В мире науки 2019-03

50

4 СОДЕРЖАНИЕ

Март 2019

Темы номера ИСТОРИЯ РОССИЙСКОЙ НАУКИ

ЭВОЛЮЦИЯ На плечах гигантов 34

Эволюция и тренировки 4 Ольга Беленицкая

Герман Понцер 19 февраля 2019 г. исполнилось 100 лет со дня рождения
выдающегося ученого-математика академика
Людям в отличие от их родственников-приматов Александра Самарского
для здоровья необходим высокий уровень физической
активности ФИЗИКА

БИОЛОГИЯ Движение без сопротивления 40

Социальная жизнь бабуинов Амбосели 14 Валерий Чумаков

Лидия Дэнуорт Новые материалы могут уже в ближайшие десятилетия
кардинально изменить нашу жизнь: рассказывают
Сотрудничество между бабуинами, видимо, помогает им члены-корреспонденты РАН Николай Колачевский
преодолеть последствия тяжелого детства; это может и Владимир Пудалов
оказаться актуальным и для человеческого здоровья
Магнитное поле науки 50
НЕЙРОБИОЛОГИЯ
26 Ольга Беленицкая
Мозг и еда
Как измерить сверхмалые магнитные поля, работать
Брет Стетка на дрейфующей льдине, проверить теорию
относительности, бороться с лженаукой —
Может ли операция по снижению веса изменить в интервью с академиком Евгением Александровым
взаимодействия между кишечником и мозгом?

40 70

14

МЕДИЦИНА

В ритме жизни 58 34

Наталия Лескова МЕДИЦИНА 88

О значении и важности хронобиологии и хрономедицины — Право на попытку
разговор с пионером отмеченных Нобелевской премией
исследований заслуженным деятелем науки РФ Дэвид Фридман
Семеном Рапопортом
Большинству онкологических больных, никогда
АСТРОФИЗИКА не попадающих на испытания новейших препаратов,
не удается это из-за препятствий, стоящих на пути
Нейтринные очки для космоса 64 врачей муниципальных больниц

Наталия Лескова ЭКОЛОГИЯ

В эти дни на Байкале происходит историческое событие —
запускается крупнейший подводный эксперимент
по исследованию нейтрино

МАТЕМАТИК А Термиты и волшебные круги 96

Код частицы 70 Лиза Маргонелли

Мэттью фон Хиппель Взаимодействие термитов и растительности объясняет
загадочные узоры, наблюдаемые по всему миру
Ученые разрабатывают математический аппарат, чтобы
выявить новые частицы и явления на самом большом Разделы
в мире ускорителе элементарных частиц
От редакции
УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ 50, 100, 150 лет тому назад

Последняя надежда 78 3
104
Ричард Коннифф

Счтмоожбыемзалмиемдлыиутдьалиилти ьдаджосетпаотвеорчннуотСьО2виспзяаттьмиозсмфеенреын,ие
климата?

78 96

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 1

Наши партнеры: Учредитель и издатель:
Некоммерческое партнерство «Международное партнерство
Основатель и первый главный редактор распространения научных знаний»
журнала «В мире науки / Scientific American»
профессор Сергей Петрович Капица Главный редактор:
В.Е. Фортов
Главный научный консультант:
президент РАН акад. А.М. Сергеев
Ответственный секретарь:
О.Л. Беленицкая
Зав. отделом иностранных материалов:
А.Ю. Мостинская
Шеф-редактор иностранных материалов:
В.Д. Ардаматская
Зав. отделом российских материалов:
О.Л. Беленицкая
Выпускающий редактор:
М.А. Янушкевич
Обозреватели:
В.С. Губарев, В.Ю. Чумаков
Администратор редакции:
О.М. Горлова

Научные консультанты:
акад. Е.Б. Александров; д.ф.-м.н. Ж.М. Джилкибаев; член-корр. РАН Н.Н. Колачевский;
член-корр. РАН В.М. Пудалов; д.м.н. С.И. Рапопорт; акад. Б.Н. Четверушкин

Над номером работали:
М.С. Багоцкая, А.П. Кузнецов, С.М. Левензон, Н.Л. Лескова, А.И. Прокопенко, В.И. Сидорова,
Н.Н. Шафрановская

Дизайнер:
Д.А. Гранков
Верстка:
А.Р. Гукасян
Корректура:
Я.Т. Лебедева

Президент координационного совета НП «Международное партнерство
распространения научных знаний»:
В.Е. Фортов
Директор НП «Международное партнерство
распространения научных знаний»:
В.К. Рыбникова
Финансовый директор:
Л.И. Гапоненко
Главный бухгалтер:
Ю.В. Калинкина

Адрес редакции:
Москва, ул. Ленинские горы, 1, к. 46, офис 138;
тел./факс: 8 (495) 939-42-66; e-mail: [email protected]; www.sciam.ru
Иллюстрации предоставлены Scientific American, Inc.
Отпечатано:

ОАО «Можайский полиграфический комбинат», 143200, г. Можайск, ул. Мира, 93,
www.oaompk.ru, www.оаомпк.рф, тел.: 8 (495) 745-84-28, 8 (4963) 82-06-85
Заказ № 100
© В МИРЕ НАУКИ. Журнал зарегистрирован в Комитете РФ по печати. Свидетельство ПИ
№ ФС77–43636 от 18 января 2011 г.
Тираж: 12 500 экземпляров
Цена договорная

Авторские права НП «Международное партнерство распространения научных знаний».
© Все права защищены. Некоторые из материалов данного номера были ранее опубликованы Scientific American или
его аффилированными лицами и используются по лицензии Scientific American. Перепечатка текстов и иллюстраций
только с письменного согласия редакции. При цитировании ссылка на «В мире науки» обязательна. Редакция не всегда
разделяет точку зрения авторов и не несет ответственности за содержание рекламных материалов. Рукописи
не рецензируются и не возвращаются.
Торговая марка Scientific American, ее текст и шрифтовое оформление являются исключительной собственно-
стью Scientific American, Inc. и использованы здесь в соответствии с лицензионным договором.

От редакции

Памяти

Жореса Ивановича Алферова

Мы простились с великим ученым, академиком Жо-
ресом Ивановичем Алферовым. Это огромная, невос-
полнимая утрата и для тех, кто его знал, работал с ним,
учился у него, и для всего общества — не стало после-
довательного и самоотверженного защитника науки
и ученых. Комментируя кончину Ж.И. Алферова, прези-
дент Российской академии наук А.М. Сергеев сказал, что
он был «высшей, самой яркой точкой» российской науки.
«Но у меня, — добавил А.М. Сергеев, — сейчас на пер-
вый план выходит то, что он был самым пламенным за-
щитником российской науки. Для этого он использо-
вал не только академическую трибуну, но и трибуну
Госдумы».

Ж.И. Алферов неоднократно печатался в нашем журна-
ле. Каждая встреча с ним — ярким, умнейшим собесед-
ником — была праздником для нашей редакции, а его
интервью всегда вызывали особый интерес и живой от-
клик у читателей журнала.

В 2013 г. Ж.И. Алферов дал нашему корреспонден-
ту большое и очень откровенное интервью. Фрагмент
из него был опубликован (ВМН, № 5, 2013), но значитель-
ную часть материала Жорес Иванович из скромности по-
просил не включать — считал, что там слишком много
о нем самом. Мы выполнили его просьбу, взяв из бесе-
ды только то, что касается науки. И вот, спустя шесть лет,
мы приняли решение напечатать интервью полностью,
считая, что не имеем права лишать своих читателей ма-
териала, ставшего уникальным. Полная версия интервью
с Ж.И. Алферовым будет опубликована в следующем но-
мере нашего журнала.

Мы глубоко скорбим об уходе выдающегося ученого
и прекрасного человека и выражаем соболезнования
родным и близким Жореса Ивановича Алферова, его
коллегам и ученикам.

Редакция журнала «В мире науки /
Scientific American»

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 3

Illustration by Bryan Christie Эволюция

4 В мире науkи | [03] март 2019

Эволюция

ЭВОЛЮЦИЯ

ЭВОЛЮЦИЯ
И ТРЕНИРОВКИ

Людям в отличие от их родственников-приматов
для здоровья необходим высокий уровень
физической активности

Герман Понцер

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 5

Эволюция

ОБ АВТОРЕ

Герман Понцер (Herman Pontzer) — специалист по эволюционной
антропологии, доцент в Дюкском университете. Он изучает, как в про-
цессе эволюции формировались физиология и здоровье человека.

коло 20 лет назад, в предрассветной сырости дождевого леса
Уганды, я наблюдал сквозь полог пышной листвы за груп-
пой из восьми шимпанзе, спящих на деревьях. Мы — команда
из трех исследователей и двух полевых сотрудников — просну-
лись часом раньше и, поспешно собрав рюкзаки и натянув рези-
новые сапоги, при свете налобных фонарей отправились к месту
назначения. Теперь, выключив свет, мы стояли молча, погружен-
ные в черный океан леса, поверхность которого находилась на высоте 30 м, и слу-
шали, как шимпанзе пыхтят и ворочаются в своих покрытых листьями гнездах.

Тем летом я, молодой аспирант, изучающий эво- чем на 97% совпадает с ДНК орангутанов, горилл,
люцию человека и других приматов, приехал шимпанзе и бонобо. Человекообразные обезья-
в Нацио нальный парк Кибале, чтобы оценить, как ны умны, используют орудия, ссорятся и мирятся
много времени шимпа нзе проводят ка ж дый день, и незаметно ускользают, чтобы заняться сексом.
лаза я по деревь я м. М не к аза лось, что энерги я, за- Некоторые обезьяны могут в борьбе за территорию
трачиваемая при подъеме, может быть определя- убивать соседей и охотятся на другие виды. Дете-
ющим фактором в экологии и эволюции шимпан- ныши учатся у матерей, играют и борются друг
зе, влияющим на анатомию: лазанье должно быть с другом и устраивают истерики. И чем дальше
максимально эффективным, чтобы сохранить мы заглядываем в палеонтологическую летопись,
калории для репродукции и выполнения других тем больше наши предки похожи на других чело-
важнейших задач. За несколько месяцев до это- векообразн ы х обезь я н. Ни од и н современ н ы й ви д
го, размышляя над планами летних исследова- не представляет собой идеальную модель прошло-
ний за удобным столом в заснеженном Гарварде, го: все меняются со временем. Но ныне живущие
я представлял себе шимпанзе, ведущих героиче- человекообразные обезьяны позволяют узнать, от-
скую борьбу за существование. Но тем летом, ког- куда мы появились, и понять, как много в нас оста-
да я вошел в ритм полевой работы, следуя за шим- лось неизменным с древности.
панзе с рассвета до заката, я пришел к совершенно
иному выводу: шимпанзе ленивы. Только недавно И все же раз л и ч и я, а не сходс тва ме ж д у л юд ьм и
я пон я л, что́ лен ь че ловекообразн ы х обезь я н рас- и другими человекообразными обезьянами проли-
сказывает нам об эволюции человека. ва ют све т на мех а н изм ы работы на шего те ла. Из-
учение ископаемых останков, исследования в зо-
Людей интересуют другие человекообразные обе- опарках и лабораториях по всему миру показыва-
зьяны, потому что мы видим в них много общего ют, насколько радикально изменились наши тела
с на ми. Дело не только в том, что на ша ДНК более за последние 2 млн лет. Ученые десятки лет знали,

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Наши ближайшие родственники среди ныне живущих человекообразных обезьян отличаются низким уровнем
физической активности, но лень не сказывается пагубно на их здоровье.

Человек развивался в процессе эволюции так, что ему необходим намного более высокий уровень физической
нагрузки, чтобы быть здоровым.

Новые исследования показывают, что поскольку анатомия и поведение человека менялись в течение последних
2 млн лет, то менялась и физиология.

Мы физиологически адаптировались к интенсивным физическим нагрузкам, которые требуются для охоты
и собирательства.

6 В мире науkи | [03] март 2019

Эволюция

Праздное времяпрепровождение. Семейство горных горилл (Руанда) отдыхает. Человекообразные обезьяны остаются
здоровыми при низком уровне активности.

DAVID CAYLESS Getty Images что последняя глава нашей эволюции связана П римерно через час (никакой спешки!) отправить-
с огромными анатомическими и экологическими ся на поиски освещаемого солнышком фигового де-
изменениями, в том числе с увеличением разме- рева и опять поесть. Возможно, встретиться с дру-
ра мозга, переходом к охоте и питанию мясной пи- зьями, еще почиститься, опять подремать. Около
щей, постоянным усложнением каменных орудий 17:00 — ранний ужин (фрукты, может, немного ли-
и увеличением размера тела. Но исследователи, с тьев), а затем на до на йти под ход я щее дерево д л я
как правило, предполагали, что эти изменения ка- сна, соорудить гнездо и лечь спать. Конечно, ино-
сались формы и поведения, но не фундаменталь- гда бывают и драки, и охота на мелкую обезьяну
ной функции клеток. Современные достижения другого вида, и исступленный хор из пыхтящих
меняют эту точку зрения, показывая, что люди из- звуков и улюлюканья (когда фрукты очень вкус-
менились и на физиологическом уровне. В отличие ные), и альфа-самец должен выделить время в те-
от наших родственников — человекообразных обе- чение дня, чтобы поколотить несколько жертв или
зьян — в ходе эволюции у человека появилась за- продемонстрировать могущество. Но в целом шим-
висимость от физической активности. Чтобы вы- панзе живут довольно спокойно и расслабленно.
жить, нам необходимо двигаться.
И не только шимпанзе. Орангутаны, гориллы
Утраченный рай и бонобо тоже ведут кажущийся ленивым образ
жизни, от которого предостерегают детские сказ-
Обычный распорядок дня шимпанзе в дикой при- ки и программы по борьбе с наркотиками в стар-
роде напоминает ежедневное расписание полусон- шей школе. Человекообразные обезьяны тра-
ных пенсионеров во время круиза по Карибскому тят на отдых, груминг и еду 8–10 ч в день и спят
морю, хотя и с меньшим количеством организо- по 9–10 ч ночью. Шимпанзе и бонобо проходят
ванных занятий. Подъем с зарей, потом завтрак примерно 3 км в день, а гориллы и орангутаны —
(фру кты). Наевш ись досыта, на йти мес теч ко, что- и того меньше. А лазанье по деревьям? Тем летом
бы подремать, может, немножко почиститься. я обнаружил, что шимпанзе покоряют в общей

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 7

Эволюция

сложности примерно 100 м в день, что по затрате ч еловекообразных обезьян, живущих в зоопарках
калорий равно ходьбе на расстояние 1,5 км. Оран- на территории США. Результаты оказались оше-
гутаны лазают по деревьям примерно столько же. ломляющими: даже в неволе у горилл и орангу-
А гориллы, несомненно, занимаются альпинизмом танов доля жировой ткани в среднем составляет
еще меньше, хотя это еще предстоит оценить. от 14 до 23%, а у шимпанзе — меньше 10%, нарав-
не со спортсменами-олимпийцами.
Подобный уровень активности у людей привел
бы к серьезн ы м п роблема м со здоровьем. Ес л и м ы Мы, люди, — странные человекообразные обе-
проходим в день меньше 10 тыс. ша гов, то возрас- зьяны, отличающиеся от своих родственников-
тает риск развития сердечно-сосудистых заболе- приматов. Каким-то образом в ходе эволюции у лю-
ваний и нарушений обмена веществ. Взрослые дей появилась потребность в более высоком уровне
американцы обычно проходят примерно 5 тыс. физической активности для нормального функци-
шагов, и это приводит к вызывающему трево- онирования организма. Сидение часами, груминг
гу уровню заболеваемости диабетом II типа (по- и короткий сон днем (или время перед телевизо-
ражает одного из десяти американцев) и болез- ром) превратились из обычной практики в фак-
нями сердца (причина четверти смертей в США). торы риска для здоровья. Когда и почему мы обме-
С учетом этих данных человекообразные обезья- няли тихое существование, характерное для на-
ны должны находиться в большой беде. Если для ших родственников-обезьян, на более энергичный
сравнения пересчитать хождение и лазанье по де- стиль жизни? Ископаемые находки помогают со-
ревьям в число шагов в день, то становится видно, брать обрывки истории воедино.
что по количеству шагов человекообразные обе-
зьяны редко демонстрируют даже скромные пока- Разветвление
затели, характерные для людей, ведущих сидячий
образ жизни, и никогда не достигают стандартно- Наша ветвь в родословной приматов — гоми-
го уровня для человека — 10 тыс. шагов в день. нины — отделилась от ветви шимпанзе и боно-
бо примерно 6 или 7 млн лет назад, почти в кон-
Следовательно, вся жизнь обезьян связа на с си- це миоцена. До недавнего времени было обнаруже-
дением и отдыхом. Для людей сидение за столом но всего несколько ископаемых останков самых
или перед телевизором в течение длительных пе- первых представителей гомининов. Затем, в те-
риодов чревато повышением риска заболеваний чение 2000-х гг., палеоантропологи, работав-
и уменьшением продолжительности жизни, даже шие в Чаде, Кении и Эфиопии, сообщили о наход-
для тех, кто занимается физическими упражне- ках трех гомининов этого важнейшего периода:
ниями. Во всем мире отсутствие физической ак- Sahelanthropus, Orrorin и Ardipithecus.
тивности наравне с курением считается фактором
риска д л я здоровь я, уби ва ющ и м свы ше 5 м л н л ю- Каждый представитель первых гомининов отли-
дей ежегодно. У представителей взрослого населе- чался от любых современных человекообразных
ния Шотландии, проводивших перед телевизором обезьян целым рядом анатомических деталей че-
больше двух часов в день, на 125% возросло чис- репа, зубов и скеле та. Тем не менее за иск лючени-
ло случаев инфарктов или приступов стенокардии. ем хождения на двух ногах эти виды, по-видимому,
Исследование среди австралийцев показало, что вели существование, подобное нынешним челове-
каждый дополнительный час перед телевизором кообразным обезьянам. Их моляры похожи по раз-
сокращает ожидаемую продолжительность жизни меру на моляры шимпанзе, они такие же острые,
на 22 мин. Я упрощу подсчеты: просмотр всех се- но с более п лотной эма лью, что у казывает на сме-
ри й «Игры п рес толов» под ря д в течен ие 63,5 часов шанную диету из фруктов и другой растительной
будет стоить вам одного дня жизни на этой пла- пищи. У ардипитека — к настоящему времени наи-
нете. более извес тного п редс та вите л я д ревн и х гом и н и-
нов, найденного в Эфиопии в отложениях возрас-
И все же шимпанзе и другие человекообразные том 4,4 млн лет, — были длинные руки с длинными
обезьяны остаются относительно здоровыми при согнутыми пальцами и стопы хватательного типа,
своем обычно низком уровне физической актив- свидетельствующие о том, что частично он прово-
ности. Даже в неволе они редко болеют диабетом, дил жизнь на деревьях. Новый биомеханический
а артериальное давление не повышается с возрас- анализ, который осуществила моя аспирантка
том. Несмотря на то что у шимпанзе естественный из Городского университета Нью-Йорка Элейн Коз-
высокий уровень холестерина, их сосуды не утол- ма (Elaine Kozma), показывает, что у Ardipithecus
щаются и не закупориваются. Поэтому у шимпан- в ходе эволюции появились анатомические изме-
зе не бывает болезней сердца, подобных человече- нения таза, дающие возможность передвигаться
ским, или инфарктов из-за закупорки коронарных по земле в вертикальном положении, эффективно
артерий. И шимпанзе остаются худыми. В 2016 г. расходуя энергию, но не нарушающие способность
мы со Стивом Россом (Steve Ross) из зоопарка Лин- лазать по деревьям. Нашим древним предкам, не-
кольн-парка в Чикаго и командой других ученых сомненно, бы ло удобно в обои х мира х: и на зем ле,
оценивали уровень метаболизма и состав тела и на деревьях.

8 В мире науkи | [03] март 2019

Эволюция

Создан для движения

Поскольку в процессе эволюции у гомининов появились ана- гомининов еще больше увеличился, и им было необходимо
томические изменения, способствующие прямохождению, еще дальше путешествовать в поисках пищи. Человек физи-
они могли передвигаться на большее расстояние с мень- ологически адаптировался к такому физически активному
шими затратами энергии, и это позволило им занять новые образу жизни настолько, что нам необходимы физические
места обитания. С появлением охоты уровень активности упражнения, чтобы оставаться здоровыми.

Вставай и вперед!

Люди отличаются
от шимпанзе и других
человекообразных обезьян
прямой осанкой и широкой
поступью. Анатомические
признаки, позволяющие
ходить и бегать на двух
ногах, эффективно рас-
ходуя энергию, развивались
в ходе эволюции в течение
миллионов лет.

Ardipithecus Australopithecus afarensis Homo erectus Шимпанзе

Эволюция по частям Вертикальное туловище и от-
верстие для спинного мозга
Древние предки человека, в центре основания черепа
включая ардипитека и австрало-
питека, передвигались на двух Форма позвоночника S-образный позвоночник Увеличенные
ногах, но при этом сохраняли неизвестна поясничные позвонки
адаптации для лазанья по де-
ревьям, питались в основном Таз в форме вазы Более мелкая Более прочный таз
растительной пищей, как со- седалищная кость
временные человекообразные
обезьяны, и жили исключитель- Короткие нижние и длинные Удлиненные верхние Длинные нижние конеч-
но в Африке. Уже 1,8 млн лет верхние конечности и нижние конечности ности, короткие верхние
назад в результате эволюции конечности и пальцы
у представителей рода Homo
появились современные Homo erectus
пропорции тела, пищевые при-
вычки, обусловленные охотой Australopithecus afarensis
и собирательством, и первые
люди расселились из Африки
по Евразии.

Ardipithecus kadabba Ardipithecus ramidus Homo sapiens
Бонобо
Illustration by Mesa Schumacher
Шимпанзе
Гориллы

Миллионы лет назад 8 7 6 5 4 3 2 1 Наши дни

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 9

Эволюция

В период между 4 и 2 млн лет назад в летописи Примерно 2 млн лет назад начинают появлять-

гомининов доминирует род Australopithecus, к на- ся явные признаки существования любопытных

стоящему времени насчитывающий по меньшей и умных гомининов, экспериментировавших с но-

мере пять видов, включая знаменитую Люси и ее выми идеями и методами. В 2015 г. в Кении, на за-

родственников. Анатомические изменения ниж- падном берегу озера Рудольф (Туркана), Соня Хар-

ней конечности указывают, что австралопите- манд (Sonia Harmand) из Университета Стони-Брук

ки были более приспособлены к прямохождению с коллегами извлекли из отложений возрастом

и проводили на земле больше времени по сравне- 3,3 млн лет крупные громоздкие каменные ору-

нию с более древними видами. У австралопитеков дия, отдельные из которых весили больше 13,6 кг.

исчезла стопа хватательного типа, большой палец За последние 15 лет во время раскопок в Эфиопии

стопы расположен на одной линии с другими паль- и Кении на стоянках возрастом 2,6 млн лет обнару-

цами, ноги длиннее, и при этом наблюдается та- жили каменные орудия вместе с окаменелыми ко-

кое же соотношение длины ноги и всего тела, как стями животных с характерными выемками и ца-

у ныне живущих людей. Анализ строения таза, ко- рапинами, свидетельствующими о разделке туш.

торый провела Козма, вместе с недавним исследо- На стоянках возрастом 1,8 млн лет кости со следа-

ванием окаменелых отпечатков стопы из Лаэтоли ми рубки и каменные орудия стали нормой, и не

в Танзании показывает, что это существо облада- только больные и раненые животные станови-

ло эффективной современ- лись жертвами для этих го-

ной походкой. Длинные руки Просмотр «Игры мининов. Исследования раз-
и пальцы говорят о том, что престолов» подряд рубленных костей из ущелья
эти гоминины регулярно за- в течение 63,5 часов Олд у ва й в Та нза нии показы-
бирались на деревья за едой вают, что мишенью служи-
и, возможно, для сна. Иссле- ли копытные в расцвете сил.

дования следов износа на зу- будет стоить вам Настолько же важно, что око-
ба х пок азы ва ю т, чт о а вс т ра- одного дня жизни ло 1,8 м лн лет наза д гомини-
лопитеки питались преи- на этой планете ны расселились из Африки
мущественно растительной по Евразии — от предгорий
пищей, так же как древней- Кавказских гор до дождевых

шие гоминины и современ- лесов Индонезии. Наши пред-

ные человекообразные обезьяны. Исходя из того, ки преодолели экологический барьер и оказались

что австралопитеки обладали крупными моля- способны процветать повсюду.

рами с толстой эмалью, можно считать наибо- Забудьте истории о тайной встрече в Эдемском

лее вероятным, что их рацион состоял в основном саду и о Прометее, раздавшем огонь. Именно мани-

из более жестких и богатых волокнами продуктов, пуляции с камнями и добычей в течение миллио-

особенно когда предпочитаемая пища была недо- на лет и разработка стратегии охоты и собиратель-

ступна. ства привели к отделению нашего рода от других

Изменение походки этих древних гомининов человекообразных обезьян, изменившему все без-

в процессе эволюции — прямохождение на двух но- возвратно. Этот тектонический сдвиг ознаменовал

гах, широкий шаг — очень важный элемент, ука- эволюционное появление рода Homo.

зывающий на иной способ передвижения по ланд- Пища для размышлений

шафту. Способность преодолевать большее рассто-

яние с меньшими затратами энергии, возможно, В экологии и эволюции диета — это судьба. То, чем

позволила этим видам расширить среду обитания питается животное, влияет не только на его зубы

по сравнению с современными человекообразными и пищеварительный тракт, но и на физиологию

обезьянами и процветать в менее продуктивных в целом и образ жизни. Виды эволюционно приспо-

районах. Произошли и другие примечательные соблены питаться той пищей, которая находится

и интересные изменения, такие как утрата круп- в достаточном количестве поблизости, и не надо

ных острых клыков у самцов, что, по-видимому, отправляться слишком далеко или быть слишком

отражает изменения социального поведения. Тем ловким, чтобы наесться; трава не прячется и не

не менее растительная диета и сохранившиеся убегает. Питание труднодобываемыми продукта-

адаптации к лазанию по деревьям говорят о том, ми означает, что надо больше двигаться, и зача-

что австралопитеки добывали пищу и проводили стую связано с усовершенствованием когнитив-

дни почти так же, как человекообразные обезьяны: ных навыков. Например, питающиеся фруктами

каждый день они проходили, вероятно, небольшие паукообразные обезьяны в Центральной и Южной

расстояния и много времени проводили, отдыхая Америке обладают более крупным мозгом и каж-

и переваривая волокнистую растительную пищу. дый день перемещаются на расстояние в пять раз

Маловероятно, что им требовалось пройти или они большее, чем ревуны — любители листьев. Пло-

проходили по 10 тыс. шагов в день. тоядные животные африканской саванны в день

10 В мире науkи | [03] март 2019

Эволюция

покрывают в три раза большее расстояние, чем из Аризонского университета и Брайаном Вудом
травоядные, на которых они охотятся. (Brian Wood) из Калифорнийского университета
в Лос-Анджелесе провели исследование популяции
Переход от простого собирательства, свойствен- охотников-собирателей племени хадза в северной
ного человекообразным обезьянам и древним го- Танзании. Оказалось, что мужчины и женщины
мининам, к стратегии охоты и собирательства, э т ой гру п п ы е жед невно исп ыты ва ю т физи ческ у ю
характерной для рода Homo, имел серьезные по- нагрузку, равную обычной еженедельной нагрузке
следствия: эти социально организованные прима- американцев, и перемещаются в день на расстоя-
ты ок аза л ись еще более креп ко св яза н ы. Д л я того ние в три-пять раз больше, чем любые человекоо-
чтобы питаться мясом, необходимы кооперация бразные обезьяны. Первые представители нашего
и разделение пищи, и не только потому, что невоз- рода, не располагавшие техническими изобрете-
можно в одиночку убить или съесть зебру. Мясо ниями, такими как лук и стрелы, вероятно, были
труд но добыть, поэтом у за н яти я охотой и соби ра- еще более активны. В знаковой статье 2004 г. Ден-
тельством становятся возможны благодаря разде- нис Брамбл (Dennis Bramble) из Университета Юты
лению более предсказуемой растительной пищи. и Дэниел Либерман (Daniel Lieberman) из Гарвард-
В современных популяциях охотников-собирате- ского университета, указывая на ряд особенно-
лей около половины суточной потребности в кало- стей скелета Homo erectus, вероятно, свидетель-
риях обеспечивается за счет растений. Недавно ствующих о выносливости при беге, утверждали,
проведенные исследования остатков пищи в зуб- что наш род эволюционно развивался, чтобы пре-
ных камнях ископаемых зубов показали, что даже следовать добычу до ее истощения.
у неандертальцев — искусных охотников, авата-
ры с которыми повсеместно используются привер- Кажется, что продолжавшиеся в течение послед-
женцами палеодиеты, бойкотирующими овощи, — ни х 2 м лн лет у величение размера мозга и услож-
был сбалансированный рацион с большим количе- нение тех нологии на ка п лива лись, подобно раст у-
с твом рас т ен и й, в т ом ч ис ле х лебн ы х з ла ков. щему снежному кому, катящемуся по склону хол-
ма, но представление о существовании какого-то
С появлением охоты и собирательства также толчка, импульса — это иллюзия. У эволюции ве-
была «учреждена» эволюционная премия за интел- ликолепная память, но нет планов. В 2015 г. Ли
лект: изобретение технологических приспособле- Бергер (Lee Berger) с коллегами из Витватерсранд-
ний означало большее количество калорий и боль- ского у н и версите та в ЮА Р объ я ви л и об открыти и
шие шансы на воспроизводство. Социальные сотен останков Homo naledi — нового вида, извле-
навыки оказались бесценными, поскольку коор- ченного из отложений в системе подземных пе-
динация и коммуникация стали неотъемлемой ча- щер Восходящая звезда в Южной Африке, возраст
стью стратегии гомининов. В 2018 г. Элисон Брукс которого определяется между 335 и 236 тыс. лет.
(Alison Brooks) из Университета Джорджа Вашинг- По-видимому, этот вид гомининов (у которых раз-
тона, Р и к Пот тс (R ick Potts) из На ц иона л ьного м у- мер мозга лишь на 10% больше мозга австралопи-
зея естественной истории при Смитсоновском ин- теков, а размер тела такой же, как у первых Homo)
ституте и их коллеги опубликовали данные о на- представляет собой группу внутри нашего рода,
ходках на стоянке в Олоргезайли в Кении, которые «застывшую» в раннем плейстоцене и довольно
свидетельствуют, что 320 тыс. лет назад когни- успешно существовавшую более миллиона лет без
тивные способности гомининов достигли уровня постоянного увеличения размера мозга, наблюда-
сложности, близкого к наблюдаемому у современ- ющегося у других видов Homo. Homo naledi — это
ных людей. Ученые обнаружили черные и красные важное напоминание о том, что эволюция не стре-
пигменты для творческого выражения и действу- мится к чему-то определенному. Наше появление
ющие на дальнем расстоянии сети обмена высо- вовсе не было неизбежным.
кокачественным материалом для каменных ору-
дий. Возраст этих находок совпадает с датиров- Акулы саванны
кой д ревней ш и х (на нас тоя щ и й момент) ос та н ков
Homo sapiens, найденных на стоянке возрастом Ни один признак не развивается изолированно:
300 тыс. лет Джебель-Ирхуд в Марокко, о которых головной мозг должен плотно прилегать к внутрен-
сообщалось в 2017 г. ней поверхности черепа, зубы должны крепиться
к челюсти; мышцы, нервы и кости должны функ-
Более того, чтобы добывать пищу охотой и соби- ц ионировать гармонично. Поведенческие призна-
рательством, гомининам приходилось больше тру- ки — не исключение. Когда поведенческая страте-
диться. Простое продвижение вверх в пищевой це- гия, такая как охота и собирательство, становится
почке означает, что пищу труднее найти: в окру- нормой, появляются физиологические адаптации,
жающем ландшафте имеется намного больше соответствующие ей и даже зависящие от подоб-
«растительных» калорий, чем «животных». Охотни- ной стратегии.
ки-собиратели иск лючительно а ктивны и обычно
п роход ят в ден ь 9 –14 к м пеш ком — о т 12 до 18 тыс. Рассмотрим, например, ситуацию с синтезом
шагов. Мы с Дэвидом Рэйкленом (David Raichlen) витамина C. Для выработки организмом этого

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 11

Эволюция

н еобходимого витамина у первых млекопитающих вознаграждается: при выполнении аэробных

в процессе эволюции появился многоступенчатый упражнений, например во время пробежки, син-

процесс. Этот каскад, в котором задействовано не- тезируются эндоканнабиноиды — возникает так

сколько генов, сохранился у современных грызу- называемая эйфория бегуна. Дэвид Рэйклен с кол-

нов, плотоядных и многих других млекопитаю- легами даже считают, что физические упражне-

щих. Наши предки-приматы десятки миллионов ния способствовали увеличению объема человече-

лет назад настолько увлекались питанием фрук- ского мозга и что в ходе эволюции у человека поя-

тами, богатыми витамином C, что синтез его в ор- вилась потребность в физической активности для

ганизме стал излишним. Появилась физиологиче- нормального развития мозга. Тренировки приво-

ская адаптация к поведению: в гене, задействован- дят к высвобождению нейротрофических факто-

ном на последнем этапе синтеза, накапливались ров, обеспечивающих нейрогенез и развитие моз-

мутации. В результате организм современных га. Известно также, что упражнения улучшают

приматов-антропоидов, включая людей, не спосо- память и предотвращают снижение когнитивных

бен синтезировать витамин С, поэтому при отсут- функций, связанное с возрастом.

ствии этого витамина в рационе человек может за- Наши механизмы обмена веществ тоже эволюци-

болеть цингой и умереть. онировали в соответствии с повышением уровня

Менее очевидный, но близкий к теме пример — активности. Максимальная физическая работо-

эволюция особой формы дыхания, которая назы- способность человека, наш показатель максималь-

вается пассивным дыханием, у нескольких видов ного потребления кислорода (VO2max), по меньшей
акул и скумбриевых (группы, к которой относят- мере в четыре раза выше, чем у шимпанзе. Та-

ся тунец и скумбрия). У данных групп животных кое увеличение связано в основном с изменения-

в процессе эволюции появи- Физическая ми мышц ног, которые на 50%
лось крайне активное пище- нагрузка — крупнее и в которых намно-
вое поведение: они плавают го больше медленных мышеч-
без остановки днем и ночью. ных волокон с высокой вы-

Их организм анатомически не дополнительный, носливостью по сравнению
и физиологически адаптиро- а необходимый с мышцами нижних конечно-
вался, и постоянное движе- элемент стей у других человекообраз-
ние вперед используется для ны х обезьян. В орга низме че-
пассивного заглатывания ловека также больше эритро-

воды через рот и пропускания цитов, которые переносят

через жабры. Такое изменение устранило необхо- кислород к работающим мышцам. Однако адап-

димость активно прокачивать воду через жабры тации к тренировкам, по-видимому, происходи-

и привело к утрате в ходе эволюции соответству- ли и на еще более глубоком уровне и привели к по-

ющей жаберной мускулатуры. Подобная утрата вышению скорости метаболизма в наших клетках

экономит энергию, но представители таких видов и сжигания калорий. Наши совместные исследо-

стали уязвимы к удушью: если они остановятся, вания с Россом, Рэйкленом и другими учеными

то погибнут. показали, что у людей в ходе эволюции увеличи-

Хотя давно известно, что тренировки полезны лась скорость обмена веществ, предоставляюще-

для людей, мы только начинаем понимать, каким го топливо для возросшей физической активности

образом наш организм физиологически адапти- и других свойственных человеку «энергозатрат-

ровался к физически активному образу жизни, ных» признаков, включая более крупный мозг.

которого требуют занятия охотой и собиратель- Все вышеперечисленные свидетельства застав-

ством. Адаптации появились как на уровне прак- ляют по-новому взглянуть на физическую нагруз-

тически каждой системы органов, так и на кле- ку. С 1980-х гг., после ажиотажа, вызванного появ-

точном уровне. Несколько наиболее интересных лением вызывающего потоотделение спандекса,

работ в этой области касаются изменений мозга. физические упражнения преподносятся как спо-

Во-первых, в результате эволюции нашего мозга соб снижения веса или как «блюдо» в ассортимен-

человек стал меньше спать, даже в таких сообще- те «шведского стола» здорового образа жизни, на-

ствах, где нет искусственного освещения и других подобие маффинов из овсяных отрубей. Но физи-

современных отвлекающих в ночное время факто- ческая нагрузка — не дополнительный элемент,

ров. Люди по всему миру — хадза в африканской а необходимый, и снижение веса — это, вероят-

саванне, садоводы из племени чимане в дождевых но, единственный результат, которого не добить-

лесах Амазонки или жители Нью-Йорка — спят но- ся упражнениями. Наш организм развивался так,

чью около семи часов, намного меньше, чем чело- что ему требуется ежедневная физическая актив-

векообразные обезьяны. Рэйклен с коллегами по- ность, и, следовательно, тренировки не столько

казали, что наш мозг развивался таким образом, заставляют наше тело работать больше, сколько

что продолжительная физическая активность принуждают его работать лучше. Исследования,

12 В мире науkи | [03] март 2019

Эволюция

проводившиеся в моей и других лабораториях, в Глазго, демонстрирует, как это может выглядеть.
продемонстрировали, что физическая нагруз- Сотрудники почты — не атлеты, но они активно
ка мало влияет на ежедневные затраты энергии проводили весь день, обрабатывая почту. Те, кто
(охотники-собиратели хадза ежедневно сжига- проходил по 15 тыс. шагов или проводил по семь
ют столько же калорий, сколько и ведущие сидя- часов в день на нога х (показатели, похожие на на-
чий образ жизни представители Запада), и это бл юдаем ые у х а дза), обла да л и более здоровой сер-
одна из причин, почему тренировки — неподхо- дечно-сосудистой системой и не имели нарушений
дящий инструмент для снижения веса. Физиче- обмена веществ.
ские упражнения регулируют способ расходова-
ния энергии организмом и координируют жизнен- Раз уж мы затронули эту тему, то нам многому
ные функции. мож но поу ч итьс я у та к и х гру п п, к а к х а дза. Пом и-
мо большого объема тренировок и рациона на ос-
Последние достижения метаболомики показали, нове натуральных продуктов, в жизни предста-
что работающие мышцы высвобождают сотни мо- вителей таких культур много свежего воздуха, об-
лекул сигнальных веществ, и мы только начинаем щения с друзьями и семьей, эгалитаризм — это
разбираться, каким дистанционным физиологи- норма, и уровень экономического неравенства ни-
ческим действием они обладают. Продолжитель- зок. Мы не знаем точно, как эти факторы влияют
ные упражнения уменьшают степень выраженно- на здоровье охотников-собирателей, но известно,
сти хронического воспаления, представляющего что их отсутствие усугубляет хронический стресс
собой серьезный фактор риска развития болезней у жителей развитых стран, что, в свою очередь,
сердечно-сосудистой системы. Тренировки пони- способствует развитию ожирения и заболеваний.
жают характерные для состояния покоя уровни
стероидных гормонов — тестостерона, эстрогена Нам было бы проще привыкнуть к более активно-
и прогестерона, — и этот факт помогает объяснить м у образу ж изн и, ес л и бы не п ри ход и лось бороть-
снижение уровня заболеваемости раком репродук- ся со 180-килограммовой гориллой, сидящей в на-
тивных органов среди взрослых, регулярно зани- шей голове. Как витамин C для наших предков-ан-
мающихся физическими упражнениями. Трени- тропои дов, та к и высок а я физи ческ а я а кти внос ть
ровки могут несколько ослабить утреннее повыше- была неизбежна в течение последних 2 млн лет
ние у ровня кортизола, гормона стресса. Известно эволюции гомининов. Не было ни необходимости
также, что физические нагрузки улучшают чув- в том, чтобы избавиться от древней обезьянопо-
ствительность к инсулину (инсулинорезистент- добной с лабости к обжорству и лени, ни да вления
ность — механизм, непосредственно связанный отбора. Сегодня мы, творцы своей среды обита-
с диабетом II типа) и способствуют превращению ния, позволяем своей вн у тренней обезь яне с лиш-
глюкозы не в запасы жира, а в запасы гликогена ком много диктовать, как конструировать совре-
в мышцах. Регулярные упражнения повышают менный мир: питаемся легкодоступной пищей,
эффективность борьбы нашей иммунной системы чрезмерно увлекаемся просмотром «Ходячих мерт-
с инфекцией, особенно когда мы стареем. Даже не- вецов» вместо настоящих прогулок, просиживаем
большие нагрузки, например когда вы стоите, а не часами за столом, общаясь друг с другом в соци-
сидите, заставляют мышцы вырабатывать фер- альных сетях. Мы восхищаемся, когда видим себя
менты, помога ющ ие уда лять жиры из цирк улиру- в д ру ги х че ловекообразн ы х п ри мата х, но на м с ле-
ющей крови. дует беспокоиться, если мы видим обезьян в нас.
На самом деле мы отличаемся от них больше, чем
Неудивительно, что в таких популяциях, как кажется.
племя хадза, не развиваются болезни сердца, диа-
бет или другие заболевания, поражающие населе- Перевод: С.М. Левензон
ние индустриальных стран. Но нам не нужно ста-
новиться охотниками-собирателями или бегать ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
на марафонские дистанции, чтобы извлечь поль-
зу из знаний об эволюции. Изучение таких групп, Понцер Г. Парадокс физической активности // ВМН, № 4, 2017.
как хадза, чимане и других, показывает, что объем T he C row n Jou les: Energet ic s, E colog y, a nd E volut ion i n Hu m a ns
тренировок гораздо важнее интенсивности. Пред- a nd Ot her P r i mates. Her ma n Pont z er i n E volut iona r y A nt h ropolog y,
ставители этих племен проводят весь день на но- Vol. 26, No. 1, pa ges 12 –24; Ja nua r y/Febr ua r y 2017.
гах, от зари до заката, и на физические нагрузки, Economy and Endurance in Human Evolution. Herman Pontzer
преимущественно в виде ходьбы, приходится боль- i n Cu r rent Biolog y, Vol. 27, No. 12, pa ges R613 – R621; Ju ne 19, 2017.
ше двух часов в день. Мы можем последовать их
примеру и вместо использова ния ма шины ходить
пешком или ездить на велосипеде, подниматься
по лестницам и изыскивать возможности работать
и отдыхать так, чтобы не сидеть. Недавнее иссле-
дование, проведенное среди почтовых работников

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 13

БИОЛОГИЯСОЦИА ЬНАЯБиология

БАБУИНОВ
Тесное сотрудничество между бабуинами, видимо,
помогает животным преодолеть последствия
тяжелого детства, и это может оказаться
актуальным и для человеческого здоровья

Лидия Дэнуорт

Группа бабуинов собирается в сумерках
в Национальном парке Амбосели в Кении.
Здесь исследователи наблюдают за ними,
чтобы понять, как социальные аспекты их
поведения влияют на здоровье.

14 В мире науkи | [03] март 2019

Биология

ЖИЗНЬ

АМБОСЕ И

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 15

Биология

ОБ АВТОРЕ

Лидия Дэнуорт (Lydia Denworth) живет
в Бруклине и занимается популяризаци-
ей науки. Она автор книги «Я слышу твой
шепот: глубокое погружение в науку
о звуке и языке» (I Can Hear You Whisper:
An Intimate Journey through the Science of
Sound and Language, 2014). Сейчас она ра-
ботает над книгой о научном рассмотре-
нии феномена дружбы.

В роще хинных деревьев на гра-
нице Национального парка Ам-
босели в южной части Кении
только что наступил рассвет.

Группа из 70 бабуинов бодро присту-
пает к утренним делам. Несколько обе-
зьян еще дремлют на верхних ветвях,
но большинство уже спускаются одна
за другой в пожухлую траву.

Шестилетняя самка Гайавата чистит шерсть сво- О днако раз в несколько минут Хуавэй отбегает
ей старшей сестре Ходжи, вычесывая грязь и па- к своей матери Гайавате и на мгновение прячется
разитов. «Словно человек просыпается, принимает под ее рукой, прежде чем продолжить игры.
душ, чистит зубы и расчесывается, — тихо произ-
носит Киньуа Варутере (Kinyua Warutere), старший Судьбой Хуавэя и его товарищей по играм осо-
специалист по полевой работе в Проекте по изу- бенно интересуется Сьюзен Альбертс (Susan
чению бабуинов в Амбосели. — Они будут так об- Alberts), которая наблюдает за ними через би-
щаться, пока не у йд ут со стоянки. Матери чистят нокль, стоя у заляпанного грязью внедорожника.
детей. Друзья чистят друзей». Альбертс занимается эволюционной биологией
в Дюкском университете и выступает соруководи-
Некоторые детеныши уже начали играть. Ху- телем Проекта по изу чению бабу инов в А мбосели.
авэю, самому маленькому из них, нет еще и двух Она исследует их поведение на протяжении 34 лет.
месяцев. Он выделяется ярким розовым младен- Когда в 1971 г. проект был основан приматологами
ческим личиком и заметной черной шерстью, ко-
торая скоро пожелтеет, а затем станет серова-
то-коричневой. Он возится со своим приятелем,
и они лупят друг друга по головам, словно котята.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Photographs by Nichole Sobecki

Уже около 50 лет ученые из Проекта по изучению бабуинов в Амбосели регистрируют поведение диких животных,
используя точные методы наблюдения. Полученные данные показывают, что бабуины, столкнувшиеся с трудностями
в раннем возрасте, умирают раньше, чем те, у кого в детстве проблем не было.

Однако недавно появились сведения, что бабуины могут преодолеть трудности раннего периода жизни, если сфор-
мируют прочные связи с другими членами своей группы. Исследователи из Амбосели предполагают, что социальные
отношения могут играть важную роль для поддержания физического здоровья.

Эти новые соображения, возникшие в эволюционной биологии, могут изменить наши представления о том, как
устроено здоровье населения и как надо с ним работать. Люди, у которых было трудное детство, как правило, чаще
болеют. Могут ли прочные социальные связи спасти этих людей от влияния проблем, пережитых в раннем возрасте?

16 В мире науkи | [03] март 2019

Биология

13

Полевой исследователь Лонгида Сиоди (Longida Siodi)
с помощью антенны определяет местоположение
бабуинов, на которых надеты ошейники с радиомаяками
(1). Члены группы Йоды сидят на равнине (2). Сотрудник
Рафаэль Мутутуа высматривает бабуина, за которым он
будет сегодня наблюдать (3).

2 скую полосу препятствий», как ее называет Аль-
бертс. От 30% до 50% бабуинов погибают в первый
Джейн (Jea nne A lt ma nn) и Стюартом А льтма нна ми год жизни, в основном от истощения, болезней
(Stuart Altmann), их целью было докопаться до эво- и хищников. Некоторым особям приходится тяже-
люционных истоков социального поведения этих лее, чем остальным, если, например, они родились
животных. В дальнейшем исследователи сфокуси- в сезон засухи или рано осиротели. В первом та-
ровали свое внимание на выяснении долговремен- ком долгосрочном исследовании, опубликованном
ных последствий событий раннего детства. в 2016 г., ученые из Амбосели показали, что труд-
ности в раннем детстве резко снижают общую
Ша нсы Хуа вэя и его сверс тн и ков мог у т быть не- продолжительность жизни — почти в два раза.
равны. Им еще предстоит преодолеть «дарвинов-
Однако недавно исследователи обнаружили ис-
точник потенциальной защиты от последствий тя-
желого детства — это прочные стабильные соци-
альные отношения с другими бабуинами. Сейчас
ученые пытаются выяснить, насколько каждый
отдельный бабуин может повлиять на свою судьбу
с помощью взаимоотношений. Это важный вопрос
не только для обезьян, но и для людей, чье детство
прошло в тяжелых условиях.

Бабу ины и люди значительно различа ются. Од-
нако многое в нашей и их жизни потрясающе схо-
же — начиная с воздействия окружающей среды
в детстве и заканчивая социальными отношени-
ями во взрослом возрасте и структурой смертно-
сти. И действительно, когда изучали, от чего зави-
сит здоровье человека, выяснилось, что низкий вес
при рождении и плохое питание матерей приво-
дят к целому спектру проблем со здоровьем у детей
в старшем возрасте. Кроме того, ретроспективные
исследования показали, что ранние психологи-
ческие тра вмы из-за наси лия и ли потери родите-
лей также связаны с высоким риском возникнове-
ния психологических или медицинских проблем
во взрослом возрасте.

У бабуинов жизнь короче (но не намного), и в ней
меньше дополнительно влияющих факторов,

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 17

Биология позволяли удобно наблюдать за тысячами бабу-
инов, а также за слонами, зебрами и жирафами.
1 После того как Альтманны создали свою полевую
станцию в 1971 г., Джейн, которая изначально изу-
2 чала математику, а в конечном итоге взяла на себя
ответственность за весь проект, серьезно задума-
лась над тем, как получить точные наблюдения.
Она разработа ла методик у, согласно которой у че-
ные следуют за отдельными животными в опре-
деленном порядке на протяжении определенного
времени, тщательно записывая, что делает каж-
дая особь и с кем взаимодействует. В 1974 г. Джейн
А льтма нн оп убликова ла статью с описа нием мето-
да сбора материала для получения надежных по-
веденческих данных в естественных условиях оби-
та ния. Эта стать я с та ла фа ктически библией д ля
приматологов.

Альтманн также решила сделать две очень не-
обычные вещи. Во-первых, она обратила внима-
ние на самок тогда, когда господствовало пред-
ставление, что судьбу животного определяет жест-
кая конкуренция, и в центре внимания, таким
образом, находилась агрессия самцов. Когда мы

Записи о социальных взаимодействиях членов группы Доля выживших в группеКак проблемы в раннем
Акации (1). Фекалии одного из бабуинов из группы возрасте влияют
Йоды, собранные для определения уровня гормонов SOURCE: “CUMULATIVE EARLY LIFE ADVERSITY PREDICTS LONGEVITY IN WILD BABOONS,” BY JENNY TUNG ET AL.,на выживаемость
и иерархической структуры внутри группы (2). IN NATURE COMMUNICATIONS, VOL. 7, ARTICLE NO. 11181; APRIL 19, 2016; Graphic by Amanda Montañez
Анализ жизни и смерти 196 самок диких бабуинов
поэтому эти животные могут дать нам замечатель- из Амбосели показал, что проблемы, возникшие в раннем
ную возможность объединить эволюционные и ме- возрасте, суммируются и это имеет далеко идущие по-
дицинские исследования, чтобы разобраться, от- следствия, важные для продолжительности жизни. Самки,
куда возникают наши болезни и как с ними луч- столкнувшиеся в начале жизни с тремя и более проблема-
ше бороться. Как говорит Элизабет Арчи (Elizabeth ми, например засухой, наличием братьев или сестер близ-
Archie), заместитель директора в Амбосели и спе- кого возраста или смертью матери, умирают в среднем
циалист по поведенческой экологии в Универси- на десять лет раньше, чем те, у кого было легкое детство.
тете Нотр-Да м, «то, что мы наблюдаем связь меж-
ду социальной поддержкой и долголетием у жи- 100 Бабуины, не сталкивавшиеся
вотных, у которых нет ни тех, кто может отвести с проблемами в детстве
их в больницу, ни даже самих больниц, означает,
что здесь должен быть какой-то фундаментальный 90
биологический процесс». Иначе говоря, быть здоро- Одна проблема
вым — это не только иметь доступ к медицинской
помощи. 80

История исследований в Амбосели 70

Альтманны впервые приехали в Африку в 1963 г., 60
когда немногие приматологи работали в дикой
п ри роде. Он и п рове л и нескол ько мес я цев в К ен и и 50
и Танзании, прежде чем выбрали в качестве места
исследований Амбосели. Раскинувшиеся более чем 40
на 350 км2 заросли акации и открытые саванны
30 Две проблемы
20

Три проблемы
10 и более

0
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Возраст (годы)

18 В мире науkи | [03] март 2019

Биология

1

В месте наблюдения: Мутутуа и Сиоди наблюдают 2
за группой Акации в сумерках в начале ноября (1). Один
из бабуинов из группы Акации кормится на дереве (2).

в 2017 г. встретились в ее кабинете в Принстонском через год после оконча ния кол леджа. Прежде чем
университете, где Альтманн была заслуженным стать руководителем, она была одной из первых
профессором экологии и эволюционной биологии, асп и ра нток А л ьтма н н. Арч и и эвол юц ион н ы й био-
она сказала, что «в то время иногда явно считалось, лог из Дюкского университета Дженни Танг (Jenny
иногда просто подразумевалось, что эволюцию вер- Tung) были аспирантками Альбертс, а сейчас они
шат самцы». Однако социальная структура бабуи- занимают должности заместителей руководителя.
нов определяется женскими особями. Самки обыч- Вместе они изучают все, начиная от демографиче-
но всю свою жизнь проводят в одной группе, а сам- ской структуры и заканчивая генетикой и описа-
цы уходят по мере достижения половой зрелости. нием микробиома, у шести групп обезьян, за кото-
«Я чувствовала, что у млекопитающих, особенно рыми наблюдают. Среди трех кенийских старших
у приматов, включая человека, самки не только
управляют своей жизнью в той же мере, что и все
остальные, но еще и контролируют следующее по-
коление. Почему же это не имеет отношения к эво-
люции?» Альтманн понимала, что ей необходимо
собирать да нные об одной и той же гру ппе живот-
ных на протяжении нескольких поколений. Она
рассказывала: «Это было настолько очевидно, что
результаты не заставили себя ждать. Это была на-
стоящая драма длиною в целую жизнь».

В группе ученых, работающих в Амбосели, тоже
можно проследить женскую иерархию, в академи-
ческом смысле. Сама Альтманн остается руково-
дителем. Альбертс пришла в Амбосели в 1984 г.,

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 19

Биология

полевых помощников Варутере самый молодой, он 1
работает всего 23 года. Управляющий Рафаэль Му-
тутуа (Raphael Mututua) и его заместитель Серах 2
Сайялел (Serah Sayialel) начали работать в проекте
в 1980-х гг. Даже персонал лагеря, водители и по- рождении. Как рассказывает антрополог Крис Ку-
вар, — старожилы. зава (Chris Kuzawa) из Северо-Западного универ-
ситета, Баркер и его коллеги предположили, что
Здесь отчетливо видны преимущества такой ор- нехватка питательных веществ во внутриутроб-
ганизации. Варутере, Мутутуа и Сайялел узнают ный период в долгосрочной перспективе может
каждое животное с первого взгляда, даже если оно приводить к повышенному риску развития у взрос-
бежит или мелькает в кроне дерева. Когда мы на- лых людей хронических заболеваний, связан-
блюдали, как группа бабуинов начинает свой день, ных с лишним весом. Похожие выводы следовали
Варутере записывал в желтый полевой блокнот все и из некоторых трагических естественных экспе-
рождения, смерти, видимые повреждения и репро- риментов. Например, в конце Второй мировой вой-
дуктивный статус самок, который хорошо опреде- ны, зимой 1944–1945 гг., жители Нидерландов, на-
ляется по цвету седалищной части и степени набу- ходившиеся в немецкой оккупации, столкнулись
хания. Когда такая перепись была окончена, Вару- с тяжелым голодом, когда перебои на железной до-
тере приступил к сбору данных, в точности следуя роге перекрыли доступ к продовольствию. Долго-
методике, придуманной Альтманн много лет на- срочное исследование выживших в «голландскую
зад. Он наблюдал за отдельными особями в тече- голодную зиму» показало, что недоедание негатив-
ние десяти минут, записывая все, что они дела- но повлия ло на сердечно-сосудист у ю систем у, ме-
ют (едят, отдыхают, чистят шерсть), с кем контак- таболизм и когнитивные функции тех, кто родил-
тируют и т.д. Варутере с коллегами обеспечивают ся во время этого периода.
равную продолжительность наблюдений за каж-
дым животным. В свете этих открытий в 1992 г. Баркер и био-
химик из Кембриджского университета Николас
Умножьте эти утренние данные на два подхо- Хейлс (C. Nicholas Hales) предложили гипотезу эко-
да в день, шесть дней в неделю, 52 недели в году номного фенотипа, согласно которой организм,
и на 48 лет, и в результате вы получите базу дан- столкнувшись с тяжелыми условиями на ранних
ных, почти не имеющую аналогов ни для какой
другой дикой популяции. В ней представлено около
1,8 тыс. животных, относящихся к 6,5 поколениям.
Но эти записи еще и очень личные. В зашифрован-
ных таблицах рассказаны истории тысяч взаимо-
действий вроде того, которое мы только что наблю-
дали между Ходжи, Гайаватой и Хуавэем.

Влияние раннего опыта

Собирая подробности жизни бабуинов более че-
тырех десятилетий, ученые из Амбосели задума-
лись, как можно соотнести их исследования с ак-
тивно развивающейся областью эпидемиологии,
изучающей формирование здоровья в процессе
развития организма. С 1980-х гг. набирали силу
теории о влиянии раннего опыта на заболевания
взрослого возраста. Однако они оставались непро-
веренными. У людей действительно сложно отли-
чить влияние неблагоприятных факторов в дет-
стве от влияния здорового образа жизни и доступ-
ности медицинской помощи.

Идея, что особенности развития могут быть важ-
ны, появилась в 1986 г., когда сейчас уже покой-
ный британский эпидемиолог Дэвид Баркер (David
Barker) опубликовал серию статей, посвященных
связи между воздействиями во внутриутробный
период и такими взрослыми заболеваниями, как
диабет, гипертония и инфаркт. Помимо много-
го другого, Баркер показал, что высокий риск воз-
никновения са харного диабета II типа в 1960-х гг.
у взрослых британцев связан с низким весом при

20 В мире науkи | [03] март 2019

Биология

3

Сотрудники Проекта по изучению бабуинов в Амбосели исследуют животных из групп Акации (1, 3), Йоды (2) и др. Иссле-
дования в области эволюции, осуществленные благодаря этим бабуинам, могут быть полезны для здравоохранения.

этапах жизни, может изменить некоторые аспек- сти — способности орга низма приспосабливатьс я
ты развития ради краткосрочного выживания. На- к среде разными способа ми. Лу чше всего это ви д-
пример, нехватка питания у плода может повлиять но у короткоживу щи х животны х, та ки х ка к неко-
на особенности метаболизма глюкозы. Спустя при- торые виды сибирских полевок. Руководствуясь
мерно дес ять лет у ченые обрати ли внима ние, что у ровнем материнского мелатонина, который про-
у некоторых видов, особенно у насекомых, усло- никает в матку, детеныши, рожденные в начале
вия, в которых находится организм на ранних эта- лета, быстро взрослеют и размножаются, а рож-
па х развити я, п редск азы ва ю т, в к а кой среде буде т денные в конце лета, когда дни становятся коро-
жить взрослая особь. Тогда они пересмотрели свою че, замедляют свое развитие и не размножаются
теорию: адаптация к сложностям на ранних сро- до наступления весны.
к а х развити я л у ч ше го т овит орга н изм к та к и м же
условиям во взрослой жизни. При этом особенно Другие исследователи неожиданно наткнулись
отмечается, что несоответствия, например недо- на долговременные последствия раннего психоло-
едание в раннем периоде и обилие пищи впослед- гического и социального стресса. В 1980-х гг. в ка-
с твии, мог у т с л у жить причиной заболева ний. Та- лифорнийской клинике, занимающейся пробле-
кая мысль быстро распространилась в среде спе- мами ожирения, работал врач Винсент Фелитти
циалистов здравоохранения. В недавнем докладе (Vincent Felitti). У него была пациентка, чей лиш-
А л ьбертс говори ла о том, что эти моде л и с та л и об- ний вес, по-видимому, был связан с пережитым
щепринятыми. в детстве сексуальным насилием. Это побудило
Фелит ти искать связи межд у проблема ми в семье
Вариабельность адаптивных реакций зависит в детском возрасте и болезнями и рискованным по-
от так называемой онтогенетической пластично- ведением во взрослом.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 21

22 В мире науkи | [03] март 2019

Биология

Фелитти объединил усилия сначала с Робертом в разное время, и мать каждого сталкивается

Андой (Robert Anda), затем с Центрами контроля с уникальным набором условий среды». В исследо-

и профилактики заболеваний и другими органи- вании 2016 г., опубликованном в журнале Nature

зациями. Все вместе в 1995 г. они запустили иссле- Communications, проанализированы истории жиз-

довательский проект «Неблагоприятный детский ни 196 самок и рассмотрено шесть типов проблем,

опыт» (НДО) (Adverse Childhood Experiences, ACE). с которыми животные сталкивались в первые че-

Они выделили семь типов проблем в детстве, среди тыре года свой жизни: засуха, размер группы (он

которых были такие, как семейное и другое наси- влияет на конкуренцию и плодовитость), иерар-

лие, наличие в семье самоубийц или отбывающих хическое положение матери, вовлеченность в со-

тюремное заключение. У более чем 9,5 тыс. взрос- циальные взаимодействия, наличие брата или се-

лых, принявших участие в этом опросе, была вы- стры, рожденных в пределах 18 месяцев, и смерть

явлена достоверная связь между числом проблем, матери.

с которыми сталкивался человек в детстве, и ве- Результаты получились однозначные. Бабуины

роятностью того, что он будет употреблять нарко- с тремя или более типами проблем умирали на де-

тики, совершать попытки самоубийства или де- сять лет раньше по сравнению с теми, у кого было

монстрировать иное рискованное поведение. Если не более одного типа (медианная продолжитель-

человек сталкивался с четырьмя и более пробле- ность жизни в группе была 18,5 лет). «Потрясаю-

мами, это усиливало риск в 4–12 раз. В исследо- щий эффект, — рассказывала Альтертс. — Он объ-

вании также выяснилось, что подобный опыт по- ясняет 12% всей вариабельности продолжительно-

вышает вероятность заболеваний сердца, возник- сти жизни, это очень большое влияние».

новения раковых опухолей Крис Кузава из Северо-За-

и других биомедицинских падного университета, ру-
ководящий на Филиппинах
Применениепроблем.
эволюционных
А л ьбертс, Та н г и и х кол леги подходов долговременным исследова-
поняли, что эти идеи можно нием формирования здоро-
проверить на бабуинах Ам- вья человека, был рад узнать,

босели. В 2015 г. группа уче- что в Амбосели опытным пу-
тем проверили модель пред-
в здравоохраненииных оценила гипотезу пред-
сказывающей адаптивной сказывающей адаптивной
реакции, которую он всег-
может быть полезнореакции с помощью данных, да счита л весьма огра ничен-
для определениясобранных в 2009 г., когда
была ужасная засуха, от ко- ной. Среда, в которой прохо-
дит начало жизни организ-
причин заболеванийторой погибли 98% всех ан-
тилоп гну в парке. Исследова- ма, может предсказывать

тели обратили внимание на взрослых самок бабу- условия, в которые попадет взрослая особь, толь-

инов, которые родились в прошлые либо влажные, ко для короткоживущих животных, таких как по-

либо засушливые годы. Затем они сравнили их левки. В этом случае факторы окружающей среды

плодовитость в 2009 г., поскольку репродуктивный не изменятся с момента рождения особи до начала

успех — это основной показатель в эволюционной ее размножения, поясняет Кузава. Однако для лю-

биологии. Как и ожидалось, в сильную засуху все дей, чья продолжительность жизнь может дости-

животные размножались плохо. Но кроме того гать 70 лет и даже больше, подобная модель может

оказалось, что самки, рожденные в засушливые быть неактуальна. Кузава говорит: «Можно наблю-

годы, размножаются не лучше, а даже хуже, чем дать, как одну и ту же идею повторяют, не приво-

самки, рожденные в дождливые годы. Это вступи- дя никаких настоящих доказательств». Бабуины,

ло в прямое противоречие с гипотезой предсказы- живущие до 30 лет, более сопоставимы с челове-

вающей адаптивной реакции, согласно которой ком. Поэтому Кузава называет проект в Амбосели

самки, рожденные в сухой год, должны быть более «уникальной возможностью для выявления таких

приспособлены к размножению в засуху. Альбертс долгосрочных эффектов».

с коллегами предполагают, что на самом деле ра- Отношения повышают устойчивость

ботает почти противоположная модель — огра-

ниченного развития, согласно которой «рождение Важно понять, в какой степени более поздние воз-

в скудной среде приводит к нарушениям в любых действия могут компенсировать людям серьезные

условиях». трудности в раннем возрасте. Недавние исследо-

Ученые разработали схему для изучения не- вания в Амбосели помогают ответить на этот во-

благоприятного детского опыта у бабуинов. По- прос. Не у каждого бабуина с несчастным детством

скольку эти животные размножаются круглый был печальный конец. На самом деле продолжи-

год, то у всех новорожденных разный жизнен- тельность жизни у них различалась достаточ-

ный опыт. Альбертс говорит, что «все р ождаются но сильно, чтобы предположить, что некоторым

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 23

Биология

животным удается изменить свою судьбу. Иссле- Итак, Силк, Альбертс и Альтманн обратились

дователи из Амбосели обнаружили, что прочные к базам данных Амбосели. Альбертс уже разрабо-

взаимоотношения помогают животным проти- тала то, что они назвали индексом социальности.

востоять разрушительным последствиям тяже- Этот показатель отражал силу социальных связей

лого детства. Например, рождение в засушливый на основании расстояния между особями, чист-

год смягчалось наличием высокоранговой мате- ки шерсти и другого социального поведения. В ос-

ри. При неблагоприятной обстановке в детстве по- новном ученые оценивали, насколько часто сам-

ведение, связанное с чисткой шерсти, ослабевало ки дружелюбно взаимодействовали между собой.

между самками, но почти не страдало между жи- Затем для каждой определили количество выжив-

вотными разных полов, что свидетельствует о на- ших детей. К общему удивлению оказалось, что во-

личии некоторого запаса прочности. Ранний опыт влеченность в социальную жизнь отражает репро-

влиял на потомков через материнскую линию. дуктивный успех лучше, чем иерархическое поло-

Альбертс рассказывает: «Если ваша мать умер- жение и другие измеренные показатели. Такие,

ла, но у нее не было про- по словам Силк, ошелом-

блем в детстве, то по срав- Поскольку ляющие результаты были
нению с теми, у кого мать социальные связи опубликованы в журнале
жива, ваша выживаемость имеют некоторое Science в 2003 г.
снижена, но еще не так кри-
тично. Но если ваша мать Для того чтобы убедить-
ся, что их данные не спе-

погибла и она росла в не- защитное влияние цифичны только для Ам-
благоприятной обстановке, на продолжительность босели, Силк вместе с эво-
то вам конец». жизни, сейчас люционными биологами
из Пенсильванского уни-
Такие результаты согла- верситета Робертом Сей-
суются с первыми работа-

ми в Амбосели, показавши- исследовательская фартом (Robert Seyfarth)
ми функциональную значи- группа в Амбосели и уже покойной Дороти
мость социальных связей. выясняет, как Чини (Dorothy Cheney) про-
В середине 1990-х гг. исс ле- вела аналогичный анализ
дователи пожинали уро- данных, полученных при

жай, полученный благода- исследовании бабуинов
в заказнике Мореми в Бот-
социальное поведениеря долгосрочным наблю-
дениям, организованным
сване. Сейфарт рассказы-
проникает под кожуДжейн Альтманн. Они рас- вает: «Нас поразила схо-
и влияет на работуполагали полными (рожде- жесть результатов в обоих

ние, размножение, смерть) исследованиях». В 2014 г.
последующие исследова-
геномаданными примерно для сот-
ни самок. Альтманн и Аль- ния, как в Амбосели, так

бертс объединились с эволюционным биологом и в Мореми, показали, что социальные связи вли-

Джоан Силк (Joan Silk), которая сейчас сработа- яют не только на размножение, но и на продолжи-

ет в Университете штата Аризона, чтобы изучить, тельность жизни.

как социальные связи могут влиять на репродук- В целом у бабуинов негативные последствия пло-

тивный успех животного. хого детства перевешивают положительный эф-

Силк год проработала научным сотрудни- фект от социальных отношений. Однако посколь-

ком в Амбосели. Когда в конце 1990-х гг. и начале ку социальные связи имеют некоторое защитное

2000-х гг. приматологи начали говорить, что у жи- влияние на продолжительность жизни, сейчас ис-

вотных есть друзья, она решила проверить, так следовательская группа в Амбосели выясняет, «мо-

ли это, и если окажется, что да, определить, какое жет ли дружба спасти вас», как называет это Арчи.

это имеет значение. Общественное мнение гла- И если да, то скорее всего для этого есть биологиче-

сило, что в иерархических сообществах обезьян ские причины. «Что при этом происходит на моле-

ключевую роль играет доминирование. Силк за- кулярном и физиологическом уровне? — спраши-

интересовалась появившимися свидетельства- вает Танг, которая занимается взаимодействием

ми, что у человека социальные отношения связа- генов и поведения, — Как оно [социальное поведе-

ны со здоровьем. В основополагающей работе, опу- ние] проникает под кожу и влияет на работу гено-

бликованной в журнале Science в 1988 г., социолог ма?»

Джеймс Хаус (James House) со своими коллегами Самый любопытный результат Танг, опубли-

из Мичиганского университета пришел к выводу, кованный в 2016 г. в журнале Science, был полу-

что отсутствие социальных связей так же смер- чен не на бабуинах, а на группе макак-резусов,

тельно опасно, как ожирение и курение. содержащихся в неволе. В ее у ниверситетской

24 В мире науkи | [03] март 2019

Биология

л аборатории социальный статус животных изме- Позже в то утро в Амбосели мы с Альбертс при-
няют искусственно, создавая и перемешивая груп- сели на скалистый холм, откуда видны были пасу-
пы самок. Когда исследователи проверили клет- щиеся внизу бабуины, зебры и гну. Она завершила
ки разных особей, чтобы понять, насколько они рассказ о своей работе, рисуя схему в моем блокно-
справляются с инфекциями, то обнаружили явные те. Это три прямоугольника в одном ряду. На левом
различия в регуляции генов иммунной системы она написала ПРВ (проблемы раннего возраста),
в соответствии с социальным положением живот- на среднем — ССВ (социальная структура взрос-
ного. Танг объяснила: «Мы считаем, что социаль- лых), и на правом — В + З (выживаемость и здоро-
ная интеграция и социальная изоляция, возмож- вье). Затем Альбертс соединила прямоугольни-
но, напрямую влияют на работу нашей иммунной ки стрелками слева направо, чтобы показать, что
системы». проблемы влияют на социальную структуру, кото-
рая в свою очередь влияет на выживаемость. По-
И хотя Танг не может изменять статус животных следние исследования послужили основанием для
в группе диких бабуинов, она сейчас ищет схожие третьей стрелочки, огибающей социальную струк-
за кономерности, используя фека лии обезьян, ко- туру и связывающей проблемы в детстве напря-
торые собирает в одноразовые стаканчики. Под мую со здоровьем. Она показывает, как большое
руководством Арчи группа ученых секвенирует количество проблем перевешивает пользу от креп-
микробиомы в собранных 20 тыс. образцов. Уче- ких отношений.
ные уже обнаружили, что микробиом бабуинов
социально структурирован: у животных из од- Такие стрелки очень важны. Очевидно, что не-
ной социальной группы будет схожий набор ми- приятности в детстве должны влиять на выжива-
кроорганизмов. Более того, внутри одной группы емость. Но как именно между ними вписываются
животных большее сходство будет среди тех, кто социальные связи? Насколько они могут сделать
вычесывает шерсть друг другу, чем среди тех, кто вас здоровее? Может ли быть, что более здоровые
так не делает. Как только секвенирование будет особи с большей вероятностью вступают в соци-
закончено, исследователи начнут выяснять, какие альные взаимодействия?
аспекты микробиома могут быть связаны со здо-
ровьем животных, выживаемостью и репродук- Альбертс возвратила мне блокнот со словами:
тивным успехом. «Я думаю, что все эти стрелки именно такие». Она
имела в виду, что каждый элемент влияет на дру-
Новые и деи об онтогенетической п ластичности, гой так, как она изобразила. Если это верно, то со-
возникающие при работе с бабуинами в Амбосе- циальные связи способны изменить жизнь осо-
ли, вызывают не только восхищенное возбужде- би, которая в детстве столкнулась с бедствиями.
ние, но и споры. Когда ученые опубликовали обзор- Но да же ес л и это не подтверд итс я, А л ьбертс убе ж-
ную статью в 2017 г. в журнале Evolution, Medicine, дена, что бабуины все равно смогут рассказать
& Public Health, она получила пять комментариев, нам многое о нас самих. Как она говорит, когда
в том числе от Кузавы, усомнившегося в осмыслен- у какого-то феномена, волнующего человечество,
ности понятия «ранний период жизни», которое на ходятс я эволюционные истоки, это очень си ль-
авторы использовали в отношении всего периода но влияет на то, как мы планируем решать связан-
от зачатия до половой зрелости. Другие коммента- ные с этим проблемы.
торы отмечали, что авторы не уделили должного
внимания родителям, оказывающим значитель- Перевод: М.С. Багоцкая
ное влияние на ранних этапах. А еще некоторые
сомневались, что модель, полученная в результа- ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
те набл юден и й за жи вотн ы м и, може т быть полез-
ной для изучения заболеваний человека. Са польски Р. Экономическое нера венство отражается
на здоровье // ВМН, № 1–2, 2019.
При этом почти все согласны, что применение
эволюционных подходов в здравоохранении мо- Baboon Met aphysics: T he E volut ion of a S ocia l M i nd. Dorot hy L .
жет быть полезно для определения причин забо- Cheney and Robert M. Seyfarth. University of Chicago Press, 2007.
леваний и разработки наилучших методов борьбы
с ними. В обзорной статье 2017 г. в журнале Lancet Cumulative Early Life Adversity Predicts Longevity in Wild Ba-
отмечалось: «не будет преувеличением предполо- boons. Jen ny Tu n g et a l. i n Nat u re Com mu n ic at ions, Vol. 7, A r t icle
жить, что <…> [это] может иметь революционное No. 11181; April 19, 2016.
значение». Авторы объясняют, что данный под-
ход позволит лучше понять, почему нищета и ли- T he Cha l lenge of Su r v iva l for Wi ld I n fa nt Baboons. Susa n A lber t s
шения имеют столь сильное влияние на здоровье in American Scientist, Vol. 104, No. 6, pages 366–373; November–
и продолжительность жизни. Они подчеркивают, December 2016.
что такие факторы, как вредные привычки, не мо-
гут объяснить всего. Ведь, как говорит Альбертс,
у бабуинов нет навыков здорового образа жизни.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 25

Нейробиология

26 В мире науkи | [03] март 2019

Нейробиология

МОЗГНЕЙРОБИОЛОГИЯ

И ЕДА
Может ли операция по снижению
веса изменить взаимодействия между
кишечником и мозгом?
Брет Стетка

Illustration by Bomboland

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 27

Нейробиология

ОБ АВТОРЕ

Брет Стетка (Bret Stetka) — писатель из Нью-Йорка и редактор веб-ресурса Medscape
(принад лежащего WebMD). Сотрудничал с Wired, NPR и The Atlantic. Окончил
Медицинскую школу Виргинского университета в 2005 г.

Первая тарелка
омлета оказалась
для Терезы
Ей был 41 год, она работа-

потрясением. ла координатором медсе-
стер в медицинском центре
Стэнфордского университе-

та, и в дни перед операцией у нее полностью пропал аппетит. Она толь-

ко пила жидкости и то лишь по рекомендации хирурга. Однако когда

к ней вернулся интерес к еде, казалось, что ее отношения с пищей кар-

динально изменились.

Омлет был первой твердой пищей Терезы за по- забеременеть, ни сама беременность. «Раньше я
следние четыре недели, он оказался простой, мяг- весила 122 кг, — вспоминает Тереза. — и я просто
кой и маслянистой едой. Неожиданно она получи- не могла избавиться от лишнего веса, хотя пере-
ла полное удовлетворение от такого блюда. Исчез- пробовала все: любые диеты, множество упражне-
ло стремление к сладостям и слишком соленым ний». Лишние килограммы мешали ей справлять-
закускам. Ее больше не привлекали картофель ся с малышом. «Я не успевала за своим сыном», —
фри и пышные десерты, которые она так любила рассказывает Тереза.
раньше. Желание есть вернулось к ней, но впервые
в жизни есть правильно оказалось просто. Рукавная резекция желудка позволяет умень-
шить желудок размером с футбольный мяч до раз-
Терезе провели рукавную резекцию желудка — мера банана, то есть примерно до 15% от первона-
одну из множества возможных операций на же- чального. Год спустя, после многих месяцев пи-
лудке и кишечнике, способствующих снижению тания умеренным количеством здоровой пищи,
веса. Тереза признает, что после операции, прове- Тереза похудела до 68 кг. «Для меня это даже слиш-
денной в 2012 г., главной неожиданностью для нее ком, — говорит она, — но после операции я дей-
была не потеря лишних килограммов, а полное из- ствительно стала питаться иначе».
менение вкусовых пристрастий.
Когда в 1960-х гг. начали выполнять такие опера-
Она с детства боролась с лишним весом. ции, врачи считали, что это просто механическое
Не помогали ни годы приема гормонов, чтобы ограничение. Предполагалось, что уменьшенный

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Долгое время врачи считали, что операции для снижения веса помогают пациентам похудеть за счет того, что
уменьшается размер желудка, но сейчас обнаружены и другие механизмы.

У пациентов, которым выполнили такую операцию, значительно повышается активность тех зон мозга, которые
взаимодействуют с кишечником.

Кроме того, хирургическое вмешательство вызывает изменения в микрофлоре пищеварительной системы, что
влияет на передачу сигнала от кишечника к мозгу и может способствовать появлению новых, более здоровых пище-
вых привычек.

28 В мире науkи | [03] март 2019

Нейробиология

SCIENCE SOURCE желудок не сможет вместить и переработать много системах задействована маленькая структура го-
еды. Пациенты быстрее насыщаются, едят меньше ловного мозга, которая называется гипоталаму-
и поэтому сбрасывают вес. сом. Он вырабатывает гормоны, помогающие кон-
тролировать многие процессы в организме. Пер-
Отчасти эта идея верна. Но сейчас ученые зна- вая система срабатывает при голоде. Желудок
ют, что все не так просто. Снижение веса у Терезы, выделяет гормон грелин, воздействующий на ду-
по-видимому, было вызвано резкими изменениями гообразное ядро в гипоталамусе. Эта структура
диалога между ее кишечником и мозгом. Операция
косвен но с ти м ул и рова ла обра- Кишечная микрофлора может играть роль в развитии
зование новых нервных связей, ожирения. Шунтирование желудка, вероятно,
которые измени ли ее пищевые способствует долговременным изменениям в популяциях
мысли и желания. микробов, находящихся в пищеварительной системе.
в свою очередь выделяет нейропептид Y, который
Современной науке извест- действует как нейромедиатор, возбуждая центры
но, что аппетит, метаболизм аппетита, расположенные в складчатом наруж-
и вес регулируются с помо- ном слое головного мозга — в коре. Это заставля-
щью сложных взаимодействий ет нас искать еду. Предвкушая прием пищи, мозг
между кишечником и мозгом. по блуждающему нерву посылает сигнал желудку,
В этом запутанном процес- чтобы тот готовился к пищеварению. «Это может
се играют роль механические п роис ход ить п рос т о п ри ви де, за па хе и л и м ыс л я х
воздействия, гормоны, желч- о еде, — рассказывает гастроэнтеролог из Клиники
ные кислоты и даже микробы, Майо, специалист по проблемам ожирения Андрес
живущие в нашем кишечнике. А коста Карденас (A ndres Acosta Ca rdenas). — На ш
Ученые обнаружили, что опе- мозг подготавливает тело к приему пищи».
ра ции д ля снижения веса вли-
яют на всю эту систему и мо- Второй путь между кишечником и мозгом слу-
гут ее изменить. Изучение по- жит для подавления аппетита. Когда мы едим, жи-
добных изменений помогает ровая ткань, поджелудочная железа и желудочно-
исследователям разобраться, кишечный тракт выделяют гормоны, в том числе
как эти сложные взаимодей-
ствия управляют нашим пи-
щевым поведением, пристра-
стиями в еде и неистовым по-
иском ка лорий при голода нии.
Данная работа позволит также
выявить новые мишени для те-
рапии — это могут быть микро-
бы или сам мозг, так что опас-
ная хирургическая процедура
останется в прошлом.

Мозг встречается с кишечником

Нам всем знакомы физические проявления взаи-
модействия кишечника с мозгом: бабочки, порха-
ющие в животе во время влюбленности, урчание
в животе, возникающее, когда надо выступить
с речью. Эти проявления возникают из-за того,
что мозг посы лает нервные и г у мора льные сигна-
лы желудочно-кишечному тракту.

И наоборот, кишечник может отправлять сиг-
налы мозгу. На самом деле, у нас в животе распо-
ложена нервная сеть, которую иногда называют
вторым мозгом. Она помогает контролировать пи-
щеварение и продвижение пищи по нашему девя-
тиметровому желудочно-кишечному тракту. Она
напрямую взаимодействует с мозгом с помощью
блуждающего нерва, соединяющего мозг со мно-
гими жизненно важными органами.

Два основных нервных пути, соединяющих ки-
шеч н и к с мозгом, контрол и ру ют а п пе тит. В обеи х

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 29

Нейробиология

лептин и инсулин. Сами по себе эти гормоны вы- Хирургическое решение

полняют много функций, связанных с пищеваре- Наши мозг и желудок непрерывно взаимодейству-

нием и обменом веществ. Действуя вместе, они со- ют, обмениваясь сообщениями с помощью гор-

общают в другую область гипоталамуса, что мы монов и нейромедиаторов. Поэтому прерывание

наелись. Мозг велит нам прекратить прием пищи. этого диалога, которое должно происходить при

Голод и сытость постоянно сменяют друг дру- операциях для похудения, будет иметь свои по-

га. Однако связанные с голодом пути взаимодей- следствия.

ствуют еще и с такими областями, как минда- Исследователи показали, что в первые дни и не-

лина, отвечающая за эмоции, и гиппокамп, обе- дели после операций для снижения веса сладкая,

спечивающий память. Поэтому наши ощущения жирная и соленая еда становится менее вкусной

в животе и «заедание» неприятностей в большей (именно это обнаружила Тереза). В одном иссле-

степени связаны с настроением или ностальги- довании, опубликованном в 2010 г., нейробиолог

ческими воспоминаниями о бабушкином пиро- из Университета штата Луизиана Ханс-Рудольф

ге, чем со временем приема пищи. Благодаря выс- Берту (Hans-Rudolf Berthoud) выяснил, что по-

шим психическим процессам еда обретает кон- сле операции по шунтированию желудка кры-

текст. Еда — это часть культуры. Как выразился сы перестали отдавать предпочтение пище с вы-

драматург Бернард Шоу: соким содержанием жи-

«Нет любви более искрен- «Ожирение — ров. В 1990-х гг. многие
ней, чем любовь к еде». это заболевание, исследовательские груп-
сопровождающееся пы сообщали, что после
Существует также на- таких операций паци-
сла ждение от сидения енты теряют пристра-
за обеденным столом. Еда

активирует нашу систе- изменением связи стие к сладкой и соленой
му подкрепления, побуж- между кишечником пище. Позже, в иссле-
дая нас есть ради удо- и мозгом. Для довании 2012 г., прове-
вольствия, а не ра ди удов- денном группой ученых
летворения потребности из Брауновского уни-

в энергии. Многие ученые верситета, было показа-
но, что у взрослых паци-
персонализированногосчитают, что именно эта
связь между кишечни-
ентов значительно сни-
лечения нам нужноком и мозгом ответствен- зилась тяга к сладостям
определить, какая частьна за появление лишнего и фастфуду после опера-

веса. этой связи работает ции для снижения веса.
Исследования с исполь- Изменен ие вк усов
зованием методов нейро-
и пристрастий может
неправильно у каждоговизуализации подтверж- быть вызвано изменени-
конкретного пациента»дают, что еда, так же как ями в выделении нейро-

секс, наркотики и азарт- медиаторов и чувстви-

ные игры, может вызывать Андрес Акоста Карденас, тельности к ним в про-
повышенное выделение Клиника Майо цессах взаимодействия
дофамина в системе под- мозга и к и шеч н и к а.

крепления в мозге. Этот В 2016 г. Берту с коллега-

нейромедиатор обеспечивает сильнейшую моти- ми обнаружил, что у мышей на протяжении деся-

вацию и может повышать интенсивность приема ти дней после операции для снижения веса в об-

пищи ради самого процесса, а не ради получения ластях мозга, участвующих во взаимодействии

питательных веществ. Исследователи обнаружи- с кишечником, еда вызывала дополнительную

ли, что для крыс сладкая еда даже привлекатель- нейронную активность по сравнению с тем, что

нее кокаина. Директор Национального института было до операции. В частности, увеличение ак-

по изучению злоупотребления наркотиками пси- тивности наблюдалось на пути, идущем от чув-

хиатр Нора Волков (Nora Volkow) подтвердила и для ствительных нейронов желудка в ствол мозга к ла-

людей то, что и так известно любителям шокола- теральному парабрахиальному ядру — это, наря-

да во всем мире: воздействие пищи на систему под- ду с миндалиной, часть системы подкрепления

крепления может быть сильнее чувства сытости мозга.

и мотивировать нас продолжать есть. Эти откры- Данной темой занимается биохимик Ричард

тия указывают на нейробиологическое сходство Палмитер (Richard Palmiter) из Вашингтонско-

наркотической зависимости и переедания, хотя го университета. В исследовании, опубликован-

вопрос, может ли еда вызывать настоящую зави- ном в 2013 г. в журнале Nature, группа Палмите-

симость, остается спорным. ра испол ь зова ла соче т а н ие г ене т и ческ и х ме т одов

30 В мире науkи | [03] март 2019

Нейробиология

и клеточную стимуляцию, в том числе оптоге- которым этой операции не делали. Животные
нетику, позволяющую управлять живой тканью из прооперированной группы потеряли почти 30%
с помощью света, чтобы активировать или вы- веса, а у грызунов, которым была перенесена ми-
ключить определенные нейроны в стволе мозга крофлора, вес достоверно снизился на 5%. В кон-
в пути, идущем к парабрахиальному ядру у мы- трольной группе, с которой ничего не делали, вес
шей. Ученые обнаружили, что активация этого не снизился. То, что грызуны могут похудеть без
пути сильно снижает потребление пищи. И на- хирургического вмешательства, просто благода-
против, при его выключении мозг становится не- ря переносу микрофлоры от прооперированных
чувствительным к тому коктейлю гормонов, ко- животных, позволяет считать, что потеря веса по-
т оры й обы ч но си г на л изи руе т о сы т ос т и, и м ы ш и сле операции хотя бы отчасти связана с влиянием
продолжают есть. этих микробных популяций.

Исс ледова ние Па лмитера позволяет за к лючить, В аналогичном исследовании, опубликованном
чт о парабра х иа л ьн ы й п у ть помогае т на м сдерж и- в 2015 г. Фредриком Бекхедом (Fredrik B ckhed)
вать свой а ппетит. Поскольк у именно в этом п у ти из Гетеборгского университета, выяснилось, что
после операции наблюдается необычайная актив- два типа операций для снижения веса — шунти-
ность, вероятно, именно эта гиперактивность, об- рование желудка с гастроеюноанастомозом по Ру
наруженная Берту, обеспечивает после операции и вертикальная бандажированная гастропласти-
пищевую удовлетворенность. По его словам, мозг ка — приводят к стойким изменениям микрофло-
должен теперь научиться довольствоваться мень- ры у человека. Такие изменения могут быть свя-
шими порциями. заны с несколькими факторами: это и изменение
рациона после операции, и уровень кислотности
Операция для снижения веса — несомненно, ме- в желудочно-кишечном тракте, и то, что после
ханическое изменение: организм должен приспо- шунтирования непереваренная пища и желчь (вы-
собиться к меньшему объему. Но тут явно есть деляемая печенью пищеварительная жидкость бо-
и что-то еще. Берту предполагает, что когда после лотно-зеленого цвета) поступают в более нижнюю
опера ции в кишечник попа дает больше неперева- часть кишечника.
ренной пищи, в ответ выделяются гормоны, пред-
у п реж да ющ ие мозг, что на до мен ьше ес ть. И в ре- В рамках того же исследования Бекхед с колле-
зул ьтате измен яе тс я а кти внос ть мозга в п роцессе га ми скарм лива ли мыша м образцы микрофлоры,
еды. Если ученый прав, то успешность операции, полученные от людей, подвергшихся или не под-
по крайней мере в краткосрочной перспективе, мо- вергшихся операции. Все грызуны в той или иной
жет быть связана не только с уменьшением разме- с тепен и наби ра л и вес, но м ы ш и, пол у ч и вш ие м и-
ра желудка, но и с изменением взаимодействия крофлору от пациентов после операции, набрали
между кишечником и мозгом. на 43% меньше.

Микробный мозг Как изменения кишечной микрофлоры могут из-
менить взаимодействия между кишечником и моз-
В сложных взаимодействиях между мозгом гом и повлиять на вес? Хотя ответ до сих пор не-
и кишечником есть еще один участник, с ко- ясен, есть несколько многообещающих версий.
торым может быть связан эффект от операции Определенные популяции микробов могут спрово-
для снижения веса. Специалисты считают, что цировать передачу гормональных и нервных сиг-
микрофлора — триллионы одноклеточных орга- налов к мозгу, которые влияют на развитие нерв-
низмов в нашей пищеварительной системе — вли- ных цепей, задействованных в контроле движений
яет на возникновение заболеваний, в том числе и тревожности. Бекхед предполагает, что микро-
на многие заболева ния, связа нные с мозгом. Счи- флора после операций для снижения веса может
тается, что наши сожители и их геном (микробиом) похожим образом воздействовать на области моз-
вносят свой вклад в развитие аутизма, рассеянно- га, связанные с аппетитом и пищевыми предпо-
го склероза, депрессии и шизофрении, взаимодей- чтениями.
ствуя с мозгом либо косвенно, через посредниче-
ство гормонов и иммунной системы, либо напря- Свою роль может сыграть и нейромедиатор серо-
мую через блуждающий нерв. тонин. В на шем орга низме около 90% серотонина
производится в кишечнике, и в 2015 г. исследова-
Исследование, проведенное директором Центра тели из Калифорнийского технологического ин-
контроля веса Массачусетской больницы обще- ститута выяснили, что по крайней мере частично
го профиля гастроэнтерологом Ли Капланом (Lee этот процесс зависит от микроорганизмов. Изме-
Kaplan), позволяет заключить, что микробиом мо- нится микрофлора — изменится выработка серо-
жет играть роль в развитии ожирения. В 2013 г. тонина. А это может иметь большое значение, по-
в журнале Science Translational Medicine была опу- тому что, как показано в многочисленных иссле-
бликована работа, в которой Каплан с коллегами дованиях, стимуляция серотониновых рецепторов
переносили кишечную микрофлору от мышей, пе- в мозге позволяет достоверно снизить набор веса
реживших шунтирование желудка, к тем м ышам, у грызунов и у человека.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 31

Нейробиология

Исправление связей гормональные колебания в ответ на прием пищи
между кишечником и мозгом и психологические особенности. То, что обнару-
жил Акоста Карденас, подтверждало идею, что
От ожирения страдает более 600 млн человек четко выделяются отдельные разновидности
во всем мире. И замечательно, что благодаря опе- ож и рен и я и ч т о и де а л ьное лечен ие, вероя т но, бу-
рациям по снижению веса открылись новые пути дет уникальным для каждого пациента. Напри-
решения этой проблемы. Некоторые направления мер, в его исследовании у 14% пациентов с ожире-
позвол ят обойтись без опера ц и и л ибо ос та вить ее нием присутствовал поведенческий или эмоцио-
только для самых крайних случаев. Таким обра- нальный компонент, который позволял вместо
зом, главной мишенью в борьбе с лишним весом операции рекомендовать поведенческую тера-
может стать связь между мозгом и кишечником. пию. Кроме того, Акоста Карденас прогнозирует,
ч т о в буд у щем с т а не т возмож н ы м на значат ь п ро-
Например, в 2015 г. Управление по санитар- биоти к и и л и а нтибиоти к и тем па ц иента м с ож и-
ному надзору за качеством пищевых продуктов рением, у которых нарушена микрофлора.
и медикаментов (FDA) одобрило использование
ус т ройс т в а, с т и м ул и ру ющег о бл у ж да ющ и й нерв, На данный момент невозможно с уверенностью
ч т обы пода ви т ь тя г у к еде. Х и ру рг и м п ла н т и руе т сказать, какие изменения в связях между моз-
аппарат, состоящий из электродов и генератора гом и кишечником вызвали набор веса у Терезы.
электрических импульсов, в брюшную полость Но очевидно, что ей помогла операция, позволив
так, чтобы можно было подавать электрическое поддерживать желаемый вес 68 кг по крайней мере
воздействие на блуждающий нерв. Хотя точно в течение четырех последующих лет.
не известно, как это работает, прибор одобрили
благодаря исследованиям, в которых пациенты, Ее ноги теперь не болят. У нее больше энергии.
в течение года получающие лечение с помощью Она може т у гнатьс я за сы ном. И хотя она п ризна-
данного устройства, сбросили на 8,5% больше ет, что за прошедшие годы к ней вернулись некото-
лишнего веса, чем те, у кого такого устройства рые пищевые пристрастия, они уже не так сильны,
не бы ло. как раньше, и лучше поддаются контролю.

Такой подход менее инвазивен, чем операция «До операции у меня не было самоконтроля. Я
для снижения веса, но на сегодня стимуляция не могла удержаться, — вспоминает Тереза. — Те-
блуждающего нерва не так эффективна, как мно- перь, ес ли картофель фри ока жетс я на обеденном
гие другие способы лечения ожирения. В то же вре- столе, я могу съесть немного, не буду себе отказы-
мя некоторые смелые нейрох иру рги изу ча ют воз- вать. У меня просто нет больше желания есть так,
можность использования методики, которая назы- как раньше. Я наверняка не доем половину».
вается «глубинная стимуляция мозга». Этот подход
одобрен для лечения болезни Паркинсона и обсес- Перевод: М.С. Багоцкая
сивно-компульсивного расстройства и заключает-
ся в стимулировании определенных областей моз- ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
га с помощью вживленных электродов. Хотя по-
добн ые исс ледова н и я на ход ятс я еще в зачаточ ном Conser ved Sh i f t s i n t he Gut M icrobiot a Due to Gast r ic B y pass Re-
состоянии, в качестве возможных мишеней уже duce Host Weig ht a nd Ad iposit y. A l ice P. L iou et a l. i n S cience T ra ns-
исследуются многие зоны мозга, задействованные lat iona l Med ici ne, Vol. 5, No. 178, A r t icle No. 178r a41; Ma rch 2013.
в контроле аппетита.
Roux-en-Y Gastric Bypass and Vertical Banded Gastroplasty
Акоста Карденас из Клиники Майо верит, что Induce Long-Term Changes on the Human Gut Microbiome Con-
в будущем лучшим подходом к лечению ожирения tributing to Fat Mass Regulation. Valentina Tremaroli et al. in Cell
будет персонализированный. «Ожирение — это за- Met abol ism, Vol. 22, pa ges 228 –238; Aug ust 4, 2015.
болевание, сопровождающееся изменением связи
между кишечником и мозгом, — говорит он, — но, Eat i ng i n M ice w it h Ga st r ic B y pa ss Su rger y Causes E x a g gerated
я д у ма ю, д ля персона лизирова нного лечения на м Act ivat ion of Br a i nstem A nore x ia Ci rcu it. M ichael B. Mu mph rey et
нужно определить, какая часть этой связи рабо- al. in International Journal of Obesity, Vol. 40, No. 6, pages 921–928;
тает непра ви льно у ка ждого конкретного па циен- June 2016.
та. Чтобы результаты лечения были наилучшими,
я пытаюсь выяснить, есть ли у пациента пробле- Microbes on Your Mind. Moheb Costandi; Scientific American
мы с микрофлорой, гормонами, или он "заедает" Mind, July/August 2012.
стресс».

В 2015 г. Акоста Карденас с коллегами прове-
рили многочисленные факторы, возможно, свя-
занные с ожирением у более 500 человек с нор-
мальным весом, лишним весом и ожирением.
Среди этих факторов были такие, как скорость
н асыщения, скорость опустошения желудка,

32 В мире науkи | [03] март 2019



1 2
3 6

1. Академики А.Н. Тихонов (слева) 4

и А.А. Самарский

2. Академики В.А. Ильин (слева)

и А.А. Самарский
3. Слева направо: академики Е.П. Велихов,

А.А. Самарский, О.М. Белоцерковский
4. Академик А.А. Самарский
5. А.А. Самарский с женой А.Т. Уразбаевой,

А.Н. Тихонов
6. Академики Л.П. Феоктистов (слева)

и А.А. Самарский

5

34 В мире науkи | [03] март 2019

гНиагпалнетчоавхИСТОРИЯ РОССИЙСКОЙ НАУКИ
19 февраля 2019 г. исполнилось 100 лет со дня рождения
выдающегося ученого-математика академика Александра
Андреевича Самарского. О его вкладе в развитие
отечественной науки рассказал научный руководитель
Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН
академик Борис Николаевич Четверушкин.

— Борис Николаевич, 19 февраля на фасаде зда- Он рассказывал, как их отряд прорывался
ния ИПМ им. М.В. Келдыша появилась новая из окружения под Вязьмой, что было голодно, кто-
мемориальная доска, посвященная академику то не выдерживал, сдавался немцам, но большин-
А.А. Самарскому. Расскажите о нем, пожалуй- ство продолжали сражаться и пробивались к сво-
ста. им. Эти люди выиграли войну. И то, что они были
с нами достаточно долго, очень важно для нас.
— А лекса н др А н дреевич — это у ника льное явле-
ние в нашей научной жизни. Он сочетал в себе ка- — А когда он вернулся к учебе в университете?
чества великолепного ученого и замечательного — В 1943 г. А.А. Самарский вернулся в Москву
педагога — чего стоит создание молодежных школ по вызову ректората. Здесь надо назвать его учи-
по прикладной математике и математическому теля Андрея Николаевича Тихонова — великого
моделированию! Кроме того, он участник Великой ученого, дважды Героя Социалистического Труда.
Отечественной войны, кавалер ордена Славы, был После окончания университета в 1945 г. А.А. Са-
тяжело ранен в боях под Москвой. марский поступил к нему в аспирантуру. Шко-
лу Тихонова — Самарского отличало следующее:
Влияние Александра Андреевича Самарского они шли в математике не от ее внутреннего разви-
велико до сих пор, несмотря на то что его уже нет тия, часто абстрактного, а от реальной задачи. Их
с нами почти 11 лет. Во-первых, он один из наи- знаменитый учебник, написанный в 1951 г., когда
более цитируемых авторов-математиков в нашей Александр Андреевич был еще молодым ученым,
стра не. Во-вторы х, его нау чна я школа продолжа- кандидатом наук, выдержал очень много изданий
ет действовать и плодотворно влиять на качество именно по этой причине.
работы нашего института и других научных орга- В 1963 г., когда нас, третьекурсников, агитирова-
низа ций стра ны. В-третьи х, неоценимо его нра в- ли идти на специализацию в различные научные
ственное влияние на наше поколение, которое мы организации, меня привлек Институт прикладной
стараемся передать молодежи. математики. Перед нами выступил А.А. Самар-
ский. А мы как раз изучали математическую фи-
— Я прочитала, что Александр Андреевич зику на базе их учебника, и для того чтобы решать
ушел на фронт добровольцем. конкретные задачи, мне это было наиболее близко.
Должен сказать, что роль А.А. Са марского в соз-
— Да, в июле 1941 г. после окончания четвер- дании основ современной прикладной математи-
того курса физического факультета Московско- ки трудно переоценить. Теория разностных схем,
го университета он ушел добровольцем на фронт, их устойчивость, точность, итерационные ме-
хо тя у него бы ло не очен ь хорошо со зрен ием. Уча- тоды, консервативность — все это связано с име-
ствовал в боях при обороне Москвы. Подорвался нем Александра Андреевича. Еще важно сказать,
на мине, получил тяжелое ранение, десять месяцев
провел в госпиталях. Часть осколков так и оста-
лись у него в теле.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 35

История российской науки

что он уже в конце 1970-х — начале 1980-х гг. по- с читают. Кстати, в Соединенных Штатах тоже
нял, что математическое моделирование — это происходил этот процесс, параллельно нашему.
не только узкоспециальное решение важных за- Мне рассказывали, что точно так же, на арифмо-
дач, но и то, что может широко войти в сферы на- ме т ра х, в э т о врем я рабо та л и и в СШ А.
шей деятельности и быть двигателем научно-тех-
нического прогресса. В каком-то смысле он даже — Расскажите, пожалуйста, подробнее о его
опередил время: именно сейчас это становится бо- участии в атомном проекте.
лее реализуемо с учетом появления высокопроиз-
водительных вычислительных систем. Но то, что — В феврале 1948 г. состоялось сверхсекретное
математическое моделирование, его становление совещание у И.В. Курчатова. Встал вопрос о мощ-
как науки тесно связано с ним, — это несомненно. ности взрыва. Л.Д. Ландау объяснил на примере
И его усилия, направленные на организацию со- простой модели, обыкновенного дифференциаль-
ответствующих программ развития математики ного уравнения, как рассчитать мощность взры-
в нашей стране, исключительно велики. ва. Присутствовавший там А.Н. Тихонов предло-
жил провести прямой численный расчет взрыва
— Вы упомянули, что А.А. Самарский был за- на основе полных моделей физических процессов
мечательным педагогом. (выделения тепла за счет ядерных реакций и газо-
динамики). По тем временам это казалось совер-
— Да, это так. Не могу сказать, что он был блестя- шенно неподъемным: не было ни теории, ни опыта
щим лектором, не в этом дело. Но его энтузиазм, практического применения вычислительных ал-
понимание важности проблемы, которой он зани- горитмов для решения сложных задач математи-
мался, бескорыстие — все это зажигало людей. Он ческой физики. Л.Д. Ландау сказал, что в случае
организовывал различные математические шко- успеха это будет научный подвиг.
лы, причем по всему Советскому Союзу. Я считаю,
что становление прикладной математики, вычис- В кон це ма я 1948 г. бы ла созда на гру п па под ру-
лительной математики в бывших союзных респу- ководством А.Н. Тихонова, на которую была воз-
бликах в значительной мере произошло благода- ложена задача расчетов этих изделий. В груп-
ря А лекса н дру А н дреевич у. На ш и кол леги в Литве, пу вошел только что окончивший аспирантуру
Белоруссии, Украине, Грузии, Узбекистане — мы А.А. Самарский, который стал правой рукой Ан-
все работали вместе. И с некоторыми (особенно Бе- дрея Николаевича. И действительно, во время ра-
лоруссией и Узбекистаном) мы и сейчас поддержи- боты над этим проектом и были созданы основы
ваем хорошие отношения. С дру гими стра на ми — теории разностных схем. Не только решалась кон-
меньше, но я д у ма ю, что зерна, которые посеяны, кретная и нужная задача, но и создавался фун-
когда-то дадут свои плоды. да мент д л я да л ьней шего развити я нау к и. Та к чт о
роль А.А. Самарского в выполнении этого задания
Вообще, его организаторский талант, стремле- очен ь бол ьша я. Л юд и де ла л и ве л и кое де ло и бы л и
ние помочь проявились достаточно рано. Он мне счастливы осуществлением этой работы.
рассказывал, что очень хорошо успевал в школе
и по г у ма н итарн ы м п ред ме та м, и по физи ке и ма- В 2000 г. Александр Андреевич начал болеть —
тематике, и даже думал стать учителем русского возраст, ранение. Я навещал его в кунцевской
языка. Он в школе помогал отстающим ученикам, Кремлевской больнице, рассказал, что нам поста-
и в «Пионерской правде» в 1933 г. была опублико- вили мощную машину и мы начали проводить рас-
вана заметка «Самарский помог». Это было первое четы. Он очень обрадовался и сказал: «Как бы мне
официальное упоминание о нем. хотелось! Если бы тогда были такие машины!»

— А когда был создан Институт прикладной А лекса н др А н дреевич за нима лс я не только атом-
математики и для каких целей? ным оружием, но и другими военными разработ-
ками. И мы продолжаем этим заниматься, это не-
— Наш институт был учрежден в самом начале обходимая часть нашей работы.
1953 г., в январе, по личному распоряжению Ста-
лина. Собрали несколько групп, которые уже тогда — А как его научное наследие работает сейчас?
работали над атомной и ракетной проблемами, за- — Им написано много замечательных книг, став-
нимались моделированием этих задач. И была по- ших настольными для наших специалистов, по ко-
ставлена задача создать инструментарий для рас- торым обучаются поколения студентов не только
чета этих сложных явлений. в университете и в Московском физико-техниче-
ском институте, но и во всех технических вузах.
Александр Андреевич рассказывал, как в кон- Его классическая книга в соавторстве с А.Н. Ти-
це 1940-х — начале 1950-х гг. организовывал рабо- хоновым — «Уравнения математической физи-
ту наших молодых вычислительниц, которые де- ки» — до си х пор востребова на. Прекрасный у чеб-
лали вычисления на немецких трофейных ариф- ник: хоть и написан почти 70 лет тому назад,
мометрах «Мерседес». Каждая из них была как бы но не устаревает.
отдельным процессором, и они передавали друг Конечно, все развивается, сейчас настал оче-
другу данные, а он сам, как управляющий маши- редной этап революции в прикладной математи-
ной, их собирал. Девушки даже не знали, чт они ке, связанный с появлением систем сверхвысокой

36 В мире науkи | [03] март 2019

123
45

1. Академик М.Я. Маров
2. Академик В.Е. Фортов

3. Писатель и журналист В.С. Губарев
4. Директор ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

член-корреспондент РАН А.И. Аптекарев
и академик Б.Н. Четверушкин
5. Автор мемориальной доски — академик
Российской академии художеств Н.А. Иванов
6. Жена А.А. Самарского А.Т. Уразбаева
7. Здание Института прикладной математики
им. М.В. Келдыша РАН

6 7

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 37

История российской науки

Академик Б.Н. Четверушкин играть в шахматы, всех обыгрывал, был очень
си л ьн ы й ша х матис т. Он во всем бы л та ла нтл и в.
производительности. Но как происходит научное
развитие? Сначала была ньютоновская механи- — Борис Николаевич, а что сейчас происходит
ка, потом поя ви лась теори я относите л ьнос ти А л ь- в вашем институте?
берта Эйнштейна. Однако теория относительно-
сти базируется на фундаменте классической ме- — Сейчас основная деятельность института пре-
ханики. Не надо ничего отбрасывать. Не было бы ломляется сквозь призму современной вычисли-
этого — не было бы и дальнейшего развития. Так тельной техники, которая очень бурно развивается,
что влияние наследия А.А. Самарского огромно, я бы сказа л, это техника сверх высокой производи-
оно и сейчас чувствуется. Ну а если через какое-то тельности. Она позволяет вести расчеты и в био-
время появятся новые подходы, они будут в значи- логии, и в области космической механики. Кстати,
тельной мере основываться на прежних. Без это- если говорить о космосе, открытие более двух третей
го фундамента ничего не будет. Как говорил Исаак комет (за период после распада Советского Союза)
Ньютон: «Если я и видел дальше других, то потому, произошло в нашем институте. У нас нет телеско-
что стоял на плечах гигантов» пов, мы не ведем наблюдения, но к нам стекаются
данные, и за счет обработки информации о косми-
— А каким он был человеком? ческом м усоре, ката логизации, вычислений траек-
— Он с большим энтузиазмом относился к созда- тории, положения объекта мы сразу определяем, но-
нию молодежных школ. Очень любил молодежные вый это объект или не новый. У нас есть группа, ко-
компании, игры, например перетягивание кана- торая занимается расчетом задач дальнего космоса.
та, даже сам в них участвовал. Но очень сердился,
когда мы прогуливали занятия, здорово нас ругал. Очень быстро нарастают мощности вычислитель-
У него было такое сочетание строгости и желания ных систем. Сейчас происходит революция в при-
общаться. Он с большим удовольствием общался кладной математике, в математическом обеспече-
с молодежью, причем на совершенно неформаль- нии, чтобы иметь возможность использовать эти
ной основе. Ему было трудно бегать из-за ране- вычислительные системы. Это очень непростая за-
ния, но когда играли в футбол, он кричал громче дача, она ставится во всем мире и пока особенно
всех и критиковал, если кто-то играл плохо, при- остро стоит для наших зарубежных коллег — там бо-
чем в крепких выражениях. Еще он очень любил лее мощные машины. Надо сказать, мы здесь не по-
следние, нам нечего стесняться. Мы сейчас разви-
ваем эти работы на основе новых подходов к числен-
ным методам, к математическому обеспечению.

У нас много замечательных научных групп, на-
пример по вычислительной акустике, мы прово-
дим международные конференции, на которые
приезжают все ведущие специалисты, несмотря
на са н к ц и и. У нас хорош ие отношен и я с немец к и-
ми суперкомпьютерными центрами, с ними нала-
жен регулярный обмен визитами.

Мы занимаемся также моделированием различ-
ных технологических задач. В эти минуты мой
ученик обсуждает на семинаре свою докторскую
диссертацию по моделированию задач нефтегазо-
вого комплекса.

Еще одно направление — искусственный интел-
лект. Сейчас все, как мантру, повторяют: «Искус-
ственный интеллект, большие данные...». На самом
деле здесь зарыта очень серьезная математика, свя-
занная с функциями распределения, выделением
главных переменных. Успех, по нашим понятиям,
достигается, когда в обработку данных, которая
осуществляется нейросетями, вы вносите физи-
ческую, математическую информацию. Мы сей-
час этим активно занимаемся, и есть определен-
ные успехи, которые реализуются в виде контрак-
тов с нашими корпорациями и государственными
организациями. Так что нашему институту в бли-
жайшее десятилетие есть над чем работать.

Беседовала Ольга Беленицкая

38 В мире науkи | [03] март 2019



Физика

40 В мире науkи | [03] март 2019

Физика

ФИЗИКА

w w w.sci-r u.org Новые материалы могут уже
в ближайшие десятилетия
кардинально изменить нашу
жизнь. Об этом рассказали
директор Физического
института им. П.Н. Лебедева РАН
(ФИАН) Николай Николаевич
Колачевский и руководитель
Центра высокотемпературной
сверхпроводимости и квантовых
материалов им. В.Л. Гинзбурга
Владимир Моисеевич Пудалов.

[03] март 2019 | В мире науkи 41

Физика

Массивное трехэтажное желто-белое здание, об- приспособлено для науки, эту возможность надо
лицованное по-современному керамогранитной реализовывать. У наших институтов огромное хо-
п л иткой. Вн у т ри — блеск, ч ис т о та и за па х све жей зяйство, есть во что вдохнуть жизнь.
краски. Здесь, в открытом недавно десятом корпу-
се ФИАН уже сегодня начинается будущее. — Неужели дело обошлось совсем без админи-
стративного ресурса?
Хорошее на строение
Н.К.: Не совсем, тут огромную роль сыграл лау-
— Центр не производит впечатления новостроя. реат Нобелевской премии академик В.Л. Гинзбург.
Здание никак не выделяется из архитектурного Организация Центра высокотемпературной сверх-
стиля, в котором был построен весь комплекс проводимости на базе этого корпуса была целиком
ФИАН в 1951 г. его идеей. Без его имени и энергии то, что мы сей-
час видим, было бы невозможно.
Н.К.: Здесь был корпус, который у нас больше
30 лет арендовал Институт ядерных исследова- В.П.: Виталий Лазаревич заразил меня этой
ний (ИЯИ) РАН. Вы правы, это не совсем новое зда- идеей 11 лет назад. Помню, я был на даче, и тут
ние. Правильнее сказать, оно реконструирован- он звонит: «Владимир Моисеевич, а давай-ка ты
ное. Когда-то здесь стояли огромные генераторы зай мешься серьезной научной проблемой, кото-
Ван де Граафа, на которых в 1960–1970-х гг. про- рая имеет колоссальное научное и общественное
водились важные для того времени исследования. значение: высокотемпературной сверхпроводимо-
Потом, естественно, все это стало неактуально. стью». С его доводами трудно было не согласить-
ся, и мне пришлось сменить специальность. С тех
В.П.: В 1970 г. Институт ядерных исследований пор я занимаюсь этим корпусом и проектом. Сам
отпочковался от ФИАН, и этот корпус достался ему же В.Л. Гинзбург увлекся направлением значи-
«по наследству». Когда для ИЯИ построили в Троиц- тельно раньше, он и Нобелевскую премию в 2003 г.
ке новые корпуса, это здание стало ему не нужно. получил «за пионерский вклад в теорию сверхпро-
водников и сверхтекучих жидкостей». Он уже тог-
— Ядерщики отдали здание без споров? Жи- да понимал, что вопрос высокотемпературных
лищный вопрос их не испортил? сверхпроводников относится к числу крупнейших
научных задач, которые Россия вполне может ре-
Н.К.: Нет. Я вообще полагаю, что если что-то ш и т ь. Ум ы д л я э т ог о у нас ес т ь, колосс а л ьн ы х ре-
в настоящее время не используется, но может быть сурсов не требуется, так почему не взяться? И он
начал пробивать идею центра. Несколько раз об-
Член-корреспондент РАН Н.Н. Колачевский ращался к В.В. Путину, у которого тогда шел пер-
вый президентский срок. Не просто писал, а до-
бивался, чтобы его письма прочитали и рассмо-
трели. Время было довольно тяжелое, с деньгами
у государства было сложно, приоритеты, особен-
но в нау ке, не оп реде лен ы. Э т о сей час он и нем но-
го выкристаллизовываются, и то с большим тру-
дом. В рамках нацпроекта хоть примерно стало
ясно, какие у нас целевые задачи. А тогда было со-
вершенно непонятно, какую науку мы развива-
ем — фу н да мен т а л ьн у ю, вузовск у ю и л и п ри к ла д-
ную. А это все разные ветки. Молодежь при этом
металась, потому что никто не понимал, то ли
деньги надо идти зарабатывать, то ли статьи пи-
сать, то ли в оборонные программы погружать-
ся. Без В.Л. Гинзбурга такой центр не получилось
бы реализовать. У него была неиссякаемая энер-
гия. Но ему все равно требовались молодые и ув-
лечен н ые помощ н и ки. Я бы л помоложе, и он п ри-
влек меня.

— Как преемника?
В.П.: Знаете, великих ученых в России было мно-
го. Но далеко не все думали о дальнейшем разви-
тии своего института, который рано или поздно
он и дол ж н ы буд у т ос та вить. Э то бол ьша я работа,
которая отбирает много времени и сил. И не все
считали нужным делать так, как поступал Вита-
лий Лазаревич, который прекрасно понимал, что

42 В мире науkи | [03] март 2019

Физика

времени у него осталось мало и он вряд ли сможет Член-корреспондент РАН В.М. Пудалов
присутствовать на открытии центра, для создания
которого так много сделал. градуса Кельвина (-269° C). Сверхнизкие — это
ниже одного градуса Кельвина. Там, при микро-
Н.К.: Т у т вед ь еще да вит груз времен и. У нас бы л кельвинах, потрясающе красивая физика — хо-
период до начала 1980-х гг., когда в большом коли- лод н ые ат ом ы в ат ом н ы х лову ш к а х. В 1911 г. г ол-
честве, местами с избытком, строились институ- ландский физик Хейке Камерлинг-Оннес об-
ты. Ш ло поч кова н ие нау ч н ы х и дей. Потом нача л- наружил, что в жидком гелии металлы теряют
ся спад. У руководства страны возникал резонный электрическое сопротивление, оно обращается
вопрос: мы так много всего настроили, не знаем, в ноль. Это явление было названо сверхпроводи-
что с этим делать, зачем еще что-то новое созда- мостью. Потом в этой области очень много сде-
вать? В такой ситуации переубедить, настоять лали наши соотечественники. В своем письме
на необходимости капитальных вложений в новое президенту страны академик В.Я. Гинзбург пи-
направление мог только очень энергичный чело- сал: «Советские и российские физики получили
век. всего шесть Нобелевских премий. И три из них
(Л.Д. Ландау, П.Л. Капица и мы с А.А. Абрикосо-
То, что создано благодаря стараниям В.Л. Гинз- вым) получены за работы в области низких темпе-
бурга, — это не просто корпус или лаборатория. ратур, в которой сверхпроводимость — это глав-
Это примерно масштаб института знаменитого не- ное и, если угодно, центральное явление». Было
мецкого Общества Макса Планка, где идут серьез- много открытий, различные научные премии
ные исследования в целевом направлении. Только шли одна за другой. Наконец, сверхпроводимость
на более современном этапе. вышла из лабораторий, сейчас она используется
на больших ускорителях, в токамаках, на строя-
В.П.: Как обычно строятся новые институты щемся Международном экспериментальном тер-
и центры? Вначале заказывают проект архитекто- моядерном реакторе (ITER), других крупных на-
ру или проектной организации, там рисуют краси- учных установках. Но она работает именно в об-
вые здания, создают причудливые формы, а потом л ас т и н изк и х т ем перат у р.
начинают туда «втискивать» приборы и оборудова-
ние по принципу «куда что войдет». Здесь все было
наоборот. В.Л. Гинзбург согласился с моей идеей
о том, что нужно вначале продумать всю техно-
логию, понять, какая будет аппаратура, как и где
она будет расположена, как будет двигаться науч-
ный продукт. Вплоть до продумывания маршрутов
движения людей, чтобы загрязнение от входящих
не поступало в «чистые комнаты» и т.д.

— То есть прорабатывалась логистика?
В.П.: Прорабатывалось абсолютно все. Само
здание создавалось именно для проведения кон-
кретных научных исследований, для организа-
ции полного цикла с огромной инфраструктурой.
У нас не стоял вопрос, что разместить или для чего
приспособить такое-то помещение. Стоял вопрос,
каким должно быть помещение, в котором будет
установлена такая-то аппаратура. То есть страте-
гия была простая: не втискивать науку в архитек-
туру, а окружать науку архитектурой.

Холодно, тепло, еще теплее

— Ядерных центров у нас масса: Дубна, Курчат-
ник, Троицк, Протвино... А центров сверхпрово-
димости до вас в России не было?

В.П.: Давайте вначале определим, чем сверх-
проводимость отличается от сверхпроводимо-
сти высокотемпературной. У нас есть просто низ-
кие температуры. Обычно они присутствуют
в мясомолочной или рыбной промышленности,
это от 0° C до твердой углекислоты, сухого льда:
-78° C. В физике низкие температуры — это ког-
да становится жидким гелий-4, примерно ч етыре

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 43

Физика

За процессом измерений на современных научных Но и это не предел. В сущности, у нас нет фунда-
установках следят десятки «умных» приборов ментальных физических препятствий для того,
чтобы достичь сверхпроводимости при комнатной
— В жидком гелии, ниже четырех по Кельвину. температуре. И В.Л. Гинзбург обозначил эту про-
В.П.: Да. А в 1986 г. сотрудники научного подраз- блему как одну из самых приоритетных. Но, конеч-
деления IBM Карл Мюллер и Георг Беднорц наш- но, такие высокотемпературные сверхпроводни-
ли соединение La2-xBaxCuO4, которое переходило ки, помимо прочего, должны быть еще и дешевы-
в сверхпроводящее состояние при 35 К. За это им ми в производстве. Те, которые сейчас существуют,
уже в 1987 г. была присуждена Нобелевская пре- пока дороги. Метр сверхпроводящего кабеля стоит
м и я. Э то я в лен ие пол у ч и ло назва н ие «высокотем- около $100.
пературная сверхпроводимость». Дальше пошла
настоящая гонка, критическая температура под- Н.К.: Да, и для них требуются специфические ус-
нималась все выше. В том же 1987 г. было уста- ловия. Поэтому сейчас идет активная поисковая
новлено, что оксид иттрия-бария-меди переходит работа. Для этого требуется решить целый ком-
в сверхпроводящее состояние уже при 92 К. То есть плекс материаловедческих задач, чему и служит
он становится сверхпроводником в жидком азоте. наш Центр высокотемпературной сверхпроводи-
Дальше — больше. В 2015 г. было установлено, что мости и квантовых материалов. Центры сверх-
обычный сероводород проявляет сверхпроводи- проводимости в России были и до нас. В Совет-
мость при 203 K (-70° C). Правда, для этого нужно ском Союзе был создан Институт физики твер-
давление 150 ГПа. дого тела, знаменитый Институт физических
— Это же почти 1,5 млн атмосфер! проблем П.Л. Капицы, куда съезжались иссле-
В.П.: На сегодня рекорд — от 215 до 260 K (-13° C). дователи со всей страны, чтобы провести опыты
Сверхпроводимость достигается при сжатии су- при низких температурах. Они и сейчас остают-
пергидрида лантана до 170 ГПа. ся очень авторитетными. Но в нашем центре есть
— То есть выше температуры обычного сухо- своя специфика. Это комплексный подход к про-
го льда? блеме. В комплексном виде программа созда-
В.П.: Да, существенно выше. ния новых сверхпроводников сегодня обозначе-
— А при нормальном давлении что-то есть? на, пожалуй, только в США. Там она называется
В.П.: Есть, но температуры пока несколько ниже. Material Genome Initiative («Инициатива генома ма-
Из надежно подтвержденных результатов рекор- териалов») и предполагает объединение всей це-
дсмен — открытый российским химиком Е.В. Ан- почки создания нового материала — от теорети-
типовым из МГУ оксид ртути-бария-кальция-ме- ческих расчетов до практических испытаний. Это
ди, у которого критическая температура — 135 К. же было задумано с самого начала Виталием Ла-
заревичем и здесь.

— Все начинается именно с теоретических
расчетов?

В.П.: Конечно. Расчетов того, ка к буд у т у к ла ды-
ваться атомы, в какую структуру, какой у них бу-
дет спектр колебаний, какой спектр электронов бу-
дет в решетке. Теоретические расчеты переходят
в синтез материалов. В ФИАН есть группа, кото-
рая занимается такими расчетами, а в нашем цен-
тре уже есть группа синтеза. Следом вновь создан-
ные материалы поступают на характеризацию для
проверки, получилось ли у нас то, что нам хотелось
получить. Если получилось, дальше материал по-
ступает на физические исследования.

Н.К.: И все э т о, е с т е с т вен но, де лае т с я в ме ж д у-
народ ной кол лабора ц и и. Г ру п па Вла д и м и ра Мо-
исеевича установила тесные контакты с учены-
ми из Голландии, Бельгии, Германии, Англии,
Ш вей ц ари и, Фи н л я н д и и, СШ А . М ы у верен ы, ч т о
комплекс наших лабораторий привлечет специ-
алистов из-за рубежа и что процесс научного об-
мена здесь будет очень интенсивным, так как
у нас созда ны все условия для работы и на лаже-
на хорошая инфраструктура. Я много прорабо-
тал в Германии и скажу, что у нас условия не от-
личаются.

44 В мире науkи | [03] март 2019

Физика

В.П.: Не согласен. Отличаются. У нас лучше. Цен- В.П.: Он уже создан, надо просто сделать, что-
тров такого класса, где создана полная цепочка, бы он действовал более интенсивно. Часть уста-
совсем нем ного. Он и ес ть в А мери ке, Китае и в го- новленного оборудования уже работает в режиме
раздо меньшей степени — в Германии и Японии. коллективного доступа. И остальное заработает.
Теперь создан и в России. Этим список стран ис- Не все еще настроено, запущено и подключено.
черпывается. Когда В.Л. Гинзбург думал о таком
центре, одной из главных идей было устранение Н.К.: Есть второй вопрос. У нас пока еще не так
необходимости краткосрочных поездок наших много идей, светлых голов и серьезных иници-
ученых для проведения измерения или экспери- ативных групп. Их всегда было мало, и не толь-
мента то в одном, то в другом месте, потому что ко в России, везде. Да же ес ли ты к у пишь хорошее
в этом случае систематическое исследование про- оборудование, не значит, что тут же к тебе выстро-
вести невозможно, да и часть полученных резуль- итс я очеред ь. Та к ие п ра кти к и у же бы л и в Росси и.
татов неизбежно утекает. И дальше они служат Нам предстоит серьезная и кропотливая работа —
развитию исследований в тех лабораториях, где собрать и вырастить новое поколение настоящих
были получены. ученых.

Даешь молодежь — Неужели в нашей стране мало специали-
стов в области сверхпроводимости и квантовых
— Разве для науки имеет значение, в какой ла- материалов?
боратории сделано открытие?
Н.К.: В стране не мало, но набрать уже готовых
В.П.: Для большой науки — нет. Но все-таки специалистов, привлечь их, переманить, особен-
очень хочется продвигать в тех или иных дости- но из-за границы, — задача почти нереализуемая.
жениях приоритет России, а не США или Китая. Есть, конечно, маленький ручеек людей, кото-
А для этого надо иметь полную собственную кух- рые там поработали и возвращаются обратно или
ню, чтобы у нас готовилась не только начинка для с ъезд и л и за гра н и ц у, но та м и м не уда лось реа л и-
большого пирога, но и весь пирог. И чтобы удоволь- зовать научную карьеру, или им там что-то не по-
ствие от пирога чувствовалось именно здесь. нравилось и они хотят вернуться. Но это единич-
ные случаи. Все-таки единственный действитель-
Н.К.: В организационном плане вопрос о том, что но надежный источник нашего будущего — это
Россия много вкладывает в международные кол- наши вузы, партнеры, кооперация. И сейчас пе-
лаборации, а получает от этого мало, часто под- ред нами стоит задача — сконцентрировать лю-
нимался и в министерстве, и в ФАНО, когда оно дей и усилия, чтобы молодежь не чувствовала себя
су ществова ло, и в а ка демии нау к. У нас та м хоро- здесь одинокой. Когда студент приходит в лабора-
шие успехи, туда едут наши ученые. В CERN, на- торию, сидит там один и нет у него никого, кроме
пример, работает большая группа исследователей научного руководителя, возникает ощущение то-
из ФИАН. ски. Даже если задача интересная. Так устроена

— А вся слава достается Швейцарии. Где от- Руководитель Центра высокотемпературной сверх-
крыли бозон Хиггса? В Швейцарии. И никого проводимости и квантовых материалов им. В.Л. Гинз-
не волнует, что там работали российские уче- бурга В.М. Пудалов и директор ФИАН Н.Н. Колачевский
ные и инженеры, что там стояла российская ап- в лаборатории инфракрасной спектроскопии
паратура.

Н.К.: Естественно. А нам хотелось бы самим
выращивать здесь авторитетные группы, кото-
рые привлекут специалистов из-за рубежа. Тем
более что в рамках нацпроекта «Наука» предпо-
лагается формирование за три года 15 научных
центров мирового уровня. Наш центр де-факто
и есть зародыш та кого нау чного центра мирово-
го уровня. Понятно, что его надо интенсифици-
ровать, увеличивать кооперацию, делать центром
коллективного пользования. А для этого необхо-
димо оборудование коллективного пользования,
потому что далеко не все лаборатории могут по-
зволить себе к у пить многие дорогос тоящ ие при-
боры. Поэтому, мне кажется, идеология научно-
го центра мирового уровня здесь уже почти во-
площена.

— То есть здесь предполагается создать центр
коллективного доступа?

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 45

Физика

психология молодых, они в вузах привыкли к тому, Делим на ноль
что у них группа, друзья, особая среда. В.М. Пу-
далову удается создать эту среду. Это большая — Можем ли мы сегодня сказать, что понимаем
и сложная работа, требующая серьезных органи- природу сверхпроводимости?
зационных усилий.
В.П.: Есть простейшие сверхпроводники, про-
В.П.: Не просто серьезных, а огромных, ведь нам стые металлы, в которых мы прекрасно понимаем
нужно заполнить кадровый провал, который об- природу сверхпроводимости. Но вот теоретически
разовался с начала 1990-х гг., когда молодежь от- точно рассчитать, что нужно сделать, чтобы под-
казывалась идти в науку. Отток продолжался при- нять критическую температуру до комнатной, —
мерно 15 лет, и теперь для того, чтобы заполнить о т э т ого м ы еще очен ь да лек и. Од на ко ес ть п рове-
пол у ч и вш и йс я дефи ц ит нау ч н ы х ка д ров, на м по- ренные, прошедшие апробацию идеи, как и в ка-
требуется вдвое больше времени — лет 30. ких направлениях надо двигаться. Полной теории
сверхпроводимости еще нет.
Н.К.: И делать это надо взвешенно. Недостаточ-
но быстро бросить денег и набрать людей. Искать Н.К.: Рабо т а в э т ой облас т и нем ног о на пом и на-
надо по интересам. А у молодых людей эти инте- ет фармацевтику. Там тоже есть примерное пред-
ресы час то мен я ютс я. И т у т и мен но ФИ А Н п редо- ставление, по какой ветке идти. Но задача под-
ставляет хорошие возможности. Человек может бора конкретного лекарства под конкретную бо-
начать заниматься теоретической физикой или лезнь конкретного человека пока не решена.
оптикой, или лазерной физикой, или сверх прово- Скажем больше: к ее решению даже не прибли-
димостью... Потом по каким-то причинам интере- зились. Тем не менее химики-фармацевты ино-
сы у него смещаются и он, не покидая институт, гда получают неожиданные результаты. Бывает,
просто переходит в другую группу. Ему не надо даже по ошибке: пытаются лечить одну болезнь,
увольняться, что всегда болезненно, искать дру- а находят что-то совсем другое. Такое часто слу-
гое место работы или продолжать заниматься тем, чается и в материаловедении, когда идет слож-
к чему потерял интерес. ный синтез.

Младший научный сотрудник Центра высокотемпературной сверхпроводимости П.И. Безотосный загружает образцы
в высоковакуумную установку для измерений фотоэмиссии с угловым разрешением
46 В мире науkи | [03] март 2019

Физика

В.П.: Здесь ситуация до последнего времени была свойства, какое взаимодействие получится в этом
почти полностью непредсказуемой. Хотя новая новом материале? Задача сложнейшая, но очень
программа в США, о которой мы говорили, назы- интересная.
вается предсказательной, я бы не стал пока упо-
треблять это слово. — Послойная укладка атомов — это что-то
типа 3D-принтера?
Н.К.: Дело в том, что ес ли вы пытаетесь рассчи-
тать квантовую систему, количество уравнений, В.П.: Да, п редс та вьт е себе та кой 3D -п ри нт ер, ко-
которые надо написать, растет экспоненциально. торый в сверхвысоком вакууме сначала печатает
100-кубитная система (кубит — единица информа- слой атомов или молекул одного типа, потом по-
верх — монослой другого типа, потом третий и т.д.
ции в квантовом компьютере, аналог бита. — При- В заданном нами порядке. Сам процесс называет-
ся «молекулярно-пучковая эпитаксия».
меч. ред.) с помощью современных компьютеров
уже вообще никак не описывается. Во Вселенной — Но это фундаментальная наука или при-
просто атомов не хватит для процессоров, чтобы ее кладная?
оп исать. С д ру гой с т орон ы, 100 к у бит — э т о очен ь
мало, начинаются очень неоднозначные поверх- В.П.: В основном у нас здесь фундаментальная
ностные эффекты. Поэтому такая задача не может наука. В том смысле, что конечный продукт, ко-
быть решена в лоб, приходится ограничиваться торый мы создаем, — это новые материалы. Мы
какими-то приближениями. стремимся их делать с новыми, улучшенными
свойствами, которых не было раньше. Дальше
В.П.: Или угадывать, строить предположения. по цепочке полученные материалы передают уже
То есть до сих пор успеха можно было достичь, толь- в прикладные лаборатории, где есть оборудование
ко двига ясь по п ути дога док. Сейчас у у чены х поя- для производства, например, конкретных кабелей
вилась руководящая идея. Для простых сверхпро- или проводников.
водников, моноэлементных, таких как алюминий,
олово, свинец и т.д., уже давно все понятно, можно Н.К.: Если говорить про эту лабораторию, здесь,
предсказать и рассчитать. Д ля бинарны х соедине- конечно, основная задача — фундаментальная.
ний все обсчитать не так легко, но можно. Это под Нас все время призывают привлекать ресурсы для
сил у студенту-старшек урсник у или мла дшем у на- фундаментальной науки, а это непростое дело.
учному сотруднику. Когда вы переходите к трой- Слава богу, сейчас у нас есть майские указы, начи-
ным или четвертным соединениям, сложность нается программа по дополнительному оборудова-
расчетов, как сказа л Николай Николаевич, растет нию. Ведь даже поддержание всей созданной ин-
экспоненциально и быстро уходит за пределы вы- фраструктуры влетает в серьезные расходы. Что-
числительных возможностей. А ведь это только то ломается, какие-то детали выходят из строя,
одно из направлений, в которых можно двигаться. а оборудование, естественно, дорогостоящее.

— А какие еще есть? — Какое? Криоустановки?
В.П.: Например, существуют направления, где В.П.: И криоустановки. Но это не самое важ-
сверхпроводимость возникает на интерфейсе меж- ное и дорогое. Я уже сказал, что здесь реализует-
ду различными, искусственно созданными струк- ся полный цикл создания и исследования новых
турами, которых нет в природе. Например, на двух материалов, а это — твердофазный синтез, бок-
монослоях углерода, графеновых слоях, чуть-чуть сы, в которых люди в перчатках работают в ар-
сдвинутых относительно друг друга. Есть матери- гоновой атмосфере, соединяют нужные матери-
алы с искусственно созданным спектром, которые а л ы, изме л ьча ю т и х, п ресс у ю т, посы ла ю т в печ ь,
не поддаются простому математическому обсчету. вы ра щ и ва ю т к рис т а л л ы и т.д. Д а л ьше у нас и д у т
Здесь нужна именно догадка. установки для рентгеновских исследований, эле-
Н.К.: Неда вно у нас на у ченом сове т е од и н моло- ментного анализа, определения фазового соста-
дой коллега рассказывал про удивительный эф- ва, измерения энергетически х спектров электро-
фект. Допустим, вы вырастили достаточно слож- нов. Потом образец пост у пает к ст удента м, кото-
ный кристалл, у которого есть эффект сверх- рые п ри де л ы ва ю т конта кты, за гру ж а ю т дес ятк и
проводимости. Дальше вы от этого кристалла установок и на них определяют искомые свой-
отщепляете чешуйку, и это свойство пропадает. ства.
Или, наоборот, возникает, если его не было. — А где же криоустановки?
— Ну, тогда процесс создания нового сверх- В.П.: В самом конце, «на десерт».
проводника очень прост. Берем кристалл и от-
щепляем от него по чешуйке, пока не появится Что век идущий нам готовит
сверхпроводимость...
В.П.: Сейчас у физиков появилась возможность — Давайте немного пофантазируем, как изме-
создавать материалы путем послойной укладки нится жизнь человека, например, через 50 лет,
атомов в любом за да нном поря дке, ка к они хотят. если все у вас все пойдет хорошо и появятся
И тут возникает серьезный вопрос: какие будут сверхпроводники, которые будут работать при
30° C.

w w w.sci-r u.org [03] март 2019 | В мире науkи 47

Физика

В.П.: Мне легко фантазировать, я не буду от- д орогостоящей инфраструктуры, тогда эту элек-
вечать за то, что будет через 50 лет. Но, конечно, троэнергию можно будет дешево и без потерь пере-
произойдет настоящая революция в энергетике дать хоть в Европу, хоть в Азию...
и транспорте.
— Хоть в Австралию, хоть в США...
— Энергетика понятно, а почему в транспорте? В.П.: Т уда нет смыс ла, та м есть свои под ходящ ие
В.П.: Казалось бы, авиация и сверхпроводи- пустыни, например Виктория и Невада. Далее:
мость — какая связь? А сверхпроводящий само- электроэнергию надо не только добывать, но и эко-
ле т — серьезн ы й п роек т, ко т оры й рассмат ри вае т- номить.
ся и реализуется и в Европе, и в США. Россия в нем — Сэкономил — значит заработал.
тоже участвует. В.П.: Совершенно верно. И здесь у сверхпроводни-
— Это что, электросамолет? ков огромные перспективы. Повышение передавае-
В.П.: Не просто электросамолет, каких уже нема- мой мощности с использованием силовых кабелей
ло, а новый тип электросамолета, у которого вме- из тра диционны х меди и а люминия в основном ре-
сто керосиновых или газовых турбин будет еди- шается сегодня за счет увеличения электрическо-
ный генератор и электромоторы на крыльях. го напряжения. Максимально достигнутые значе-
— Разве нельзя сделать то же самое без сверх- ния — 500–800 кВ. Это ограничивает передаваемую
проводников? мощность на уровне 0,5–1,5 ГВт. При этом требуют-
В.П.: Можно, но эффективность будет на поряд- ся особые параметры прокладки линий, особенно
ки ниже. Это как современный локомотив рядом в условиях городской среды, возникает ряд эколо-
с паровозом. Сверхпроводящие обмотки позволят гически х проблем: бл ужда ющие токи, разогрев по-
достичь фантастических мощностей. Там вообще чвы, электромагнитные излучения... Резко увели-
масса места для сверхпроводимости. Дальше — на- чить мощность распределительных сетей без изме-
земный транспорт. Сейчас вы до Нижнего Новгоро- нения напряжения можно, заменив традиционные
да из Москвы, а это около 400 км, добираетесь при- силовые кабели сверхпроводящими. Наши коллеги
мерно четыре часа, и это неплохо. Но лучше было из ВНИИ кабельной промышленности уже создали
бы туда доезжать за полчаса. отрезок такого кабеля длиной 220 м. Он установлен
— Есть такая возможность? и успешно прошел все испытания. Технически воз-
В.П.: Конечно. И в Японии, и в Китае уже суще- можно проложить по дну океана электроэнергетиче-
ствуют поезда на магнитной подвеске, которые ский кабель из России, например, в Японию, чтобы
развивают скорость свыше 500 км в час. Постоян- торговать не нефтью и газом, а электроэнергией —
ный магнит на сверхпроводниках легко удержит более технологичным продуктом с высокой добав-
огромный состав. Я уж не говорю про то, что сверх- ленной стоимостью. Тут много возможностей.
проводимость может дать оборонному комплексу. Н.К.: Сверхпроводимость уже сегодня позволя-
Но главная революция произойдет все-таки в энер- ет решить множество проблем. У нас масса генери-
гетике. Сейчас мы получаем электроэнергию в ос- рующих компаний со своими энергосетями. На их
новном за счет невозобновляемых ресурсов — неф- стыке часто возникают сложности. Там нужны
ти, газа, угля и т. д. устройства, которые обеспечивают безопасное сое-
— Еще за счет сжигания урана. динение, а в случае аварии оперативно отключают
В.П.: Ядерная энергия — это хорошо, но она име- одну сеть и подключают другую. Здесь уже исполь-
ет массу своих минусов. Термоядерная энергети- зуются сверхпроводниковые токоограничители,
ка пока не получается. Но у нас есть еще солнеч- переключатели и т.д. Но сегодняшние сверхпрово-
ная энергия. дники, как мы уже говорили, пока слишком слож-
— Для эффективной солнечной энергетики ны и дороги. И одна из наших целей как раз состо-
нужна хорошая соляризация. А у нас в стране ит в том, чтобы создать более простые, дешевые
полгода зима. и дружелюбные к человеку сверхпроводники.
В.П.: Правильно. У нас строительство солнеч- — И все-таки через сколько лет нам ждать Но-
ных электростанций не имеет большого экономи- белевской премии за открытие сверхпроводи-
ческого смысла. Но ведь есть на планете Земля мости при комнатной температуре?
места, где Солнца не просто много, а очень много. В.П.: Некорректный вопрос. Я был бы полным
На п ри мер, п ус ты н я Са х ара. Та м на п лоща д и в не- профаном, если бы попытался что-то прогнози-
сколько сотен квадратных километров, что будет ровать в этом направлении. Да и сглазить можно.
составлять 1% от территории, можно установить Но скажу одно. Виталий Лазаревич Гинзбург в по-
солнечные элементы, мощности которых даже при следние годы, когда уже был прикован к постели,
20% КПД хватит на то, чтобы удовлетворить по- говорил мне: «Я наверняка не доживу до открытия
требности всей Европы. Но тут перед нами вста- комнатной сверхпроводимости, но вы обязаны это
ет проблема ее передачи. И здесь без сверхпрово- сделать».
дящих кабелей не обойтись. Если будет решена
проблема сверхпроводимости, которая не требует Беседовал Валерий Чумаков

48 В мире науkи | [03] март 2019