Сегодня человек все отчетливее осознает, что тесно связан с природой и что его развитие не должно наносить ей урон. Достичь баланса с окружающей средой помогут природоподобные технологии. О том, какую роль они играют в различных отраслях современной человеческой деятельности, рассказали участники дискуссии на Конгрессе молодых ученых, который проходит на Федеральной территории «Сириус».
Модератор дискуссии, президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук, начал пленарное заседание с напоминания о том, что недавно президент России подписал указ о развитии природоподобных технологий в РФ. По словам Михаила Ковальчука, движение в этом направлении началось еще в 2007 году, когда была подготовлена нанотехнологическая инициатива и создана сеть нанотехнологических организаций в нашей стране. «И, хотя тогда, в 2007 году, мы создавали свою инициативу вслед за западными странами, в которых подобные направления уже развивались, мы, в отличие от них, поняли очень важную вещь. Фактически, запустив нанотехнологии, мы заложили основу природоподобия. Нынешний указ президента — подтверждение того, что это направление развивается», — сказал Михаил Ковальчук.
В завершение своей речи докладчик добавил, что в условиях борьбы за сокращающиеся природные ресурсы технологии, основанные на природоподобии, могут быть одним из наиболее мирных решений. Они, не нарушая равновесия между человеком и природой, даже могут помочь решить те вопросы, которые сейчас стоят очень остро.
Несколько примеров природоподобных технологий привел Александр Габибов, директор Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН. В частности, исследователи «подсмотрели» в природе принцип компартментализации, который лежит в основе работы живых клеток. Так, каждая клетка концентрирует в себе большое разнообразие функций и процессов, которые осуществляются очень слаженно. Их связь, контроль и соблюдение последовательности обеспечивается благодаря компартментализации — разделению клетки на своего рода «отсеки», каждый из которых отвечает за определенную задачу. Ученые стали использовать этот принцип в биотехнологии и медицине для создания искусственных везикул для доставки лекарств, а также получения моноклональных антител.
Второй пример — Т-клеточные рецепторы на поверхности иммунных клеток, направленные на уничтожение конкретного антигена. Пользуясь принципами, по которым работают эти рецепторы, ученые смогли создать искусственно улучшенные их аналоги для борьбы с раковыми клетками.
Далее слово передали министру науки и высшего образования Российской Федерации Валерию Фалькову. Он начал свою речь с того, что идея использования живой природы волновала человека, пожалуй, всегда: «Яркие примеры природоподобных технологий мы можем найти уже в эпоху Возрождения, в частности, в изобретениях Леонардо да Винчи. В ХХ веке развивалась бионика. А сегодня, когда мы снова размышляем о природоподобных технологиях, нужно помнить о междисциплинарности. Природа едина и неделима, и в связи с этим видится актуальным вопрос о новых сотрудничествах между научными организациями. Нужны институциональные изменения в системе академической науки и высшего образования. Мы как раз движемся в сторону создания крупных междисциплинарных партнерств и новых масштабных исследовательских центров».
Следующий докладчик, директор по агробиотехнологиям компании «Иннопрактика» Владимир Авдеенко, обратился к вопросу применения природоподобных технологий в сельском хозяйстве. Он подчеркнул, что с момента возникновения сельского хозяйства и до ХIХ века урожайность сельскохозяйственных культур практически не росла. Но за первую половину ХХ века ее удалось увеличить в 20 раз за счет использования сельскохозяйственной техники. За вторую половину ХХ века ученые увеличили урожайность еще в два раза благодаря генетическим технологиям, позволяющим создавать улучшенные сорта растений.
«Но интенсивное сельское хозяйство снижает плодородие почв. В сохранение почв вкладывается ресурсов намного меньше, чем в генетику. Поэтому через какое-то время, если ничего не предпринимать, ресурсы почвы неизбежно закончатся. Нужно обратить внимание на управление плодородием почв», — так докладчик сформулировал проблему, которую могут помочь решить природоподобные технологии. Владимир Авдеенко также рассказал, что сейчас разрабатываются препараты, которые можно вносить в почву для того, чтобы одновременно регулировать ее плодородие и защищать растения от вредителей.
Главная цель природоподобных технологий, по словам заместителя руководителя Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий НИЦ «Курчатовский институт» Раифа Василова, — сохранение биосферы. Этот подход можно рассматривать в качестве нового ноосферного технологического уклада и новой модели цивилизационного развития.
Докладчик отметил, что сегодня энергетическая сфера — самый большой деструктивный фактор, влияющий на биосферу. И биоэнергетика может смягчить привносимый ею негативный эффект. В числе возможных биоэнергетических решений Василов назвал технологию искусственного фотосинтеза и использование микроорганизмов, выращенных в фотобиореакторах.
«Отличие создаваемых нами искусственных технологий от природных состоит в колоссальной разнице в энергоэффективности. В природе, например, на обработку информации тратится гораздо меньше энергии, чем этого требуют компьютеры. И это вызов для физиков, которые должны понять, как происходит трансформация и использование энергии в живых системах, чтобы сделать искусственные аналоги эффективнее», — подвел итог Раиф Василов.
Директор направления научно-технических исследований и разработок корпорации «Росатом» Виктор Ильгисонис отметил, что, помимо технологий, «подсмотренных» у природы, в число природоподобных нужно отнести и те, что просто органично встраиваются в природу. «Природа, например, не пользуется колесом, но вряд ли мы можем сейчас или в будущем отказаться от него. Подобно колесу, человечеству в любом случае нужна крупномасштабная энергетика. Если бытовые потребности, возможно, когда-то мы сможем полностью покрыть за счет возобновляемых источников, то крупные производства и обрабатывающая промышленность нуждаются в крупномасштабной энергетике».
Докладчик отметил, что наиболее перспективна с этой точки зрения ядерная энергетика. Сейчас в России около 20% всей энергии генерируется АЭС. Основные задачи, которые стоят перед этим направлением — сделать ее экологичной, безопасной и эффективной. Для этого нужна постоянная ревизия отрасли, освоение новых технологий и даже значительная перестройка атомной промышленности. В частности, Виктор Ильгисонис подчеркнул, что как России, так и другим странам нужно развивать технологии переработки отработавшего ядерного топлива, которые позволят извлекать из него полезные компоненты и повторно их использовать.
Затем директор по научной работе Российского научного центра хирургии имени академика Б. В. Петровского Илья Еремин рассказал о роли природоподобных технологий в медицине: «Создать сложные медицинские изделия, искусственные ткани, имплантируемые устройства можно, лишь четко понимая, как функционирует наш организм даже не на тканевом, а на молекулярном и атомарном уровнях». Кроме понимания физиологии, по мнению докладчика, очень важен математический аппарат, поскольку только расчеты и моделирование позволяют действительно точно сымитировать естественные объекты, например клапаны или сосуды.
Итог дискуссии подвел вице-президент НИЦ «Курчатовский институт», член-корреспондент РАН Олег Нарайкин. Он согласился с коллегами в том, что вся история человека — это, по сути, копирование природы. Однако, по мнению Олега Нарайкина, более важный вопрос состоит в том, насколько эти «копии» хорошие и насколько гармонично они вписываются в уже существующий мир.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
