Осторожно, междисциплинарность!

К 2020 году бюджет Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) достигнет 22,9 млрд руб. против нынешних 8 млрд, а средняя величина гранта возрастет до 1,5 млн руб. (сейчас она составляет чуть больше 400 тысяч). Такие показатели заложены в программу деятельности РФФИ на 2014—2020 годы, которая разрабатывается сейчас в бюро Совета РФФИ. Казалось бы, цифры обнадеживают. Тем не менее, ряд положений из рабочего экземпляра этого документа, оказавшегося в моем распоряжении, повергает в шок.

Так, по планам разработчиков, к 2020 году 70% от числа всех поддержанных проектов составят так называемые междисциплинарные и ориентированные фундаментальные исследования. Они получат гранты по 5-10 млн руб., на которые уйдет половина бюджета Фонда. Между тем число инициативных проектов «узкодисциплинарной направленности» уменьшится с нынешних 48 до 20%; до той же величины упадет их доля в бюджете РФФИ. При таком раскладе расходы по этой важнейшей позиции в абсолютных цифрах вырастут незначительно (примерно до 4,6 млрд руб. против 3,7 млрд руб. в 2012 году), гранты станут более крупными, однако число поддержанных проектов резко сократится.

Осуществление таких планов станет настоящей катастрофой для реально работающих ученых, вполне сопоставимой с правительственной «реформой» РАН. Ведь РФФИ давно зарекомендовал себя как самый успешный инструмент поддержки научных исследований, созданный в постсоветской России. Успех Фонда связан, прежде всего, с инициативными проектами. Даже скромный размер инициативных грантов обеспечивает ученым значительную свободу в реализации их исследовательских замыслов, а неплохо поставленная экспертиза заявок позволяет удерживать их уровень на достойной высоте.

Рис. В. Александрова

Рис. В. Александрова

Похоже, однако, что бюро Совета РФФИ, готовившее свою программу даже без участия остальных членов Совета фонда, решило вытеснить инициативные проекты на периферию. По замыслу разработчиков, «увеличение объемов финансирования РФФИ обеспечит ... переориентирование с исследований узкодисциплинарного характера на междисциплинарные исследования». «Междисциплинарность» выступает одним из лейтмотивов этого документа. Присмотримся к ней повнимательнее.

По ту сторону междисциплинарности

В научном обиходе слово «междисциплинарность» употребляется как невинный мем, который, как правило, не несет глубокого смысла. Так, «междисциплинарность» в названии семинара обычно означает чуть большую его открытость для коллег со стороны, а иногда — простое дурновкусие организаторов. Зато это слово весьма впечатляет чиновников и других людей, не связанных с научной работой.

Тем не менее, значимость междисциплинарных исследований никем под сомнение не ставится. Действительно, любая научная дисциплина изучает свой объект лишь в определенных рамках, и стремление к полноте его познания требует синтеза результатов, полученных разными дисциплинами. Именно на их стыке и совершаются многие открытия.

Всё так. Но за этими банальностями не надо забывать, что сама наука имеет именно дисциплинарную структуру. И что каждая научная дисциплина это не просто номер в УДК или PASC, не просто сообщество ученых со своими журналами, институтами, конференциями и т.д. Дисциплина — это еще и определенные методологические требования к исследованию и исследователю, выработанные (а подчас и выстраданные) поколениями ученых. У физиков эти требования иные, чем у биологов или историков, но только они дают основания признавать физику, биологию и историю науками.

Конечно, дисциплинарная структура науки не застыла навсегда. Время от времени формируются новые дисциплины, оттесняя старые на периферию. Тем не менее, любая серьезная междисциплинарная новация требует от ученых безупречного уровня квалификации в их собственных дисциплинах. Только при таком условии возможен продуктивный синтез теорий, методологий и этических принципов разных дисциплин. Междисциплинарность — это та роскошь, которую может позволить себе лишь развитая дисциплинарная наука.

Очевидно поэтому междисциплинарные проекты могут быть только единичными — при том, что основная масса научных результатов получается в рамках сложившихся дисциплин. Стимулирование же междисциплинарных исследований при свертывании поддержки традиционных научных дисциплин представляется абсурдом. Но именно этот абсурд и заложен в программе деятельности РФФИ на 20142020 годы. Ее разработчики явно хотят поставить междисциплинарность на поток, сделать ее массовым продуктом.

В лучшем случае такая идеология приведет лишь к потоку профанаций. Скажем, практически любая палеонтологическая работа может быть преподнесена как междисциплинарный проект с участием биологов и геологов. Банальную статистическую обработку данных тоже можно объявить междисциплинарным исследованием, осталось только включить в проект профессионального математика.

В худшем же случае экспансия междисциплинарности чревата размыванием базовых принципов и ценностей научного исследования, поддерживаемых лишь в рамках существующих дисциплин. Астрология или креационизм — чем не междисциплинарные направления, которым несправедливо отказано в грантах? Видимо, разработчики программы намерены устранить этот недостаток.

Кому выгодно

Речь в проекте программы идет не просто о междисциплинарных, а о «междисциплинарных и ориентированных фундаментальных исследованиях». Есть основания полагать, что «междисциплинарность» — это лишь новый лейбл для конкурсов «офи-м».

В отличие от обычных конкурсов РФФИ, конкурсы «офи-м» проводятся по достаточно узкой тематике, специально «заточенной» под конкретного исполнителя. По той же схеме действуют нечистоплотные участники тендеров: они формулируют технические задания таким образом, чтобы отсечь поставщиков «со стороны». Видимость конкурсного отбора заявок остается, но, в отличие от инициативных проектов, средства распределяются по каким-то непрозрачным процедурам. А речь идет о крупных грантах, составляющих несколько миллионов рублей в год.

Симптоматичен, например, такой случай. В конкурсе «офи-м» 2011 года был объявлен подраздел 1.04. Приложения теории вероятностей и математической статистики к проблемам восстановления зависимостей и классификации по полным и неполным данным. Приложения теории функций и ортогональных систем к задачам оптимизации вычислений, включая вейвлетные методы». Среди 8 заявок, поданных на него, победивший проект имел точно такое же название. Грант получил недавно скончавшийся академик Ю.В. Прохоров (www.scientific.ru/dforum/sciLife/1306295612).

Междисциплинарненько так.

Немного статистики

В проекте программы развития РФФИ, правительственных документах, Указах президента фигурируют наукометрические показатели — число публикаций в ведущих базах данных (Web of Science, Scopus), среднее число цитирований статей и т.д. Попробуем разобраться, как различные типы грантов выглядят с этой точки зрения. По подсчетам Е.Е. Онищенко, который провел сплошной постатейный просмотр записей о шестой части публикаций российских ученых, индексированных в базе данных Web of Science в 2012 году, инициативными проектами было поддержано около 86% от числа научных работ, получивших финансирование от РФФИ. При этом 66% таких статей содержали ссылки только на гранты РФФИ с индексом «а» (т.е. инициативные проекты). На инициативные проекты в 2012 году ушло, однако, лишь 48,9% от бюджета Фонда (www.rfbr.ru/rffi/ru/about/n_770).

В том же 2012 году на «ориентированные фундаментальные исследования» было потрачено 15,5% бюджета РФФИ. Данных о числе статей, опубликованных именно при их поддержке, у нас нет. Но если известно, что на все типы грантов, кроме инициативных (т.е. на ориентированные, международные, региональные, молодежные (по понятным причинам давшие достаточно скромный публикационный выход в 2012 году), на поддержку мобильности и т.д.), приходится 34% публикаций, то едва ли вклад грантов «офи-м» превышает их долю в бюджете, то есть 15%. И это оптимистическая оценка. Таким образом, даже грубые прикидки показывают, что инициативные гранты работают как минимум на треть эффективнее, чем гранты «офи-м».

Можно было бы предположить, что гранты типа «офи-м» берут не числом публикаций, а их более высоким качеством. С наукометрической точки зрения об этом свидетельствовали бы более высокие в среднем импакт-факторы журналов, в которых публикуются статьи по результатам «спецгрантов с повышенным финансированием». Однако данные Е.Е. Онищенко не подтверждают этого. 67% статей, публикуемых в журналах с импакт-фактором, превышающим 2, содержащих ссылку только на поддержку РФФИ, ссылаются на поддержку только грантов с индексом «а». Это соответствует числу российских публикаций, содержащих ссылки на поддержку таких грантов.

Таким образом, нет оснований считать, что качество отбора в ориентированных и междисциплинарных конкурсах РФФИ, усердно развиваемых нынешним руководством Фонда, позволяет отбирать проекты более высокого научного уровня, дающие наиболее значимые результаты. Именно инициативные проекты с индексом «а» были и остаются системообразующим компонентом работы РФФИ. И именно их следует развивать в первую очередь, если государство действительно заинтересовано в хорошей отдаче от средств, выделяемых на фундаментальную науку. Хотя, конечно, механизмы конкурсного отбора, экспертизы, финансирования инициативных проектов тоже нуждаются в совершенствовании.

Похоже, разработчики новой программы развития РФФИ думают иначе. Почти весь предполагаемый прирост финансирования Фонда они намерены пустить на гранты «для своих», и делаться это будет под вывеской «междисциплинарности». При такой политике РФФИ быстро превратится в очередное мини-сколково или роснано. Что ж, резать курицу, несущую золотые яйца, на Руси не впервой. Только не надо тогда говорить о развитии конкурсного финансирования исследовательских групп, да и просто о нормальном развитии отечественной науки.

Для ученого, работающего в России (особенно на периферии), инициативный грант РФФИ значит много больше, чем просто денежная сумма. Такой грант — это еще и шанс для профессионального выживания в той социальной среде, для которой наука чужда и враждебна. Он дает исследователю толику независимости от тех феодальных и общинных отношений, которые слишком многое определяют в российской научной жизни. Не поэтому ли бюро Совета РФФИ, в состав которого входят М. Ковальчук и два его подчиненных, так склонны пустить эти гранты под нож? 

Алексей Оскольский,
докт. биол. наук, ведущий научный сотрудник Ботанического института
им. В.Л. Комарова РАН (Санкт-Петербург)

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

26 комментариев

  • Сов ОК:

    Автор пишет так, как будто инициативные проекты РФФИ являются образцом для конкурсного отбора. На самом деле и там все далеко от совершенства (проталкивание своих проектов, экспертов, предвзятые рецензии и т.п.). Просто все это доведено до предела для конкурсов «офи-м», где проекты уже делятся между своими еще до официального объявления конкурса.

  • Иван:

    Согласен на все 100%. За междисциплинаростью часто кроется нулевая научная работа, которую сложно подвергнуть экспертизе. Один ученый просто не понимает другого, однако вид делается достаточно наукообразный. Пишу это, а сам думаю, что напишешь иначе заявку — «в традиционном» русле — не получишь ничего ни от РФФИ, ни от РГНФ. Вряд ли это просто не модно. Скорее, это какое-то прикрытие.

  • Мехмет:

    Ну в РГНФ я писал заявку вполне традиционную, и дали, хоть и немного.

  • Афонюшкин Василий:

    радует что выросло количество исследователей понимающих что увеличение размера гранта при неизменном бюджете эквивалентно уменьшению количества поддержанных проектов.

    ориентированные фундаментальные исследования — это было бы хорошо при условии независимой экспертизы (не хватает именно фундаментальных исследований по неРАНовским тематикам, именно они были бы в т.ч. мостиком между настоящей РАНовской наукой и всякими ненаучными разработками). При всей моей нелюбви к РАНовцам, я бы предпочел чтобы деньги для медиков и сельскохозяйственников распределяли они, а не «родные» академики. Кстати, остается нерешенным вопрос — фундаментальные исследования по инженерным, компьютерным, медицинским наукам есть, по сельскохозяйственным — нет. Нужно закрыть все конкурсы по вышеперечисленным направлениям как непрофильные, денег для «правильных» ученых добавиться. Мы планируем организовать сбор подписей на эту тему.

  • Л.Л. Гошка:

    Автор считает, что в научном обиходе слово «междисциплинарность» употребляется как невинный мем, который, как правило, не несет глубокого смысла.

    Возможно, что в научном обиходе слово «междисциплинарность» не несет глубокого смысла. А как это выглядит не в научном обиходе?

    Стояли египетские пирамиды несколько тысячелетий и ничего, только в последние несколько десятилетий взяли и начали разрушаться. Почему? Дождей там практически нет, да и температура ниже нуля не опускается. Выветривание? Да вроде как изменение климата существенно не повлияло на то, чтобы этот процесс списать на ветер. А вот существенное загрязнение атмосферного воздуха произошло.

    Может ли загрязнение атмосферного воздуха приводить к разрушению строительных материалов?

    А почему бы и нет. Строительные материалы, как правило, имеют пористую структуру. Атмосферный воздух попадая в поры с химическим составом и концентрациями отличными от столетней и тысячелетней давности должен менять поверхностное натяжение на поверхности, которая ограничивает размер этой поры.

    Известно, что эффект Ребиндера приводит к изменению прочности твердых и пористых тел вследствие физико-химического влияния среды, в которой эти тела находятся. Причем важной особенностью этого эффекта является его обратимость. Имеется в виду наличие термодинамической устойчивости границы между твердой фазой и средой, а также исчезновение эффекта при удалении среды.

    Суть явления состоит в том, что если в пористом теле или имеющем трещины твердом теле возникли механические напряжения, то часть трещин может уменьшиться в размерах, а часть – увеличиться. Это зависит от размера трещин по отношению к критическому размеру (lk):

    lk ~ σE/p2

    где Е – модуль Юнга;

    р – приложенное напряжение;

    σ – поверхностное натяжение.

    Существование критического размера трещины обусловлено конкуренцией двух энергетических процессов: поверхностной энергии и энергии упругих деформаций.

    Анализируя выражение, необходимо подчеркнуть, что критический размер трещины является не только характеристикой самого тела (модуль Юнга), но и внешних условий: поверхностного натяжения и приложенных напряжений.

    Следует отметить, что проявление эффекта Ребиндера при смене поверхностного натяжения хорошо фиксирует метод голографической интерферометрии для оптически прозрачных сред таких, как гель на основе метасиликата натрия. С течением времени напряжения возрастают, доходят до максимума, а затем происходит релаксация, т.е. снятие напряжения за счет образования микротрещин.

    Это происходит в костном веществе. Эффект Ребиндера должен проявляться и живом веществе.

    Было установлено, что поверхностное натяжение мембран крупных клеток и монослоя липидов на поверхности раздела «липид – вода» сильно отличаются. Было предположено, что низкое поверхностное натяжение клеточной мембраны обусловлено наличием белковых структур, входящих в ее состав или покрывающих мембрану. Дальнейшие исследования показали, что добавление к липидам небольшого количества белка резко снижает поверхностное натяжение.

    Поэтому представляет интерес рассмотреть дальнейшие процессы не с позиций физиологии, а с позиций коллоидной химии.

    Будем считать величину межфазной поверхностной энергии основным параметром, характеризующим взаимодействие тела и среды и определяемым их химическим составом. Следующее упрощенное рассмотрение позволяет получить связь прочности и поверхностной энергии для тела, имеющего дефект в виде микротрещины.

    В нашем случае телом можно считать плотный комплекс из клеток, а дефектом структуры — поры, которые образуют эти же клетки.

    Для простоты рассмотрим твердое тело – пластину единичной толщины, к которой приложено растягивающее напряжение р (в Н/м2). На наш взгляд, в коллоидной химии на данном примере наиболее просто и понятно объяснены процессы, которые происходят в двухфазной системе. В соответствии с законом Гука, упругая деформация тела приводит к накоплению в нем упругой энергии с плотностью, равной

    Wупр = р2/2Е,

    где Е – модуль Юнга.

    Пусть в теле возникает сквозная трещина (надрез) длиной l; при этом в части объема тела происходит спадание упругой деформации и, соответственно, уменьшение плотности упругой энергии Wупр. Можно приближенно считать, что подобная релаксация напряжений происходит в области с размером порядка l , т.е. уменьшение запасенной в теле упругой энергии пропорционально квадрату размера трещины:

    ΔFупр ~ – р2l2/2Е,

    Вместе с тем, раскрытие трещины сопровождается увеличением поверхностной энергии вследствие образования новой поверхности раздела фаз с площадью, пропорциональной удвоенной длине трещины. Таким образом, зависимость свободной энергии системы от размера трещины имеет вид

    ΔF ~ 2σl – р2l2/2Е,

    т.е. при образовании зародышей новой фазы, величина свободной энергии ΔF проходит через максимум; этому максимуму свободной энергии отвечает критический размер трещины, равный

    lc ~ σЕ/р2.

    Трещины с размером, большим критического lc, неустойчивы и самопроизвольно увеличивают свои размеры, что приводит к образованию макроскопических трещин и разрушению тела. Трещины с размером меньше критического должны стремиться уменьшить свои размеры («залечиваться»).

    Отсюда можно предположить, что изменением объема клеток в плотной упаковке клеток происходит за счет изменения размера пор, образованные мембранами самих клеток. А причиной изменения размера пор происходит за счет изменения поверхностного натяжения на границе раздела «мембраны клеток – внеклеточная жидкость». Очевидно, что химический состав и концентрации во внеклеточной жидкости зависят от состояния внешней среды и поступают в организм с пищей, водой и воздухом.

    Но тогда система «клетка — пора» в плотной упаковке работает совсем не так, как считают физиологи, которые до сих пор не могут объяснить назначение механоуправляемых, или механосенситивных, ионных каналов (МСК).

    Считаются, что механоуправляемые, или механосенситивные, ионные каналы (МСК) раскрываются или закрываются в результате изменения натяжения мембраны, переданного через цитоскелет, вследствие механического воздействия на клетку.

    Таким образом, механоуправляемый ионный канал – это канал, у которого изменение проводимости является ответом на механическую деформацию мембраны.

    В настоящее время постулируется, что МСК – это ионный канал, который «узнает» механическую деформацию и воспринимает ее как полноценный физиологический сигнал.

    Определение канала как механосенситивного – эмпирическое и означает изменение вероятности открытия канала в ответ на механическую деформацию мембраны. Механочувствительность определяется каналами, активирующимися при растяжении клетки – stretch-activated channels (SAC) или инактивирующимися при растяжении клетки – stretch-inactivated channels (SIC).

    Механосенситивные каналы отвечают на механический стресс мембраны изменением вероятности открытия канала. Они существуют в слуховых клетках, механорецепторах, мышечных веретенах, сосудистом эндотелии и нейросенсорной ткани, где их физиологическая функция достаточно понятна. Однако менее понятно, почему электроневозбудимые клетки, такие как клетки крови и эпителиальные клетки, нуждаются в каналах, которые отвечают на механические стимулы. По-видимому, это связано с тем, что все клетки должны сталкиваться с проблемой регуляции объема и электролитного гомеостаза. Регуляция клеточного роста также требует специфической механопередающей системы, которая определяет физические изменения клеточных размеров и формы.

    Но очень похоже, что данные каналы играют роль защитного клапана на подобии, как клапан парового котла для сброса избыточного давления.

    Дальше в ненаучную область лесть не буду, т.к. и так сильно залез, а отмечу только то, что пока не будут описаны достоверно данные процессы, до тех пор обеспечить качество воздуха в помещении будет невозможно.

    Это был ненаучный подход к решению пороблемы, теперь хотелось бы получить конкретный научный подход и конкретные результаты, а не индекс цитирования.

    Теперь попробуйте решить все эти задачи в рамках одной лаборатории и в рамках одной какой-нибудь науки?

  • Denny:

    Л.Л. Гошка: 27.09.2013 в 12:24 Не очень понятно, какие у Вас претензии к пониманию роли механочувствительных каналов физиологами.

    «Очевидно, что химический состав и концентрации во внеклеточной жидкости зависят от состояния внешней среды и поступают в организм с пищей, водой и воздухом.»

    Это не так. При сколько нибудь существенных изменениях все сдохнет. Гомеостаз среды поддерживается в организме активно. Есть сенсоры, системы управления и исполнительные органы. Посмотрите как работает почка.

  • Л.Л. Гошка:

    Denny: При сколько нибудь существенных изменениях все сдохнет. Гомеостаз среды поддерживается в организме активно. Есть сенсоры, системы управления и исполнительные органы.

    Естественно, что при сколько-нибудь существенных изменений все сдохнет. Качественно доказывается элементарно на кислотно-щелочном балансе.

    Берете систему уравнений, в которую входит угольная кислота с двумя константами диссоциации, произведение растворимости кальцита. Дальше не в статике, а динамике поднимаете концентрацию углекислого газа в атмосферном воздухе. Это приведет к повышению концентрации угольной кислоты в сыворотке крови. В тот момент времени, когда произведение концентраций исходных реагентов превысят произведение растворимости кальцита, тогда начнется процесс кальцификации. В этот момент основная буферная система, которая выполняет защитную функцию в организме «СО2 — бикарбонат» будет отключена, т.к. угольная кислота будет участвовать в процессе кальцификации при образовании такого патогенного биоминерала, как кальцит. Остальными буферными системами можно пренебречь, т.к. они имеют маленькую емкость. Процесс кальцификации будет сопровождаться с высвобождение ионов водорода, т.е. локальная кислотность в месте кальцификации будет стремится к рН от 0 до 2. Предельная кислотность сыворотки крови составляет рН = 7,3. Это значение является границей раздела между верхней зоной регуляции и верхним пессимумом, где жизнь невозможна.

    Отсюда три зоны функционирования организма. Зона оптимума, нижняя и верхняя зоны регуляции (вот в этих зонах гомеостаз среды поддерживается в организме активно) и зоны верхнего и нижнего пессимума.

    Нижний пессимум (НП) – зона нарушения жизнедеятельности низким значением фактора;

    Верхний пессимум (ВП) – зона нарушения жизнедеятельности высоким значением фактора.

    Это хорошо известный график зависимости Область экологической потенции вида в градиенте фактора среды. Зависимость значения биотического потенциала вида (БП) (численность, размножаемость, расселение и т.п.) от градиента значений фактора среды (ГФ), например, температуры. Его еще называют колоколообразным.

    Следует отметить, что соответствующие защитные функции организма включаются только в верхней или нижней зонах регуляции, чтобы раньше времени не сдохнуть. Различные значения факторов среды задаются генетической программой биологического вида.

    Можно предположить, что уже к сороковым годам этого столетия такой биологический вид, как Homo sapiens столкнется с переходом из верхней зоны регуляции в зону верхнего пессимума при концентрации СО2 в атмосферном воздухе 426 ppm. Уже сейчас концентрация превышает 390 ppm. Нормальной для зоны оптимума является 320 ppm.

  • Denny:

    "Следует отметить, что соответствующие защитные функции организма включаются только в верхней или нижней зонах регуляции, чтобы раньше времени не сдохнуть. "

    В том-то и дело, что в большинстве случаев это не так. Сложный организм для того и предназначен, чтобы тканевым клеткам избежать перепадов внешних условий. Регуляция очень точная. Если выпьете много жидкости, начнет проседать осмолярность. Сработают осморецепторы, снизится секреция антидеуретического гормона, уменьшится реадсорбция воды в почечных канальцах и организм будет избавляться от лишней жидкости. Обычная отрицательная обратная связь. Собственно клетки тканей ничего не заметят. Для них изменения внешних условий не произойдет.

    То есть тезис: «Очевидно, что химический состав и концентрации во внеклеточной жидкости зависят от состояния внешней среды и поступают в организм с пищей, водой и воздухом.» в общем случае ложный. Это может случится, если компенсаторные системы сломаны, если изменение внешней среды таково, что их емкости переполняются или если внешнее воздействие имеет такой характер, что организм не приспособлен его компенсировать. Тогда все дохнет.

    Что до ионных каналов, то они выполняют главным образом сигнальную функцию. Если сделать сколь либо заметные «поры» в клеточной мембране, все дохнет сразу.

  • Л.Л. Гошка:

    Denny: Что до ионных каналов, то они выполняют главным образом сигнальную функцию. Если сделать сколь либо заметные «поры» в клеточной мембране, все дохнет сразу.

    Если есть поры, тогда должен проявляться эффект Ребиндера и каким-то образом влиять на функционирование клеток. Какова роль проявления эффекта Ребиндера в функционировании клеток?

    За счет, каких процессов сжимаются и растягиваются клетки?

    Если я правильно понимаю, то мутации происходят в клетке. К мутациям могут приводить ионы тяжелых металлов. Известно, что ионы диффундируют только через ионные каналы. Размер ионов тяжелых металлов велик, поэтому просто так они в клетку попасть не могут.

    Каким образом этот ион тяжелых металлов может попасть в клетку, да еще так чтобы она оставалась живой?

    Denny: Не очень понятно, какие у Вас претензии к пониманию роли механочувствительных каналов физиологами.

    Ровным счетом никаких. Меня интересует другой вопрос. Как ионы тяжелых металлов попадают в клетку?

    Если использовать ненаучный подход, тогда можно предположить, что нельзя исключать возникновения мощных внутренних напряжений в поре, которые могут сниматься (в отличие от каркаса геля) за счет изменения размера и поверхности поры, т.е. за счет мембран клеток. По всей видимости, этот механизм заставляет клетку расширяться и сжиматься, т.к. жидкость является практически несжимаемой, благодаря осмосу клетка свободно может, как сжиматься, так и растягиваться в объеме жидкости. Если бы не было осмоса, то мембрана при изменении поверхностного натяжения была бы порвана и клетка погибла точно так же, как происходит с каркасом геля, который не обладает свойствами сжиматься и растягиваться. Поэтому можно предположить, что процесс расширения или сжатия клетки — это защитная реакция клетки на физическое воздействие. Кроме этого можно предположить, что сжатие и растяжение клеток происходит не столько за счет осмоса, а как реакция поры на изменение поверхностного натяжения.

    В поре, кроме градиента концентраций между порами, возникает градиент концентраций между вне- и внутриклеточной жидкостями. И это уже совершенно другая система. Если рассматривать поверхность мембраны как монослой липидов, тогда учитывая, что размеры липидов и механоуправляемых ионных каналов (МСК) на границе раздела «липиды – внеклеточная жидкость» различаются, мы можем считать МСК дефектом структуры или сквозной трещиной. Тогда, по всей видимости, вышеизложенный механизм и приводит к открытию и закрытию МСК. Поэтому можно также предположить, что изменение поверхностного натяжения и осмос приводят к самопроизвольному открытию или закрытию механоуправляемых ионных каналов. Поэтому открытие и закрытие МСК не обязательно должно быть связано с растяжением клетки. И этим процессом можно объяснить то, что электроневозбудимые клетки, такие как клетки крови и эпителиальные клетки, нуждаются в каналах МСК, которые отвечают на механические стимулы. Также можно предположить, что обмен веществ в момент открытия МСК между вне- и внутриклеточной жидкостью связан с защитной функцией клетки (понижение градиента концентраций), а не с обменом веществ, который необходим клетке для жизнедеятельности.

    Когда изменение объема клетки при перемещении веществ через открытые каналы МСК не приводит к изменению концентрации во внутриклеточной жидкости, достаточной для уравновешивания поверхностной энергии и энергии упругих деформаций, тогда канал МСК может быть поврежден (разрыв канала по толщине мембраны) с потерей функции селективности. С потерей селективного отбора будет увеличена скорость падения градиента концентраций за счет увеличения скорости диффузии через мембрану. По всей видимости, механизм уменьшения градиента концентраций за счет разрыва канала может являться вторым уровнем защиты жизнедеятельности клетки. При достижении равновесия и в соответствии с обратимостью эффекта Ребиндера канал может самопроизвольно восстановиться и функционировать в нормальном режиме.

    Если в момент повреждения канала во внеклеточной жидкости присутствовали канцерогены (например, ионы плутония), то часть этих ионов в момент разрыва канала могут беспрепятственно попасть в клетку.

  • Александр Пухов:

    Представить любое исследование как междисциплинарное — как 2 байта переслать.

    А думать сейчас про 2020 год есть грех великий. Были-бы деньги, а междисциплинарную тематиту мы сочиним. Идея о том что междисциплинарные гранты — это гранты «для своих» весьма сомнительна. Всегда есть «свои» и они всегда получают. Для этого с тематикой мудрить не надо.

  • Denny:

    Л.Л. Гошка: 27.09.2013 в 14:23 Я уж лет 20 занимаюсь структурой и механизмами ряда ионных каналов, правде не механочувствительных. Это вообще говоря, белковая молекула, заточенная проводить ионы определенного типа и отвечающая открытием-закрытием на определнного рода воздействия (лиганд, изменение мембранного потенциала, растяжение мембраны, температура и т.д.). Канал обычно работает по принципу выключателя, все или ничего. Насколько я помню, для механочувствительных каналов есть рентгеновские структуры и в открытом и в закрытом состояниях. Там вроде все ясно. Именно изменение геометрии мембраны вызывает активацию.

    Осмос клетка регулирует за счет пиноцитоза и аквапоринов (каналов для воды). СИГНАЛ к запуску каскадов регуляторных реакций может проходить и через специфический канал. Любая слабоселективная пора со сколько нибудь приличной проводимостью немедленно убьет клетку. Кстати, некоторые токсины и антибиотики именно так и работают.

    Насчет путей попадания ионов тяжелых металлов в клетку я не в курсе. Возможно, в комплексах со всякой органикой.

  • Л.Л. Гошка:

    Для Denny

    Моей задачей является обеспечение качества воздуха в помещении, в том числе управлением химическим составом и концентрациями химических соединений во внеклеточной жидкости. Я считаю, что таким способом можно обеспечивать профилактику различных неинфекционных заболеваний, а это уже VI технологический уклад.

    Другими словами, от науки мне надо только то, чтобы я понимал, к чему может привести изменение воздухообмена в ту или иную сторону, т.е. в чем разница между физиологическими и социальными нормами. Поэтому я являюсь только пользователем новых знаний и рекомендациями фундаментальной науки. Я не занимаюсь научными исследованиями, поэтому у меня всегда подход будет ненаучный.

    Теперь по поводу Ваших ответов. «Это вообще говоря, белковая молекула, заточенная проводить ионы определенного типа и отвечающая открытием-закрытием на определнного рода воздействия (лиганд, изменение мембранного потенциала, растяжение мембраны, температура и т.д.).».

    Фигурирует в ответе растяжение мембраны. Если в косном веществе проявляется эффект Ребиндера да ток, что изгиб интерференционных полос происходит под 90 градусов, а это говорит, что напряжения возникают чуть ли не бесконечно большие, тогда нельзя исключать из рассмотрения, что основной механизм растяжения и сжатия мембраны происходит именно из-за проявления этого эффекта.

    «Канал обычно работает по принципу выключателя, все или ничего». Если это касается МСК, тогда мое предположение, по всей видимости, что это что-то подобное предохранительному клапану парового котла соответствует.

    И опять приходим к «именно изменение геометрии мембраны вызывает активацию»

    «Любая слабоселективная пора со сколько-нибудь приличной проводимостью немедленно убьет клетку». Это и настораживает, что при увеличении загрязнения окружающей среды, вначале должно увеличиваться количество мутаций, а потом кырдык.

    С точки зрения физиологов, причиной раковых заболеваний является ряд агентов окружающей среды, называемых мутагенами. Они могут приводить к повреждению молекул ДНК, увеличивая скорость мутаций. Мутагенами могут быть, например, соединения, присутствующие в табачном дыме, радиация, некоторые микробы, а также некоторые синтетические соединения, присутствующие в пище, воде и воздухе.

    Рак входит в число основных причин смерти на Земле. Например, около 25% всех смертей в США обусловлено раком. Около 50% раковых заболеваний развивается в трех органах: легких (28%), кишечнике (13%) и груди (9%).

    Как на самом деле все там происходит я не знаю, но хотелось бы знать, а вот ставить вопрос не просто об обеспечении качества воздуха в помещении, а о создании искусственной среды обитания человека уже пора...

    А теперь кто Вам мешает под эту тему выходить на получение гранта на исследования в этом направлении? Я так думаю, что сильно на расширение вашей темы, которой Вы занимаетесь, это не повлияет, а вот грант вам не помешает. Если четко сформулируете, тогда ни один человек, который выдает эти гранты не возьмет на себя ответственность сказать, что он против гранта. Проверено – ни разу отказов в финансировании создания климатических систем под решение данных проблем не было. Тем более климатизация зданий это то направление, которое Европу будет вытаскивать из экономической ямы через реализацию программы «Энергосбережение»

  • Афонюшкин Василий:

    междисциплинарность подразумевает колаборацию нескольких лабораторий, функция завлаба — взаимодействовать с внешним миром и организовывать колаборации. Просто так переходить к приоритетной поддержке междисциплинарных проектов чиновники РФФИ не будут (осознавая что можно любой проект выдать за междисциплинарный). Следовательно, есть конкретная цель — например увеличить удельную долю грантов выдаваемых большим начальникам (или маленьким начальникам). РФФИ из фонда для ученых превращается в фонд для начальников. Так как любая система в своем развитии стремиться к повышению роли и веса начальства (пока не разрушиться) то это суждение выглядит правильным.

    Увеличение размеров грантов, при уменьшении их количества, для РФ означает повышение коррумпированности российской науки (что в итоге приведет к закрытию РФФИ) или повышению управляемости распределения средств (для правильных людей). Считаю необходимым бороться за уменьшение размеров грантов в сторону увеличения их количества (ну какая вам разница — получить пять грантов по 300 тыщ или 1 грант на 1.5 млн?).

  • OG:

    Согласна с каждым словом автора статьи. РФФИ сливают, как и всю науку. Это очень горько, потому что РФФИ — единственное завоевание научного сообщества, которое держало науку на плаву все эти 20 лет. Конкурсы офи-м и конфи — это конкурсы для своих, с правилами и темами, сформулированными под определенных людей, которые и будут победителями.Все мы знаем этих победителей и результаты их работы по этим конъюнктурным проектам. Видимо, это и есть главный тренд и реформы РАН, и всей российской научной «политики». Удручает только лицемерие и двойные стандарты внутри научного сообщества. Чтобы не получилось блицкрига, как в случае с реформой РАН, нужно уже сейчас вести дискуссию и противодействовать этим трендам.

  • vlad1950:

    ну какой будет бюджет РФФИ году к 2020 жизнь покажет вот трэвел грантов нет все сидят по домам нечего разъезжать мосты наводить входить в межд сообщество о чем так мечтает начальство РФ

  • vlad1950:

    Согласен на все 100%.

  • Пётр:

    Изгнать торговцев из храма! А интересно можно без рыночных, капиталистических отношений в науке ? Я говорю студентам: «Хотите стать миллионерами — забудьте о науке.Идите торговать.» Придётся видимо возвращаться нам к обществу социальной справедливости, но на более высоком витке развития.

  • vlad1950:

    по мне в СССР все было стратегически правильно в рФ напротив неправильно все

  • Л.Л. Гошка:

    Для Denny:

    Какие преимущества дает междисциплинарная область знаний?

    Из специфики живого вещества возьмем только два пункта:

    1. Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией.

    2. Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов.

    Дальше воспользуемся работой «Фундаментальная и клиническая физиология» под редакцией Андрея Камкина и Андрея Каменского.

    В физиологии мышц, термин «сокращение» не обязательно следует понимать как «укорочение»; прежде всего имеется в виду активация поперечных мостиков – участков генерирования силы в мышечном волокне. После сокращения механизм, инициирующий развитие силы, выключается, напряжение (tension) уменьшается и мышечное волокно расслабляется.

    Во время генерирования силы, укорачивающей мышечное волокно, перекрывающиеся толстые и тонкие филаменты каждого саркомера сдвигаются друг относительно друга, подтягиваемые движениями поперечных мостиков.

    Способность мышечного волокна к генерированию силы и движения обеспечивается взаимодействием двух сократительных белков – миозина толстых филаментов и актина тонких филаментов; источником энергии служит АТФ и т.д.

    Вам не кажется, что в рассмотрении модели скользящих нитей никак не рассматривается, что мышечное волокно является дисперсной системой, и весь описываемый процесс больше напоминает структурообразование в дисперсных системах?

    Вам не кажется, что такое структурообразование необходимо для управления силой и движением, которое обеспечивается регулированием концентрацией ионов кальция? А сила и движение возникает из-за свойств дисперсных систем и свободная энергия, которую имеет в виду Вернадский, заложена не в химических реакциях, а именно в дисперсных системах?

    Я считаю, что если в модели скользящих нитей учесть то, что мышечное волокно является дисперсной системой, тогда физиология человека будет хорошо согласовываться с биогеохимической теорией Вернадского и законы, связанные с созданием силы и движения в живом веществе будут согласованы с законами, которые проявляются в косном веществе.

    В том случае, если к протоплазме и обмену веществ добавим сигнальную систему организма человека, тогда мы получим переход от биогеохимической теории Вернадского к теории этногенеза Гумилева.

    Отсюда и вопрос: «К каким действиям приведет этнос, когда организм человека будет длительное время функционировать вблизи границы верхней (или нижней) зоны регуляции и зоны верхнего (нижнего) пессимума? Да еще со стремлением с течением времен пересечь эту границу? »

    В частности по повышению концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе можно воспользоваться высказыванием Вернадского:

    1. изучение явлений жизни в масштабе биосферы дает нам и более определенные указания на теснейшую связь между ней и биосферой.

    2. явления жизни должны быть рассматриваемы как части механизма биосферы и что те функции, какие живое вещество исполняет в этом сложном, но вполне упорядоченном механизме – биосфере, основным глубочайшим образом отражаются на характере и строении существ.

    3. среди этих явлений на первом месте должен быть поставлен газовый обмен организмов – их дыхание.

    4. в мире организмов в биосфере идет жесточайшая борьба за существование – не только за пищу, но и за нужный газ.

    5. эта борьба более основная, так как она нормирует размножение, т.е. дыханием определяется максимальная возможная геохимическая энергия жизни на гектар.

    6. соглашаясь с выводами Ж. Дюма и Ж. Буссенго, и поэтому живое вещество может быть рассматриваемо как придаток атмосферы.

    7. генетическая связь жизни с газами биосферы чрезвычайно велика. Газы биосферы всегда генетически связаны с живым веществом, и земная атмосфера им определяется в своем основном химическом составе.

    8. возможно при жизни организма атомы углерода, уходящие в виде углекислоты в атмосферу или воду, происходят от стороннего в него входящего вещества – пищи, а не от вещества, строящего углеродистый остов организма.

    В.И. Вернадский делает важные выводы, что

    1. в таком случае только в протоплазматической основе жизни и ее образованиях будут собираться удержанные в живой материи, не выходящие из нее атомы.

    2. необходимо пересмотреть представление о характере обмена – движения атомов – внутри организма, об устойчивости протоплазмы, воззрения, выдвинутого еще К. Бернаром.

    3. может быть, существует связь между этими идеями К. Бернара, между обобщениями К.М. Бэра относительно бережливости жизни и установленным геохимией фактом – постоянство количества живого вещества в биосфере.

    4. возможно, все эти идеи относятся к одному и тому же явлению, а именно – к неизменности массы протоплазматических образований в биосфере в течение геологических периодов.

  • Denny:

    Л.Л. Гошка:30.09.2013 в 14:03 «Вам не кажется, что такое структурообразование необходимо для управления силой и движением, которое обеспечивается регулированием концентрацией ионов кальция?»

    В гладких мышцах (например в тех, что обеспечивают тонус и просвет стенок сосудов) это так и есть. А волокна скелетных мышц — возбудимые клетки, генерирующие потенциал действия, то есть работающие по принципу все или ничего. И нервно-мышечный синапс зажигает такое волокно с высокой надежностью. А регуляция осуществляется за счет ЦНС.

    Биогеохимия — совершенно не моя область. Тут я пас.

    ЧТо касаемо дисперсных систем, то представления о клетки как о наборе разных молекул и органелл, болтающихся в цитоплазме, устарело. Сейчас становится ясно, что все очень хорошо структурировано. Одни липидные рафты чего стоят.

  • Denny:

    Л.Л. Гошка Кстати о тяжелых металлах. Вполне могут проходить через большие слабоселективные каналы. А поскольку мембрана поляризована так, что минус внутри, равновесная концентрация в цитоплазме может на порядок превосходить наружную. А если клетка не имеет систем активной откачки...

  • Л.Л. Гошка:

    Для Denny:

    Забавная ситуация складывается. Образно говоря, Вы находитесь внутри клетки и видите то, что она содержит. Ограничивает вашу видимость мембрана клетки, которую Вы так же видите изнутри. Я нахожусь в поре, которую образуют клетки в плотной упаковке. Вижу пору, но не вижу самой клетки, а только мембраны клеток. Вижу перераспределение концентраций химических соединений между объемной фазой и поверхностью, но все то, что вырабатывает живое вещество на поверхности мембраны, я не вижу. По этой причине мы пытаемся описать процессы, которые видим разными законами. Вы на основе экспериментальных данных описываете работу клетки, а я на основе других экспериментальных данных описываю пору.

    Но, у меня перед вами есть существенное преимущество. Моя рассматриваемая система гораздо проще вашей, поэтому вам сложнее разделить процессы. Мне удается это сделать.

    Не важно как функционирует клетки, но когда она дадут сбой, то высока вероятность, что вместе сбоя появится патогенный биоминерал. Биоминералы бывают разные, но чаще одним из компонентов этого биоминерала будет кальций.

    Как правило, такие минералы образуются в растворе и растут из раствора. Закон образования зародыша один: произведение концентраций исходных реагентов должно превышать произведение растворимости. Скорость роста определяется самым медленным процессом, т.е. диффузией. Будет ли расти этот зародыш или растворится, зависит только от источника исходных реагентом. Убираем всю биологию из системы и получаем упрощенную модель: рост кристаллов в гелях.

    Механизм образования гелей и структура гидрогелей кремневой кислоты.

    Как полагают, при переходе метасиликата натрия в раствор образуется, согласно динамическому равновесию

    Na2SiO3 +3H2O = H2SiO4 + 2NaOH,

    ортокремневая кислота, которая может, как принято считать, полимеризоваться с выделением молекулы воды.

    Этот процесс может повторяться многократно до тех пор, пока не образуется трехмерная вязь из связей Si – O.

    Основной отличительной особенностью геля является его пористость, характеризующейся большой удельной поверхностью (Sуд.):

    Sуд.= S/m (19)

    где S – площадь межфазной поверхности между дисперсионной средой (жидкостью) и дисперсионной фазой (каркасом геля).

    m– масса дисперсной фазы.

    Удельная поверхность силикагелей составляет от 10 до 50 м2/грамм.

    В зависимости от плотности материала эффективные диаметры пор для силикагелей оказываются порядка 5-16 нм.

    Мало вероятно, что в поре диаметром порядка 5-16 нм может, что-то зародится.

    Есть тут и противоречие. Считается, что кристалл по мере роста расталкивает гель, но кристаллы вначале роста имеют очень высокое качество и если бы они испытывали давление геля при росте, тогда бы нельзя было бы получить таких качественных кристаллов.

    Схема выращивания кристаллов в геле элементарная. Берется I-образная пробирка на основе метасиликата натрия и соответствующей кислоты, например, винной кислоты, готовится гель. После застывания поверх геля заливается раствор хлористого кальция. Через некоторое время в геле будут видны кристаллы тартрата кальция. Они растут в микротрещинах и полостях.

    Самое интересное не в кристаллах, а в том, что при малых концентрациях хлористого кальция поступающего в гель, но не достаточных для зарождения кристаллов, он внутри начинает трещать по всем швам, и в нем начинают образовываться полости или микротрещины. Только после этого, когда концентрация кальция еще увеличится, только тогда появится зародыш кристалла. В том, что ряд пор образуют микротрещину или полость при малых концентрациях хлористого кальция,поступившего из верхнего раствора в гель, в этом и проявляется эффект Ребиндера.

    Можно ожидать, что все эти процессы происходят и в организме при образовании патогенных биоминералов. Например, кристаллов тиомочевины в мышцах человека.

    Я так думаю, что физиологи, рассматривая клетку только изнутри, многое теряют в понимании функционирования клеток в плотной упаковке. А вот когда они начнут рассматривать клетку еще и извне, тогда еще много чего интересного накопают.

  • Л.Л. Гошка:

    Denny:

    Для сведения:

    Кристаллы тартрата кальция можно выращивать не только с помощью CaCl2, но также используя любую другую растворимую соль кальция, например его ацетат. Например, для получения кристаллов кальцита в гелях рекомендуется использовать следующие реактивы: источники ионов карбоната – растворы Na2CO3, (NH4) 2CO3, NaHCO3 или NH4HCO3; источником кальция может служить CaCl2 или ацетат кальция CaAc2.

    Используя различные кислоты и соли металлов, можно получить множество других кристаллов. Среди кристаллов, которые хорошо образуются и растут в гелях можно назвать следующие: тартраты аммония, меди, кобальта, стронция, железа и цинка, оксалаты кадмия и серебра, вольфрамат кальция, иодид свинца, сульфат кальция, кальцит и арагонит, сульфиды свинца и марганца, металлический свинец, медь, золото и многое другое. Ннеобязательно, чтобы второй реагент был в виде раствора. Вместо раствора можно использовать газообразные реагенты при различных давлениях. Кроме того, не обязательно чтобы гель был кислым, а основу его не обязательно должен составлять метасиликат натрия; может быть использован, например, силикагель разных марок или гели агар-агара. Существует множество примеров роста кристаллов в других вязких средах, как природных, так и искусственных. Например, льда в мороженном, тартратов в сыре, серы в резине, солей цинка в сухих элементах, рост кристаллов тиомочевины в соединительных тканях и костях организма человека. По последним данным патогенные биоминералы (кристаллы) обнаружены практически во всех органах организма человека . Но кристаллы могут образовываться не только в гелевой среде. Драпер вместо обычных гелей использовал мелкий песок и одиночную капиллярную трубку; оказалось, что и в таких системах можно получать кристаллы.

  • vlad1950:

    думаю ппс и нс стоит сосредоточиться на требовании вернуть трэвел гранты рффИ- для всех иначе все мы невыездные фактически

  • Denny:

    vlad1950: 04.10.2013 в 15:29 То есть для работы денег не надо, а вот покататься в свое удовольствие...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com