Дорогу молодым в науку. Студенческий тур «Научной России» в КарНЦ РАН

14–15 сентября в Карельском научном центре РАН прошел студенческий тур, организованный порталом «Научная Россия». К маршруту присоединились студенты региона, желающие приоткрыть завесу тайн научно-исследовательских лабораторий и познакомиться с ведущими учеными центра. В первый день пресс-тура студенты посетили аналитический центр Института геологии КарНЦ РАН, где специалисты показали им оборудование, предназначенное для анализа геологических образцов. Следующей локацией стала лаборатория паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН, там гости узнали все о микроскопических животных — нематодах. Во второй день группа посетила уникальные природные локации региона. О том, как это было, читайте в нашем материале.

Первой точкой маршрута студенческого тура по научным лабораториям КарНЦ РАН стал аналитический центр Института геологии. Исследователи познакомили студентов с оборудованием, предназначенным для анализа геологических образцов: электронным микроскопом и масс-спектрометром.

Электронный микроскоп использует электроны вместо света для исследования образца, его разрешающая способность в тысячу раз превосходит разрешение традиционного оптического микроскопа и имеет улучшенную глубину резкости изображения, т.е. образец всегда находится в фокусе. Прибор оснащен набором детекторов, с помощью которых можно измерять элементный состав образца.

«Допустим, интересующий объект — предполагаемое месторождение руды. В сезон геологи отбирают образцы, привозят их в институт и отдают в аналитическую лабораторию. Из камня делают шлиф (тонкую пластинку горной породы или минерала, приклеенную на предметное стекло), пригодный для электронного микроскопа, а затем детально изучают его состав. На основе полученных данных можно сделать вывод, например, подходит ли месторождение для разработки», — пояснил руководитель аналитического центра Института геологии КарНЦ РАН Сергей Бурдюх.

Второй прибор — масс-спектрометр — позволяет более точно определить микроэлементный состав, в частности концентрацию микроэлементов. В отличие от электронного микроскопа, который анализирует срез и выявляет состав отдельных минералов, масс-спектрометр позволяет определить элементный состав в среднем по объему вещества. Для использования устройства геологические образцы необходимо перевести в жидкую форму, в раствор. Масс-спектрометр способен идентифицировать 53 химических элемента и обнаруживать даже минимальные концентрации веществ.

Используя этот аналитический подход, можно оценить отложение различных элементов и эффективно решать экологические проблемы. Например, измерять концентрацию тяжелых элементов в почве или воде. Смотрите подробнее в нашем видео. 

Следующей точкой маршрута стала лаборатория паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН. Участникам студенческого тура рассказали о нематологии — разделе зоологии, который изучает круглых червей или нематод. Эти незаметные существа освоили все среды и стихии — их можно найти в почве, на дне глубокого океана, в вечной мерзлоте и горячих источниках. «С начала основания лаборатории мы изучаем сообщества почвенных нематод, в том числе фитопаразитических нематод, вызывающих различные заболевания сельскохозяйственных культур», — сказала кандидат биологических наук, ученый секретарь Института биологии КарНЦ РАН Елизавета Матвеева и познакомила студентов с историей науки нематологии в Карелии и России. 

Интересно, что нематоды стали первыми многоклеточными организмами, у которых был полностью расшифрован геном, это стало отправной точкой для расшифровки генома человека. «У млекопитающих сложно изучать дифференцировку клеток, слишком сложный организм. Нужен был простой модельный организм, им оказалась нематода Caenorhabditis elegans — маленький червь меньше одного миллиметра в длину, она легко культивируется в лаборатории, плодовита, совершенно прозрачна, что позволяет наблюдать деление клеток. Исследования, в которых C. elegans была основным модельным объектом, удостоены трех Нобелевских премий», — пояснила кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН Анна Сущук.

Сотрудница лаборатории рассказала студентам еще об одном значимом исследовании, проведенном в Арктике: в пробах вечной мерзлоты ученые обнаружили нематод, поместили их в благоприятные условия, после чего они благополучно вернулись к жизни. «Радиоуглеродный анализ показал, что возраст образцов вечной мерзлоты, а значит, и нематод, обнаруженных в них, составляет 42 тыс. лет. Это самые старые организмы на земле. Впервые после такого длительного криобиоза многоклеточные организмы были возвращены к жизни <…> Понимание механизмов такого длительного криобиоза и возвращения после него к жизни может привести к новым открытиям в биологии и криомедицине», — подытожила Анна Сущук. 

Собственная работа лаборатории паразитологии животных и растений КарНЦ РАН связана с изучением распределения почвенных нематод на Земле. «Этот крупный международный научный проект завершился публикацией в британском журнале Nature. В нем приняли участие 70 ученых из 26 стран, было собрано и проанализировано более 6 тыс. образцов со всех континентов <…> Оказалось, что наибольшая численность и биомасса нематод приходится на высокие широты — тундры, бореальные леса Северной Америки, Скандинавии и России», — поделилась результатами Анна Сущук.

Другой блок работ связан с биоиндикационными исследованиями — сотрудники отбирают почвенные образцы и определяют виды и численность нематод и в зависимости от обнаруженных видов и их соотношения делают вывод о состоянии всей почвенной экосистемы. О полученных результатах рассказала кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН Дарья Калинкина. Смотрите подробности в видео «Научной России». 

Во второй день члены студенческого тура посетили главные зоны полевых работ КарНЦ РАН — Гирвасский палеовулкан возрастом около 2 млрд лет и один из старейших заповедников России «Кивач», где  ученые рассказали об исследованиях в области геологии, экологии, лесных экосистем.

«Кроме заповедника “Кивач”, который был создан в 30-е гг. XX в., все остальные особо охраняемые природные территории были обоснованы карельскими учеными, проведена работа по приданию им особого статуса. Но на этом работа не заканчивается, далее проводятся постоянные мониторинговые исследования», — рассказала гендиректор КарНЦ РАН член-корреспондент РАН Ольга Бахмет. 

Как правило, объектами охраняемых территорий становятся места, характеризующие Карелию. Например, заповедник «Кивач», так называемая «Карелия в миниатюре», где можно встретить типичные лесные массивы и геологические образования. Другой критерий отнесения к охраняемым природным территориям — наличие уникальных природных объектов, которые не встречаются больше нигде. Например, гора Воттоваара имеет нехарактерную возвышенность для региона, где таежная растительность сменяется тундровой. 

Студентам рассказали о специалистах, которые работают в заповеднике — более 40 лет болотоведы изучают формирование болот, накопление торфа и климатические изменения. Большой спектр специалистов занимаются флорой и фауной, изучают растительность, животных, беспозвоночных. Важное исследование последних лет — восстановление популяции моллюска, пресноводной жемчужницы, которая практически исчезла в результате добычи жемчуга.  

Конечной точкой маршрута стало посещение палеовулкана Гирвас возрастом 2 млрд лет. Напомним, что возраст Земли составляет 4,57 млрд лет, поэтому Гирвас действительно древний вулкан. Объект интересен тем, что имеет большой разрез пород — можно потрогать застывшую лаву брекчиевой текстуры, которая сохранилась в первоначальном виде. По лавовой брекчии можно определить направление движение лавы.

Материал подготовлен при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук.