
ны для повседневного применения.
…Сегодня зрительный контакт дает
наиболее верную оценку степе
ни внимания: точность достига
ет 80%, “ говорит Вертегал. “ Но
и этот метод пока нельзя считать
совершеннымЋ.
Тактичные бытовые приборы “ это
просто забава, особенно когда они
действуют порознь. Практическую
пользу могут принести более круп
ные интеллектуальные системы,
способные предугадывать фокус на
шего внимания и облегчающие нам
общение с окружающей техникой.
Чтобы сделать такие системы надеж
ными, потребуется много работы.
Прмрл пво фрнюмр упкфуб
Чтобы научить компьютер своевре
менно и ненавязчиво передавать
информацию своему хозяину, мож
но использовать метод правил и ме
тод моделей.
Если система подчиняется лишь
нескольким простым правилам,
пользователи могут точно пред
сказать, как она поступит с тем или
иным сообщением. Так, многие
Рр¤н Взтфзевн (
унздв
) кй Кртрнздумрер хпкдзтукфзфв д Ккпеуфрпз (Квпвжв)
рупвуфкн фзнздкйртэ, фзнзцрпэ к мросюЃфзтэ хуфтрлуфдвок жнб унзизпкб
йв дйенбжро щзнрдзмв. Скуфзов
AuraMirror
(
пкипзз
нздрз црфр
) стздтвывзф
грнюърл орпкфрт, рупвызппэл умтэфэок кпцтвмтвупэок кйнхщвфзнбок
к дкжзрмвозтвок, д ћдрнъзгпрзѕ йзтмвнр, пвнвевЃызз пкогэ пв кйргтвизпкб
уфрбыкч сзтзж пко нЃжзл. Крежв рпк уорфтбф жтхе пв жтхев, дктфхвнюпэз вхтэ
дэфбекдвЃфуб к ункдвЃфуб (
пкипзз
ствдрз црфр
).
Сзержпб пвгнЃжзпкз йв енвйвок срйдрнбзф срнхщкфю пвкгрнзз фрщпхЃ ршзпмх уфзсзпк дпковпкб. К уривнзпкЃ,
жвиз ¤фрф озфрж срмв пзнюйб ущкфвфю урдзтъзппэо.
KC ARMSTRONG
54
в мире науkи
апре
ль
200
ЧТЕНИЕ МЫСЛЕЙ ПО ГЛАЗАМ
в мире науkи
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
почтовые программы отфильтро
вывают спам, пользуясь списка
ми известных источников спама
и доверенных контактов. Получив
почтовое сообщение, система про
веряет, есть ли отправитель в каком-
нибудь из этих списков, и либо до
ставляет, либо отбрасывает письмо.
Такие системы просты и понятны,
но часто ошибаются.
Работу спам-фильтров и сетевых
брандмауэров можно существенно
улучшить, если использовать ста
тистические модели (т.н. байесовы
сети). Они строятся с помощью са
мообучающихся алгоритмов, ко
торым пользователь представляет
множество желательных сообще
ний и несколько нежелательных.
…Программа выявляет все перемен
ные, определяющие нужные поль
зователю свойства (например,
отсутствие спама), затем ищет
все возможные комбинации пе
ременных и формирует наиболее
подходящую модельЋ, “ объяснил
Хорвиц.
Байесовы сети могут быть пора
зительно точными. …Они использу
ют вероятностный подход, т.е. они
знают, что не могут знать всего, “
поясняет Хорвиц. “ Это позволяет
улавливать тонкости поведения,
для описания которых потребова
лись бы тысячи строгих правилЋ.
В январе 2005 г. Хорвиц представил
результаты испытаний модели, обу
ченной на 559 записях о прошедших
встречах, взятых из дневника ме
неджера. Проанализировав 100 но
вых календарных записей, система
верно предсказала, что менеджер
будет присутствовать на встречах
в течение 92% времени. В четырех
случаях из пяти модель давала ту же
оценку стоимости прерывания, что
и сам менеджер.
Результаты впечатляют, но не
которые специалисты по-преж-
нему настроены скептически.
Пользователям очень не понравит
ся система, которая будет ошибоч
но отсекать 10% важных звонков.
…Чем более внимательными ста
новятся вещи, тем менее предска
зуемыми они оказываются, “ ут
верждает Бен Шнейдерман (Ben
Schneiderman) из Мэрилендского
университета. “ Нередко люди от
казывались от многих интеллекту
альных устройств из-за того, что не
понимали, как они работаютЋ.
…Искусственный интеллект пока
не в состоянии заменить секрета
ря, “ отмечает Вертегал. “ Но я со
вершенно уверен, что мы сможем
разработать умелого сортировщика
поступающей информацииЋ.
Поможет ли заботливый ком
пьютер людям сосредоточиться на
важных делах и повысить произ
водительность труда? В некоторых
случаях “ бесспорно.
Рассмотрим систему
HAIL-SS
Human Alerting and Interruption
Logistics-Surface Ship
) компании
Lockheed Martin
. Она выступает по-
средником между боевым расчетом
и морской оружейной системой
Aegis
. При моделировании боевой
обстановки
HAIL-SS
уменьшала чис
ло прерываний на 50“80%, позволяя
военным обрабатывать важные со
общения вдвое быстрее. Программа
позволила снизить восприятие
сложности и напряженности рабо
ты на четверть. ВМФ США плани
рует оснастить системами
HAIL-SS
весь флот.
Однако в офисной среде подоб
ных исследований пока не прово
дилось. Несмотря на то что сис
тема
Bestcomp
переадресовывала
звонящих на голосовую почту
и отсекала почтовые уведомле
ния, за время пятичасового интер
вью Хорвица прерывали 14 раз. Две
пожарные тревоги, курьер
FedEx
и множество коллег, заглянувших
в офис, “ вот лишь несколько при
меров прерываний, от которых
нельзя избавиться, поскольку они
полезны прерывающим.
Тем не менее Вертегал сохраняет
оптимизм. …Открыв новые источ
ники информации о том, насколько
доступен нужный человек, люди,
естественно, будут приспосабли
ваться и пользоваться ими, выраба
тывая новые правила социального
этикета, “ считает он. “ Таким обра
зом, если вы будете просто извещать
людей, что в данный момент заняты,
прерывать вас будут меньшеЋ.
Иумхууфдзппэл кпфзннзмф пз йвозпкф
дво узмтзфвтб. Нр у цкнюфтвшкзл
сруфхсвЃызл кпцртовшкк рп
уствднбзфуб гзй фтхжв.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
Attentive User Interfaces. Special section. Edited by Roel Vertegaal in
Communications of the ACM, Vol. 46, No. 3, pages 30 ‘ 72; March 2003.
Learning and Reasoning about Interruption. Eric Horvitz and Johnson Apacible.
Proceedings of the Fifth International Conference on Multimodal Interfaces,
November 2003.
Proceedings of the International Workshop on Progress and Future Directions
of Adaptive Driver Assistance Research. Washington, D.C., May 2004. Друфхспр
пв
www.volpe.dot.gov/opsad/saveit/
Сфвфюк ср фзоз уо. пв
http://interruptions.net
KC ARMSTRONG
Жзтфдэ свпжзокк
еткссв д 1918 е. д дрзппро
ерускфвнз дрртхизппэч
укн США, твусрнризппро
д
Эму-нз
-Бзп, Фтвпшкб.
Оф еткссв хозтнк
43
ф эу.
возткмвпумкч
дрзппрунхивыкч, щфр
уруфвднбзф 40% дузч срфзтю
дрртхизппэч укн США др
дтзоб Пзтдрл октрдрл
дрлпэ.
реkонструkция
ВИРУСА-УБИЙЦЫ
Рзмрпуфтхктрдвп увоэл уозтфрпрупэл ъфвоо дктхув
еткссв, дэйдвдъкл свпжзокЃ д 1918 е. Мризо нк оэ
фзсзтю умвйвфю, д щзо сткщкпв зер пзргэщвлпрл
ветзуукдпруфк к мвмрдр зер стркучрижзпкз?
Дизццтк Твхгзпгзтезт,
Эпп Ркж,
Трову Фвппкпе
В сентябре 1918 г., незадолго до
окончания Первой мировой вой
ны, в госпиталь военного учеб
ного лагеря, расположенного под
Бостоном, обратился рядовой с вы
сокой температурой. Врачи поста
вили диагноз менингит, но на следу
ющий день после госпитализации
еще дюжины солдат с симптомами
респираторного заболевания диа
гноз сняли. Через 10 дней заболели
еще 36 человек, а еще через неделю
из 45 тыс. военных больны были
13 тысяч. К моменту спада эпиде
мии неизвестного заболевания им
переболела половина воинского
контингента лагеря, и 800 умер
ло от удушья в ужасных мучениях.
Кожные покровы у умирающих
приобретали голубоватый отте
нок. Многие погибли спустя всего
48 часов после появления первых
симптомов. Их легкие, как показало
вскрытие, были буквально забиты
жидкостью или кровью.
По своим симптомам болезнь
не походила ни на одну из ранее
известных, и Уильям Генри Уэлч,
известный патологоанатом того
времени, предположил, что чело
вечество столкнулось с новой ин
фекцией. Оказалось, что это был
всего-навсего грипп, вызванный
необычайно вирулентным штам
мом. За 1918“1919 гг. он унес жизни
40 млн. человек по всему миру.
Вспышка самого смертоносного
в современной истории инфекци
онного заболевания исчезла поч
ти так же внезапно, как и началась.
Причины ее возникновения, каза
лось, навсегда затерялись во вре
мени. Никому не пришло в голову
сохранить патогенный агент для
будущих исследований, потому
что до 1930-х гг. возбудитель грип
па не считался вирусом. И только
благодаря ловкости сотрудников
Медицинского музея вооруженных
сил США, настойчивости патоло
гоанатома Йохана Хальтина (Johan
Hultin) и разработке новых методов
генетического исследования плохо
сохранившихся тканей ученые
57
БИОТЕХНОЛОГИИ
в мире науkи
апрель
200
БИОТЕХНОЛОГИИ
смогли получить фрагменты гено
ма вируса, вызвавшего пандемию
в 1918 г., и исследовать их. Сегодня
появилась надежда, что анализ ос
танков жертв той эпидемии позво
лит ответить на фундаментальные
вопросы, касающиеся природы
смертельного штамма и эволюции
вирусов гриппа.
Учеными движет не просто же
лание раскрыть тайну давней
трагедии. Дело в том, что вирусы
гриппа непрерывно эволюциони
руют, и человечеству угрожают
все новые и новые штаммы. После
1918“1919 гг. разразились еще две
пандемии гриппа “ в 1957 и в 1968 г.
А те вирусы, которые обычно инфи
цируют только животных, пери
одически вызывают заболевание
и у человека. Пример тому “ не
давняя вспышка птичьего гриппа
в Азии. Наши основные задачи со
стоят в следующем: 1) выяснить
причину столь высокой вирулен
тности вируса, вызвавшего панде
мию в 1918 г.; 2) стимулировать раз
работку способов лечения гриппа
и методов предотвращения эпиде
мий; 3) установить происхождение
вирусов, способных вызывать пан
демии, с тем, чтобы заранее унич
тожать возможные резервуары
опасных штаммов.
Очрфв йв дктхуро 1918 ержв
трижзпкб
Пандемия 1918 г. была похожа на мно
гие другие тем, что ее вызвал новый
вирусный штамм со свойствами, не
привычными для иммунной системы
человека. Но у нее были и уникальные
особенности, в частности, неверо
ятная распространенность и виру
лентность возбудителя. Страшная
эпидемия пронеслась, как буря, по
Европе и Северной Америке, захва
тив Аляску и самые отдаленные ост
рова в Тихом океане. Треть жителей
Земли была инфицирована. Кроме
того, заболевание протекало необы
чайно тяжело, летальность составля
ла от 2 до 5%, что в 50 раз больше, чем
при других вспышках гриппа.
К осени 1918 г. все в Европе только
и говорили об …испанскомЋ грип
пе “ …испанкеЋ, прозванном так
потому, что в этой стране, не учас
твовавшей в войне, не было запрета
на информацию об эпидемии, охва
тившей воюющие страны. На самом
деле первая волна пандемии возник
ла в военных лагерях в США в мар
те 1918-го. Вторая, самая мощная,
прокатилась с сентября по ноябрь
1918, а отдельные вспышки наблю
дались в разных регионах вплоть до
начала 1919 г.
Антибиотиков в то время не су
ществовало, и большинство боль
ных умирало от осложнения “
воспаления легких, вызванного
бактериями, которые инфициро
вали и без того ослабленный ор
ганизм. Но некоторые больные по
гибали уже через несколько дней
после появления первых симптомов
от более тяжелой формы вирусной
пневмонии, сопровождавшейся
обильными легочными кровотече
ниями. В основном умирали люди
в возрасте от 15 до 35 лет “ как раз
те, среди которых смертность от
обычного гриппа была ниже, чем
в среднем в популяции.
Сразу после окончания пандемии
гриппа ученые попытались иден
тифицировать его возбудитель,
но таинственного убийцу удалось
найти лишь спустя 80 лет. В 1951 г.
исследователи из Университета
штата Айовы, среди которых был
молодой специалист из Швеции
Йохан Хальтин, добрались до по
луострова Сьюард на Аляске (
тн.
сйт. об тус.
67
), надеясь отыскать
штамм-убийцу. Им было извест
но, что в ноябре 1918 г. грипп рас
пространился среди эскимосов “
жителей одного рыболовецкого
поселения (его нынешнее назва
ние “ Бривиг-Мишн) и унес жизни
72 человек, примерно 85% взросло
го населения. Тела были погребены
в промерзшем грунте (деревня рас
полагалась в зоне вечной мерзло
ты), и члены экспедиции полагали,
что им удастся найти вирус в лег
ТАЙНА ПАНДЕМИИ ГРИППА 1918 е.
Пвпжзокб еткссв, рчдвфкдъвб д 1918‘1919 ее. дзую йзопрл ъвт, гэнв
гзустзшзжзпфпв ср щкунх изтфд, рургзппр утзжк нЃжзл орнржрер
дрйтвуфв.
Прщзох ъфвоо, дэйдвдъкл свпжзокЃ, гэн уфрню ветзуукдзп? Дрнерз
дтзоб ¤фр руфвдвнрую йвевжмрл. И нкъю пзжвдпр, срунз фрер мвм хжвнрую
тзмрпуфтхктрдвфю дктхупэл езпро у срорыюЃ озфржрд, твйтвгрфвппэч
вдфртвок жвппрл уфвфюк, йвдзув фвлпэ пвж ¤фрл куфрткзл пзопрер стк
сржпбнвую.
Иуунзжрдвпкз дктхупэч езпрд к мржктхзоэч кок гзнмрд дэбдкнр пзмр
фртэз рургзппруфк ъфвоов: рп сржвднбн зуфзуфдзппхЃ йвыкфпхЃ тзвм
шкЃ ртевпкйов к стрдршктрдвн впровнюпэл коохппэл рфдзф.
Пфкшэ к онзмрскфвЃыкз пз гэнк тзйзтдхвтро кпцзмшкк, фвм щфр стрку
чрижзпкз уозтфрпрупрер ъфвоов руфвзфуб пзкйдзуфпэо.
ОБЗОР
Цзнэл ерж стръзн д гзйхусзъпэч
сркумвч, к пвмрпзш д 1996 е. оэ дэънк
пв унзж дктхув.
GEORGE RETSECK (
flu virus
); CORBIS (
hospital
) (
preceding pages
); AMERICAN RED CROSS MUSEUM (
this page
)
в мире науkи
БИОТЕХНОЛОГИИ
ких умерших. Однако все попыт
ки его культивировать, используя
найденные останки, закончились
неудачно.
В 1995 г. наша группа решила по
пытаться найти вирус, используя
коллекцию военного Института па
тологии, где хранились архивные
образцы тканей, взятых у трупов.
До этого мы в течение нескольких
лет разрабатывали методы выделе
ния сегментов вирусных геномов
из поврежденных или разложив
шихся тканей в целях диагностики.
Так, в 1994 г. мы помогли сотрудни
кам института установить причину
массовой гибели дельфинов. Ткани
животных сильно разложились,
и все же мы выделили из них доста
точно протяженные сегменты РНК,
позволившие идентифицировать
вирус, сходный с тем, который вы
зывал чуму у собак и стал причиной
гибели дельфинов. Удача нас вдох
новила, и мы решили использовать
новые методы для раскрытия дав
них медицинских тайн.
Институт патологии воору
женных сил был создан на базе
основанного в 1862 г. Военно-ме
дицинского музея, в котором насчи
тывается 3 млн. экспонатов, среди
которых и образцы тканей, взятые
от трупов людей, умерших от грип
па в 1918“1919 гг. Вначале мы иссле
довали 78 таких образцов, больше
нас интересовали больные со ско
ротечной формой заболевания, при
которой особенно страдали легкие.
Обычно вирус гриппа исчезает из
легких через несколько дней после
заражения, поэтому шанс обнару
жить его следы у таких больных был
достаточно велик.
Процедура консервации образцов
тканей в те давние годы состояла
в обработке их формальдегидом
и последующем заключении в пара
фин, так что извлечение крошечных
фрагментов генетического материа
ла вирусов из 80-летних тканей было
крайне проблематично. Год работы
прошел впустую, и наконец в 1996 г.
мы впервые обнаружили следы ви
руса в образце тканей легких, взя
том у солдата, умершего в сентябре
1918 г. в Форт-Джексоне, шт. Южная
Каролина. Мы смогли определить
нуклеотидную последовательность
небольших фрагментов пяти генов.
Но чтобы убедиться в том, что
идентифицированные последо
вательности принадлежат тому
самому смертоносному вирусу,
мы в 1997 г. проанализировали
совсем другой образец. Он был
взят от трупа военного, погибше
го в сентябре 1918 г. в Кэмп-Аптоне
(шт. Нью-Йорк). Результаты анализа
подтвердили принадлежность нук
леотидных последовательностей
вирусу гриппа 1918 г., но количест
во имевшегося у нас материала было
так мало, что мы и не надеялись вос
становить весь его геном.
Помощь пришла неожиданно.
О наших исследованиях узнал тот
самый Йохан Хальтин, который
участвовал в экспедиции на Аляску
в 1951 г. Связавшись с нами, он ре
шил вновь вернуться в те места
и с разрешения местных властей
произвел эксгумацию жертв панде
мии гриппа 1918 г., захороненных
в зоне вечной мерзлоты. В результа
те он получил замороженные образ
цы тканей легких четырех умерших,
и в одном из них мы обнаружили
Рвгрфпкмк Ктвупрер мтзуфв д Сзпф-Лхкуз, йвпковЃыкзуб
фтвпусртфктрдмрл грнюпэч еткссро др дтзоб свпжзокк 1918 е.
Гткссро йвгрнзнв фтзфю пвузнзпкб США, 675 фэу. хозтнк.
ОБ АВТОРАХ:
Дизццтк Твхгзпгзтезт
(Jeffery K. Taubenberger),
Эпп Ркж
(Ann H. Reid) к
Тр
ову Фвппкпе
(Thomas G. Fanning) твгрфвЃф д Ипуфкфхфз свфрнрекк дрртх
изппэч укн США д Ррмдкннз, ъф. М¤ткнзпж. Ич хукнкбок гэнк твйтвгрфвпэ
озфржэ дэжзнзпкб ДНК к РНК кй срдтзижзппэч кнк щвуфкщпр твйнрикдъкчуб
фмвпзл. Нрдэз усрургэ срйдрнкнк хщзпэо дэжзнкфю кй втчкдпэч ргтвйшрд
фмвпзл хозтъкч цтвеозпфэ езпров дктхупрер ъфвоов, дэйдвдъзер свпжз
окЃ еткссв д 1918 е. Опк срсэфвнкую струнзжкфю дйвкорудбйю дктхупэч езпрд,
срнхщзппэч кй втчкдпэч ргтвйшрд, к езпрд жтхекч ъфвоорд дктхув еткссв
икдрфпэч к щзнрдзмв. Адфртэ сржщзтмкдвЃф, щфр д уфвфюз кйнризпв кч нкщпвб
фрщмв йтзпкб, мрфртвб оризф пз урдсвжвфю у опзпкзо усзшквнкуфрд кй ок
пкуфзтуфдв ргртрпэ кнк тхмрдржуфдв возткмвпумрер Ипуфкфхфв свфрнрекк.
РНК вируса гриппа, что позволило
секвенировать весь его геном.
Позже наша группа совместно
с британскими коллегами получи
ла образцы тканей жертв пандемии
1918 г. из Лондонского королевского
госпиталя. Проанализировав вирус
ные геномы, выделенные из двух об
разцов, мы обнаружили их идентич
ность с теми, что были получены из
тканей североамериканского про
исхождения. Все данные свидетель
ствовали об очень быстром распро
странении одного и того же штамма
вируса по всему земному шару. Но
может ли сказать что-либо нуклео
тидная последовательность генома
о вирулентности и происхождении
штамма вируса? Чтобы ответить на
этот вопрос, нужно иметь представ
ление о жизненном цикле вируса,
т.е. о его проникновении в клетку,
репликации и распространении по
всему организму.
Пзтзозпщкдэл ргнкм дктхув
Все три штамма вируса гриппа, ко
торые были причиной пандемий за
последние 100 лет, принадлежали
к вирусам группы
. Существуют
еще две “
и
, чьи вирусы инфици
руют только человека и никогда не
вызывают пандемий. В отличие от
них, вирусы типа
заражают широ
кий спектр животных, в том числе
домашнюю птицу, свиней, лошадей,
а также человека. Естественным ре
зервуаром всех известных подтипов
вируса группы
служат водоплаваю
щие птицы. Вирус находится у уток
в кишечнике, не вызывая при этом
никаких симптомов заболевания.
Вктху еткссв бднбзфуб ржпко кй увоэч ознмкч к пзунрипэч ср
уфтхмфхтз кпцзмшкрппэч везпфрд. У пзер зуфю ъвтрргтвйпвб
нкскжпвб ргрнрщмв, стрпкйвппвб гзнмвок, в дпхфтк
уржзтикфуб езпзфкщзумкл овфзтквн, стзжуфвднзппэл друзоюЃ
рфжзнюпэок цтвеозпфвок. Эфрер жруфвфрщпр, щфргэ дктху
оре стрпкмпхфю д мнзфмх-чрйбкпв к кусрнюйрдвфю зз д удркч
шзнбч. ћОтхжкзо йвчдвфвѕ унхикф срдзтчпруфпэл дктхупэл
гзнрм езовеенЃфкпкп (
НА
), у срорыюЃ мрфртрер дктхупвб
щвуфкшв сткмтзснбзфуб м мнзфмз к стрчржкф умдрйю ргрнрщмх.
Оф цртоэ гзнмв йвдкукф фкс мнзфмк-чрйбкпв, мрфртэл уоризф
кпцкшктрдвфю жвппэл ъфвоо. Дтхерл гзнрм, пзлтвокпкжвйв
NA
), ргзусзщкдвзф дэчрж кй мнзфмк ргтвйрдвдъкчуб д пзл
прдэч дктхупэч щвуфкш. Оф зер жзлуфдкб йвдкукф умртруфю
твуструфтвпзпкб дктхув д ртевпкйоз. Нзйпвщкфзнюпэз
кйозпзпкб д ¤фкч к жтхекч гзнмвч срйдрнбЃф дктхух
кпцкшктрдвфю прдэз фксэ мнзфрм к кйгзевфю вфвмк ур уфртрпэ
коохппрл укуфзоэ. Ийозпзпкб д гзнмвч орехф гэфю унзжуфдкзо
ръкгрм стк тзснкмвшкк дктхупрер езпров кнк тзйхнюфвфро
сзтзфвурдмк езпрд, сткпвжнзивыкч твйпэо дктхупэо
щвуфкшво, ржпрдтзозппр кпцкшктрдвдъко мнзфмх (
уствдв
).
ВИРУС ГРИППА
Ий нкскжпрл ргрнрщмк дэуфхсвЃф
ждв рупрдпэч срдзтчпруфпэч гзнмв
дктхув еткссв ‘ езовеенЃфкпкп (
НА
)
к пзлтвокпкжвйв (
NA
). Врузою
цтвеозпфрд РНК, уруфвднбЃыкч
дктхупэл езпро, мржктхЃф зыз
пзумрнюмр гзнмрд, пзргчржкоэч
жнб цхпмшкрпктрдвпкб дктхув.
Лкскжпэл гкунрл
HA
NA
ГзовеенЃфкпкп (
НА
) удбйэдвзфуб
у уквнрдрл мкунрфрл пв срдзтч-
пруфк мнзфмк (
) к ргзусзщкдвзф
стрпкмпрдзпкз дктхупрл щвуфкшэ д шк
фрснвйох (
). Вктху угтвуэдвзф нкскжпхЃ
ргрнрщмх к дэудргрижвзф орнзмхнэ РНК
), мрфртэз сзтзчржбф д бжтр мнзфмк (
). йжзую
дктхупэз РНК мрсктхЃфуб к дэчржбф д шкфрснвйох,
ежз мнзфрщпэл вссвтвф фтвпунбшкк укпфзйктхзф ср
кч мровпжз дктхупэз гзнмк (
). Ий РНК к дктхупэч
гзнмрд стркучржкф уворугртмв дктхупэч щвуфкш,
к рпк рфсрщмрдэдвЃфуб рф мнзфрщпрл озогтвпэ
). Твмкз щвуфкшэ пзухф пв срдзтчпруфк орнзмхнэ
уквнрдрл мкунрфэ, йвчдвщзппэз кок у ргрнрщмк
ПРОНИКНОВЕНИЕ В КЛЕТКУ И РЕПЛИКАЦИЯ
чрйблумрл мнзфмк. Чфргэ
стзжрфдтвфкфю кч удбйэдвпкз
у орнзмхнвок пв жтхекч фвмкч
из щвуфкшвч, пзлтвокпкжвйв
рфызснбзф уквнрдхЃ мкунрфх
). Тзсзтю прдртрижзппэз
дктхупэз щвуфкшэ хуфтзонбЃфуб
м жтхеко мнзфмво к стршзуу кп
цкшктрдвпкб стржрнивзфуб.
Сквнрдвб
мкунрфв
Вктхупвб РНК
Яжтр
РНК-мрскк
Нрдэз дктхупэз
ъфвооэ
GEORGE RETSECK
в мире науkи
апрель
200
ВИРУС ОККУПИРУЕТ ХОЗЯЙСКУЮ КЛЕТКУ И ИСПОЛЬЗУЕТ ЕЕ АППАРАТ ДЛЯ СВОЕГО РАЗМНОЖЕНИЯ
в мире науkи
61
БИОТЕХНОЛОГИИ
Однако птичьи вирусы дикого типа
могут подвергаться мутациям или
обмениваться генетическим матери
алом с другими штаммами, в резуль
тате чего возникают новые штаммы,
способные инфицировать млекопи
тающих и домашнюю птицу.
Геном вируса состоит из восьми
отдельных сегментов РНК, которые
окружены липидной мембраной,
усеянной торчащими наружу бел
ками (
тн. гжсц шбтуэ сйтфолб
об сбигпспуж
). Вирус не способен
размножаться самостоятельно,
для этого он должен оккупировать
подходящую клетку. Здесь он под
чиняет себе весь клеточный аппа
рат, который теперь вырабатывает
вирусные белки и многократно ко
пирует вирусный геном “ сегменты
РНК. Затем все составляющие сами
собираются в вирусные частицы,
которые покидают клетку-хозяи
на и инфицируют другие клетки.
Механизм редактирования синте
зированных РНК у вируса отсутс
твует, что приводит к накоплению
в них многочисленных мутаций.
А если в одну клетку попадают од
новременно два разных штамма
вируса гриппа, то их РНК-сегмен
ты перемешиваются, что приво
дит к образованию новых вирусов
с другой комбинацией генов. Такая
…перетасовкаЋ генов является важ
ным механизмом появления огром
ного разнообразия штаммов.
Разные штаммы вирусов груп
пы
классифицируют по типам
двух специфических белков на их
поверхности. Один из них, гемаг
глютинин (
НА
), представлен 15 раз
ными подтипами. Другой, нейра
минидаза (
NA
), имеет 9 подтипов.
В зависимости от того, какие под
типы указанных белков несет вирус,
в инфицированном организме об
разуются разные антитела. Штамм
1918 г. был назван
Н1
“ по типу
антител, обнаруженных в крови
выживших больных. Затем в попу
ляции человека циркулировали ме
нее вирулентные потомки штамма
Н1
, а в 1957 г. появился следую
щий “
, ставший причиной
новой эпидемии. Наконец, в 1968 г.
пандемия гриппа разразилась
опять, на этот раз ее возбудителем
был подтип
Подтипы белков
НА
и
NA
опре
деляют не только штамм вируса,
они также необходимы для его ре-
продуктивной способности и слу
жат целью для иммунной системы
организма-хозяина. Молекулы
НА
связываются с рецепторами на по
верхности определенных клеток
хозяйского организма, обычно на
слизистой органов дыхания у мле
копитающих и кишечника у птиц.
Молекулы
NA
помогают новым ви
русным частицам, образовавшимся
в хозяйской клетке, покинуть ее.
После первого контакта орга
низма с каким-нибудь подтипом
НА
антитела блокируют соответ-
ствующие рецепторы, и повторное
инфицирование этим же штаммом
становится невозможным. Однако
в среде вскоре появляются виру
сы, несущие новые, незнакомые
организму подтипы
НА
. Наиболее
вероятным механизмом их возник
новения может быть обмен генети
ческим материалом с обширным
пулом вирусов гриппа, инфицирую
щих диких птиц. Как правило, моле
кулы
НА
, адаптированные к клеткам
птиц, не связываются с рецептора
ми клеток слизистой органов ды
хания человека. Чтобы связывание
все-таки стало возможным и вирус
распространился среди людей,
НА
птичьего вируса должен изменить
ся. До недавнего времени счита
лось, что истинный вирус птичье
го гриппа не может инфицировать
человека, однако в 1997 г. птичий
вирус
привел к заболеванию
в Гонконге 18 человек, 6 из которых
скончались. В 2003“2004 гг. в Азии
распространился еще более пато
генный вариант штамма
, от
которого во Вьетнаме и Таиланде
умерли уже 30 человек.
Вирулентность вируса гриппа,
уже попавшего в организм, опре
деляется целым рядом факторов,
например: насколько легко он про
никает в другие ткани, как быстро
реплицируется, как реагирует на
его проникновение иммунная сис
тема. Таким образом, разобравшись
в причине высокой вирулентности
штамма вируса гриппа 1918 г., мы
сможем понять, насколько серьез
ную угрозу представляет тот или
иной штамм.
Огнкм хгклшэ
Располагая молекулами РНК виру
са гриппа, вызвавшего пандемию
ПЕРЕТАСОВКА ГЕНОВ
Крежв ждз дктхупэз щвуфкшэ твйпэч
ъфвоорд ржпрдтзозппр кпцкшктхЃф
ржпх мнзфмх (
ддзтчх
), оризф стркйрлфк
сзтзфвурдмв мрскл кч РНК-цтвеозпфрд.
Трежв ргтвйхзфуб прдэл дктхупэл
ъфвоо, езпро мрфртрер стзжуфвднбзф
ургрл уозую езпрд ћтржкфзнюумкчѕ
ъфвоорд. Врйорипр, фвмко усрургро
мвмрл-пкгхжю дктху сфкш кнк икдрфпэч
сткргтзн езпэ, пвжзнкдъкз зер
усрургпруфюЃ кпцкшктрдвфю щзнрдзмв.
Яжтр
Шфвоо 1
Шфвоо 2
Хрйблумвб мнзфмв
в мире науkи
апрель
200
БИОТЕХНОЛОГИИ
в 1918 г., мы могли использовать его
собственные гены для воссоздания
разных его частей. Прежде всего нас
интересовал гемагглютинин; полу
чив его, мы, возможно, поняли бы
причину исключительно высокой
вирулентности штамма.
Мы обнаружили, что та часть мо
лекулы
НА
вируса 1918 г., которая
отвечает за связывание с клеткой,
почти не отличается от таковой
птичьего вируса (
тн. сйт.
трсбгб
).
У двух полученных нами изолятов
различия в сайте связывания каса
лись только одной аминокислоты,
а у трех других “ двух. Таких ми
нимальных изменений могло быть
достаточно, чтобы птичий
НА
при
обрел способность связываться
с рецептором клеток человека.
Однако такая возможность не
могла объяснить природу необы
чайно высокого летального эффек
та штамма вируса 1918 г. Тогда мы
вновь обратились к нуклеотидной
последовательности вирусных ге
нов, прежде всего к тем ее особен
ностям, которые напрямую связаны
с вирулентностью. Речь идет о двух
известных мутациях в генах других
штаммов вирусов гриппа. Одна из
них затрагивала ген
НА
. Дело в том,
что для активации
НА
его молеку
ла должна быть расщеплена на две
части протеиназой, содержащейся
только в кишечнике организма-хо
зяина. Некоторые птичьи подти
пы
Н5
и
Н7
из-за изменений в со
ответствующих генах содержали
в сайтах, по которым происходило
расщепление, одну или две лишние
осно
вные аминокислоты. В резуль
тате этого
НА
могли активироваться
широко распространенными про
теиназами, а не только теми, что
присутствуют в кишечнике. У кур
и других птиц вирус с такой мута
цией вызывал поражение многих
органов и приводил к летальному
исходу. Такая мутация обнаружена
в гене
вируса, циркулирующе
го сейчас в Азии. Однако у вируса,
вызвавшего пандемию 1918 г., она
отсутствовала.
ВОССОЗДАНИЕ ВИРУСА ГРИППА
Прунз фрер мвм пво хжвнрую дэбупкфю сткщкпх
дктхнзпфпруфк дктхупрер ъфвоов 1918 е. у срорыюЃ
впвнкйв зер езпрд, оэ тзъкнк кусрнюйрдвфю озфрж
ргтвфпрл езпзфкмк. В зер рупрдз нзикф кйхщзпкз
стржхмфрд куунзжхзоэч езпрд к кусрнюйрдвпкз
срнхщзппэч жвппэч жнб рстзжзнзпкб кч цхпмшкл.
В урфтхжпкщзуфдз у хщзпэок
кй Скпвлумрл озжкшкпумрл
ъмрнэ, Цзпфтрд мрпфтрнб йв
твуструфтвпзпкзо грнзйпзл,
окпкуфзтуфдв узнюумрер чрйблуфдв
США, Ввъкпефрпумрер хпкдзтукфзфв
к Иуунзжрдвфзнюумрер кпуфкфхфв
Смткссув оэ умрпуфтхктрдвнк дктхуэ
еткссв, д езпроз мрфртэч уржзтивнуб
ржкп кнк грнзз езпрд ъфвоов 1918 е.,
у фзо щфргэ сруорфтзфю, мвм срдзжзф
узгб дктху д мхнюфхтз мнзфрм икдрфпэч
(д фро щкунз к щзнрдзмв).
Спвщвнв оэ срнхщкнк ДНК-мрскк
дктхупэч РНК-езпрд. Звфзо мвижхЃ кй
пкч дуфтркнк д мтръзщпхЃ мрнюшздхЃ
орнзмхнх ДНК ‘ снвйокжх к пвгрт
снвйокж кпьзшктрдвнк д икдхЃ мнзфмх.
Кнзфрщпэл вссвтвф, тхмрдржуфдхбую
йвскувппэок д снвйокжвч
кпуфтхмшкбок, укпфзйктрдвн
мросрпзпфэ дктхув у жвппрл
мрогкпвшкзл езпрд.
Мзфрж ргтвфпрл езпзфкмк срйдрнбзф
пз фрнюмр кйхщвфю дктхупэл ъфвоо
1918 е., пр к сроревзф ршзпкфю,
мвмхЃ рсвупруфю жнб щзнрдзмв
стзжуфвднбзф сфкщкл дктху еткссв
. С бпдвтб 2004 е. дктху срнхщкн
твуструфтвпзпкз утзжк срсхнбшкк
сфкш д 10 уфтвпвч Айкк, ежз ко
йвгрнзнр 40 щзнрдзм, грнзз 30 кй
мрфртэч хозтнк. Оургэл кпфзтзу стзжуфвднбзф
унхщвл, мрежв дктху гэн сзтзжвп овфзтк рф
йвгрнздъзл жрщзтк, в пз пзсрутзжуфдзппр рф сфкшэ.
Прчриз, щфр жвппэл сфкщкл дктху грнзз
вжвсфктрдвп м щзнрдзмх. Ажвсфвшкб оренв стркйрлфк
д тзйхнюфвфз охфвшкк кнк ргозпв езпвок ур ъфвооро
дктхув щзнрдзмв, шктмхнктхЃыко
д срсхнбшкк. Освупвб фтвпуцртовшкб
щтздвфв дрйпкмпрдзпкзо прдрл
свпжзокк еткссв. В пвжзижз
стзжрфдтвфкфю фвмрз твйдкфкз
ургэфкл хщзпэз кй Цзпфтв мрпфтрнб
йв твуструфтвпзпкзо грнзйпзл
к Упкдзтукфзфв Этвйов д Нкжзтнвпжвч
снвпктхЃф урйжвфю екгткж кй ъфвоов
к шктмхнктхЃызер д пвуфрбызз
дтзоб дктхув еткссв щзнрдзмв,
ршзпкфю дзтрбфпруфю зер дрйпкмпрдзпкб
зуфзуфдзппэо схфзо к рстзжзнкфю,
пвумрнюмр рп рсвузп жнб нЃжзл.
Прнхщзпкз дктхупэч гзнмрд
ъфвоов 1918 е. срйдрнкнр пво
хуфвпрдкфю, щфр урдтзозппэз
стрфкдрдктхупэз стзсвтвфэ
(вовпфвжкп кнк пзжвдпр урйжвппэз
кпекгкфртэ пзлтвокпкжвйэ, фвмкз
мвм фвокцнх) оренк гэ уствдкфюуб
у еткссро, дэйдвппэо ъфвооро
1918 е. К кпекгкфртво пзлтвокпкжвйэ
щхдуфдкфзнзп к ъфвоо
Ущзпэз США к Взнкмргткфвпкк
пзжвдпр кусрнюйрдвнк снвйокж
жнб урйжвпкб ъфвоов, нкъзппрер
пвкгрнзз рсвупэч жнб щзнрдзмв
удрлуфд. Нв зер рупрдз рпк урйжвнк
двмшкпх стрфкд дктхув
к думртз пвозтздвЃфуб стрдзуфк зз
мнкпкщзумрз кусэфвпкз.
Крскк езпрд
Пнвйокжэ
Кнзфрщпвб
мхнюфхтв
Нрдэл
дктху
еткссв
Срйжвпкз твйнкщпэч
двтквпфрд дктхув еткссв
у кусрнюйрдвпкзо снвйокж.
ДНК-мрскк езпрд ждхч твйпэч
ъфвоорд дктхув еткссв (
укпкз
к мтвупэз дрнпкуфэз нкпкк
)
дуфтвкдвЃф д мрнюшздэз
дпзчтроруропэз ДНК
снвйокжэ. Звфзо снвйокжэ
ддржбф д мхнюфкдктхзоэз
мнзфмк, к д пкч ргтвйхЃфуб
дктхупэз щвуфкшэ, пзухыкз
изнвзоэз мрогкпвшкк езпрд.
GEORGE RETSECK
в мире науkи
БИОТЕХНОЛОГИИ
Другая мутация, также влияющая
на вирулентность, была обнаружена
в гене
NA
двух штаммов мышиного
вируса гриппа. И вновь изменения,
затрагивающие всего одну амино
кислоту, обеспечивали репликацию
вируса в самых разных тканях, и не
сущий их вирус обладал чрезвычай
но высоким летальным эффектом
в отношении лабораторных живот
ных. Но у вируса 1918 г. такая мута
ция тоже не была обнаружена.
Итак, исследование генов виру
са 1918 г. не выявило ничего, что
могло бы объяснить его необычай
ную вирулентность, поэтому мы
попытались воссоздать части са
мого вируса и посмотреть, как они
воздействуют на живые ткани. Для
копирования вирусных генов и со
единения их с генами современ
ного штамма гриппа, с тем, чтобы
создать гибридный вирус, мы при
бегли к одному из новых методов “
обратной генетике с использовани
ем плазмид (
plasmid
based
reverse
genetics
). Так, мы могли использо
вать штамм, персистирующий в ор
ганизме мышей, и получить на его
основе разные комбинации с виру
сом 1918 г. Затем, инфицировав ре
комбинантным вирусом животное
или введя его в культуру тканей че
ловека, попытаться определить, ка
кие компоненты штамма отвечают
за его патогенность.
Быстрое распространение виру
са 1918 г. как на верхние, так и на
нижние отделы дыхательной сис
темы свидетельствует о его высо
кой скорости репликации и быс
трой передаче от клетки к клетке.
Известно, что вирусный белок
NS
блокирует образование интер
ферона типа
IFN
-1
) “ участника
…системы раннего оповещенияЋ,
которую клетки используют для
запуска иммунного ответа во вре
мя атаки вируса. Результаты тести
рования рекомбинантных вирусов
с применением культуры клеток
легких человека показали, что ви
рус, несущий ген
NS
1918 г., эф
фективнее блокирует
IFN
-1
На сегодня мы сконструировали
рекомбинантные вирусы гриппа,
содержащие от одного до пяти ге
нов штамма 1918 г. Интересно, что
любой из рекомбинантных вирусов,
содержащих гены и
НА
и
NA
, ока
зался летален для мышей. Вирусы
вызывали у животных серьезные
легочные повреждения, сходные
с теми, что были у жертв пандемии.
Исследование легочных тканей
выявило свидетельства активации
генов, ответственных за обычную
воспалительную реакцию. Но на
ряду с этим мы обнаружили более
высокий, чем обычно, уровень ак
тивации генов, ассоциированных
с работой
-клеток и макрофагов
(…солдатЋ иммунной системы),
а также генов, имеющих отношение
к повреждению тканей, нарушени
ям, связанным с окислительными
процессами, а также к апоптозу.
Позже Ёсихиро Каваока (Yoshihiro
Kawaoka) из Висконсинского уни
верситета (г. Мадисон) сообщил
об аналогичных экспериментах
с рекомбинантными вирусами на
мышах. Впрочем, когда он провел
тестирование
НА
- и
NA
-генов 1918 г.
по отдельности, то обнаружил, что
бурную иммунную реакцию вызы
вает лишь
НА
. Значит, можно пред
положить, что этот белок во многом
и определял вирулентность штамма
вируса 1918 г.
Такие эксперименты помогают
ученым понять причины необычай
ной масштабности и агрессивности
пандемии 1918 г. Кроме того, исполь
зуемые методы пригодятся для того,
чтобы выявить изменения в геноме
нынешнего чрезвычайно агрессив
ного штамма вируса птичьего грип
па, которые могут вызвать пандемию
и в человеческой популяции.
В сркумвч сзтдркуфрщпкмв
Филогенетический подход к вы
явлению взаимосвязей вирусов
Ажвсфктрдвппэл
м щзнрдзмх
H3
Ажвсфктрдвппэл
м сфкшво
НА
дктхув еткссв 1918 е.
Ийозпзпкз
вокпрмкунрфпрл
срунзжрдвфзнюпруфк
Иучржб кй пхмнзрфкжпрл
срунзжрдвфзнюпруфк езпв
езовеенЃфкпкпв (
НА
) дктхупрер
ъфвоов 1918 е., гэнв друурйжвпв
струфтвпуфдзппвб уфтхмфхтв ¤фрер
гзнмв к куунзжрдвпв фв зер щвуфю,
мрфртвб рфдзщвзф йв удбйэдвпкз
у уквнрдрл мкунрфрл пв срдзтчпруфк
мнзфмк-чрйбкпв к стрпкмпрдзпкз
д пзз дктхув. Свлфэ удбйэдвпкб
твйпэч
НА
ргэщпр рфнкщвЃфуб жтхе
рф жтхев пвуфрнюмр, щфр мтхе чрйбзд
жвппрер дктхув ретвпкщкдвзфуб
ртевпкйовок ржпрер дкжв. Твм, увлф
удбйэдвпкб
НА
, вжвсфктрдвппрер
м щзнрдзмх (
Н3
), коззф д шзпфтз
ъктрмхЃ срнруфю, д рфнкщкз рф увлфв
удбйэдвпкб
НА
, вжвсфктрдвппрер
м сфкшво (
Н5
), ежз рпв хймвб.
Нр
НА
дктхув 1918 е. (
уствдв
)
ср удрзл уфтхмфхтз рмвйвнуб
гнкиз м сфкщюзох езовеенЃфкпкпх
д шзпфтз
) к овнр рфнкщвзфуб рф
пзер ср удрзл вокпрмкунрфпрл
срунзжрдвфзнюпруфк. Ожпвмр зер
шзпфтвнюпвб срнруфю рмвйвнвую
пзопрер ъктз, д тзйхнюфвфз щзер
дктху еткссв у
НА
, учржпэо
у сфкщюко, уоре дэйдвфю свпжзокЃ
1918 ‘ 1919 ее.
REPRINTED WITH PERMISSION FROM FIGURE 4 IN STEVENS ET AL. IN
SCIENCE
, VOL. 303, PAGES 1866‘1870; 2004. © 2004 AAAS
гриппа оказался самым эффектив
ным. Он заключается в построе
нии …генеалогического древаЋ на
основе данных о нуклеотидной
последовательности вирусных ге
номов и о средней частоте мута
ций в них. Поскольку геном вируса
гриппа состоит из восьми сегмен
тов РНК, которые при пересорти
ровке ведут себя независимо друг
от друга, эволюционные исследова
ния должны проводиться для каж
дого сегмента отдельно.
Мы сравнили гены пяти РНК-сег
ментов штамма вируса 1918 г. с мно
гочисленными генами вирусов че
ловека, свиней и птиц и пока можем
сказать, что виновник пандемии
1918 г. находится на границе меж
ду семействами вирусов человека и
свиней и вне группы птичьих виру
сов (
тн. гтубглф об
гжсцф
). Однако
некоторое сходство между генами
штамма 1918 г. и птичьими генами
все же имеется, и, возможно, исход
ным резервуаром инфекции были
все-таки птицы. Персистировавший
в них вирус постепенно видоизме
нялся и в конце концов превратил
ся в опасного для человека агента.
Вопрос только в том, в каком имен
но организме-хозяине произошло
видоизменение.
Как показали наши исследова
ния, ген гемагглютинина штамма,
вызвавшего пандемию в 1918 г., по
своей нуклеотидной последова
тельности отличается от соответ-
ствующих птичьих генов больше,
чем от генов подтипов
Н2
1957 г.
и
Н3
1968 г. Это означает, что либо
ген
НА
1918 г. просуществовал ка
кое-то время в организме некоего
промежуточного хозяина, где в нем
произошли многочисленные изме
нения, отдалившие его от птичьего
гена, либо его первоисточником
послужил непосред-ственно пти
чий ген, существенно отличающий
ся от известных птичьих
Н1
-генов.
Чтобы проверить последнюю ги
потезу, мы обратились в Музей естес
твенной истории Смитсоновского
института и Университет штата
Огайо, где хранятся многочислен
ные образцы тканей птиц. После
длительных поисков мы выделили
птичий штамм вируса гриппа, несу
щий гемагглютинин подтипа
Н1
, из
тканей черной казарки, хранивших
ся в спирте с 1917 г. Обнаружилось,
что нуклеотидная последователь
ность гена
Н1
птичьего вируса
1917 г. мало чем отличается от та
ковых современных птичьих штам
мов, циркулирующих в Северной
Америке. А это означает, что ген
птичьего
Н1
за последние 80 лет
почти не изменился.
Может быть, у вируса был проме
жуточный хозяин? Наиболее веро
ятными кандидатами на эту роль
представляются свиньи, посколь
ку они восприимчивы как к виру
сам человека, так и к вирусам птиц.
И действительно, одновременно
с пандемией гриппа в популя
ции человека в 1918 г. отмечались
и вспышки гриппа у свиней, однако
мы полагаем, что вирус, скорее всего,
передавался от человека к живот
ным. Тем не менее мы решили про
верить, мог ли штамм 1918 г. иметь
своим первоисточником птиц, а за
тем адаптироваться к млекопитаю
щим, претерпев изменения в проме
жуточном хозяине. Мы обратились
к данным об эволюции птичьих
вирусов гриппа в организме свиней,
а именно к штамму
, наиболее
частому возбудителю гриппа у этих
животных в Европе за последние
25 лет. Обнаружилось, что никаких
существенных изменений за это вре
мя вирус не претерпел. Аналогичные
исследования четырех других генов
вирусного штамма 1918 г. привели
нас к окончательному выводу: вирус,
ставший причиной пандемии, ско
рее всего был ранее одним из птичь









:::5

C^4>$Z^YUB>#

V3YDY[4S]# '/+*





@D
P9^Y$:UD>#

'1+(+)!









6^
YM^Y[#

^YM^Y[#



^YM^Y[#
^YM^Y[#
Чфргэ дэбупкфю стркучрижзпкз
езовеенЃфкпкпв дктхув еткссв, дэйдвдъзер
свпжзокЃ д 1918 е., оэ стрвпвнкйктрдвнк
пхмнзрфкжпэз срунзжрдвфзнюпруфк езпв,
мржктхЃызер езовеенЃфкпкп сржфксв
Н1
х твйпэч ъфвоорд к дэуфтркнк
ћтржрунрдпхЃѕ, кннЃуфтктхЃыхЃ кч
¤дрнЃшкрппхЃ дйвкорудбйю. Вуз
Н1
ъфвоов 1918 е. (Юипвб Квтрнкпв,
НюЃ-Йртм, Бткдке) сткпвжнзивнк
м узозлуфдх дктхув еткссв,
вжвсфктрдвппрер м щзнрдзмх.
Офжвнзппруфю
Н1
-езпв дктхув
1918 е. рф езпрд сфкщюкч
дктхурд удкжзфзнюуфдхзф
р фро, щфр жвиз зунк
зер ствтржкфзнзо
гэн сфкщкл езп, фр рп
стзфзтсзн йпвщкфзнюпэз
¤дрнЃшкрппэз
кйозпзпкб д пзкйдзуфпро
ртевпкйоз-чрйбкпз
к нкъю срфро ргьбдкнуб
д ъфвооз 1918 е.,
вжвсфктрдвппро
м щзнрдзмх. Крудзппэо
сржфдзтижзпкзо унхикф
унзжхЃыкл цвмф: сфкщкл
ъфвоо дктхув еткссв,
дэжзнзппэл кй фмвпзл
мвйвтмк, срекгъзл
рф еткссв д 1917 е.
пв Анбумз, ертвйжр
гнкиз м урдтзозппэо
сфкщюко ъфвоово, щзо
м дэйдвдъзох свпжзокЃ
д 1918 е.
JOHNNY JOHNSON
64
в мире науkи
апрель
200
«ГЕНЕАЛОГИЧЕСКОЕ ДРЕВО» ВИРУСОВ ГРИППА
их штаммов, который в ходе эволю
ции отделился от типичных вирусов
гриппа диких водоплавающих птиц,
а затем через неизвестного проме
жуточного хозяина распространил
ся среди людей.
Бхжхыкз куунзжрдвпкб
Проведенные исследования пяти
сегментов РНК-генома вируса-
убийцы свидетельствуют о том, что
он, скорее всего, является общим
предком соответствующих вирусов
штамма
человека и свиней,
а не продуктом эволюции в орга
низме последних. Пока мы так и не
знаем, в чем причина его чрезвычай
но высокой вирулентности. Однако
эксперименты с рекомбинантны
ми вирусами, содержащими гены
штамма 1918 г., показывают, что не
которые его белки были причастны
к ускорению его репликации и про
воцировали аномально бурную ре
акцию со стороны иммунной сис
темы организма.
Далее мы собираемся выявить
характерные особенности штам
ма 1918 г., а также штаммов, непо-
средственно ему предшествующих
и появившихся позже. Прямым
предшественником вируса, вызвав
шего пандемию, стал штамм “ воз
будитель первой …весеннейЋ волны
гриппа. Он был менее вирулентен,
чем …осеннийЋ, и распространялся
не столь молниеносно. Сейчас мы
занимаемся поисками образцов
его РНК-генома, с тем чтобы най
ти генетические различия меж
ду ним и следующим штаммом.
Кроме того, это позволит устано
вить, какие сегменты генома виру
са-убийцы оказались совершенно
новыми, а их белковые продук
ты “ незнакомыми человеческому
организму. Чрезвычайно высокую
смертность среди молодых людей
можно объяснить тем, что вирус
обладал некоторыми свойствами,
характерными для штаммов, цир
кулировавших в человеческой по
пуляции гораздо раньше. Старшее
поколение было с ними знакомо,
и их иммунная система дала им
отпор. Интересно было бы найти
и штаммы
, ответственные за
вспышки гриппа в 1920-х гг. Это
помогло бы пролить свет на ход
эволюции смертоносного штамма
в направлении меньшей вирулен
тности.
Необходимо помнить, что меха
низм возникновения штаммов, спо
собных вызывать пандемию, далеко
не ясен. Штаммы, ответственные
за пандемию 1957 и 1968 г., не
сли гемагглютинины, сходные
с птичьими. Вероятно, что они
появились в результате прямого
обмена генами между вирусами че
ловека и птиц. Однако реальных
подтверждений нет, поэтому неиз
вестно, сколько времени должно
пройти, чтобы новый штамм пре
вратился в вирус человека, способ
ный вызвать пандемию.
Тайна штамма 1918 г. пока не рас
крыта, и сделать это гораздо слож
нее, чем в случае с вирусами 1957
и 1968 г.: нуклеотидные последо
вательности его генов не соответ-
ствуют ни …птичьимЋ, ни …свинымЋ.
Возможно, свою вирулентность
он приобрел, находясь в альтер
нативном организме, который
мы вообще не рассматриваем.
Необходимо секвенировать гено
мы вирусов гриппа самых разных
птиц и возможных промежуточ
ных хозяев “ не только свиней, но
и домашних и диких птиц, лоша
дей и других. Пока происхождение
таких агрессивных штаммов, как
тот, что стал причиной пандемии
1918 г., не установлено, все попыт
ки вовремя зарегистрировать их
и предотвратить эпидемию будут
безуспешны.
В прбгтз 1918 е. пв Анбумз д ¤умкоруумкч
срузнзпкбч пв руфтрдз СюЃвтж (пэпз Бткдке-
Мкъп) рф еткссв умрпщвнкую срщфк дуз икфзнк.
Вуфтздризппэз окуукрпзтэ ргтвфкнкую
м мровпжрдвпкЃ дрртхизппэч укн США, щфргэ
ко сроренк срчртрпкфю изтфд ¤скжзокк. Вуз
хозтъкз гэнк сретзгзпэ д ргызл орекнз, пв
мрфртрл сруфвдкнк ждв мтзуфв.
В 1949 е. рг ¤фрл куфрткк хйпвн ъдзжумкл
уфхжзпф-озжкм Йрчвп Хвнюфкп кй Упкдзтукфзфв
ъфвфв Алрдэ. Иуфрткб зер рщзпю дйдрнпрдвнв,
к рп тзъкн срсэфвфюуб кйднзщю дктху кй фмвпзл
нЃжзл, сретзгзппэч д 1918 е. д йрпз дзщпрл
озтйнрфэ. Лзфро 1951 е. рп у мрннзевок дктхурнреро к свфрнрервпвфроро
сткзчвнк пв Анбумх, думтэнк орекнх к дйбнк ргтвйшэ фмвпзл нземкч
х пзумрнюмкч фтхсрд.
Взтпхдъкую д Алрдх, рпк пзржпрмтвфпр сэфвнкую мхнюфкдктрдвфю
дктху, пр гзйхусзъпр. Нзхжвщв фвм твууфтркнв Хвнюфкпв, щфр рп
руфвдкн твгрфх пвж жрмфртумрл жкуузтфвшкзл к уфвн ргэщпэо
свфрнрервпвфроро. В 1997 е., хиз пвчржбую пв сзпукк, Хвнюфкп стрщзн
пвъх уфвфюЃ р дэжзнзпкк узеозпфрд РНК кй втчкдпэч ргтвйшрд фмвпзл,
дйбфэч рф изтфд свпжзокк еткссв 1918 е., к х пзер србдкнвую пвжзижв
срнхщкфю икдрл дктху. Оп пвскувн опз, ертб изнвпкзо дпрдю срсэфвфю
ущвуфюб д Бткдке-Мкъп к жргэфю жнб пву ргтвйшэ фмвпзл.
К ущвуфюЃ, хщзпэл срнхщкн твйтзъзпкз
днвуфзл Бткдке-Мкъп пв ¤муеховшкЃ,
к д вдехуфз 1997 е. думтэн орекнх. Нв ¤фрф
твй рп руфвпрдкнуб пв фтхсз орнржрл
изпыкпэ, уфтвжвдъзл стк икйпк
кйгэфрщпрл срнпрфрл. Бнвержвтб пкймрл
фзосзтвфхтз к фрнуфрох унрЃ сржмрипрер
иктв фмвпк нземкч изпыкпэ рщзпю чртрър
урчтвпкнкую. С срорыюЃ ргтвйшрд,
сткдзйзппэч Хвнюфкпро, пво хжвнрую
друурйжвфю дзую езпро дктхув.
Хвнюфкп (
д шзпфтз
)
у мрннзевок х думтэфрл
орекнэ д Бткдкез, 1951 е.
Хвнюфкп упрдв д Бткдкез, 1997 е.
ASSOCIATED PRODUCERS (
top
), JOHAN HULTIN (
bottom
в мире науkи
НАГРАДА ЗА УПОРСТВО
Эокнк Хвтткурп
Чхжзув стктржэ срж ргьзмфкдро
рсфкщзумрер окмтрумрсв
Мртз снэдхыкч йрнрфэч
тэгрм? Пнзпмв овунв пв
фтрфхвтз? Нзф, фвм срж
окмтрумрсро дэенбжбф мтэнр
овжвевумвтумрл гвгрщмк
свднкпренвймк (
унздв
) к щвуфю
фзнв ихмв йнвфмк (
ддзтчх
).
Кздкпх Мвммзпйк (Kevin
Mackenzie) кй Агзтжкпумрер
хпкдзтукфзфв д Шрфнвпжкк
хжвнрую твууорфтзфю
жзфвнк уфтрзпкб мтэнв
свднкпренвймк-мрозфэ
Argema mittrei
), кусрнюйрдвд
удзфнрсрнюпэл окмтрумрс
к дрнрмрппр-рсфкщзумрз
рудзызпкз (100ч). А Чвтнй
Ктзгу (Charles B. Krebs) кй
е. Иуувмхв (ъфвф Ввъкпефрп,
США) ужзнвн црфретвцкЃ
щвуфк енвйв к етхжк йнвфмк
Chrysochroa fulminans
у срорыюЃ рфтвизппрер
удзфв (45ч).
апрель
200
Ктвурфв рмтхивЃызл пву стктржэ гзумрпзщпв ‘ пхипр фрнюмр хозфю зз дкжзфю. Срдтзозппэз озфржэ пвхщпрер
пвгнЃжзпкб срйдрнбЃф твуъкткфю етвпкшэ дкжкорер октв жвнзмр йв стзжзнэ, жруфхспэз щзнрдзщзумрох енвйх.
Осфкщзумкз фзнзумрсэ сроревЃф урйзтшвфю гзумрпзщпэз жвнк мруокщзумрер струфтвпуфдв, в рсфкщзумкз
окмтрумрсэ сретхивЃф пву д гзйжрппэз енхгкпэ окмтроктрд. Бнвержвтб фвмко сткгртво оэ оризо твйнкщвфю
щвуфкшэ дзнкщкпрл у жнкпх удзфрдрл дрнпэ, ф.з. д 1 фэу. твй ознющз ргьзмфрд, твйнкщкоэч пздрртхизппэо енвйро.
Эфк кйргтвизпкб гэнк рфргтвпэ кй гзумрпзщпрер щкунв црфретвцкл, срнхщзппэч ртевпкйвфртвок мрпмхтув
ћМвнзпюмкл октѕ (
Small World
), мрфртэл зизержпр стрдржкфуб цкторл
Nikon
. Опк гэнк ужзнвпэ урдтзозппэок
овуфзтвок окмтрцрфретвцкк к жвЃф пзмрфртрз стзжуфвднзпкз р фро, мвмкч дэурф жруфкенр узержпб ¤фр
кумхууфдр. Нв мвижро упкомз икйпю стзжуфвзф сзтзж пвъкок дйртвок д урдзтъзппр прдро твмхтуз ‘ фвмрл,
мвмрл ргэщпр оэ зз пз дкжко.
в мире науkи
67
Эмуфтвдвевпфпэз
езрозфткщзумкз цртоэ
орипр дуфтзфкфю срдуЃжх ‘
жвиз д октз щзтдзл. Гтзе
Ррхй (Greg W. Rouse) кй
Юипр-Адуфтвнклумрер охйзб
д е. Ажзнвкжв йвсзщвфнзн ¤фх
опрерызфкпмрдхЃ мтвувдкшх ‘
срнкчзфх
Myrianida pachycera
ддзтчх
) ‘ у срорыюЃ
фзопрсрнюпрер окмтрумрсв
(45ч). А Япх Урнмзтх (Ian
C. Walker) кй Хвжжзтуцкнжв
(Апенкб) хжвнрую ¤ццзмфпр
ћдэудзфкфюѕ фтвчзЃ
ъзнмрдкщпрер щзтдб (70ч)
пв уфтвпкшз унздв
).
в мире науkи
Нв ¤фкч упкомвч йвсзщвфнзпэ
пвщвнюпэз уфвжкк икйпзппрер
шкмнв твуфзпкл. Шктнк
Ох¤пу (Shirley A. Owens)
кй Упкдзтукфзфв ъфвфв
Мкщкевп ргпвтхикнв
ћсзнюозпздкжпэзѕ
сэнюшздэз йзтпв пв сэнюпкмз
фтвжзумвпшкк дктекпумрл
Tradescantia virginiana
)
к уцрфретвцктрдвнв кч
у срорыюЃ мрпцрмвнюпрер
нвйзтпрер окмтрумрсв.
(1450ч). А ћтревѕ,
хмтвъзппэз ектнбпжрл
прдрержпкч нвосрщзм
уствдв ддзтчх
) ‘ пв уворо
жзнз тэнюшз сзуфкмв
ржхдвпщкмв (
Taraxacum
),
уцрфретвцктрдвппрз
у срорыюЃ цнхртзушзпфпрер
окмтрумрсв Рргзтфро
Мвтмхуро (Robert Marcus)
кй Взпезтумрл вмвжзокк пвхм
д е. Сзезж.
Птржрнизпкз (пвщвнр уо.
пв уфт.
67
С срорыюЃ хдзнкщзпкб, твйтзъзпкб к мрпфтвуфв окмтрумрсэ
стздтвывЃф мтръзщпэз, в йвщвуфхЃ к срщфк стрйтвщпэз щвуфкшэ
д ргьзмфэ, жруфхспэз пвъзох енвйх. Чфргэ нхщъз твууорфтзфю
кйхщвзоэл ргьзмф, окмтрумрскуф оризф рмтвукфю зер увчвтв,
овтмктрдвфю цнхтзушзпфпэок озфмвок гзнмк, рйвткфю зер удзфро
дузч шдзфрд твжхек кнк сткжвфю у срорыюЃ йвфзпзпкб гoнюъхЃ
рфщзфнкдруфю мрпфхтво. Ужвщпрз кйргтвизпкз нЃгрер икдрер
ухызуфдв ‘ ¤фр овнзпюмвб укоцрпкб удзфв к фртизуфдзппэл екоп
хжкдкфзнюпрл усрургпруфк щзнрдзмв стрпкмвфю д увохЃ ухыпруфю
дзызл.
Эокнк Хвтткурп
(Emily Harrison) ‘ чхжризуфдзппэл тзжвмфрт
Scientific American
.
в мире науkи
71
72
в мире науkи
апрель
200
ИННОВАЦИИ
В фирме
IBM
, в исследовательской
лаборатории имени Томаса Уотсона,
работает Чарльз Беннетт (Charles
Bennett ), один из основателей но
вой области науки “ квантовой вы
числительной техники. В 1989 г.
Беннетт и его коллеги Джон Смолин
(John A. Smolin) и Жиль Брассар
(Gilles Brassard) провели уникаль
ный эксперимент для демонстра
ции нового способа шифрования,
основанного на принципах кван
товой механики.
В ходе опыта фотоны перемеща
лись по 30-сантиметровому кана
лу в светонепроницаемом кожухе.
Направлением их колебаний (плос
костью поляризации) были закоди
рованы нули и единицы квантовых
битов (кубитов), из которых был со
ставлен криптографический ключ
для зашифровки и расшифровки со
общений. Перехвату ключа препят-
ствует принцип неопределенности
Гейзенберга “ фундаментальное
положение квантовой механики, со
гласно которому измерение одного
из свойств квантового состояния
будет нарушать другие свойства.
В квантовой криптографической
системе любой нарушитель, пытаю
щийся внедриться в поток фотонов,
изменит их таким образом, что его
вмешательство сможет обнаружить
как отправитель, так и получатель.
В принципе, такая методика обес
печивает создание нераскрываемо
го шифровального ключа.
С момента появления эксперимен
тальной установки, наспех соору
женной на рабочем столе Беннетта,
квантовая криптография ушла да
леко. Сегодня готовую квантовую
криптографическую систему можно
купить за сотню-другую тысяч дол
ларов. Кроме того, скоро в продажу
поступит еще целый ряд подобных
изделий. Новый метод шифрова
ния стал первым серьезным ком
мерческим воплощением кванто
вой информатики, объединившей
квантовую механику и теорию ин
формации. В конце концов появятся
квантовые компьютеры такой мощ
ности, что единственным способом
защититься от их потрясающей
способности раскрывать шифры
может оказаться лишь дальнейшее
развитие квантовой криптографии.
Основная трудность, с которой
сталкиваются современные шиф
ровальщики, состоит в обеспече
нии такого обмена ключами между
отправителем и получателем, при
котором никто не может скопи
ровать их. При распространении
секретных шифровальных ключей
часто используется шифрование
с открытым ключом. Безопасность
в этом случае основана на разложе
нии на множители очень больших
чисел или на других сложных ма
тематических процедурах. Легко
вычислить произведение двух боль
ших чисел, но разложить его на про
стые сомножители чрезвычайно
Г¤тк Сфкму
СОВЕРШЕННО
секретно
Кдвпфрдвб
мтксфретвцкб
стрънв схфю рф
фзртзфкщзумкч
куунзжрдвпкл
к нвгртвфртпэч
рсэфрд жр
мроозтщзумкч
кйжзнкл.
73
ИННОВАЦИИ

Приложенные файлы

  • pdf 15665179
    Размер файла: 7 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий