/
Author: Фортов В.Е.
Tags: журнал развитие науки журнал в мире науки научно-информационный журнал
ISBN: 0208-0621
Year: 2020
Text
Темы номера
ЭВОЛЮЦИЯ
Зачем мозгу физические упражнения? 4
Джин Александер и Дэвид Райхлен
В процессе эволюции человека его тело и разум оказались
связаны, и, вероятно, это можно использовать для
замедления старения мозга
МИРОВАЯ ПОЛИТИКА
Российские эксперты лицом к Китаю:
переосмысливая Азию
12
Валерий Чумаков
На вопрос, насколько точны методы научного анализа
и прогнозирования процессов, происходящих в Азии,
отвечает известный российский востоковед
и китаист профессор Алексей Маслов
НЕЙРОНАУКИ
Революция в неврологии
22
Наталия Лескова
Директор Научного центра неврологии академик Михаил
Пирадов — о тайнах мозга и современных прорывах
в их раскрытии
БИОЛОГИЯ
Земля амурского тигра
30
Анастасия Пензина
О возрождении популяции амурского тигра, об охране тигра
и среды его обитания, о необходимости академического
подхода к проблеме — наша беседа с доктором
биологических наук Михаилом Щелкановым
КОСМОС
Галактический архипелаг
36
Калеб Шарф
Даже если Млечный Путь кишит путешествующими
инопланетянами, не следует удивляться тому, что никто
из них еще не посетил Землю
СОДЕРЖАНИЕ
Март 2020
4
12
30
94
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
1
СОЗНАНИЕ
Пруст среди машин
94
Кристоф Кох
Уровень компьютерного интеллекта может приблизиться
к человеческому уже на нашем веку. Но смогут ли
компьютеры осознанно воспринимать окружающий мир?
ПРЕМИЯ
Верны науке
100
Журнал «В мире науки» получил высшую награду
в номинации «Лучшее периодическое печатное издание
о науке» VI Всероссийской премии «За верность науке»
Разделы
От редакции
3
50, 100, 150 лет тому назад
104
ФИЗИКА
Эксперимент с тремя щелями
46
Урбаси Синха
Обновленный классический эксперимент прокладывает
путь к альтернативной стратегии квантовых вычислений
ЦИФРОВАЯ ЭКОНОМИКА
Жар холодных числ
54
Валерий Чумаков
О стратегиях цифрового лидерства и о том, как большие
становятся быстрыми, рассказывает профессор
Лариса Лапидус
МЕДИЦИНА
Обойтись без опиоидов
62
Клаудиа Уоллис
Клиницисты и ученые пытаются найти способы отказа
от опиоидов или уменьшить их дозы для пациентов без
возобновления болей
СПЕЦИАЛЬНЫЙ РЕПОРТАЖ
Революция в генной терапии
72
Манипулируя главной молекулой жизни, ученые
находят способы лечения первопричин болезней
72
62
54
46
Основатель и первый главный редактор
журнала «В мире науки / Scientific American»
профессор Сергей Петрович Капица
Учредитель и издатель:
Некоммерческое партнерство «Международное партнерство
распространения научных знаний»
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:
д.э.н . Л.В. Лапидус; д.и .н. А .А. Маслов; акад. М .А . Пирадов; к.ф. -м .н . В.Г. Сурдин;
д.б.н. М .Ю . Щелканов
Над номером работали:
М.С. Багоцкая, А.П. Кузнецов, С.М . Левензон, Н.Л . Лескова, А.И. Пензина, А.И. Прокопенко,
Н.Н. Шафрановская
Дизайнер:
Д.А. Гранков
Верстка:
А.Р. Гукасян
Корректура:
Я.Т. Лебедева
Фотографы:
И.Ф . Бадиков, Н.Н . Малахин, Н.А. Мохначев
Президент координационного совета НП «Международное партнерство
распространения научных знаний»:
В.Е . Фортов
Директор НП «Международное партнерство
распространения научных знаний»:
А.Ш . Геворгян
Заместитель директора НП «Международное партнерство
распространения научных знаний»:
В.К. Малахина
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: info@sciam.ru; 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 No 0728
© В МИРЕ НАУКИ. Журнал зарегистрирован в Комитете РФ по печати. Свидетельство ПИ
No 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.
Наши партнеры:
Отредакции
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
3
28 августа 1845 г. в Нью-Йорке родился журнал
под названием Scientific American. Вы ходил он
раз в неделю, на одном листе. Создал его худож-
ник и изобретатель Руфус Портер. Информацию
издатель брал в основном из каталогов патент-
ного ведомства, но были в журна ле и серьезные
статьи, рассказывающие о научных открытиях
и исследованиях. Портер рассчитывал, ч то его
читателями будут в основном механики и ин-
женеры, однако новое издание ста ли раскупать
и представители других профессий.
Мог ли Руфус Портер ожидать, что созданный
им журнал ждет долгая и успешная жизнь, ч то
он будет отмечать 175-летний юбилей в ранге ли-
дера научной периодики и изда ваться на 14 язы-
ка х более чем в 30 стра на х мира?
До дня рождения журнала остается еще шесть
месяцев. Однако редакция уже начинает отме-
чать юбилейный год интересными изменения-
ми, с амое заметное из которы х — обновленный
дизайн обложки, который возвращает нас к пу-
стым пространствам и квадратным формам,
характерным для 1940-х гг. и второй половины
X X в.
Тем временем журнал продолжает п убликацию
обычного набора аналитических статей о самых
важных научных достижениях и открытиях.
В статье «Зачем мозгу физические упражне-
ния?», иллюстрация к которой вынесена на об-
ложку этого номера, рассказывается о том, ч то
связь между физическими упражнениями и здо-
ровьем мозга уходит корнями в особенности че-
ловека, обретенные на заре циви лиза ции.
Автор материала «Галактический архипелаг»
возвращает нас к хорошо известном у вопросу
о жизни на других пла нета х, к оторый физик Эн-
рико Ферми за да л на обеде в 1950 г.: «Вы никогда
не зад умыва лись, где же они все?»
Специальный репортаж от Scientific American
и Nature «Революция в генной терапии» посвя-
щен а кт уа льной теме: лечению генетических за-
болеваний с помощью сами х генетически х мате-
риа лов.
Российский контент представлен интервью
с ведущим нейрохирургом страны академи-
ком М.А . Пирадовым, к оторый рассказывает
о прорывных шага х в нейронауках, сделанных
в последнее время.
Известный китаист профессор А .А . Маслов
анализирует важнейшую проблему, которая ак-
туализирова лась в связи с эпидемией коронави-
руса: насколько точны методы нау чного ана лиза
и прогнозирования тех процессов, которые про-
исходят в Китае?
И в заключение хотим поделиться хорошей но-
востью.
7 февра ля состоялась торжественная церемо-
ния награждения лауреатов VI Всероссийской
премии «За верность науке». Наш журнал полу-
чил высш ую оценку экспертного совета в номи-
на ции «Лучшее периодическое печатное издание
о науке».
Эта наша общая с вами награда, дорогие чи-
татели. Ваши внимание и доверие — то, ради
чего мы стараемся быть интересными и акту-
альными. Репортаж о том, к а к проходило че-
ствование лауреатов, — в этом номере.
Редакция журнала
«В мире науки / Scientific American»
Кертис Брейнард,
и.о. главного редактора
журнала Scientific American
Журналу Scientific American
исполняется 175 лет
Эволюция
4
В мире науkи | [03] март 2020
Эволюция
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
5
ЗАЧЕМ
МОЗГУ
ФИЗИЧЕСКИЕ
УПРАЖНЕНИЯ?
ЭВОЛЮЦИЯ
I
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
b
y
B
r
y
a
n
C
h
r
i
s
t
i
e
D
e
s
i
g
n
В процессе эволюции человека его тело
и разум оказались связаны, и, вероятно,
это можно использовать для замедления
старения мозга
Джин Александер и Дэвид Райхлен
Эволюция
6
В мире науkи | [03] март 2020
Спортивная активность улучшает работу
многих систем органов, но эти эффекты, к а к
правило, связаны с улучшением физиче-
ских способностей. Например, к огда вы хо-
дите или бегаете, ваши мышцы потребляют
больше кислорода, и со временем ваша сер-
дечно-сосудистая система у величит размер
сердца и сформирует новые кровеносные со -
суды. Такие изменения — реакция на физи-
ческую нагрузку, они повышают выносли-
вость организма. Но на как ую нагрузку в та-
ком сл учае реагирует мозг?
Для того чтобы ответить на этот во-
прос, надо пересмотреть наши представ-
ления о физических упражнениях. Обычно
люди считают, что таким формам активно-
сти, к а к ходьба и бег, присущ автоматизм.
Но в течение последни х десяти лет мы и дру-
гие ученые провели исследования, показав-
шие, ч то подобные общепринятые представ-
ления ошибочны. На самом деле физические
упражнения —
это не только физическая,
но и умственная деятельность. Связь между
физической активностью и здоровьем мозга
1990-х гг. исследователи сообщили о серии открытий, опровер-
гавших главную догму нейробиологии. Десятилетиями счита-
лось, что во взрослом мозге не образуется новых нейронов. Ког-
да организм достигает зрелого возраста, мозг начинает терять
нервные клетки, не приобретая новых, и мышление ухудшает-
ся. Однако появились доказательства, ч то новые нейроны мо-
гут образовываться и во взрослом мозге. В одном замечатель-
ном эксперименте с мышами ученые показали, ч то простое
беганье в колесе вызывает появление новых нейронов в гиппокампе — структуре
мозга, связанной с памятью. Потом в других исследованиях обнаружилось, что фи-
зические упражнения положительно влияют и на мозг человека, особенно в пожи-
лом возрасте, и что они могут даже снижать риск появления болезни А льцгеймера
и других нейродегенеративных заболеваний. Из этих открытий последова л важ-
ный вопрос: почему вообще физические упражнения влияют на мозг?
ОБ АВТОРАХ
Джин Александер (Gene Alexander) — профессор психологии и психиатрии
и руководитель Лаборатории нейровизуализации, поведения и старения
в Аризонском университете. Изучает старение мозга у здоровых людей
и у тех, кто страдает от нейродегенеративных заболеваний.
Дэвид Райхлен (DavidRaichlen) — профессорбиологии и руково-
дитель лаборатории эволюционной биологии физической актив-
ности в Южно-Калифорнийском университете. Исследует био-
механику и физиологию физических упражнений с эволюцион-
ной точки зрения.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Сегодня хорошо известно, что физические упражнения положительно влияют на мозг, особенно в пожилом возрасте.
При этом не совсем понятно, почему физическая активность вообще влияет на мозг.
Связь между физическими упражнениями и мозгом могла сформироваться давно, когда происходили ключевые со-
бытия в эволюции человека.
Эволюция
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
7
I
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
s
b
y
T
a
m
i
T
o
l
p
a
можно проследить на миллионы лет назад
к тем временам, к огда формировались от-
личительные черты человечества. Если мы
сможем разобраться, к а к и почему физиче-
ские упражнения воздейству ют на мозг, воз-
можно, м ы су меем использовать соответ-
ствующие физиологические подходы для
создания новых комплексов упражнений
для стимуляции когнитивных способностей
пожилых людей. Это то, чем мы сейчас за-
нимаемся.
Пластичность мозга
Для того чтобы понять, почему физические
упражнения полезны для мозга, надо снача-
ла рассмотреть, к а кие структ уры мозга и ког-
нитивные функции сильнее всего реагируют
на упражнения. В 1990-х гг. ученые из Ин-
ститута биологических исследований Сол-
ка, расположенного в Ла-Хойе в Ка лифорнии,
под ру ководством Фреда Гейджа (Fred Gage)
и Генриет ты Ван Прааг (Henriette Van Praag)
показа ли, ч то бег усиливает образование но-
вых нейронов в гиппокампе у мышей. Было
отмечено, ч то процесс, по-видимому, свя-
зан с выработкой белка, который называет-
ся «нейротрофический фактор мозга» (brain-
derived neurotrophic factor, BDNF ). BDN F вы-
рабатывается по всему телу, а также в мозге
и способствует росту и выживанию образую-
щихся нейронов. Группа из Института Сол-
ка и другие ученые показали, ч то вызванный
физическими упражнениями нейрогенез
у грызунов сопровождается улучшением вы -
полнения задач, связанных с памятью. Это
были поразительные результаты, поскольку
с атрофией гиппокампа в значительной сте-
пени связано ухудшение памяти при старе-
нии здоровых людей и особенно при таких
нейродегенеративны х заболеваниях, к а к бо-
лезнь А льцгеймера. Результаты исследова-
ний на грызунах заложили представления
о том, ч то физические упражнения могут
противостоять ухудшению памяти.
После данной работы ученые прове-
ли еще ряд исследований и выяснили,
что у людей, так же как у грызунов, аэроб-
ные упражнения способствуют выработ-
ке BDNF и увеличению объема и числа свя-
зей в ключевых областях мозга, в том числе
в гиппокампе. В рандомизированном иссле-
довании, вы полненном Кирком Эриксоном
(Kirk Erickson) и Артуром Крамером (Arthur
Kramer) в Иллинойсском университете в Эр-
бане-Шампейне, после 12 месяцев аэробных
упражнений у пожилых людей повысился
уровень BDNF, увеличился размер гиппо-
кампа и улучшилась память.
Новые нейроны
в стареющем мозге
Физические упражнения вызывают благотворные изменения
во взрослом мозге за счет образования новых нейронов и увели-
чения числа связей между уже существующими. По-видимому,
увеличение нейропластичности с помощью физической актив-
ности обеспечивается в том числе и увеличением выработки
белка, который называется «нейротрофический фактор мозга»
(BDNF). Он способствует рост у и выживанию нейронов. Недавно
было показано, что этот процесс усиливается, если во время фи-
зических упражнений добавляется когнитивная нагрузка.
Когнитивная на-
грузка одновремен-
но с физическими
упражнениями
позволяет увеличить
нейропластичность,
задействуя физиоло-
гические связи между
телом и мозгом,
развившиеся у наших
предков, охотни-
ков-собирателей,
которым требовалась
многозадачность при
поиске пищи.
Из стволовых
клеток образуются
клетки, которые
затем станут
новыми нейронами
BDNF
Новый
нейрон
активен
и встроен
в обуча-
ющуюся
сеть
Новая к летка
мигрирует
и развивается
в незрелый
нейрон
Новый нейрон
Стволовая к летка
Гиппокамп
Система
движения
и контроля
Простран-
ственная
память
и навигация
Принятие
решений
и плани-
рование
Сенсорные
системы и под-
держание
внимания
Эволюция
8
В мире науkи | [03] март 2020
Другие ученые в ходе различны х исследо-
ваний также обнаружили связь между фи-
зическими упражнениями и состоянием
гиппокампа. В нашей собственной работе,
проведенной в Великобритании и оп ублико-
ванной в журна ле Brain Imaging and Behavior
в 2019 г., у частвова ло 7 тыс. человек средне-
го и пожилого возраста. Мы показали, что
у людей, к оторые тратили больше времени
на умеренную или интенсивную физиче-
скую активность, гиппокамп был большего
объема. Пока еще невозможно определить,
связаны ли данные эффекты у людей с ней-
рогенезом или же с другими формами пла-
стичности мозга, такими как увеличение
числа связей между уже существующими
нейронами, но в совокупности эти результа-
ты ясно указывают, ч то физические упраж-
нения могут быть полезны для гиппокампа
и когнитивных функций.
Исследователи также показали пользу
аэробных упражнений для других отделов
мозга. Например, наблюдалось увеличение
префронтальной коры — участка, располо-
женного в районе лба, — к оторое было свя-
зано с улучшением исполнительных когни-
тивных функций, таких как планирование,
принятие решений и мультизадачность.
Эти способности, так же как и память,
обычно ухудшаются и у здоровых пожи-
лых людей, и особенно при болезни Аль-
цгеймера. Ученые предполагают, что если
речь не идет о гиппокампе, то благотворное
влияние физических упражнений на мозг
и в том числе на префронта льную кору об-
условлено у величением связей между суще-
ствующими нейронами, а не образованием
новы х.
Прямоходящие и активные
Появлялось все больше данных о том, ч то
аэробные упражнения мог ут способство-
вать здоровью мозга, о с обенно у пожи-
лых людей, поэтому надо было выяснить,
Встань и берись за дело
За 6–7 млн лет, прошедших с тех пор, как человеческая ветвь отделилась
от ветви шимпанзе и бонобо, у нашего вида сформировался целый ряд
особенностей, отличающих нас от других обезьян. Благотворное влияние
на мозг сочетания когнитивной нагрузки и физических упражнений может
быть обусловлено двумя эволюционными изменениями — переходом
к прямохождению и образу жизни охотника-собирателя. Из-за этого люди
стали физически более активны по сравнению с другими приматами и воз-
росла наша способность к многозадачности.
Homo sapiens
Homo erectus
Шимпанзе
Бонобо
Гориллы
Орангутаны
Общий предок
Охота и собирательство
Около 2 млн лет назад наши предки
начали охотиться. При такой стратегии
требуется гораздо больше аэробной
активности, чем при питании растения-
ми, как это делают обезьяны. И при этом
нужно, чтобы мозг во время движения
выполнял множество когнитивных
задач.
Прямохождение
Примерно 6–7 млн лет назад предки
человека отказались от передвижения
на четвереньках и встали на задние конеч-
ности. Замена четвероногого перемещения
на двуногое вызвала с ложности с поддер -
жанием равновесия и, вероятно, предъяви-
ла новые требования к мозг у.
Эволюция
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
9
как именно физическая активность соз-
дает на грузку на мозг, з апуская когни-
тивные улучшения в качестве адаптации.
Мы предположили, что для начала хорошо
было бы изучить взаимоотношения между
мозгом и телом в свете эволюции. 6 –7 млн
лет назад гоминины (группа, состоящая
из современных людей и наших ближай-
ших вымерших родственников) отделились
от ветви, идущей к нашим ближайшим
ныне живущим родственникам (шимпанзе
и бонобо). В это время у гомининов разви-
лись некоторые анатомические и поведен-
ческие адаптации, которые отличают нас
от оста льных приматов. Мы предполагаем,
что среди этих эволюционных изменений
было два, обеспечивающих ту самую связь
межд у физической активностью и мозгом,
которую люди могут использовать в наше
время.
Во-первых, наши предки перешли от пере-
движения на четверенька х к прямохожде-
нию на задних ногах. Такое двуногое поло-
жение означает, ч то бывают моменты, к ог-
да наше тело опасно балансирует на одной
ноге, а не на дву х и более конечностях, к а к
это делают другие обезьяны. Для поддержа-
ния равновесия наш мозг должен учитывать
большое количество информации и в процес-
се корректировать мышечную активность
всего тела. Координируя все движения, мы
одновременно должны следить за появлени-
ем препятствий в окружающей среде. Други-
ми словами, просто из-за того, что мы дву-
ногие, на наш мозг ложится б льшая когни-
тивная нагрузка, чем у наших четвероногих
предков.
Во-вторы х, образ жизни гомининов изме-
нился так, ч то у них возрос уровень аэроб-
ной нагрузки. Согласно ископаемым дан-
ным, на ранних этапах эволюции человека
наши предки были относительно оседлыми
двуногими обезьянами, питавшимися пре-
имущественно растениями. Однако около
2 млн лет назад климат стал суше и холод-
нее — и как минимум одна группа предков
человека начала питаться иначе: охотить-
ся на животны х и собирать пищу на зем ле.
Охота и собирательство бы ли преобладаю-
щими стратегиями питания у людей на про-
тяжении почти 2 млн лет, и лишь пример-
но 10 тыс. лет назад появились земледелие
и скотоводство.
Вместе с Германом Пон-
цером (Herman Pontzer) из Дюкского уни-
верситета и Брайаном Вудом (Brian Wood)
из Калифорнийского университета в Лос-
Анджелесе мы показали, что при охоте и со -
бирательстве наши предки перемещались
на большие расстояния, поэтому у них было
гораздо больше аэробной активности, чем
у других обезьян.
Увеличение ежедневной физической ак-
тивности сопровожда лось повышением
требований к работе мозга. Уходя при поис-
ке пищи на большие расстояния, охотники-
собиратели должны были внимательно смо-
треть по сторонам, ч тобы не заблудиться.
Такой ориентацией в пространстве занима-
ется гиппокамп, тот самый участок мозга,
для которого полезны физические упражне-
ния и который имеет тенденцию атрофиро-
ваться с возрастом. Кроме того, наши пред-
ки должны были помнить, где они уже быва-
ли раньше и в какое время были доступны
определенные виды пищи. Мозг использует
данную информацию, работая с кратковре-
менной и долговременной памятью, так что
люди могут принимать решения и плани-
ровать свои маршруты, и для выполнения
этих когнитивных задач наряду с другими
областями используются гиппокамп и пре-
фронтальная кора. Наконец, охотники-со -
биратели часто отправляются за едой груп-
пами, и тогда они могут разговаривать, в то
время как их мозг занимается поддержани-
ем равновесия и определением положения
в пространстве. Подобная многозадачность
отчасти контролируется префронтальной
корой, которая тоже имеет тенденцию ис-
тончаться с возрастом.
Несмотря на то что любому животному
в поиска х пищи нужно ориентироваться
и определять, где искать еду, охотники-со -
биратели должны заниматься этим во вре-
мя быстрых перемещений, и ногда на рас-
стояние свыше 20 км. При высокой скоро-
сти многозадачность становится еще более
сложной и требует более оперативной пе-
реработки информации. С эволюционной
точки зрения бы ло бы выгодно иметь мозг,
готовый решать множество задач во вре-
мя и после поиска пищи, чтобы с наиболь-
шей вероятностью раздобыть еду. Однако
для создания и поддержания такого мозга
и в том числе для формирования и выжива-
ния новых нейронов требуется большое ко -
личество энергетических ресурсов, поэтому
если эта система не используется регуляр-
но, то она, по-видимом у, невыгодна.
Мы подробно описа ли эволюцион-
ный нейробиологический взгляд на связь
мозга с физической активностью в ста-
тье, опубликованной в 2017 г. в Trends in
Neurosciences. Д ля современного человека
эта связь имеет принципиальное значение.
Сейчас нам не н ужно заниматься аэробной
Эволюция
10 В мире науkи | [03] март 2020
физической активностью, ч тобы не умереть
с голоду. Атрофия мозга и сопутствующие
ей когнитивные нарушения, обычные при
старении, могут быть отчасти вызваны на-
шим сидячим образом жизни.
Но для того чтобы с помощью физической
активности затормозить процесс ухудше-
ния когнитивных функций и полностью
реализовать все возможности этого подхо-
да, недостаточно просто увеличить объем
тренировок. Учитывая нашу модель, даже
люди, которые уже имеют большое количе-
ство аэробной активности, могут захотеть
изменить свои привычки. Вполне возмож-
но, ч то мы не всегда упражняемся так, что-
бы в полной мере использовать возникшие
в процессе эволюции механизмы поддержа-
ния работы мозга.
Задумайтесь о том, к а к многие из нас вы-
полняют аэробные упражнения. Часто мы
приходим для этого в спортзал и пользуем-
ся стационарным тренажером. В такой тре-
нировке самой сложной когнитивной за-
дачей будет решить, к а кой канал смотреть
на встроенном телевизоре. Более того, по-
мимо отсутствия когнитивных задач, свя-
занных с движением в меняющейся среде,
на тренажере исчезают некоторые пробле-
мы, связанные с поддержанием равновесия
и регулированием скорости.
Может быть, такая форма физических
упражнений —
самообман? Наши пред-
ки эволюционирова ли в непредсказуемом
мире. Может быть, мы могли бы изменить
наши упражнения так, ч тобы добавить
в них когнитивные задачи, с которыми
сталкивались наши предки — охотники-со -
биратели? Если мы сумеем улучшить физи-
ческие упражнения, добавив к ним когни-
тивную активность, то, вероятно, м ы смо-
жем повысить эффективность у пра жнений,
предназначенных для улучшения когни-
тивны х способностей у пожилы х людей,
и даже изменить течение таких нейродеге-
неративных заболеваний, ка к болезнь А ль-
цгеймера.
Двигайся и думай
Появляется все больше исследований, где
показано, ч то физические упражнения,
стимулирующие когнитивную деятель-
ность, действительно полезнее для мозга,
чем упражнения без когнитивной состав-
ляющей. Например, Герд Кемперманн (Gerd
Kempermann) и его коллеги из Центра ре-
генеративной терапии в Дрездене изуча-
ли эту возможность, сравнивая рост и вы-
живаемость новых нейронов в гиппокампе
мышей после физической нагрузки и после
физической нагрузки в сочетании с досту-
пом к обогащенной среде. Они обнаружи-
ли, ч то эффекты су ммируются: физические
упражнения сами по себе были полезны
для гиппокампа, однако сочетание физиче-
ской активности с когнитивной нагрузкой
в стимулирующей среде было еще лучше,
способствовало формированию еще больше-
го количества новы х нейронов. Использова-
ние мозга во время и после тренировки, по-
видимом у, способствовало повышенной вы-
живаемости нейронов.
Недавно мы начали проводить и исследо-
вания на людях. Результаты обнадежива-
ют. Например, изучалось влияние сочета-
ния физической и когнитивной на грузок
на людей с заметно сниженными когнитив-
ными способностями. Кэй Андерсон-Хэн-
ли (Cay A nderson-Hanley) из Юнион-коллед-
жа в Скенектади предлага ла одновременно
физическую и когнитивную нагрузку лю-
дям с умеренными когнитивными наруше-
ниями, то есть имеющим повышенный риск
развития болезни А льцгеймера. Безусловно,
прежде чем можно будет сделать четкие вы-
воды, требуются еще дополнительные ис-
следования, но пока результаты позволя-
ют предположить, ч то людям, у которых
уже есть некоторые когнитивные ухудше-
ния, может быть полезно сочетание фи-
зических упражнений с интеллектуально
сложной видеоигрой. Кроме того, А ндерсон-
Хэнли с коллегами показали, что у взрос-
лы х здоровы х людей сочетание физических
Министерство здравоохранения
США рекомендует заниматься
аэробными упражнениями
как минимум 150 минут
в неделю, если нагрузка
средней интенсивности, или
минимум 75 минут в неделю,
если нагрузка высокой
интенсивности. Выполнение
упражнений в таком или
большем объеме полезно для
организма и может улучшать
работу мозга
Эволюция
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
11
упражнений с интеллектуально сложной
видеоигрой вызывает большее увеличение
уровня циркулирующего BDNF, чем одни
только физические упражнения. Подобные
результаты еще сильнее укрепляют пред-
ставления о том, ч то польза мозгу от физи-
ческой нагрузки обеспечивается с помощью
BDNF.
В нашем исследовании мы разработа-
ли игру, предназначенную для того, чтобы
специально нагрузить те когнитивные спо-
собности, которые имеют тенденцию ухуд-
шаться с возрастом и были необходимы на-
шим предкам при поиске пищи. Участники
получают умеренную аэробную нагрузку
за счет езды на велосипеде и одновременно
играют в игру, где должны ориентироваться
в пространстве и выполнять задания, тре-
бующие внимания и памяти. Чтобы оценить
перспективность такого подхода для улуч-
шения когнитивных показателей у здоро-
вых пожилых людей, м ы сравниваем четы-
ре группы: с игрой и физическими упражне-
ниями, с упражнениями и без игры, с игрой
и без упражнений и контрольную группу,
где участники смотрят видео про природу.
На сегодня результаты кажутся многообе-
щающими.
Многие другие исследователи проверяют
эффект от сочетания физических упраж-
нений с когнитивными задачами.
По-
видимому, в ближайшем будущем мы нач-
нем лучше понимать, ка к использовать
такую нагрузку для поддержания и улучше-
ния когнитивных способностей у здоровы х
людей и у тех, кто в связи с болезнью имеет
когнитивные нарушения.
Помимо специально разработанных про-
цедур, описанны х выше, а ктивировать спо-
собности мозга возможно с помощью заня-
тий спортом, в котором аэробные упражне-
ния сочетаются с когнитивными задачами.
Например, недавно мы показали, ч то у сту-
дентов, к оторые бегают по пресеченной
местности и много тренируются под откры-
тым небом, усиливается связь между обла-
стями мозга, обеспечивающими исполни-
тельные когнитивные функции, по сравне-
нию со здоровыми, но менее подвижными
молодыми людьми. Дальнейшие исследо-
вания помогут выяснить, ок а жутся ли эти
улучшения более значительными, чем у бе-
гунов, тренирующихся в менее сложны х ус-
ловия х, например на беговой дорожке.
Многое еще предстоит узнать. Но, хотя
пока еще рано давать конкретные рекомен-
дации про сочетание физических упражне-
ний с когнитивными задачами, мы
можем
уверенно утверждать,
что физические
упражнения — это ключевой фактор для со -
хранения хорошей работы мозга в пожилом
возрасте. Согласно рекомендациям Мини-
стерства здравоохранения и социальных
служб США, необходимо заниматься аэроб-
ными упражнениями как минимум 150 ми-
нут в неделю, е сли нагрузка средней интен-
сивности, или минимум 75 минут в неделю,
если нагрузка высокой интенсивности (либо
использовать а декватн у ю комбина цию обо-
и х видов на грузки). Выполнение у праж-
нений в таком или большем объеме полез-
но для организма и может улучшать рабо-
ту мозга.
В дальнейшем клинические испыта-
ния расскажут нам больше об эффектив-
ности физических упражнений с когни-
тивными элементами: например, к а кие
виды умственной и физической активно-
сти на иболее полезны, к а к овы должны быть
оптимальная интенсивность и продолжи-
тельность упражнений для улучшения ког-
нитивных способностей. Но в свете имею-
щейся на текущий момент информации мы
считаем, что, продолжив тщательные ис-
следования, в итоге сможем использовать
связи между мозгом и телом и задейство-
вать возникшую в процессе эволюции спо-
собность улучшать пластичность в пожи-
лом возрасте с помощью физических упраж-
нений. Совместна я тренировка тела и мозга
поможет сохранять острый ум на протяже-
нии всей жизни.
Перевод: М.С. Багоцкая
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
Понцер Г. Эволюция и тренировки // ВМН, No 3, 2019.
Exercise, A POE Genotype, a nd the Evolution of the Huma n Lifespan. David
A. Raichlen and Gene E . Alexander in Trends in Neurosciences, Vol. 37, No. 5,
pages 247–255; May 2014.
Adaptive Capacity: A n Evolutionar y Neuroscience Model Linking Exercise,
Cognition, a nd Brain Health. David A . Raichlen and Gene E. Alexander in
Trends in Neurosciences, Vol. 40, No. 7, pages 408–
421; July 2017.
Differential Associations of Engagement in Physical Activity and Estimated
Cardiorespiratory Fitness with Brain Volume in Middle-Aged to Older Adults.
David A . Raichlen et al. in Brain Imaging and Behavior. Опубликовано
онлайн 17.06.2019. https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11682-
019-00148-x
Мироваяполитика
12 В мире науkи | [03] март 2020
РОССИЙСКИЕ ЭКСПЕРТЫ ЛИЦОМ К КИТАЮ:
ПЕРЕОСМЫСЛИВАЯ АЗИЮ
Азия, и прежде всего Китай, опять бросает
вызов всему миру. На этот раз из-за вспышки
коронавируса пересматриваются планы мировой
торговли, нарушены цепочки поставок по всему
миру, а некоторые эксперты заговорили о «черных
лебедях», которые на этот раз летят из Китая.
Но ведь Азия уже в течение десятилетий все
больше и больше задает мировые тренды
не только в производстве, но и в науке,
образовании. Так почему же мир оказался
не готов к такому «стресс-тесту»?
МИРОВАЯ ПОЛИТИКА
Мироваяполитика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
13
Мироваяполитика
14 В мире науkи | [03] март 2020
— А лексей А лександрович, признайтесь, если
бы вам сейчас предложили выбрать страну,
в которой хотите родиться, выбрали бы Китай?
— Нет, я бы никогда не ста л выбирать Кита й. Ис-
следователь не должен идентифицировать себя
с объектом исследования. Многим кажется, что
если кто-то живет в Китае, в самой гл убинке, он все
про него знает. Это не так. Нам нужно отражать то,
что мы изучаем, нужен критический подход, без
этого нет ни исследований, ни науки, н и анали-
тики. В этом плане Россия — к а к раз очень удач-
ный вариант. У нас есть исторически сложивший-
ся особый тип переживания пространства, куль-
туры. Мы можем смотреть на Китай не только как
на некое гигантское географическое пространство.
— Поскольку у нас тоже пространство отнюдь
не малое.
— Совершенно верно. Мы можем на Китай и во-
обще на Восточную Азию смотреть как на особую
культуру — очень сложную, у которой, к а к и у нас,
есть своя логика процессов, свои кризисы, подъ-
емы. Мы можем себя сравнивать с Поднебесной.
Российское китаеведение всегда смотрело на Ки-
тай именно как на предмет самоотражения.
— Вспышка коронавируса в Китае многих на-
пугала, поползли панические слухи, заговори-
ли о кризисе мировой торговли. Можно ли хоть
как-то предсказывать такие катастрофы?
— Мы как специалисты по Азии не можем
предсказывать время и место возникновения
заболеваний — наша область науки не располага-
ет такими методами. Но при этом мы можем вы-
числять различные риски, в том числе и влияние
эпидемий, техногенных катастроф или даже поли-
тических переворотов, на развитие как отдельной
страны, так и мира в целом. На мой взгляд, ситуа-
ция с коронавирусом обнажила проблему с край-
не поверхностным пониманием ситуации в Ки-
тае — политической, социальной, эк ономической.
Безусловно, и у нас, и во многих зарубежны х цен-
тра х есть очень серьезные специалисты по ситу-
ации в Китае, но, к а к видим, тон задают не они,
а те, кто весьма неглубоко разбирается в соци-
ально-политических и экономических процесса х
в Азии. Именно это и становится источником мно-
гочисленных слухов о том, что «экономика Китая
обрушится» или что коронавирус запущен едва ли
не специально самими китайцами, чтобы решить
внутрипартийные трения. Часто все упирается
в мнение одного-двух людей, нередко случайных,
которые просто не в состоянии осознать все сторо-
ны проблемы. И здесь серьезная многофакторная
научная экспертиза должна давать ответ быстро
и четко — и иметь заранее разработанные сцена-
рии развития событий, исходя из особенностей
развития Китая или Азии в целом. Обратите вни-
мание: даже не самый большой уровень заболева-
емости и тем более лета льности нового коронави-
руса, несопоставимый ни с испанкой, н и с чумой
XIV или XIX в., по сути, породил волну панического
Доктор исторических наук А.А . Маслов
На вопрос о том, насколько
глубока наша экспертиза
Китая, насколько точны
методы научного анализа
и прогнозирования тех
процессов, которые происходят
в Азии, отвечает известный
российский востоковед
и китаист, доктор исторических
наук, профессор Школы
востоковедения факультета
мировой политики и мировой
экономики НИУ «Высша я
школа экономики» Алексей
Александрович Маслов.
Мироваяполитика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
15
страха во всем мире. Теоретически в таких случа-
ях в России должен быть хотя бы один крупный
аналитический центр по Азии, способный выдать
в течение короткого времени экспертизу послед-
ствий для Китая, России, всего мира и использо-
вать для этого не метод «один китаец мне расска-
зал», а, например, м ногофакторный количествен-
ный анализ. Можно бесконечно долго рассуждать
о «новом востоковедении», но если у вас нет пони-
мания новых методов, достаточного числа нара-
боток, а главное — отработанной заранее системы
экспертизы, то очередной «стресс-тест» м ы можем
и не пройти.
С ЗАПАДА НА ВОСТОК
— У нас люди часто обижаются, когда кто-то го-
ворит, что Россия — это Азия, хотят, чтобы мы
были Европой.
— Этот вопрос очень часто обсуждается, при
том что гл убинно он абсолютно бессмысленный.
Вам, может быть, покажется странным, но сло-
во «Азия» в Китае и вообще в Азии изначально от-
сутствовало. По-китайски сейчас оно звучит как
«ясия», то есть это четкая транслитерация англий-
ского Asia. Пока Китай, Япония, Корея развива-
лись сами в себе и сами по себе, они и не задумы-
ва лись о том, ч то они — Азия, а есть еще «не Азия».
Самоотражение началось только тогда, когда туда
пришли европейцы. Тогда китайцы начали пони-
мать: раз нас называют «Азия», значит они — те,
кто называет, — это что-то другое.
— Но стороны света же у них как-то именова-
лись? Ведь параллель четкая: восток — Азия,
запад — Европа...
— В Китае все иначе.
Это у нас по критерию
«восток —
запад» строится основная парадигма.
А в Китае очень важное для нас слово «восток» оз -
начает только сторон у света и ничего больше. Ази-
атское сознание делит мир не на Запад и Восток,
а на Юг и Север. В Китае есть, например, ю жные
и северные школы живописи, ю жные и северные
школы поэзии, ю жные и северные династии и т.д.
— Но для нашего сознания важно понимать,
кто мы — Азия или Европа.
— Потом у что нам кажется, ч то самое главное —
определить свою идентичность. Но очевидно, ч то
никаких жестких разделений и демаркацион-
ны х линий здесь нет. Мы говорим на неазиатском
языке, одеваемся и мыслим себя не как азиаты.
Но ведь и Европа отнюдь не гомогенна. Есть такая
Европа, к а к Великобритания, а есть и такая, ка к
Греция, это совершенно разные культуры. Есть
Азия такая, к а к Китай, и Азия такая, ка к Филип-
пины. Это нам кажется, что там одна «большая
Азия», на что местные жители обижаются. Наше
непременное желание определиться с тем, кто
мы такие, — это скорее отражение болезненности
сознания, присущее русской религиозной филосо-
фии. Надо гнать такие мысли, потому что они от-
влекают от действительно серьезны х проблем.
— Тем не менее в каких-то направлениях мы
ближе к европейскому стилю, а в каких-то —
к азиатскому. Скажем, в науке мы больше ев-
ропейцы или азиаты?
— В науке мы значительно ближе к Европе. И не
только в науке. Наша культура формирова лась под
воздействием европейской культуры. Да мы и сами
нема ло повлияли на европейскую культуру. Музы-
ка Чайковского так же наполнена итальянскими
мотивами, к а к и поздняя итальянская музыка на-
полнена мотивами Чайковского. Россия не отделя-
лась от Европы, м ы всегда были частью большой
европейской культуры. Политика на ша тоже стро-
ится по европейским сценариям. Наши учебники
по мировой экономике, международным отноше-
ниям — по сути европейские, европоцентричные.
Даже в школьных у чебника х 90% всего объема ин-
формации посвящено Западу и западной истории
и лишь процентов десять — восточной.
— Потому что Европа к нам ближе.
— Нет, потому что мы мыслим как европейцы.
И когда мы начинаем движение к Азии, для нас
очень сложно перестроиться. Когда вы приезжаете
в Кита й, Корею, Японию, ва м надо овла девать спе-
циальным комплексом знаний: что означает тот
или иной жест, можно ли в приличном обществе
сидеть вытянув ноги, к а к подавать визитную кар-
точку, где должен сидеть старший, а где младший
и т.д. Если вы не вы учите этих ритуалов, не овла-
деете этими культурными кодами, то будете ка-
заться там чужим.
— А в Европе я не буду казаться чужим?
— Не будете, и не только в Европе, но и вооб-
ще на Большом Западе. Вы можете не знать язык
местных жителей, но психологически вы будете
с ними на одной волне. Потом у что вы одеваетесь
так же, ведете себя так же, реагируете так же, м ыс-
лите себя так же. Мы часть большой цивилизации,
которая возникла в рамках одной культуры. Куль-
ту ра, наука, политика, эк ономика в России, конеч-
но, европейские.
ВИРТУАЛЬНО О РЕАЛЬНОМ
— Однако последние геополитические и макро-
экономические события заставляют нас дви-
гаться в сторону Азии.
— Двигаться в сторону Азии на до было и без эти х
событий. Но мы слишком долго и упорно иденти-
фицировали себя именно как Запад. Все евро-
пейское мы уже по определению воспринима-
ли позитивно, а азиатское — плохо. «Азиатчина»
по-русски — до сих пор плохое, негативное слово.
— Но сейчас у нас объявлен разворот на Вос-
ток.
Мироваяполитика
16 В мире науkи | [03] март 2020
— И это, к а к ни странно, в Азии показалось
очень оскорбительным. На мой взгляд, « разво-
рот» был объявлен непрофессиональными людь-
ми, которые на самом деле хотели сделать хоро-
шо, но не понима ли, к а к работает азиатское со -
знание. Представьте, вы живете в Азии, в великой
стране с многотысячелетней историей типа Ки-
тая. И вдруг к вам кто-то решил развернуться ли-
цом. А до этого как он к вам стоял? Это действи-
тельно обидно.
Когда англичане захватывали Индию, это тоже
называлось «разворотом на Восток». Это абсолют-
но колониальный термин, который мы использо-
вали, не понимая, ч то этим уязвляем миллиарды
людей. Реальный «разворот на Восток» теоретиче-
ски должен был изменить все: торговлю, политику,
экономику. Но такого не произошло, а лозунг этот
стал просто фигурой речи. К сожалению, м ногое
из того, ч то мы провозглашаем в отношении Азии,
остается именно фигурой речи.
Так сложилось, ч то у России самая протяженна я
граница с Китаем. Наша страна граничит с са-
мым большим числом азиатских государств, две
трети нашей территории лежат в Азии, при этом
Азией мы себя не мыслим. В этом серьезный па-
радокс. Нам уже давно надо было начать «обучать-
ся Азии».
— Разве мы ее не изучали?
— Форма льно.
Причем в рамка х различных
наук от экономики и востоковедения до полито-
логии и культурологии. Но изучали мы какую-
то абстрактную Азию, которая существует в на-
шем воображении. В культуре есть такое понятие
«ориентализм». Это когда в XIX в. среди западных
х удожников, поэтов, философов, музыкантов ста-
ло модным копировать азиатские мотивы.
— Ария индийского гостя в «Садко», балет «Ше-
херазада», особняк Морозова и чайный дом в Мо-
скве...
— Это самый типичный ориента лизм, где Восток
на самом деле лишь фон, который очень красиво
смотрится. Тот же чайный дом москвичи называ-
ют китайским, но китайцы его как «свое» не опоз-
нают. Смотрят и говорят: «Какой странный рус-
ский дом». То, ка к зачастую мы подходим сегодня
к Востоку, — это тоже ориентализм. Или постори-
ента лизм на новом уровне, к огда нам кажется: то,
что мы предлагаем Востоку, он должен принять
с благодарностью. Все обстоит не так, и нам надо
пересматривать свои навыки общения с этим ги-
гантским регионом.
ЭКСПЕРТИЗУ ВЕДУТ ЗНАТОКИ
— И кто же может нас этому научить?
— Вопрос экспертизы в азиатских отношени-
ях сейчас стоит на одном из приоритетных мест.
Кризис востоковедения был не только у нас,
но и в других западных страна х, потому что долгое
время оно рассматрива лось лишь как часть огром-
ной историко-филологической традиции. Люди
изучали языки, культуру, религию, философию...
На этой почве родился гигантский массив восто-
коведения, в котором Россия играла важную роль.
В XIX в. всемирные азиатские конгрессы проходи-
ли в России, в Санкт-Петербурге. Но внезапно Вос-
ток нача л развиваться не так, к а к предполагалось.
Он ста л вырываться вверх, вперед.
— Вышел из-под европейского контроля.
— Концепция догоняющего развития Восто-
ка, в соответствии с которой предполага лось, ч то
он всегда будет плестись за Западом, сломалась.
И не потому, что Восток вдруг сдела л что-то не-
ожиданное. Даже многие ученые из-за недостатка
первичной информации проигнорировали факт,
что тот же Китай всегда, во все эпох и был в мире
на первом месте по ВВП. В XIX в. его доля в миро-
вом производстве составляла от 25% до 35%.
— То есть он не только сейчас мировая фабри-
ка, но и всегда ею был?
— Китайские товары шли по Шелковому пути
во все страны древнего мира. Только в X IX–X X вв.
Восток был сломлен и поставлен под контроль ев-
ропейцев. И нам начало казаться, что это и есть
норматив Востока. Оказалось, нет, норматив его
состоит в том, ч то он развивается. Как только Вос-
ток вышел из-под контроля, м ногие запа дные шко-
лы — британская, немецкая, французская — пере-
смотрели свою систем у азиатской экспертизы.
— И сильно ее изменили?
— Они не отказа лись от старого. По-прежнему
изучаются и древнекитайская поэзия, и японская
история. По-прежнему всех восхищают японские
гейши и самураи, изучается история Месопота-
мии, все это не ушло с повестки дня, но теперь это
встроено в новую систему, которая имплементи-
рует знания в современности. По сути дела, с егод-
няшнее востоковедение — это понимание того, к а к
живет Азия как организм. Если мы знаем биогра-
фию человека, мы приблизительно представляем,
как он себя поведет в той или иной ситуации и как
с ним надо общаться, если хочешь, ч тобы он тебя
понял.
Если мы знаем историю какой-то страны, ее по-
литическую культуру, м ы понимаем, что скорее
всего она будет воспроизводиться и в будущем. Та-
кие знания — важная часть экспертизы. Настоя-
щая экспертиза — не просто подсчет ВВП на душу
населения, к а к часто бывает, не абстрактные раз-
мышления о том, поддержит Китай Россию или
нет. Это понимание логики процесса. Мы не мо-
жем убедить китайцев, японцев, к орейцев думать
как мы. Но мы можем с помощью экспертизы по-
нять, почему они так думают, ка к они будут посту-
пать завтра, и в соответствии с этим выстраивать
свое поведение.
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
17
Мироваяполитика
18 В мире науkи | [03] март 2020
— Но для этого нам нужны высококлассные
эксперты.
— Сегодня экспертиза — это анализ огромных
массивов данных от древней истории до современ-
ной экономики. А ктуа льные азиатские исследова-
ния проводятся не за счет одного или нескольких
человек, какими бы гениальными они ни
были.
Простой пример. Надо понять, кто в Китае прини-
мает решения, к а кие там есть властные группи-
ровки и т.д. А как вы поймете, если это закрытая
страна? Вы видите лишь ареопаг, верхушку, кото-
рая управляет страной. Нам надо знать: если один
руководитель передвинется на ступеньку вверх,
кто будет подниматься вместе с ним, а кто, напро-
тив, оп устится? Нам надо выч ленить систему, про-
следить ее в некоторой аппроксимации, а для это-
го заглян уть наза д на 10 –15 лет. Но тут оказывает-
ся, что китайские СМИ не хранят на своих сайтах
архивы. Мы знаем, ч то там было три-четыре года
назад, а раньше —
не знаем. Если, конечно, м ы
все эти архивы себе заранее предусмотрительно
не скачали. Но если отслеживать ситуацию года-
ми, с помощью компьютерных программ, то мож-
но составлять специализированные базы данных.
А они позволят понимать, к а кие движения идут
в КНР, какая группа там идет вверх, а
какая вниз.
Если мы при этом еще и видим, к а к ая область про-
мышленности поднялась, а какая притормозила,
мы можем предположить, к а к связаны эти про-
мышленные и политические группы. Получается
хорошо работающая система, но один человек ее
никак не осилит. Исследование — к сожа лению, до-
статочно рутинный процесс. В этом плане мы се -
годня отстаем.
— У нас нет методологии такой продвинутой
экспертизы?
— Методы известны, они не секретны, но мы на-
столько остаемся в матрица х периода «догоняю-
щего Востока», ч то эти методы часто просто не ис-
пользуем. И получается, ч то касающиеся Азии ре-
шения принимаются без должной экспертизы.
Формально она проводится, но это часто про-
сто поверхностный анализ: например, поднима-
ется промышленность Китая или у нее спад, кто
кого снял, а кто кого поставил на такую-то долж-
ность. Но главное не это: нам важно понимать век-
тор движения Азии. Очень большой и серьезный
вопрос, к оторый должен нас интересовать, — где
и каким будет Китай через 25 лет и, со ответствен-
но, где будем мы. Тут серьезную роль играют мно-
го приходящих факторов — от развития в стране
технологий искусственного интеллекта до возмож-
ной атаки на нее США. И все это надо просчитать.
Вряд ли какой-то политолог или экономист сдела-
ет это в одиночку. Еще один момент, который ва-
жен для экспертизы, —
нам нужны первичные
данные. Нельзя пользоваться просто материалами
из англоязычной прессы. Более того, м ы
должны
не только читать статьи на китайском или япон-
ском языка х, но и верифицировать получаемые
данные. Данные, которые приводит китайский
Госкомстат, столь же точны, ка к и данные рос-
сийского Госкомстата. Но их можно проверить, с о -
поставив десятки баз данных. Простой пример:
очень часто в прессе пишут, что Китай всех обма-
нывает, ч то на самом деле его население меньше,
чем 1,4 млрд, к а к они указывают.
— Зачем это делать?
— Чтобы зап угать весь мир.
— Как это можно проверить? Мы же не можем
посчитать всех китайцев.
— Но можно посчитать, например, средний рас-
ход электроэнергии на душу населения, посмо-
треть, сколько Китай использует продуктов пи-
тания, какова результативность сельского хозяй-
ства или легкой промышленности, строительства,
сколько потребляется бензина... В таких случа-
ях используют 20–25 параметров. Если цифры
не сильно бьются между собой, с корее всего, дан-
ным можно верить. Своевременный анализ, экс -
пертиза азиатских вопросов — это огромный ком-
плекс задач, к оторые должны решаться в мощны х
научно-исследовательских института х. К сожале-
нию, на мой взгляд, полноценная экспертиза в Рос-
сии просто отсутствует. У нас есть отличные шко-
лы, классные специалисты, но вся структура на-
столько устарела, ч то уже не может обслуживать
интересы государства.
— А как обстоят дела в других странах?
— При выходе на Китай в США по каждой пробле-
ме работают пять-шесть крупных центров и полу-
ченные результаты сопоставляются между собой.
У нас этого нет. Посмотрите, что сейчас Штаты
сделали с Китаем. Они ударили в самые болевые
точки. Они все просчитали и ударили очень гра-
мотно. Ясно видно, что над проблемой работали
неординарные умы.
— То есть это не лично Дональд Трамп или
Майкл Помпео придумали?
— Нет, конечно.
В США есть группы высоко-
к лассных и очень антикитайски настроенных спе-
циалистов, которые все крайне грамотно рассчи-
тали. Вот это и есть настоящая гл убокая эксперти-
за, п усть и деструктивная.
КТО НАЧИНАЕТ, ТОТ И ВЫИГРЫВАЕТ
— КНР вкладывает в науку в восемь-десять раз
больше средств в пересчете на каждого науч-
ного сотрудника, чем мы . Не значит ли это, что
у них шансов победить больше и нам пора начи-
нать их бояться?
— Если говорить о развитии китайской науки,
тут дело не только в деньга х. В Китае очень хоро-
шо работает система реа лиза ции эти х денег. Глав-
ной проблемой Китая, к огда он только начинал
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
19
Мироваяполитика
20 В мире науkи | [03] март 2020
развиваться, была проблема низкой квалифика-
ции кадров. Сказалась культурная революция,
когда интеллигенция была уничтожена, а люди го-
дами не получали норма льного образования. Пер-
вое, ч то ста л делать Китай, помимо открытия рын-
ков, — начал посылать своих студентов на обуче-
ние за рубеж.
— Пока мы боролись с утечкой мозгов, они ее
культивировали?
— Только культивировали подконтрольно. Когда
в 2004 г. в КНР поняли, ч то больше половины сту-
дентов остаются в США, Великобритании и т.д.,
они установили минимальную зарплату для воз-
вращающихся на уровне, вдвое превышающем
среднюю по рынку. Плюс обеспечили им хороший
кадровый рост. Потому что главная задача была
такая: ты должен поехать за рубеж и привезти пе-
редовую технологию.
— Студенты воровали технологии?
— Да, воровали, копировали, и это была созна-
тельная государственная политика, потому что
в конце концов они все это поставили на пользу го-
сударству. То, что мы сегодня видим, — это не ре-
зультат только вложения денег, это результат реа-
лизации государственной программы, направлен-
ной на развитие национальной науки. Китайцы
публикуют сегодня в престижных цитируемых
журналах почти в 15 раз больше научных работ,
чем россияне. Почему? Там были созданы гигант-
ские программы стимулирования публикаций.
Сначала китайские исследователи п убликова лись
вместе с известными американскими, британски-
ми авторами, потом они покупали научные жур-
налы, в которых п убликовали свои труды. Во всех
крупных университетах КНР созданы специаль-
ные центры переводов и академического письма,
чтобы довести число публикаций до максимума.
И сейчас мы видим плоды реализации тех про-
грамм стимулирования.
Бояться китайцев нам,
наверное,
не на до,
но надо понимать, ч то во многи х областях науки
они уже опережают нас. Кроме большого числа пу-
бликаций, в КНР была создана очень эффектив-
ная система имплементации открытий. Сегодня
на крупнейшие китайские технологические корпо-
рации, такие как Huawei или ZTE, работает очень
много талантливых молодых ученых из России,
Беларуси, с Украины. Когда я спрашиваю у них,
почем у они выбрали КНР, они указывают три про-
стых момента. Первый — очень хорошая зарплата
и условия проживания. Второй — к а к они сказа-
ли: «Мы работаем в среде, которая нас поднимает,
подтягивает». И третий — там видна перспектива.
— А у нас она не видна?
— У нас она не очевидна. Так что Китай дей-
ствительно создал эффективную систем у выка-
чивания мозгов из всех стран мира —
не толь-
ко из России, Восточной Европы и Центра льной
Азии, но и из США, Великобритании, Франции,
Германии. Современная кита йская наука эффек-
тивна, она замотивирована, самое главное — она
живая.
ВМЕСТЕ МОЖНО, ТОЛЬКО ОСТОРОЖНО
— На недавней пресс-конференции прези-
дент РАН А .М. Сергеев предложил такую схе-
му сотрудничества с Академией наук КНР:
если Китаю нужен наш интеллект, мы можем
предложить ему научное сопровождение их
проектов. При этом созданные в результате
такого сотрудничества продукты и техноло-
гии должны принадлежать не только Китаю,
но и России.
— Идея хорошая. У нас подписано очень много
договоров, этот и следующий годы объявлены го-
дами научно-технического обмена России и Ки-
тая, так что формально для сотрудничества соз -
дана отличная база. Но есть одно обстоятельство,
который необходимо учитывать. Китай — страна,
которая всегда работала сама на себя. Так сложи-
лось исторически, и за последние 2 тыс. лет кита й-
ское мышление не изменилось. Даже когда китаец
создает с ва ми совместну ю научную лабораторию,
вся система будет устроена так, ч тобы созданные
технологии и патенты оставались на китайской
стороне.
— Они нас обманывают?
— Нет, они вовсе не хотят обмануть или что-то
украсть, просто там действительно так устрое-
на вся система. Поэтому идея создания совмест-
ны х научны х предприятий хорошая, но надо очень
вдумчиво проработать юридическую базу. А зна-
чит, нужна серьезная экспертная работа. На мой
взгляд, лучшим решением может стать создание
совместны х тех нопарков.
— В Китае или в России?
— Не имеет значения. Это могут быть технопар-
ки разной принадлежности, к оторые работают над
совместными проектами, в договора х между кото-
рыми четко прописаны вопросы использования
полученной интеллектуальной собственности. Это
нам кажется, ч то вот мы для китайцев все сейчас
просчитаем, а они на ладят производство и будут
отдавать нам часть прибыли. Такого не будет ни-
когда.
— У них так устроено сознание?
— Конечно. Наше сознание западного толка, оно
кооперативное. Если у нас есть совместный инте-
рес, м ы вместе что-то создаем, вместе и реа лизуем.
Зачем обманывать, если прибыли всем хватает?
У китайцев пси хология другая. За всю многоты-
сячелетнюю историю Поднебесной не было случа-
ев, когда другая страна осталась бы в выигрыше
от долгосрочной кооперации с Китаем.
— Может, мы будем первыми?
Мироваяполитика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
21
— Думаете, на нас эти закономерности не рас-
пространяются? К сожалению, они работают для
всех. Так что идея хорошая, но ее надо серьез-
но прорабатывать и разрабатывать. В противном
случае, если мы не будем реализовывать совмест-
ные проекты, наши мозги из академгородков Но-
восибирска, Томска, Красноярска, из Москвы и т.д.
будут утекать в Китай, потому что там выше зар-
платы, вы ше уровень жизни.
— Учитывая то, ч то сегодня наши отношения
с Китаем находятся на подъеме, думаю, у нас
есть хороший шанс договориться.
— К сожа лению, тут все зависит не только от хо-
роших отношений. Действительно, оба наших ру-
ководителя, и российский, и китайский, говорят,
что между нашими странами отношения сейчас
лучше, чем когда бы то ни было. И это правда так.
Объем нашей взаимной торговли в 2019 г. с о ста-
вил $110 м лрд. Меньше, чем у Китая с США, но все
равно неплохо. Но посмотрите: на территории Ки-
тая сегодня работает более 60 западных вузов.
Нью-Йоркский университет, Ноттингемский, мас-
са немецких университетов, в которые просто ло-
мятся китайские студенты. Плюс там работают со -
вместные лаборатории. То есть китайские студен-
ты на лабораторном оборудовании, за купленном
китайцами по заказу западных специалистов, де-
лают исследования, например, по фармакологии.
И потом на территории Китая известные фармако-
логические компании по результатам этих работ
изготавливают инновационные лекарства.
— Разве российских университетов в Подне-
бесной нет?
— Есть один, в Шэньчжэне. Это совместный про-
ект МГУ и Пекинского педа гогического у ниверсите-
та. Для его создания были предприняты гигантские
усилия, но сейчас там учится всего 500 человек.
— А на сколько он рассчитан?
— Камп ус построен на 5 тыс. человек. Это боль-
шой у ниверситет, его корпус — точная копия гла в-
ного здания МГУ. Но там пока нет научных лабо-
раторий, крупных аспирантских школ. То есть
немцы, британцы, французы, и тальянцы, не го-
воря об американца х, создают в своих филиалах
именно научную среду, подпитываясь уже от ки-
тайски х мозгов, а мы этого не делаем. И результат:
США —
главный «враг» Китая, а американский
Нью-Йоркский университет там самый крупный.
Мы — л учшие друзья, а у нас в КНР всего один уни-
верситет, который развивается достаточно мед-
ленно из-за бюрократических проволочек.
НАУКА ПОБЕЖДАТЬ
— В КНР на государственном уровне поставле-
на весьма амбициозная задача — к 2035 г. сде-
лать страну мировым научным лидером. Полу-
чится?
— В Китае вообще все планы осуществляют-
ся. Провалившихся нет. Например, Китай пла-
нировал продвинуть свои университеты в список
200 л учших вузов мира.
— Как наша программа «5 –100» по выведению
пяти российских вузов в первую сотню мирово-
го рейтинга.
— Разница в том, ч то мы стараемся выйти в вер-
хушку рейтинга лучших университетов мира (THE
World University Rankings), а китайцы уже вышли.
У нас в первую двухсотку вошел только МГУ, за-
нявший 198-е место. А Китай ввел туда семь своих
вузов, причем Университет Цинхуа и Пекинский
университет в прошлом году заняли 23-е и 24-е ме-
ста соответственно. Так что этот план они осуще-
ствили. Китай планирова л выйти на первое место
по количеству научных публикаций. Вышел. По-
этому, я думаю, научное лидерство к 2035 г. тоже
возможно.
— Но как определить, ка кая страна более пе-
редовая в науке?
— Т ут кто как измеряет. Китай прекрасно пони-
мает: побеждает та страна, у которой лучше раз-
вита наука. Удары, которые сегодня на носятся
по Китаю, бьют не по китайской промышленности,
а именно по науке. Пока Китай был просто боль-
шой мировой фабрикой, производившей массу де-
шевых товаров, он никого не волнова л. Напротив,
все им восхищались. Но потом Китай понял, что
надо переходить на высокотехнологичную про-
дукцию. И начал лоббировать свои крупные ком-
па нии — Huawei, ZTE или Xiaomi, — ч тобы там вне-
дряли суперсовременные технологии типа 5G и ли
искусственного интеллекта. Вот в этот момент
в США заволновались, потому что высокие тех-
нологии — это территория глоба льного будущего.
И по Китаю тут же был нанесен удар, к котором у он
не был готов. Но технологии у Китая есть, и он пре-
красно понимает, ч то, если ему удастся выиграть
«войну» и довести дело до конца, он станет побе-
дителем не только в науке, а вообще в деле науч-
но-технического обслуживания мира. Это новые
облачные технологии, системы передачи данных,
системы обработки информации, су персерверы,
которые доступны для потребителей в любой точ-
ке мира, и т.д. То есть Китай претендует не просто
на абстрактное наукометрическое лидерство, а на
научно-техническое обеспечение мира, к а к он сей-
час обеспечивает мировую торговлю. В этом пла не
Китай сегодня конкурент не только США или Рос-
сии, но и любой стране. И если он победит в этой
конку рентной борьбе, на смен у концепции догоня-
ющего Востока может прийти концепция отстаю-
щего Запада.
Беседовал Валерий Чумаков
Нейронауки
22 В мире науkи | [03] март 2020
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
23
РЕВОЛЮЦИЯ
В НЕВРОЛОГИИ
Мозг — величайшая тайна Вселенной. Что ученым
удалось понять, а что остается загадкой? Какие
прорывные шаги в нейронауках сделаны в последнее
время и какое практическое применение находят
эти идеи? Доведется ли нам когда-нибудь познать
мозг полностью? Об этом и многом другом — наш
разговор с академиком Михаилом Александровичем
Пирадовым, директором Нау чного центра неврологии.
НЕЙРОНАУКИ
— Михаил А лександрович,
Научный
центр неврологии, который вы возглав-
ляете, — один из крупнейших в Европе
и самый крупный в нашей стране. Чем
можете похвастаться?
— Хвастаться не будем, просто скажем,
что за последние два десятка лет нам уда-
лось в два раза снизить лета льность от кро-
воизлияний в мозг,
в полтора раза —
от ишемических инсультов, в 11 раз — от тя-
желых форм дифтерийной полиневропатии,
в два раза уменьшить время восстановле-
ния самостоятельной ходьбы при острой
демиелинизирующей полиневропатии, до-
вести практически до нуля летальность
от тяжелых миастенических кризов, соз -
дать совместно с коллегами из биологиче-
ских институтов препарат, продлевающий
жизнь при фатальном заболевании — боко-
вом амиотрофическом склерозе, разрабо-
тать и усовершенствовать новые техноло-
гии нейрореабилитации, нейровизуализа-
ции, профила ктики и раннего обнаружения
сосудистых и наследственны х заболеваний
мозга... Сложно все перечислить.
— Знаю, что в состав вашего центра вхо-
дит еще Институт мозга, где хранится
мозг В.И. Ленина.
— Действительно, в нашем составе — Ин-
ститут мозга, который был основан сра-
зу после смерти Ленина в 1924 г. с целью
изучения мозга вождя. В этом институ-
те есть целый пантеон, где хранятся моз-
ги В.И. Ленина и И.В. Ста лина, лауреатов
Нобелевских премий, ученых и писателей,
в частности Д .И. Менделеева и А .М. Горь-
кого, м ногих наших академиков. Здесь ве-
дутся фундаментальные исследования
структуры и функций мозга человека. Мы
занимаемся, например, так называемы-
ми индуцированными плюрипотентными
стволовыми клетками. За такие исследо-
вания несколько лет назад была вручена
Нобелевская премия по физиологии и ме-
дицине. Мы берем соскоб с кожи, помеща-
ем в специальную среду и из нее можем вы-
ращивать нейроны, то есть самые высоко-
чувствительные, высокоорганизованные
клетки.
— Вы пересаживаете их людям?
— Пока крыса м, у которых смоделирована
болезнь Паркинсона. После этой пересадки
животные восстанавливают утраченные
функции и начинают шустро бегать внутри
клетки. Надеюсь, эти эксперименты ско -
ро перейдут в клинику и помогут облегчить
Нейронауки
24 В мире науkи | [03] март 2020
жизнь многим миллионам людей не только
с болезнью Паркинсона, но и с целым рядом
других тяжелых патологий.
Институт неврологии, также входящий
в соста в Научного центра неврологии, з а-
нимается прежде всего клиническими ис-
следованиями, разрабатывает новые мето-
ды диагностики, лечения и профилактики
наиболее социально значимых заболева-
ний нервной системы. Вообще, в невроло-
гии сейчас происходит своего рода револю-
ция. Раньше на вопрос, кто такие невроло-
ги, традиционно следовал ответ: это люди,
которые все знают и ничего не могут. Сей-
час ситуация кардинальным образом изме-
нилась.
— Ничего не знают, но кое -что уже мо-
гут?
— Ничего не зна ют,
но на совершенно
ином уровне. Мы теперь многое знаем о ло-
кализации, строении и функциях моз-
га, но как это работает все в целом, пока
не до конца исследовано. Это уже другой
уровень познания.
— Ваш институт не только клиниче-
ский, но и научно-исследовательский.
А что важнее?
— Это одинаково ва жно. С одной стороны,
мы — с ерьезный научно-исследовательский
институт, с другой —
первоклассный кли-
нико-диагностический центр, где своев-
ременно диагностируют и эффективно ле-
чат самые тяжелые и социально значимые
заболевания человека, связанные с пораже-
нием центральной и периферической нерв-
ной системы.
— Насколько я знаю, это именно ваша
работа — с амые тяжелые состояния.
— Да, я пришел в ординатуру центра
40 лет наза д. Из ни х 25 лет до самого по-
следнего времени руководил отделением
нейрореанимации, где занимался наиболее
острыми и тяжелыми заболеваниями нерв-
ной системы.
— Говорят, что мозг — величайшая тай-
на Вселенной. Вам удалось что-то в этой
тайне разгадать?
— Не знаю, с огласятся ли со мной физики
или космологи по поводу величайшей тай-
ны Вселенной, но в том, ч то это сама я слож-
ная структура на нашей планете, особых
сомнений нет. Приведу пример. Самый про-
стой червячок имеет 302 нейрона. Для того
чтобы исследовать все взаимосвязи этих
302 нейронов, биологам потребова лось око -
ло 15 лет. Наш мозг состоит из 86 млрд ней-
ронов. Мы пока не имеем квантовых ком-
пьютеров, и сложно даже представить,
сколько времени надо для того, чтобы ис-
следовать все взаимосвязи этих нейронов
друг с другом. По нашим прикидкам, ориен-
тировочно несколько миллиардов лет. Дей-
ствительно, мозг —
сложнейшая структу-
ра. И самое интересное заключается в том,
что мы с вами можем, ск а жем, изучить
мозг дрозофилы и даже слона.
С мозгом
Академик М.А . Пирадов
Нейронауки
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
25
дельфина, правда, уже много сложнее.
Но как может одна сложная субстанция из-
учать другую, такую же сложную? Как мы
можем сами себя исследовать? Это вопрос
философского плана. И в этом, мне кажет-
ся, одна из проблем.
Мы очень хорошо узнали строение челове-
ческого тела, прекрасно разобра лись с пече-
нью, ее функциями, сердцем, почками и т.д.
Сейчас мы дошли до мозга. В мире существу-
ет огромное количество проектов, направ-
ленны х на изучение мозга. Есть такой проект
и у нас в стране. Все они ставят своей целью
исследование фундаментальных и клини-
ческих аспектов деятельности мозга. На это
выделяются миллиарды долларов, евро, ру-
блей. Все хотят понять, кто мы. И есть успе-
хи. Но пока нет грандиозных прорывов, в ре-
зультате которых мозг человека стал бы для
нас чем-то более ясным и понятным.
— Давайте все же поговорим об успе-
хах, которые, несомненно, имеются у вас
в этой области.
— Сейчас мы занимаемся очень важной
и интересной проблемой, напрям ую свя-
за нной с человеком, —
сознанием. Созна-
ние можно изучать с точки зрения не только
философии, но и нейрофизиологии, нейро-
патологии и т.д. В наше отделение нейроре-
анимации часто попадают люди, которые,
несмотря на тяжелейшее поражение мозга,
выживают благодаря мастерству врачей.
Но, выживая, они не всегда восстанавлива-
ют сознание. Что такое кома? Любое кома-
тозное состояние заканчивается максим ум
через две-четыре недели. А чем? Вариантов
несколько: это переход в ясное сознание, пе-
чальный конец, состояние минимального
сознания или вегетативное состояние, ког-
да у человека сохранены основные функции
орга низма —
дыхание и кровообращение,
но у него нет сознания.
— Выходит, истории про людей, кото-
рые годами лежат в коме, совсем не соот-
ветствуют действительности?
— Конечно, это уже не кома. Изучая лю-
дей, находящихся в вегетативном состоя-
нии или состоянии минимального созна-
ния, м ы пытаемся найти и изучить регио-
ны мозга, где зарождается сознание, потому
что в вегетативном состоянии, с огласно со -
временным представлениям, у человека со-
знания нет. Есть в арсенале неврологов ин-
тересная тех нология —
функциональная
ма гнитно-резонансная томография, кото-
рая позволяет нам провести такое исследо-
вание. Если говорить простым языком, со -
знание, видимо, зарождается в тех участка х
мозга, где в момент перехода человека из ве-
гетативного состояния в состояние мини-
мального сознания впервые повышается
кровенаполнение (это проявляется опреде-
ленными изменениями при функциональ-
ной магнитно-резонансной томографии).
Мы очень аккуратно об этом говорим, пото-
му что уверенности пока нет. Может быть,
не только там, но и где-то еще. Сейчас со -
вместно с целым рядом групп из Бельгии,
Италии, США мы занимаемся изучением
этого вопроса.
— Это важно с фундаментальной точки
зрения или с прикладной тоже?
— Это важно и с фундаментальной точки
зрения — ч тобы понять, где и каким обра-
зом появляется то, ч то сделало человека че-
ловеком, и с прикладной — ч тобы понять,
куда именно надо прикладывать усилия,
чтобы вылечить человека. В частности, з а-
ниматься стимуляцией определенных зон
мозга, чтобы из бессознательного состоя-
ния перевести его в состояние сознания.
— Каким образом вы видите, ч то чело-
век выходит из комы?
— Первый классический клинический
признак выхода из комы в ясное сознание —
это фиксация взгляда. Существует целый
ряд приемов, к оторые позволяют опреде-
лить, действительно ли человек фиксирует
взгляд, а не совершает какие-то бессозна-
тельные движения, которые родственникам
этого человека могут казаться переходом
в ясное сознание. И, надо сказать, нам уже
удалось с помощью навигационной транс-
краниальной магнитной стимуляции пе-
реводить целый ряд больных из состояния
минимального сознания в состояние ясно-
го сознания. Это, конечно, большое дости-
жение. В отношении вегетативного состоя-
ния пока результаты отрицательные. Но мы
ищем новые пути, подходы, режимы сти-
муляции, ч тобы реализовать и эту возмож-
ность.
— Что вам еще удалось?
— Сейчас в области реабилитации, в част-
ности нейрореабилитации, происходят по-
настоящему удивительные вещи.
Безус-
ловно, это связано с научно-техническим
прогрессом.
Мир стремительно меняет-
ся. Сегодня мы говорим не только о свободе
комм уникаций, но и о возможности переда-
чи своих мыслей на расстояние, превраще-
нии мыслей в действия.
— Это как?
— Мы все читали сказки и фантастиче-
ские произведения, где говорилось о том, ч то
один персонаж о чем-то подумал, а другой
Нейронауки
26 В мире науkи | [03] март 2020
воспринял этот импульс, который пере-
дался по эфиру. Человечество всегда меч-
тало превратить мысль в действие. Помни-
те известное русское сказочное зак линание:
«Сивка-Бурка, вещая каурка, встань передо
мной, к а к лист перед травой!»? И чудо-конь
тут же появляется, к а к из-под земли.
— Чистая телепатия.
— Вот именно. Но возможно ли это? Из-
вестна тех нология, к оторая считается одной
из самых прорывных в наше время, — это
мозг-компьютер-интерфейс. Что это такое?
В 1924 г. Ханс Бергер открыл биотоки мозга.
И эти биотоки стало возможным регистри-
ровать с помощью электроэнцефа лограм-
мы.
На этом основан диагноз эпилепсии
и ряда других состояний, например болез-
ни Крейтцфельдта — Якоба. Эта технология
работает с помощью снятия биотоков мозга,
когда на голову человеку надевается специ-
альная шапочка и он дает какую-то коман-
ду — ск а ж ем, включить телевизор. Коман-
да должна быть очень четкой, к онцентри-
рованной. Тогда через биотоки она попа дает
в компьютер, где происходит самое слож-
ное — в ы членение из хаоса различных сиг-
на лов узкона пра вленной и ясной кома нды.
Компьютер с помощью провода или обыч-
ной передающей антенны передает некий
импульс на телевизор, у которого стоит при-
нимающая антенна. Обычная телеметрия.
Телевизор включается. Команда, таким об-
разом, в ы полнена. Так же можно переклю-
чить программу или выключить телевизор.
Этим мы тоже сейчас занимаемся, и это ре-
а льность. Человек может вк лючать, выклю-
чать лампу, поднимать ставни, открывать,
закрывать дверь.
Один из самых ярких примеров такого
рода — это люди, которые получили травмы
шейного отдела позвоночника и полностью
пара лизованы, но у ни х абсолютно сохра-
нен интеллект, они могут разговаривать, ду-
мать, есть, п ить. Эти люди, сидя в инвалид-
ном кресле, м ысленно контактируют с ком-
пьютером, установленным у них за спиной
в карма не коляски, и эта коляска, со единен-
ная с электродвигателем, вы п исывает фигу-
ры, двигаясь в разных заданны х человеком
направлениях, при том что человек не мо-
жет шевелить ни одним пальцем.
Речь сегодня идет уже о том, ч тобы с помо-
щью этой технологии управлять дронами,
беспилотными летательными аппаратами,
машинами, с амолетами и т.д., просто глядя
на экран монитора и посылая машинам ко -
манды. Возможно, к огда-нибудь мы дойдем
и до той стадии, когда человеческий мозг
разовьется настолько, ч то сможет переда-
вать мысли другому.
— Без компьютера? Или нам все-таки
нужен будет посредник? Телепатия в чи -
стом виде существует?
— Я думаю, к а ждый человек знает этот эф-
фект. Особенно часто это случается с род-
ными, близкими людьми. Ты думаешь —
надо позвонить, и он вдруг тебе звонит. Или
ты подумал — он сказал. Бывают и случаи
совершенно необычные, необъяснимые.
1, 2. Тренировка на роботизированном комплексе
для восстановления ходьбы Lokomat (Швейцария).
3. Тренировка на механотерапевтическом трена-
жере с функциональной электростимуляцией и био-
логической обратной связью Thera-live RT300 (США).
4. Тренировка на роботизированном комплексе для
ранней вертикализации Erigo (Швейцария).
2
1
Нейронауки
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
27
В психологии есть такое понятие — раппорт.
Это состояние, когда вы начинаете разгова-
ривать с человеком и вдруг по совершенно
непонятным причинам попадаете на одну
волну. Вы можете видеть его впервые в жиз-
ни, но вот вы заговорили о чем-то — и ваш
взаимный интерес к этой теме полностью со -
впа л. Очень часто бывает, ч то это перераста-
ет в глубокую симпатию. Вы вроде бы всего
20 минут общались — и все равно, встретив
этого человека даже спустя год или десять
лет, чувствуете с ним какое -то душевное род-
ство. Что это такое? Интересный вопрос. Мы
за нимаемся сейчас в основном с па циента-
ми, но планируем расширить наши исследо-
вания в области норма льной нейрофизиоло-
гии мозга. Это не менее важно.
— Знаю, вы сейчас занимаетесь пробле-
мой памяти. Почему это важно?
— Память —
одно из основных свойств
мозга. Прежде всего, это возможность обу-
чения. В наших последних исследованиях,
используя навигационную транскраниаль-
ную магнитную стимуляцию, удалось при-
мерно на 20% увеличить объем памяти у до-
бровольцев. Думаю, эти возможности мож-
но будет наращивать и дальше. Сейчас идут
активные поиски в этом направлении. Мно-
гие боятся болезни А льцгеймера и сосуди-
стой деменции. Меня часто спрашивают
даже в академических кругах, что делать,
чтобы улучшить память, скорость реакции,
концентрацию внимания.
— И какие советы вы даете?
— Конечно, есть стимуляторы, которые
действительно на какое -то время повыша-
ют определенные функции мозга. Если же
говорить не о фармакологии, е сть простые,
но весьма эффективные методы. Например,
если вы правша, п ы тайтесь все делать ле-
вой рукой. И наоборот. Конечно, делать это
лучше дома, когда находишься в спокой-
ной обстановке. Одна моя знакомая, дама
в серьезном возрасте, начала переписы-
вать стихи А .С. Пушкина левой рукой. Это
мощная встряска для мозга. Ведь если мы
с вами сейчас попробуем писать левой ру-
кой, кроме каракулей вряд ли что-то полу-
чится. А у нее через полгода был четкий,
почти ка ллиграфический почерк. Человек
тренировался, и результат в плане улучше-
ния когнитивных функций был налицо.
— А что можно делать еще?
— Можно учить языки, стихи наизусть. Вы
можете завязать глаза, опять-таки дома, где
знаете каждый предмет и не рискуете полу-
чить травм у, и стараться ориентироваться
без помощи зрения. Это непросто, учитывая
то, что мы на 90% воспринимаем мир с по-
мощью зрения. Временно лишив себя зри-
тельного восприятия, м ы, соответственно,
резко обостряем другие ч увства. Это тоже
влияет на память и другие важные функ-
ции мозга. Известно, ч то йоги могут неде-
лями сидеть в темной пещере, куда вооб-
ще не проникает свет, почти без воды и еды,
и в результате их сенсорика предельно обо-
стряется. Они становятся людьми иных воз-
можностей. Конечно, я не призываю повто-
рять их опыт. Речь о том, ч то возможности
человека колосса льны и мы действительно
используем и х да леко не в полной мере. Точ-
нее сказать, почти не используем. Вместо
этого мы придумываем себе многочислен-
ных электронных помощников. А собствен-
ные резервы у нас дремлют.
3
4
Нейронауки
28 В мире науkи | [03] март 2020
— Давайте все же вернемся к этим по-
мощникам. Вы говорили о революцион-
ных переменах, которые происходят се -
годня в нейронауках. Что еще в этой об-
ласти нового?
— Научно-техническая революция на на-
ших глазах меняет мир. Если раньше че-
ловек, перенесший тяжелый инсульт, уже
не мог на деяться на улучшение в да льней-
шей жизни, то сейчас с помощью современ-
ных роботизированных, компьютеризиро-
ванных устройств значительное восстанов-
ление движений возможно уже в течение
не только первого года, но даже двух-трех
лет. Если ра ньше речь можно было улу чшать
в первые три года после того же инсульта,
то сейчас возможно и дальнейшее ее восста-
новление. Появилось очень много техноло-
гий, которые сильно мотивируют пациента
на продолжение сложных и длительны х тре-
нировок и дают ощутимый результат. Наш
центр постоянно этим занимается. Присо-
единяются такие методы, к а к виртуаль-
ная реальность, которая помогает больным
людям адаптироваться, социализировать-
ся, навигационная транскраниальная маг-
нитная стимуляция, электрическая стиму-
ляция определенных зон мозга, и это также
дает большой эффект. Мы выполнили целый
ряд исследований впервые в мире, в част-
ности у больных с инсультами, рассеянным
склерозом, по восста новлению двигательной
функции и снижению спастичности.
— Михаил А лександрович, не получит-
ся ли так, что, увеличив объем одного
из видов памяти, мы ухудшим другие
функции? Я знала одного артиста ори-
гинального жанра, который считал бы-
стрее калькулятора, однако в обычной
жизни двух слов связать не мог, забывал
слова и путал все на свете.
— Да, есть люди с выдающимися, но одно-
бокими способностями при общей ограни-
ченности — с аванты. У них могут быть за-
предельно для обычного человека разви-
ты вычислительные способности или иметь
место феномена льная память, но в чем-то
другом они обычно совершенно беспомощ-
ны, к а к малые дети. Однако наша стимуля-
ция такого эффекта вызвать не может. Самое
опасное при стимуляциях мозга — это раз-
витие эпиприпадков. Поэтому перед тем как
мы начинаем заниматься этой стимуляцией,
человеку делают электроэнцефа лографию
с провокационными пробами —
гипервен-
тиляцией, фотостимуляцией. Если все хоро-
шо, человек идет на такого рода процедуры.
— И никаких других опасностей нет?
— Нет. Хотя есть вопросы. Пока мы не мо-
жем сказать, насколько тот или иной эф-
фект будет закреплен, достаточно ли будет
курса стимуляций для того, чтобы сохрани-
лась эта способность к резком у увеличению
памяти.
С помощью стимуляции можно
не только а ктивизировать, но и подавлять
тот или иной участок мозга. Это также важ-
но, поскольку мы занимаемся структурны-
ми нарушениями нервной системы. В цен-
тре проведено около 3 тыс. таких про цедур
с участием примерно 1,5 тыс. больны х и до-
бровольцев, и мы хорошо видим эффект
этой технологии. Но работы предстоит еще
много.
1. Тренировка на механотерапевтическом комплек-
се с разгрузкой веса руки и биологической обрат-
ной связью Armeo Spring (Швейцария). 2. Трениров-
ка на системе виртуальной реальности Nirvana (Гер-
мания). 3. Транскраниальная магнитная стимуляция
на аппарате NBS Eximia (Финляндия). 4. Система
биологической обратной связи для восстановления
движений Pablo (Нидерланды).
2
1
Нейронауки
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
29
— Михаил Александрович, не могу вас
не спросить как человека, который мно-
гие годы занимался коматозными состо-
яниями, возвращал людей, что называет-
ся, с того света. Как вы считаете, есть ли
что-то там, за чертой?
— Одна моя родственница, к оторой я пол-
ностью доверяю, была знакома с извест-
нейшим нейрохирургом, у которого в об-
щей сложности было более 100 клиниче-
ских смертей вследствие остановки сердца.
У него была редкая кардиальная патология,
которая к этому приводила. И рядом с ним
все время на ходились реаниматологи, к о -
торые каждый раз запускали ему сердце.
И вот она его как-то раз спросила: «Слу шай,
что там, ка к все происходит?» Человек, ко -
торый много раз это испытывал, ск а зал ей:
«Ты знаешь, все начинается с холода в нога х,
который поднимается все выше и выше, по-
том становится совершенно жутким, и когда
он доходит до сердца, все меркнет». Это были
ощущения человека, к оторый побыва л «там»
не раз и не два. Никаких коридоров, света
в конце тоннеля, встречи с родственника-
ми. Я имею более чем 35-летний опыт рабо-
ты в нейрореанимации и часто видел людей,
которые вернулись «оттуда». Ни от одного
из них я не слышал историй об ангелах или
других потусторонних сущностях.
— Как же можно объяснить все эти ви -
дения, о которых часто приходится слы-
шать? Неужели люди все выдумывают?
— Я не знаю, ка к это можно объяснить, по-
скольк у мир далеко не всецело познан. Да-
вайте л учше расскажу вам об одном интерес-
нейшем явлении. Мы все видим сны. Бывает,
что решения многих вопросов нам приходят
в состоянии, к оторое называется сумереч-
ным состоянием сознания, то есть в состоя-
нии между сном и бодрствованием, когда мы
пытаемся заснуть и еще не заснули, или ког-
да мы пробуждаемся, но еще не пробудились.
Это очень необычное и продуктивное состо-
яние. Я часто вспоминаю историю, к ото-
рая связана с Томасом Эдисоном, к оторый
получил более 1 тыс. патентов на изобре-
тения и был создателем крупнейшей миро-
вой компании General Electric. Оказывает-
ся, он записывал многие свои выдающие-
ся замыслы, которые потом превращались
в патенты, у видев и х в том самом погранич-
ном, дремотном состоянии. Он интуитив-
но понял, ч то во время сумеречного состо-
яния сознания находятся ответы на целый
ряд вопросов, на которые в обычном состо-
янии бодрствования мы зачастую ответить
не можем. Мы отвлекаемся, наше сознание
часто не сконцентрирова но. Эти вопросы
могут казаться нам неразрешимыми.
Эдисон садился в очень удобное кресло,
клал рядом с собой стальной лист и брал
в руку тяжелый металлический шар. Рядом
на столике у него лежала ручка с блокнотом.
Он о чем-то размышлял и постепенно погру-
жался в это полудремотное состояние. А ког-
да мы начинаем засыпать, м ы шцы у нас рас-
слабляются. И когда у него сумеречное со -
стояние переходило в сон, он непроизвольно
разжимал кисть, шар падал на металличе-
ский лист, раздава лся грохот, он просыпал-
ся и сразу же записывал то, что пришло ему
в дремотном состоянии в голову. А ведь обыч-
но решение тех вопросов, которые приходят
в этом полусне, м ы, просн увшись, з абываем.
— Надо будет попробовать! Как вы ду-
маете, нам когда-нибудь удастся полно-
стью познать себя, свой мозг?
— Может быть, когда-нибудь это станет
возможным с помощью кого-то иного, на-
ходящегося на другом уровне развития со -
знания, или даже нас самих, если мы ста-
нем качественно иными. Но вряд ли это бу-
дет скоро.
Беседовала Наталия Лескова
3
4
Биология
30 В мире науkи | [03] март 2020
БИОЛОГИЯ
Сложные программы реинтродукции, позволяющие вновь
заселить животных на территорию их обитания, проводятся
для тех видов, которые находятся на грани вымирания или
исчезли в дикой природе. Амурский тигр пока не дошел
до опасного рубежа, но уже сейчас есть участки ареала, где
он исчез из-за деятельности человека.
ЗЕМЛЯ АМУР СКОГО ТИГРА
Биология
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
31
О возрождении популяции амурского тигра, об охране тигра и среды его оби-
тания, а также о необходимости академического подхода для сохранения по-
пуляции — наша беседа с доктором биологических наук, заведующим лабора-
торией вирусологии ФНЦ биологического разнообразия наземной биоты Вос-
точной Азии ДВО РАН, заведующим лабораторией экологии микроорганизмов
Дальневосточного федерального университета, руководителем Международ-
ного научно-образовательного Центра биологической безопасности Школы
биомедицины ДВФУ Михаилом Юрьевичем Щелкановым.
ЗЕМЛЯ АМУР СКОГО Т И Г РА
Биология
32 В мире науkи | [03] март 2020
— Михаил Юрьевич, почему вы стали за-
ниматься сохранением амурских тигров?
— По роду своей академической деятель-
ности я вирусолог, специализирующийся
на природно-очаговых инфекциях, возбуди-
тели которых — с очлены природных экоси-
стем и могут существовать без участия че-
ловека, сельскохозяйственных животных
или растений. Но когда человек появляется
на территории таких экосистем, возника ют
эпидемии, эпизоотии или эпифитотии.
Кстати, здесь есть интересный момент.
Большинство людей считают, что эконо-
мический ущерб причиняют вирусы, пора-
жающие людей, — грипп, лихорадка Эбола
и другие. Но на самом деле максима льный
экономический ущерб наносят вирусы рас-
тений, поскольку они оказывают влияние
на продовольственн у ю безопасность и даже
на региональную политику.
В период обучения в докторантуре в НИИ
вирусологии им. Д.И. Ивановского мне при-
ходилось много работать в полевых услови-
ях, ездить на Да льний Восток в экспедиции.
И когда институт прекратил свое самостоя-
тельное существование, у меня да же не воз-
ника ло вопросов, к уда отправиться. Во Вла-
дивостоке у меня уже были хорошие науч-
ные и чисто человеческие контакты.
Надо сказать, вирусологи вынуждены об-
ладать достаточно широкими общебиоло-
гическими знаниями. Это связано с тем,
что вирусы —
облигатные внутриклеточ-
ные паразиты, соответственно, понять эко-
логию вируса можно, только поняв эколо-
гию его хозяев. Поэтом у, к огда однажды мне
задали вопрос, хотел бы я выступить экс-
пертом по проблеме инфекционной заболе-
ваемости особо охраняемых крупных хищ-
ников Дальнего Востока — ам урского тигра
и дальневосточного леопарда, —
я согла-
сился. Со временем я стал изучать пробле-
м у в более широком смысле: полностью по-
грузился в эту тему и стал заниматься зоо -
логией и генетикой тигров.
Сейчас мы отсеквенировали несколько
полноразмерных митохондрий — все 17 тыс.
пар нуклеотидов —
амурских тигров.
В принципе, в генном банке можно найти
около десятка полноразмерных митохон-
дриальных геномов, но они принадлежат
либо животным из зоопарков, либо убитым
браконьерами. А в нашем центре реинтро-
дукции сотрудники пошли другим путем.
Мы нашли нескольких тигрят, матери ко -
торых исчезли по неизвестным причинам,
и воспитывали их в центре реинтродукции
в специальных условиях, при которых они
не привыкали к человеку. Это сложная за-
дача, но наши зоологи и этологи — профес-
сионалы, они на этом специализируются.
Неоценим ую помощь в такой работе оказы-
вают АНО «Центр "Амурский тигр"» и Амур-
ский филиал Всемирного фонда дикой при-
роды (WWF). Главное условие состоит в том,
чтобы тигры, выращенные в пол узакры-
тых вольерах, сохраняли боязнь по отно-
шению к человеку и умели добывать себе
пищу. В рамка х этой программы я осущест-
влял микробиологическое сопровождение
и следил за состоянием крови животных.
Из образцов мы отсеквенирова ли тот самый
Доктор биологических наук
М.Ю. Щелканов
Биология
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
33
митохондриальный геном диких амурских
тигров, которые сейчас бороздят просторы
Дальнего Востока.
Более того, сегодня мы заканчиваем
сборку полноразмерного ядерного генома
ам урского тигра. При под держке государ-
ства и общественных организаций, в пер-
вую очередь Центра «Амурский тигр», мы
постепенно выходим на тот уровень, ког-
да можем замахнуться на генетическую
паспортизацию значительной части по-
пуляции амурских тигров. Каждый следу-
ющий геном будет секвенироваться все де-
шевле и дешевле, и, возможно, лет через 20
у нас будет около сотни полноразмерных ге-
номов, которые дадут ценнейшую информа-
цию об истинном состоянии популяции. Мо-
жет оказаться, ч то уровень популяции ниже
критического, и у нас будут основания с уве-
ренностью сказать, ч то она не будет само-
стоятельно развиваться в среднесрочной
перспективе. Тогда нужно будет добавлять
свежую кровь. Без генетических исследова-
ний мы не сможем ответить на вопрос, дей-
ствительно ли популяция в исторической
перспективе останется устойчивой. Наша
цель состоит в том, ч тобы каждый охотовед,
каждый сотрудник охотнадзора получил до-
ступ к единой базе знаний.
Вопрос о популяционной генетике тигров
имеет и чисто практическое значение, по-
скольку ареал тигров постоянно расширя-
ется благодаря программам реинтродукции
на территории, где этот зверь обитал исто-
рически, но потом был истреблен. По сути,
это территория вдоль всего Амура. Есть
даже свидетельства того, ч то еще в нача ле
XIX в. отдельные особи доходили до Якутии.
Но, с к орее всего, это так называемые под-
вижные самцы, к оторые могут перемещать-
ся на сотни километров.
И сейчас мы пытаемся этот ареал, пусть
искусственно, но расширить. Главный во-
прос —
как это сделать грамотно, ч то-
бы не сузить генетическое разнообразие
и чтобы небольшие отдаленные популяции
не оказались на грани вырождения. Нужно
правильно выбрать политику реинтродук-
ции. И здесь без генетических исследований
обойтись нельзя.
Вот так, отчасти волею судьбы, отчасти
из-за моего интереса к биологии, я оказа лся
в центре этих событий. И нисколько не жа-
лею.
— Тигр может быть счастливым?
— Я как биолог считаю: «счастливый»
тигр может поддерживать свою видовую
идентичность и разнообразие вн утри вида
и успешно размножаться.
Счастливый,
успешный вид — счастливая особь.
Но чтобы вид был счастлив, он должен на-
ходиться в гармонии со средой своего обита-
ния. Без научного академического подхода
нельзя обеспечить сохранение такого вида.
Федера льный нау чный центр биоразно-
образия наземной биоты Восточной Азии
ДВО РАН, который ранее назывался Биоло-
го-почвенным институтом, ка к раз зани-
мается сохранением среды обитания тигра
и всей уссурийской тайги в целом.
— А какова сейчас ситуация с популя-
цией амурских тигров? Дальний Вос-
ток экономически развивается, соот-
ветственно, разрастается весь регион.
Как в этих условиях будут существовать
амурские тигры?
— Я не хотел бы акцентировать внимание
на том, ч то это проблема, ск орее — и н терес-
ная задача. Условия задачи вы уже сфор-
мулировали: как в условиях опережающего
развития региона сохранить тренд на рост
популяции опасного крупного хищника,
у которого иногда бывает девиантное пове-
дение, выражающееся в различных формах
агрессии по отношению к человеку? Как
в этих условиях сохранить гармонию меж-
ду рациональным использованием ресур-
сов уссурийской тайги и сохранением на-
ционального символа России?
Задача непростая, но пока нам удается ее
решать. Во многом эта возможность суще-
ствует благодаря слаженной работе нашей
большой команды, куда входят и охотове-
ды, и представители уже названных мною
общественны х организаций, и ветерина-
ры, и академическая наука, к оторая име-
ет серьезные многолетние наработки. Кон-
фликтные животные, конечно, встречают-
ся. Это неизбежно, поскольку каждый тигр
рано или поздно дрях леет, стареет. Кто-то
Федеральный научный
центр биоразнообразия
наземной биоты Восточной
Азии ДВО РАН занимается
сохранением среды обитания
амурского тигра и всей
уссурийской тайги в целом
Биология
34 В мире науkи | [03] март 2020
умирает в тайге, кого-то съедают сопле-
менники. К сожалению, к аннибализм у ко -
шачьи х развит, в том числе по отношению
к тигрятам. В дикой природе нет места гу-
манизм у, о собенно среди хищников.
Животные, к оторые оказываются вблизи
населенных пунктов, будучи ослабленны-
ми, часто начинают конфликтовать, пусть
не с человеком, но с домашними собаками.
Воровать собак — и х излюбленный прием.
Все-таки это тоже кошка, хоть и большая,
и к собакам она относится так же, к а к и до-
машняя. Собака для тигра — настоящее ла-
комство. Что, кстати говоря, отчасти тор-
мозит развитие охотничьего собаководства
на Да льнем Востоке. Ведь хорошая собака —
это штучный товар, в который надо серьез-
но вкладываться. Впрочем, ти гр — далеко
не главна я проблема охотничьего собако-
водства...
Итак, о слабленный тигр начинает воро-
вать собак, а порой и домашний скот. А что
еще остается делать немощному хищнику —
есть-то хочется. И у нас есть целая методи-
ка купирования этих конфликтных ситуа-
ций. Например, местное население пол учает
материальные компенсации. Конфликтно-
го тигра отлавливают и перевозят в пункты
передержки. Специалисты выявляют при-
чину его поведения. Иногда причина мо-
жет быть банальной, ск а жем, больной зуб.
На этот случай, к а ким бы экзотичным он ни
казался, и меются профессиональные вете-
ринарные стоматологи, которые умеют ле-
чить зубы даже тиграм (белоснежн ую улыб-
ку не обещают, но дело свое знают). Бывают
причины серьезнее — и нфекционные забо-
левания. Есть вирусы, к оторые хорошо из-
вестны тем, ч то влияют на поведение коша-
чьих, даже у домашних питомцев. Вирус бе-
шенства обсуждать не будем, хотя тигров
в отличие от домашних кошек никто не при-
вивает от бешенства — з а исключением тех
немногих особей, которые попадают в пун-
кты передержки.
Но и помимо бешенства
есть весьма серьезные возбудители инфек-
ционных заболеваний, заставляющие ко -
шек вести себя неадекватно: вирус панлей-
копении (которую часто называют кошачьей
ч умкой), ринотра хеита, ка лицивирус кошек.
Еще раз подчеркну: важно, ч то у нас есть
взаимопонимание между всеми звенья-
ми цепочки профессиональных взаимодей-
ствий — начиная от Департамента по охра-
не, к онтролю и регулированию использова-
ния объектов животного мира Приморского
края, к оторый возглавляет Д.В. Панкратов,
до руководителя АНО «Центр "Амурский
тигр"» С.В. Арамилева. Нам активно помо-
гают общественные организации — Амур-
ское отделение Фонда дикой природы. Осо-
бое место по понятным причинам занима-
ет Центр реабилитации и реинтродукции
тигра и других диких животных, возглав-
ляемый В.Б. Кузьменко. Российская акаде-
мия наук выступает в этой схеме, ка к и по-
ложено, ведущей экспертной организацией.
У нас есть четкий план действий. Не могу
сказать, что мы всегда «белые и пушистые»
по отношению друг к другу, и ногда искрит,
как и в любой профессии. Но все нацелены
на результат. Не припомню ни одного слу-
чая, к огда мы сработа ли откровенно плохо.
Сегодня группировка тигров на террито-
рии России насчитывает около 550 особей.
Но охра нять тигров только на территории
России не всегда эффективно. Среда обита-
ния не знает государственных границ. Да
и тигр их плохо понимает. Я бы не исклю-
чал провинции Китая и даже Северную Ко-
рею. О тиграх на территории этих стран
мало что известно. Академическое сотруд-
ничество могло бы стать неким дипломати-
ческим импульсом для взаимодействия РФ,
КНР и КНДР.
— В список мероприятий по охране ти -
гра и среды его обитания может входить
создание сафари-парков?
— Сафари-парк может быть полезен, е сли
он интегрирован в сложную систему при-
родоохранных мероприятий. Важно, ч то-
бы сафари-парки страны не повторяли х уд-
шие африканские примеры. Хочется, ч тобы
сафари-парк во Вла дивостоке ста л действи-
тельно флагманом нового академического
подхода к организации комплекса природо-
охранных мероприятий.
— Поговорим о реинтродукции. У тигра
остаются воспоминания о том, ка к его
поймали, лечили? Как он себя ведет после
того, как побывал в человеческой среде?
Как правило, при виде
человека тигр должен
притаиться, но не нападать.
Он должен не бояться
человека панически, но при
этом не проявлять агрессию
Биология
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
35
— Конечно, это накладывает определен-
ный отпечаток. Я не зря упомянул, что это
сложный процесс — с одержать тигра так,
чтобы он не потерял навыков дикого зве-
ря. И самая опасная из этих потерь — е сте-
ственная боязнь человека. Как только тигр
поймет, ч то человек совсем не страшный
и даже покормит, е сли подойти ближе, на-
ступает, так сказать, «этологическая смерть
хищника» (этология — наука об инстин-
кта х и поведении животны х. —
Примеч.
ред.). Такого тигра нужно отправлять толь-
ко в зоопарк или сафари-парк.
И, конечно, т и гр все помнит. Даже ког-
да лежит под наркозом, он все ч увствует. Я
не думаю, ч то у него сохраняются зритель-
ные образы, но благодаря прекрасном у обо-
нянию он запомнит каждого, кто лечил ему
зубы. Понимает ли он, благо это или вред,
не знаю. Но то, ч то он помнит каждого, кто
участвовал в операции, —
это наверняка.
Однако тигров выпускают в дикую природу,
и вероятность встречи с ветеринаром слиш-
ком мала, ч тобы всерьез это обсуждать
— Как оборудованы полузакрытые во-
льеры в центре реинтродукции?
— Это достаточно большие вольеры. Ко-
нечно, т и гр ограничен в передвижениях,
но, по сути, на ходится на участке огоро-
женной естественной среды своего обита-
ния. Когда мы видим, что можно возвра-
щать его в дикую природу, начинается спе-
циальная подготовка к выпуску. Главное
условие —
тигр начинает самостоятельно
добывать себе еду: оленя, к аба на. Мы же на-
блюдаем за тем, насколько эффективно он
охотится. Специальная комиссия по разра-
ботанным тестам оценивает его охотничьи
навыки и то, к а к он реагирует на человека.
Как правило, при виде человека он должен
притаиться, но не напа дать. Он не должен
панически бояться человека, но при этом
не должен и проявлять агрессию. Это тон-
кая грань, которую оценивают опытные
дальневосточные специалисты. Только по-
сле этого принимается решение выпустить
тигра в дикую природу. Я не знаю ни одно-
го случая, когда бы мы ошиблись. Если мы
вып ускаем тигра, то он не становится снова
конфликтным.
У тигров бывают и случаи людоедства,
тут ничего не поделаешь: хищник есть хищ-
ник. Но когда дело касается амурского ти-
гра, в большинстве сл учаев виноват сам че-
ловек. И современная форма браконьерства
только способствует этому. Поэтом у иско-
ренение случаев браконьерства — уже про-
филактика конфликтных ситуаций. Этим
н ужно заниматься комплексно. Необходимо
понимать функционирование всей природ-
ной среды, а та кже среды социа льной, к ото-
рая зачастую плотно переплетается с пер-
вой, ос обенно на отдаленных территория х.
Понимая все факторы в комплексе, м ы мо-
жем обоснованно планировать мероприя-
тия по предотвращению конфликтных си-
туаций. И здесь принципиальна роль Рос-
сийской академии наук. Ведь невозможно
сохранять только самого тигра, его можно
сохранить лишь вместе с его средой обита-
ния, включая антропогенный прессинг.
— Что сейчас необходимо сделать, что-
бы этот комплекс мер работал для со -
хранения и даже увеличения популяции
амурского тигра?
— Я не член правительства, а академи-
ческий ученый. У всех есть своя мера ком-
петенции. Но я считаю, ч то на территории
юга Дальнего Востока должна функциони-
ровать полноценная федера льная целевая
программа под названием «Охрана амур-
ского тигра и среды его обитания». Я на-
меренно не использова л слова «естествен-
ная среда», поскольку ее почти не осталось
(за исключением, разумеется, заповедни-
ков, да и те вын уждены подрабатывать
экологическим туризмом). Тигр, идущий
по просеке, вырубленной «черными» лесору-
бами, уже на ходится не в естественной сре-
де обитания. И недобросовестные лесору-
бы сильно рискуют и отчасти провоцируют
тигра. Потому что встреча с тигром зимой
на такой просеке — тоже вещь неприятная
(не всегда конфликтная, но всегда неприят-
ная).
Федеральная целевая программа долж-
на действовать с упором на среду обита-
ния. Второе важное условие: руководители
этой программы должны находиться здесь,
в Приморском крае, на постоянной основе.
В сил у того, ч то основной человеческий ка-
питал нашей страны (и интеллектуальные
ресурсы — не слишком заметное исключе-
ние) сосредоточен в европейской части Рос-
сии, руководство большинства федераль-
ны х программ сосредоточено в столице.
Но в случае с охраной амурского тигра ра-
бота над программой вполне осуществи-
ма научно-административным консорциу-
мом в составе Дальневосточного отделения
РАН и организаций, которые я перечислял
выше. Этот консорциум уже доказал свою
жизнеспособность, и этим необходимо поль-
зоваться в государственны х интереса х.
Беседовала Анастасия Пензина
Космос
36 В мире науkи | [03] март 2020
КОСМОС
Галактический
архипелаг
Даже если
Млечный
Путь кишит
путешествующими
по космосу
инопланетянами,
не следует
удивляться тому,
что никто из них
еще не посетил
Землю
Калеб Шарф
I
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
b
y
M
a
r
í
a
C
o
r
t
e
Космос
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
37
Космос
38 В мире науkи | [03] март 2020
До того как там появились беглецы с «Баунти»,
на остров, вероятно, не ступа ла нога человека
с 1400-х гг., к огда на нем еще обитали полинезий-
цы. Та община, возможно, существова ла на про-
тяжении веков —
веков, которые, по-видимому,
завершились истощением природных ресурсов,
а также конфликтами с другими, да лекими остро-
вами, которые отрезали им пути торговли и снаб-
жения, ч то привело к фактическом у исчезновению
населения на Питкэрне. То, ч то было, по крайней
мере на первый взгляд, обитаемым местом, стало
безжизненным пространством до появления в тот
роковой день 1790 г. «Баунти». Примечательно, ч то
прошло 18 лет, прежде чем другой корабль бросил
якорь у Питкэрна, хотя, по свидетельствам посе-
ленцев, они видели суда, проплывавшие вдали.
История Питкэрна —
всего лишь один яркий
пример необычной динамики заселения людьми
южной части Тихого океана. В Полинезии, Ми-
кронезии и Меланезии существуют десятки ты-
сяч островов, разбросанных в океане на площади
в миллионы и миллионы квадратных километров.
Многие из них — едва ли более чем скалистые вы-
ступы в окружении кораллов, и даже пригодные
для обитания места в каждый данный момент за-
селены не все. Но все вместе они представляют со -
бой обширный участок земель для потенциально-
го заселения и развития цивилизации для людей,
по тем или иным причинам вынужденных переме-
щаться через водные пространства Земли.
Параллели между этой очевидно земной средой
и нашим космическим окружением поразитель-
ны. В галактике Млечный Путь, по-видимому, су-
ществует не менее 300 м лрд звезд. Самые точные
оценки, полученные в ходе охоты за экзопланета-
ми — вроде той, ч то ведется с помощью космиче-
ского телескопа «Кеплер» NASA, — дают основания
предполагать, ч то в этом океане небесных тел, воз-
можно, существует более 10 млрд небольших каме-
нистых планет на орбитах, подходящих для под-
держания благоприятных условий на их поверх-
ности. Не исключено, ч то, к а к и острова на Земле,
января 1790 г. девять мятежников с английского
корабля «Баунти» и 19 таитян, среди которых один
младенец, высадились на остров Питкэрн — одно
из самых изолированных мест на планете. Окру-
женный со всех сторон водами южной части Тихо-
го океана и удаленный на сотни километров даже
от ближайших к нему островов, Питкэрн был во-
площением уединенности.
ОБ АВТОРЕ
К а л е б Ша р ф (Caleb Scharf) — директор Колумбийского астробиологического цен-
тра и автор ряда книг, в том числе «Комплекс Коперника» (The Copernicus Complex,
2014) и «Масштабируемая Вселенная» (The Zoomable Universe, 2017) . В е д е т д л я ж у р -
нала Scientific American блог «Жизнь без границ» (Life, Unbounded), публикуется
во многих других изданиях. Живет в Нью-Йорке.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Простейшая экстраполяция дает основание предполагать, что если в Млечном Пути существуют другие космиче-
ские цивилизации, то они, вероятно, распространились бы по всей Галактике с удивительно большой скоростью. Тогда
почему же мы не нашли неопровержимых доказательств посещения Земли инопланетянами?
Все популярные ответы на эту загадку — то, что мы одиноки, что межзвездные пу тешествия невозможны, что ино-
планетяне прячутся от нас, — основаны на предположениях, которые граничат с неправдоподобием.
Наиболее вероятное объяснение наблюдаемого одиночества Земли, возможно, состоит в том, что заселение
Галактики происходит волнами и что наша цивилизация родилась на планете, расположенной в захолустье, в период
временного затишья в нем межзвездных исследований.
Космос
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
39
эти крупинки экзопланет порождают и поддержи-
ва ют системы живых организмов и могли бы стать
некоей сетью перевалочных пунктов для любых
видов, решивших мигрировать по межзвездному
пространству. И вот здесь дело приобретает дей-
ствительно интересный поворот.
Так же как жители Западной Европы в конце
концов поняли, что люди южной части Тихого
океана расселились на тысячи километров по его
просторам на простых лодках, скользя по волнам
со скоростью всего несколько узлов, м ы теперь ви-
дим, что для расселения по нашей Галактике тре-
буются не более чем настойчивость и умеренное
количество космического времени.
Хорошо известно, ч то в 1950 г. з а обедом с колле-
гами-учеными физик Энрико Ферми первым осоз -
нал этот факт — и, к а к гласит история, вы палил:
«Вы никогда не задумыва лись, где же они все?»
«Всеми» в данном случае были любые путешеству-
ющие по космосу разумные существа, и этот во-
прос со временем трансформирова лся в не менее
известный, хотя и пол учивший немного неудачное
название, парадокс Ферми: если тех нологически
продвинутые существа не исчезающе редки, они
к настоящему времени должны были распростра-
ниться практически по всей Галактике, однако мы
не находим никаких признаков их существования.
Ферми, хорошо известный своей способностью де-
лать в уме так называемые грубые прикидки, при-
близительно подсчита л, ч то Млечный Путь был бы
заселен в мгновение космического ока, е сли каж-
дое тиканье галактических часов соответствует
нескольким миллионам лет.
В 1975 г. астрофизик Майкл Харт (Michael Hart)
выполнил первое по-настоящему количественное
и детальное исследование этой идеи, в котором он
выдвинул то, что получило название «факт A Хар-
та». Он опирался на отсутствие на Земле в насто-
ящее время инопланетян. Этот неоспоримый (для
большинства трезвомыслящих людей) факт при-
вел Харта к выводу, что в настоящее время в на-
шей Галактике не существует —
или не суще-
ствовало — н и одной другой тех нологически раз-
витой цивилизации. Ключ к этому утверждению
(наряду с исходной интуитивной догадкой Фер-
ми) лежит в относительно коротком времени, ко -
торое, очевидно, потребовалось бы разумным су-
ществам, ч тобы распространиться по всей окруж-
ности Млечного Пути размером 100 тыс. световы х
лет, даже используя ограниченные возможности
двигательных установок, развивающих скорости
намного меньшие, чем скорость света.
Физик Фрэнк Типлер (Frank Tipler) также изу-
чал эту проблему и в 1980 г. в своей работе пока-
зал, к а к и Харт, ч то через несколько миллионов лет
надлежащим образом мотивированная внезем-
ная цивилизация, вероятно, проникла бы всюду.
С учетом того, что возраст нашей Солнечной си-
стемы — ок оло 4,5 млрд лет и что Млечный Путь
сформировался по крайней мере 10 млрд лет на-
зад, времени было более чем достаточно, ч тобы
разумные существа оказа лись на всех пригодных
для обитания планетах.
Немаловажно и то, что в упомянутых исследо-
ваниях распространение жизни рассматрива-
лось по-разному. Харт предположил, ч то процесс
расселения происходит «вживую», биологически-
ми видами, тогда как Типлер представил летящие
от звезды к звезде стаи самовоспроизводящихся
зондов-роботов, которые распространяются без
всяких ограничений. В большинстве сценариев
колонизации нашей Галактики планетные систе-
мы поочередно становятся обитаемыми, если они
еще не таковы, и в свою очередь служат в качестве
производственных баз для экспедиций к новым си-
стемам. Для самовоспроизводящихся машин Ти-
плера главным ограничением распространения
служит наличие достаточного количества энер-
гии и сырья для воспроизводства каждого после-
дующего поколения.
Эти радикально отличающиеся друг от друга
подходы выявляют основные трудности при по-
строении конструктивных предположений в от-
ношении межзвездной миграции. В любом подоб-
ном исследовании всегда существует множество
важных допущений. Часть из них вполне разумны
и легко подтверждаемы, однако другие куда более
м удрены. Например, все сценарии предполагают
тот или иной вариант уровня развития техники,
используемой для межзвездных путешествий. Бо-
лее того, к огда разумные существа сами участвуют
в деле покорения Галактики, а не посылают с этой
целью совершенны х эмиссаров-роботов, с амое су-
щественное предположение состоит в том, ч то жи-
вые существа способны выжить в межзвездном п у-
тешествии.
Мы знаем, что путешествие даже с пустяковой
скоростью, с о ставляющей 10% от скорости света,
требует весьма экзотической техники —
напри-
мер, двигательной системы на основе термоядер-
ных взрывов или колоссальных парусов, надувае-
мых светом мощных лазеров. Должна быть также
защита от разрушительных для корпуса корабля
Для расселения по нашей
Галактике требуются
всего лишь настойчивость
и весьма умеренное
количество космического
времени
Космос
40 В мире науkи | [03] март 2020
S
O
U
R
C
E
:
J
O
N
A
T
H
A
N
C
A
R
R
O
L
L
-
N
E
L
L
E
N
B
A
C
K
U
n
i
v
e
r
s
i
t
y
o
f
R
o
c
h
e
s
t
e
r
;
G
r
a
p
h
i
c
b
y
N
a
d
i
e
h
B
r
e
m
e
r
Одинокие в толпе
Из всех возможных ответов на вопрос, почему мы не видели другие космические культуры в Млечном
Пути, возможно, самый правдоподобный состоит в том, что они существуют, но не по соседству с нами.
Эта ситуация может возникнуть, если межзвездные исследования и миграция имеют разрозненный ха-
рактер и идут волнами, когда космические цивилизации периодически расширяют сферу своего рас-
пространения и заселяют ближайшие, избранные планетные системы. Моделирование такого про-
цесса, учитывающее движение звезд и конечный срок жизни каждой цивилизации, дало кластеры
непрерывно обитаемых систем — а также изолированные, почти не населенные области, одна из кото-
рых могла бы дать приют и нашей собственной одинокой планете.
Галактические диаспоры
На изображении, полученном на основе модели, показан результат 10 млн лет освоения 10 тыс. пригодных д ля
обитания систем внутри куба с ребром примерно 464 световых года. (Чис ло систем, непригодных д ля переселе-
ния, превышает количество привлекательных систем в 22 раза, но они здесь не показаны.) В этом масштабе звезды
движутся подобно частицам в газе, затрудняя межзвездные путешествия или способствуя им своими траектори-
ями по отношению друг к другу. Космические зонды, посылаемые культурами, рассеянными по этому виртуаль-
ному космосу, летят со скоростью 3 тыс. км в секунду — в 100 раз быстрее средней скорости окружающих звезд,
которая соответствует плотности распределения звезд в нашей области Галактики.
В результате моделирования (показано здесь) зонды посетили 6948 из рассмотренных систем, но только 403 из них
стали прибежищем активных колоний; 3052 пригодных для колонизации систем никто не посетил. Это породило
11 независимых звездных «империй», состоящих по крайней мере из десяти колонизированных систем, каждая
из которых окрашена в свой цвет, указывающий на общих предков.
Каждая точка представляет текущее положение заселенной или пригодной для колонизации планетной системы.
Дополнительные волны колонизации, в результате которых
было заселено меньше систем, окрашены в серый цвет.
Блеклые краски показывают системы, в которых больше нет активных колоний: активные
в настоящий момент колонии окружены полупрозрачными пузырьками радиусом в десять
световых лет, разграничивающими условные сферы влияния любой отдельной системы.
Не было активных
колоний в течение
последнего 1 млн лет
Колонии прекрати-
ли существование
0,5 млн лет назад
Активные в настоящее
время колонии
Десять световых лет
Более раннее
присоединение
Более позднее
присоединение
Где
расположена
Земля?
Эта модель — довольно грубое
приближение к нашему галак-
тическому окружению. Солнечная
система может быть расположена
внутри неколонизированной части этого
куба. Образованные статистическими
флуктуациями траекторий и планетной
архитектуры окружающих звезд, эти
меняющиеся во времени «пустоты» —
не что иное, как области, в которых
обитаемые планеты находятся
вне досягаемости окружаю-
щих цивилизаций.
Более крупный план
Космос
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
41
Космос
42 В мире науkи | [03] март 2020
столкновений с атомами газов межзвездной сре-
ды и способных полностью уничтожить корабль
каменных крошек, встреча с каждой из которых
на скорости, составляющей немалую долю ско -
рости света, сравнима с взрывом бомбы. Путеше-
ствия с более скромными скоростями в принципе
намного безопаснее, но в результате время переле-
та между звездами составит несколько столетий
или даже тысячелетий — и далеко не очевидно, к а к
сохранить экипаж звездолета живым и здоровым
в течение времени, намного превышающего про-
должительность жизни человека.
И все-таки самые спорные допущения крутятся
вокруг вопросов мотивации и предположений, ко -
торые мы делаем относительно продолжительно-
сти существования самих цивилизаций и их ко -
лоний. Например, если инопланетные существа
просто-напросто не заинтересованы в полета х
к другим звездам, с а ма идея о колонизации Га лак-
тики в буквальном смысле рушится. Это ста ло од-
ним из аргументов, выдвинутых Карлом Саганом
и Уильямом Ньюманом (William Newman) в 1983 г.
в качестве контраргумента к том у, ч то они назва-
ли «солипсистским подходом» к внеземному разу-
му. Однако, к а к указывает мой коллега, астроном
Джейсон Райт (Jason Wright), такого рода предпо-
ложение само по себе — не более чем «монок ультур-
ное заблуждение». Другими словами: представля-
ется невозможным с любой долей точности рас-
суждать о поведении целого сообщества, ка к если
бы оно управлялось одним общим для всех разу-
мом. Мы, люди, определенно не вписываемся в эту
парадигму. И даже если подавляющее большин-
ство гипотетических космических цивилизаций
в Млечном Пути не предпринимают попыток соз -
дать галактические диаспоры, все, ч то требуется,
чтобы распространить признаки жизни и техно-
логии на сотни миллиардов звездных систем, —
лишь одна культура, плывущая против течения.
На самом деле история парадокса Ферми изоби-
лует многочисленными спорами относительно ле-
жащих в основе его допущений, а также огромным
разнообразием предлагаемых «решений». Немно-
гие из этих решений, если таковые и существуют,
легко поддаются проверке. Хотя ряд из них вклю-
чают в себя идеи, к оторые достаточно очевидны,
другие — в чистом виде научная фантастика. На-
пример, дело может обстоять так, ч то стоимость
ресурсов для достижения возможности быстро
перемещаться в межзвездном пространстве ока-
жется слишком высокой даже для цивилизаций,
обладающих выдающимися технологическими
возможностями. Это, безусловно, могло бы резко
сократить число покорителей межзвездного про-
странства и объяснить хартовский факт А . Или
же, может быть, рост популяции не служит столь
си льной мотивацией для полета к звезда м, к а к это
предпола га ли многие исследователи, о собенно для
цивилизаций, сдерживающих импульсы алчности
и развивающих действительно устойчивую модель
существования в своих системах. «Зеленая рево-
люция» в конечном итоге может устра нить все сти-
мулы да льнейшей экспансии, кроме научно-иссле-
довательских.
Более зловещей нотой звучат такие понятия,
как «Великий фильтр», — идея, ч то существует не-
что, всегда ограничивающее биологические виды:
скажем, неизбежная неудача в попытка х добить-
ся «зеленой революции» ведет к стремительному
вымиранию всей потенциально технологической
жизни. С другой стороны, возможно, просто при-
родные катаклизмы — начиная с взрывов сверх-
новых и кончая вспышками
излучения от черной дыры, на-
ходящейся в центре Млечного
Пути, — регулярно сокращают
количество га лактических оча-
гов жизни в степени, достаточ-
ной для того, ч тобы не дать ей
широко распространиться.
Еще более возмутительные
предположения вк лючают в себя «ги потезу зоопар-
ка». В этом сценарии инопланетные властители
мира умышленно держат нас в изоляции и полном
неведении. Стоит упомянуть также то, ч то я люблю
называть параноида льным сценарием: другие ци-
вилизации существуют, но прячутся друг от друга
по причине чего-то вроде космической ксенофобии.
Хотя, возможно, е сть и более простые спосо-
бы объяснить отсутствие у нас сегодня каких-ли-
бо сведений об инопланетяна х. Эти ответы, по-
видимому, и меют те же самые характеристики,
что и пример, на ходящийся буквально под нашим
носом, — изменчивая и очаговая природа заселе-
ния людьми островов Южно-Т ихоокеанского ре-
гиона. В случае как земной, так и внеземной ци-
вилизации существуют базисные, универсальные
факторы начиная с ограниченности количества
подходящих мест, где можно бросить якорь, и кон-
чая временем, которое может потребоваться насе-
лению, ч тобы подготовиться к дальнейшем у про-
движению через бездну.
Как-то в 2015 г. я со своим коллегой Адамом
Фрэнком (Adam Frank) из Рочестерского универ-
ситета обеда л в Нью-Йорке, неда леко от кампуса
Кол умбийского университета. Так же как и во время
Где-то в другом месте Галактики,
возможно, существуют звездные
архипелаги разумных существ, для
которых космические гости — норма
Космос
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
43
зна менитого обеда с участием Энрико Ферми 65 лет
назад, разговор зашел о природе существ, осваива-
ющих космос. Вдох новляемые способностью Ферми
быстро делать в уме приблизительные оценки, м ы
пытались выработать стратегию поиска, которая
позволит совершить как можно меньше необосно-
ванных предположений и которую можно было бы
каким-то образом проверить или связать с реаль-
ными данными. В основе этого интеллектуально-
го упражнения лежала простая мысль, ч то так же,
как и в случае с временными обитателями остро-
ва Питкэрн, волны первооткрывателей или посе-
ленцев могли приходить и уходить дальше по про-
сторам Галактики, а человечество возникло в один
из таких периодов одиночества.
Эта идея имеет непосредственное отношение
к исходном у хартовском у факту А: что на сегодня
на Земле нет ни одного свидетельства существова-
ния внеземны х разведчиков. Но она ведет дальше,
ставя вопрос, можем ли мы получить имеющую
смысл оценку пределов галактической жизни,
ограничивая точную продолжительность време-
ни, в течение которого Земля могла оста ваться вне
поля деятельности инопланетян. Вполне возмож-
но, ч то когда-то давным-давно инопланетяне при-
лета ли и улетели. Ряд ученых в течение многих лет
обсуждали возможность поиска артефактов, ко -
торые могли бы остаться после таких посещений
нашей Солнечной системы. Масштаб необходи-
мы х поисков трудно заранее предсказать, но если
ограничиться одной Землей, то ситуация здесь
оказывается более определенной. В 2018 г. еще
один из моих коллег, Гэвин Шмидт (Gavin Schmidt)
из Института космических исследований им. Год-
дарда NASA, вместе с А дамом Фрэнком предпринял
критическую оценку того, можно ли вообще выяс-
нить, существовала ли когда-либо ранее промыш-
ленная цивилизация на нашей планете.
Как фантастично это ни покажется, утверждают
Шмидт и Фрэнк (а с ними и большинство учены х-
планетологов), но время на самом деле очень легко
стирает практически все следы тех нологической
цивилизации на Земле. Единственным реальным
свидетельством спустя миллион и более лет оста-
нутся изотопные или химические стратиграфиче-
ские аномалии — странные признаки, такие как
синтетические молекулы, пластики или радиоак-
тивные осадки. Ископаемые остатки и другие па-
леонтологические маркеры настолько редки и на-
столько зависят от особых условий формирования,
что в этом сл учае вряд ли расскажут нам что-либо.
И действительно, современная урбанизация кос -
нулась около 1% поверхности планеты, что даст
палеонтологам далекого будущего лишь неболь-
шую зону для поисков. Шмидт и Фрэнк приш-
ли также к выводу, что пока еще никто на Земле
не предпринимал исчерпывающих поисков таких
не встречающихся в дикой природе признаков
исчезнувших цивилизаций.
Суть заключается
в том, ч то если промышленная цивилизация мас-
штаба нашей нынешней и существовала несколь-
ко миллионов лет наза д, то мы, возможно, н икогда
об этом не узнаем. Это никоим образом не означа-
ет, ч то она действительно существова ла, а говорит
только о том, ч то такую возможность нельзя сбра-
сывать со счетов.
В течение последних нескольких лет мы изуча-
ли наиболее важные, га лактического масштаба,
следствия этих идей в рамках исследования, про-
водимого под руководством Джонатана Кэрролл-
Нелленбэка (Jonathan Carroll-Nellenback) и при
участии Джейсона Райта из Университета шта-
та Пенсильвания. К лючевым прорывом стала раз-
работка серии агентны х компьютерны х моделей,
подкрепленных традиционной «бумажно-каран-
дашной» математикой, которые позволили нам
выстроить более реалистичную картину того, к а к
разумные существа могли бы перемещаться по Га-
лактике, к оторая и сама по себе полна движения.
Если вы сделаете снимок звезд, расположенных
в паре сотен световы х лет от Солнца, то обнару-
жите, ч то они двигаются как [броуновские] части-
цы в газе. По отношению к любой фиксированной
точке в этом пространстве звезда может переме-
щаться быстро или медленно и практически в лю-
бом направлении. Сожмите картинку до масшта-
бов в несколько тысяч световых лет, и вы заметите
гигантское общее орбитальное движение, увле-
кающее звезду, подобную нашему Солнцу, вокруг
центра Млечного Пути, совершающего полный
оборот приблизительно каждые 230 млн лет. Звез-
дам, расположенным ближе к центру Галактики,
требуется заметно меньше времени, ч тобы завер-
шить полный круг. Кроме того, существуют быстро
движущиеся звезды гало, н ыряющие в га лактиче-
ский диск и выныривающие из него, к оторые обра-
зу ют сфероида льный рой, окружающий этот диск.
А это означает, ч то для цивилизации, огляды-
вающейся вокруг себя в поиска х звезды для ис-
следования, то, что находится ближе всего, и то,
что будет самым близким в будущем, с течением
времени значительно меняется. Хорошей иллю-
страцией этого служит наша Солнечная система.
Прямо сейчас ближайшая к нам звезда, Проксима
в созвездии Кентавр, расположена от нас на рас-
стоянии 4,24 световы х лет; но примерно через
10 тыс. лет она приблизится на расстояние всего
3,5 световых лет, значительно сократив длитель-
ность возможного межзвездного путешествия.
Если бы мы подождали 37 тыс. лет, нашим бли-
жайшим соседом на время стал бы красный кар-
лик Росс 248, который окажется на расстоянии
около трех световы х лет от нас.
Чтобы смоделировать эту изменяющуюся звезд-
ную карту, в нашей модели был использован трех-
мерный куб звезд, который двигался так же, ка к
Космос
44 В мире науkи | [03] март 2020
и звезды в небольшой части реальной Галактики.
Затем в модели инициировался «фронт» расселе-
ния п утем выбора части звезд в качестве носите-
лей циви лиза ции покорителей космоса. У эти х ци-
вилизаций было конечное время жизни, поэтому
планетная система могла стать необитаемой. Кро-
ме того, к а ждая цивилизация, прежде чем обрести
способность запускать космические роботы или
начать первые попытки переселения на ближай-
шую из соседних звезд, и меет определенный пе-
риод ожидания. Все эти факторы можно было ви-
доизменять, корректировать и исследовать, ч тобы
посмотреть, к а к они влияют на результат. Для соз -
дания большого диапазона возможных исходных
параметров неровный фронт заселения распро-
странялся через межзвездное пространство. Ско-
рость этого движущегося фронта и служит ключом
для сравнительной оценки и подтверждения воз-
можны х решений исходной загадки Ферми.
То, ч то мы обнаружили, одновременно и просто,
и лихо закручено. Во-первы х, е стественное, напо-
добие молекул в газе, движение звезд в Галактике
означает, что даже самые медленные межзвезд-
ные зонды, летящие со скоростью 30 км в секун-
ду (почти в два раза больше теперешней скоро-
сти «Вояджера-1», 17 км/с, с которой он удаляется
от нашего Солнца), гарантируют, что фронт рас-
селения пересечет Галактику гораздо быстрее,
чем за 1 млрд лет. Если мы учтем другие движения
звезд, связанные с вращением Галактики или бы-
стрым перемещением звезд га ло, этот временной
интервал сожмется еще больше. Иными словами,
как и предвидел Ферми, заполнить всю Галакти-
ку жизнью не представляет труда. Одна ко степень
заполнения Галактики зависит от числа имею-
щихся в ней действительно подходящих для рас-
селения планет (отдавая дань эпическому научно-
фа нтастическом у рома н у Кима Стэнли Робинсона
2015 г. «А врора», м ы назва ли это «эффект А вроры»),
а также от продолжительности существования ци-
вилизации на планете.
В одном из крайних сл учаев легко сделать Га лак-
тику безжизненной, просто сократив число подхо-
дящих планет и заставив цивилизацию существо-
вать, ск а ж ем, всего 100 тыс. лет или около того. Эти
факторы легко нивелировать, заполнив космос по-
селениями активных покорителей Галактики. Если
подходящих планет достаточно много, то средняя
продолжительность существования цивилизации
почти не играет роли. Если сохраняются техноло-
гии, позволяющие цивилизациям осуществить пер-
вый межзвездный перелет, то достаточное их коли-
чество сможет продолжить освоение космоса и в ко -
нечном счете заполонить всю Галактику.
Но наиболее убедительные и теоретически ре-
ализуемые ситуации возникают как раз меж-
ду этими экстремальными возможностями. Ког-
да вероятность встретить в Галактике пригодную
для поселения планету принимает промежуточ-
ное значение, где-то посередине между высокой
и очень низкой, могут случиться чрезвычайно ин-
тересные вещи. А именно, обычные статистиче-
ские флуктуации числа и расположения подходя-
щих планет на отдельных участка х галактическо-
го пространства могут породить кластеры систем,
которые постоянно посещают или на которые пе-
реселяются волна за волной межзвездные путеше-
ственники. Представьте себе, что это архипелаг,
группа или цепь островов. Оборотная сторона су-
ществования таких кластеров состоит в том, ч то
они обычно окружены большими областями неза-
селенного пространства. Если кластеры разбро-
саны слишком редко и значительно удалены друг
от друга, то не возникает желания прикладывать
усилия по их заселению.
Может ли этот сценарий «галактического ар-
хипелага» прояснить ситуацию на Земле? Ка к
ни удивительно, может. Например, если типич-
ная планетная цивилизация может существовать
миллион лет и лишь 3% планетных систем пригод-
ны для колонизации, то существует вероятность
около 10%, ч то планета вроде Земли еще ни разу
не посещалась, по крайней мере за прошедший
миллион лет. Другими словами, не будет такой уж
неожиданностью, если мы обнаружим себя в оди-
ночестве.
И наоборот: этот сценарий предпола гает, ч то
где-то в другом месте Галактики существуют кла-
стеры, архипелаги разумных существ, для кото-
рых соседи по космосу или гости — норма. Чтобы
имела место какая-либо из описанных выше си-
туаций, н икаких радикальных гипотез не требу-
ется. Нужны лишь не более обычного числа пла-
нет и определенный характер звездного движения
относительно кружащихся звезд Млечного Пути.
И хотя справедливости ради следует отметить,
что можно лишь высказывать предположения от-
носительно принципиальной возможности любого
вида межзвездны х перелетов и вероятности того,
что ра зумные существа в конце концов его пред-
примут, остальные факторы — это просто параме-
тры, которые нужно правильно подобрать. Часть
из них, например такая величина, ка к число при-
годных для обитания планет, уже на повестке дня
астрономов по мере того, к а к мы расширяем наши
знания об экзопланетах. Другие, такие как про-
должительность существования цивилизации, —
предмет интенсивного исследования, поскольку
мы пытаемся совладать с нашими собственными
проблемами планетарной устойчивости.
Есть вероятность, ч то мы найдем свидетельства
существования населенного звездного архипелага
или происходящего в настоящее время продвиже-
ния фронта колонизации. Новой интересной стра-
тегией может стать перенаправление наших усилий
Космос
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
45
по поиску внеземного разума и тех нологий не про-
сто на изучение отдельных, известных экзопланет,
а на выявление областей Галактики, в которых то-
пография звезд сама располагает к межзвездной
колонизации или созданию обитаемого кластера.
До последнего времени наша трехмерная карта Га-
лактики была крайне ограниченной, но с помощью
таких инструментов, ка к обсерватория «Гея» Евро-
пейского космического агентства, картирующая
миллиард астрономических объектов и регистри-
рующа я движение звезд, м ы, возможно, су меем со -
ставить карту таких горячих точек.
Впрочем, истинный парадокс парадокса Ферми
заключается в том, что это вовсе и не парадокс.
Как показывает работа моих коллег, это совер-
шенно естественная ситуация, когда пригодная
для жизни обитаемая планета, такая как Земля,
не выказывает никаких видимых свидетельств
того, что она когда-либо посещалась или служила
пристанищем для внеземных разумных существ.
Это утверждение справедливо независимо от того,
отсутствует ли в Галактике другая технологи-
чески развитая жизнь или же она буквально ки-
шит межзвездными исследователями. Так же как
и Питкэрн, который по-видимому, оставался нео-
битаемым в Ти хом океане на протяжении целы х
трех веков, Земля, возможно, просто проходит че-
рез еще один период изоляции, прежде чем ее сно-
ва омоют космические волны пангалактической
жизни.
Главный вопрос, к а к и в случае с полинезийски-
ми поселенцами, за ключается в том, останется ли
еще на нашей планете цивилизация, когда все это
случится.
Перевод: А.П. Кузнецов
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
Одни посреди М лечного Пути // ВМН, No 11, 2018.
Interstella r Migration and the Huma n Experience. Edited by Ben
R. Finney and Eric M . Jones. University of California Press, 1985.
The Great Silence: Science and Philosophy of Fermi’s Paradox.
Milan M.
irkovi . Oxford University Press, 2018.
The Fer mi Paradox and the Aurora Effect: Exo-civilization Settle-
ment, Expansion, a nd Steady States. Jonathan Car roll-Nellenback
et a l. in Astronomical Jour na l, Vol. 158, No. 3, A rticle No. 117; Sep-
tember 2019.
If There A re Aliens Out There, Where A re They? Mario Livio and
Joe Silk; ScientificA merica n.com, Ja nua r y 6, 2016.
Starship Humanity. Cameron M . Smith; Scientific American Spe-
cial Editions, October 2016.
Физика
46 В мире науkи | [03] март 2020
[03] март 2020 | В мире науkи
47
ФИЗИКА
ЭКСПЕРИМЕНТ
С ТРЕМЯ
ЩЕЛЯМИ
Обновленный классический эксперимент
устанавливает новые квантово-механические
истины и прокладывает путь к альтернативной
стратегии квантовых вычислений
Урбаси Синха
I
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
b
y
A
n
d
r
e
a
U
c
i
n
i
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
« Двухщелевой опыт» показал, что и свет, и вещество — это и частицы, и волны, и продемонстри-
ровал принцип суперпозиции — то, что частицы могут находиться в нескольких состояниях и ме-
стах одновременно.
Недавно ученые проделали версии эксперимента с тремя щелями вместо двух. Видоизмененный
опыт раскрыл новые детали того, как следует рассчитывать суперпозицию с учетом граничных
условий щелевого опыта.
Трехщелевой опыт к тому же оказался полезным для квантовых вычислений. Он предоставляет
шансы сформировать трехмерные квантовые биты(вместо обычных двумерных), которые, возмож-
но, помогут создать квантовые компьютеры, пригодные для решения практических задач.
Физика
48 В мире науkи | [03] март 2020
I
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
s
b
y
N
i
c
k
B
o
c
k
e
l
m
a
n
Когда свет достигает проекционного экра на, на-
ходящегося за ним, он образует характерную «и н-
терференционную картину»: светлые полоски пе-
ремежаются с темными. Такая картина получа-
ется только в том случае, е сли фотоны ведут себя
как волны, а не как точечные частицы, и гребни
и впадины волн, проходящих через две щели, и н-
терферируют друг с другом, местами суммируя
световые волны, а местами взаимно их уничто-
жая. Когда Юнг проделал этот эксперимент, ис-
пользуя усовершенствованную установку, к аза-
лось, было установлено, ч то свет — это волна, а не
частица.
Или все же частица? Странным образом в экс -
перимента х, проведенных спустя несколько ве-
ков, в которы х ученые позаботились о том, ч тобы
в каждый момент в направлении щели испускал-
ся лишь один фотон, и нтерференционная картина
сохранялась, к а к если бы одна частица интерфе-
рирова ла сама с собой. Еще более странно то, ч то,
если вы помещаете у щелей детектор, ч тобы заре-
гистрировать, через какую именно щель прошла
частица, и н терференционная картина исчезает.
Вместо этого на экране вы получаете две светлые
полоски — ровно то, ч то вы ожидали бы увидеть,
если бы через щели проходили точечные частицы,
а не волны, — к а к если бы сам акт измерения ме-
нял природу частиц.
До настоящего времени двухщелевой экспери-
мент с присущей ему концептуальной простотой
остается одним из самых интригующих опытов
из когда-либо проводившихся. Он был многократ-
но повторен с частицами как света, так и мате-
рии. Он ясно демонстрирует странность кванто-
вой механики: свет, равно как и материя, — фак-
тически и частица, и волна одновременно. Эта
ОБ АВТОРЕ
Урбаси Синха (Urbasi Sinha) — физик из Научно-иссле-
довательского института им. Венкаты Рамана в Бангалоре,
а также ассоциированный член Института квантовых вычис-
лений Университета Уотерлу и Центра квантовой информа-
тики и квантового управления Торонтского университета. Ее
исследования сосредоточены на экспериментальной кванто-
вой информатике и квантовых вычислениях.
Щелевые эксперименты
Широко известный двухщелевой опыт позволил установить
два краеугольных принципа квантовой теории: принцип корпу-
скулярно-волнового дуализма (концепцию, согласно которой
вещество и свет — одновременно и частицы, и волны) и прин-
цип суперпозиции (представление, что частицы могут нахо-
диться в нескольких состояниях и местах одновременно).
Недавно ученые провели версии этого эксперимента не с дву-
мя, а с тремя щелями, распахнув двери для новых теоретиче-
ских и технологических прорывов.
Основы интерференции
Частицы, проходя через щели, ведут себя как волны. Там, где
гребни двух волн, попадая на экран, сливаются в одну точку,
они ск ладываются. Когда встречаются гребень и впадина, они
взаимно ослабляются. В результате образуется «интерферен-
ционная картина» из чередующихся светлых и темных полосок.
Пластина
со щелями
(вид сверху)
Гасящая интерференция
Усиливающая интерференция
Впадина
Гребень
Свет
ПО МЕТКОМУ ЗАМЕЧАНИЮ НОБЕ-
ЛЕВСКОГО ЛАУРЕАТА Ричарда Фейн-
мана, вся тайна квантовой механики за-
ключена в двухщелевом эксперименте.
В этом эксперименте, впервые предло-
женном в 1801 г. британским ученым-эн-
циклопедистом Томасом Юнгом, пучок
фотонов — частиц света — направляют
на непрозрачный экран с
прорезанны-
ми в нем двумя щелями.
Физика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
49
концепция получила название корпускулярно-
волнового дуализма. Опыт также устанавливает
принцип суперпозиции: частицы могут одновре-
менно на ходиться во множестве состояний и даже
во множестве мест. В дву хщелевом эксперимен-
те частицы не должны проходить через одну либо
другую щель — ч тобы происходила интерферен-
ция, к а ждая частица должна проходить через обе.
Каким бы хорошо известным этот эксперимент
ни был, мы еще до конца не прочувствовали его
гл убины. Недавно моя научная группа Лаборато-
рии квантовой информации и вычислений Науч-
но-исследовательского института им. Венкаты Ра-
ма на в Банга лоре провела «трех щелевые» экспери-
менты в СВЧ-диапазоне длин волн — в место двух
щелей мы использова ли три. На первый взгляд,
простая модификация, но это имеет принципи-
альные следствия. С точки зрения теории наши
трехщелевые опыты прояснили, к а ким образом
принцип суперпозиции применяется в этих об-
стоятельствах, и выявили новые тонкости в на-
шем фундамента льном понимании этого явления.
Архитектура нашего трехщелевого эксперимента
также предоставляет интригующие возможности
для нарождающейся области квантовых вычис-
лений. Квантовые компьютеры могут позволить
выполнять вычисления, невозможные ранее, —
при условии, что нам удастся поставить на служ-
бу и х созданию всю мощь ква нтовой физики. Одна
из центральны х проблем в квантовых вычислени-
ях — найти способ увеличить число бит квантово-
го компьютера, называемых кубитами, та к, ч тобы
не разрушить суперпозицию, к оторая позволяет
кубитам на ходиться одновременно в двух состоя-
ниях, — ключевая задача для того, ч тобы достичь
огромного увеличения скорости вычислений.
Картины интерференции с двумя и тремя щелями
Когда экспериментаторы поместили пластину с тремя щелями
вместо двух, они получили другую интерференционную картину.
Изу чая эту новую картину, ученые обнаружили изъян в традицион-
ной трактовке принципа суперпозиции. Подобная схема экспе-
риментальной установки также предоставляет возможности для
квантовых вычислений.
Интерференционная картина
Пластина с тремя щелями
Падающий
свет
Темный
Интенсивность света
Яркий
Пластина
со щелями
(вид сверху)
Интерферен
ционная
картина
П
о
л
о
ж
е
н
и
е
Источник света
Пластина с двумя щелями
Экран
Физика
50 В мире науkи | [03] март 2020
В то время как б льшая часть ученых, занятых
в этой области, работают над увеличением чис-
ла кубитов в системе, моя лаборатория пытается
пойти альтернативным, менее исследованным п у-
тем, используя вместо двумерных кубитов кван-
товые биты большей размерности — кудиты. Ис-
пользуя трехщелевую систему, мы можем созда-
вать трехмерные кудиты, называемые кутритами
(кутрит — квантовая ячейка, имеющая три воз-
можны х состояния. — Примеч. пер.).
Принцип суперпозиции
Квантовая теория описывает фундаментальные
частицы не просто как физические волны, но и как
волны, определяемые так называемым волновым
уравнением, решения которых обозначают гре-
ческой буквой пси ( ). Эти решения показывают
амплитуду вероятности для частицы находиться
в любом данном состоянии.
Между тем наши исследования выявили изъ-
ян в том, к а к физики традиционно рассматрива-
ют решения волнового уравнения в приложении
к дву хщелевом у эксперимент у. Предста вим себе
классический эксперимент и обозначим две щели
соответственно A и B. Решение волнового уравне-
ния, описывающего частицу в этой системе, мож-
но обозначить
A
, когда открыта щель А , и
B
, ког-
да открыта щель B. Что происходит, когда откры-
ты обе щели? Обычно в учебника х утверждается,
что решение
A
+
B
представляет собой тот факт,
что частица на ходится в состоянии суперпозиции,
в котором она проходит через обе щели. Это и есть
приложение принципа суперпозиции, однако оно
неполное. Причина проста: ситуация, к огда одно-
временно открыты обе щели, — это не то же са мое,
что комбинация ситуаций, когда открыта только
одна из двух щелей. Мы знаем, ч то, когда они от-
крыты одновременно, частица каким-то образом
одновременно проходит через них обе и взаимо-
действует сама с собой, причем мы не можем пред-
ставить это взаимодействие, просто сложив два
решения.
Ученые уже предполагали, что, возможно, тре-
буется некоторый поправочный член, ч тобы сде-
лать наше уравнение точным. Эта поправка но-
сит название «параметр Соркина», поскольку была
предсказана в 1994 г. физиком Рафаэлем Сорки-
ным (Rafael Sorkin) из Сиракьюсского универси-
тета. Однако большинство ученых считали этот
член настолько малым, ч то им можно пренебречь.
И действительно, м ы знаем, ч то он не может быть
слишком большим, и наче его обнаружили бы уже
давно. Но наш трех щелевой эксперимент доказал,
что этот член все-таки существует и что он не всег-
да настолько мал, чтобы им можно было прене-
бречь. Использование трех и более щелей дает нам
естественную испытательную площадку для оцен-
ки этого корректировочного члена, поскольку мы
От щелей к кутритам
и квантовым вычислениям
Квантовые компьютеры позволят проводить вычисле-
ния быстрее, чем классические. Большинство квантовых
битов, называемых кубитами, имеют два возможных со-
стояния (базисные состояния), так же как традиционные
биты. Однако квантовые биты с тремя и более базисны-
ми состояниями дают преимущество.
Формирование кутрита с помощью одного фотона
Когда фотон (частица света) летит к щелям, она с равной вероят-
ностью может пройти через любую из них. Классическая частица
проходит только через одну, а квантовая действительно может
пройти через все три, перейдя в состояние суперпозиции, по-
зволяющее ей находиться в трех местах одновременно. Фотон
теперь можно использовать как «ку трит» с тремя базисными
состояниями.
Квантовые вычисления с кутритами
Если ученые хотят создать квантовый компьютер с определен-
ным суммарным чис лом возможных состояний, им потребуется
меньше ку тритов, чем двумерных кубитов. Это свойство —
большое преимущество, поскольку чем больше бит в квантовом
компьютере, тем больше вероятность, что он потеряет свои
квантовые свойства.
Бит
Классический
компьютер име-
ет два базисных
состояния.
Он может на-
ходиться только
либо в одном,
либо в другом.
С двумя битами
мы можем полу-
чить четыре
состояния.
Кубит
Квантовый бит
также имеет
два базисных
состояния, но
он может нахо-
диться в обоих
одновременно.
Суммарное
число состоя-
ний равно 2n
,
где n — число
кубитов.
Кутрит
Кутрит имеет
три базисных
состояния
и дает полное
число возмож-
ных состояний,
равное 3n
.
Например, два
кутрита дают
32
=9.
Фотон
Супер
позиция
всех трех
возмож
ностей
Пластина со щелями
(вид сверху)
С
В
А
Физика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
51
можем измерить величин у (параметр Соркина),
которая равна нулю, если коррекционного члена
не существует, и отлична от нуля, если он все же
существует. (В случае двух щелей коррекционный
член прибавляется к некоторой величине, к ото-
рая уже не равна нулю, и поэтому в таком случае
он не проявляется заметным образом.)
Я занималась трехщелевыми эксперимента-
ми в течение более десяти лет. В 2010 г. м ы с кол-
легами опубликовали первые результаты в статье
в жу рнале Science. В 2014 г. я нача ла со своей науч-
ной группой новую серию наших трехщелевых экс-
периментов с СВЧ-волнами в Гаурибидан у рской
радиообсерватории в индийском штате Карната-
ка. Мы проводили эксперимент на открытой пло-
щадке в палатке рядом с полями пшеницы. Хотя
такая окружающая обстановка, возможно, пока-
жется странной для проведения высокоточного
физического эксперимента, п шеница сл ужила хо-
рошим поглотителем паразитного СВЧ-изл учения,
которое могло бы повлиять на наши измерения.
Помогло также то, ч то у нас на площадке не было
стен или громоздкого оборудования, которые мог-
ли бы отражать радиоволны. Более того, в нашей
глуши почти не было сотовой связи —
еще одно
обстоятельство, помогшее избежать нежелатель-
ны х помех, — и мы могли проводить эксперимент
в очень большом масштабе.
В нашей схеме использова лись две рупорные ан-
тенны: одна излучавшая фотоны СВЧ-излучения
и одна принимавшая их . Между ними располага-
лась плита с тремя щелями шириной 10 см каж-
дая, разнесенными друг от друга на 13 см. Стро-
го придерживаясь стиля первых щелевых экспе-
риментов, м ы водрузили детектор на рельс таким
образом, ч тобы его можно было перемещать для
измерения различных интерференционных кар-
тин, меняя положение детектора. Мы обнаружили,
что полученная нами интерференционная карти-
на не соответствует приближенному решению вол-
нового уравнения, полученного сложением A
+
B
,
а соответствует решению, включающему ненуле-
вой параметр Соркина. Мы также использовали
материал, блокирующий излучение, ч тобы засло-
нить пространство между щелями, существенно
прекратив перемещение фотонов между щелями
и взаимодействие с соседними щелями. Когда мы
это делали, мы
увидели, что величина параметра
Соркина меняется с размером блокирующего эле-
мента, — показатель того, ч то этот параметр дей-
ствительно служит индикатором взаимодействия
между щелями и что он меняется в зависимости
от степени взаимодействия. Это открытие позво-
лило сделать вывод, ч то корреляционный член, к о -
торый мы измерили, — не систематическая ошиб-
ка нашего эксперимента, которую мы не сумели
выявить, а действительно именно то, ч то мы и ис-
кали.
Мы первыми получили оценочную величину па-
раметра Соркина как поправочного члена к прин-
ципу суперпозиции в классической СВЧ-области.
Эти результаты, оп убликованные в New Journal of
Physics в июне 2018 г., уже привели к исправлени-
ям в некоторых учебниках и влияют на наше по-
нимание основ физики. Возможно, они повлияют
также на результаты работ, проводимы х в насто-
ящее время в астрономии и астрофизике по изу-
чению сигналов из ранней Вселенной. В этих ис-
следованиях часто используются массивы ради-
оа нтенн, разброса нны х по всей Земле. Обычно
данные, полученные разными антеннами, сум-
мируются. Однако теперь, к огда мы знаем, ч то ре-
шение волнового уравнения — это не просто сум-
ма отдельных решений, некоторые вычисления,
возможно, потребуют уточнения с корректным
параметром Соркина. Наши результаты в конеч-
ном итоге могут помочь ученым разработать улуч-
шенные модели оценки ошибок при таких наблю-
дениях.
Квантовые кутриты
Наш эксперимент интересен не только с тео-
ретической точки зрения, но, возможно, также
и с практической.
Мы надеемся использовать
наш трехщелевой процесс, ч тобы помочь в раз-
работке новых инструментов для квантовых вы-
числений.
В квантовых компьютерах квантовые законы,
такие как суперпозиция, используются, чтобы
получить возможность производить вычисления
намного быстрее, чем с помощью классических
B квантовом мире
выключатель может быть
одновременно и включен,
и выключен. В кубите мы
определяем состояние
с конечной вероятностью
находиться в состоянии
«включен» и «выключен»
одновременно. Эта
комбинация обоих
состояний с определенной
вероятностью каждого
из них и есть суть
суперпозиции
Физика
52 В мире науkи | [03] март 2020
машин. Рассмотрим традиционный компьютер-
ный бит, к а к если бы он был выключателем све-
та: он может быть в положении «включен» или
«выключен» (соответствовать значениям «1» или
«0» в двоичном коде). Однако в квантовом мире
выключатель не обязательно должен быть вклю-
чен или выключен: он может быть одновременно
и включен, и выключен. В кубите мы определяем
состояние с конечной вероятностью на ходиться
в состоянии «включен» и «выключен» одновремен-
но. Эта комбинация обоих состояний с определен-
ной вероятностью каждого из них и есть суть су-
перпозиции.
Два состояния, образующих состояние суперпо-
зиции, называются базисными. Обычный кубит
имеет два базисны х состояния, а для n кубитов мы
имеем 2
n
возможных состояний. Таким образом,
в случае двух кубитов существует 22 =
4
возмож-
ны х состояний. В то время как для n классических
битов имеет место единственное из 2
n
состояний,
в случае n квантовых битов все 2
n
возможностей
могут сосуществовать. Мощь квантовых вычис-
лений возникает в результате хитроумным обра-
зом разработанного квантового алгоритма, ко -
торый способен использовать состояние супер-
позиции в процессе вычисления и выполнять
определенный класс операций с экспоненциально
более высокой скоростью, нежели классический
ком пьютер.
Но чтобы достичь этой цели, нам необходимо до-
статочно большое число кубитов — з аведомо боль-
ше, чем лишь два. Число кубитов, которого пыта-
ются достичь многие из работающих в настоящее
время в этой области, — 50, ч то открывает множе-
ство интересных возможностей для квантовых ал-
горитмов. В сл учае 50 кубитов мы имеем 250 воз-
можных состояний для квантовых операций. Не-
давно компания Google объявила, что достигла
этого рубежа, сумев успешно реа лизовать рас-
чет случайной выборки на 54-кубитовом кванто-
вом процессоре. Однако получение большого чис-
ла к убитов на слова х гораздо легче, чем на деле.
Чем больше кубитов мы объединяем, тем больше
шансов, ч то они утратят свою особую квантовую
способность создавать суперпозицию, снова пре-
вратившись в нормальные классические биты.
Это происходит, к огда кубиты вза имодействуют
с внешней средой и теряют когерентность. По мере
того как мы пытаемся добавить дополнительные
кубиты в когерентное состояние суперпозиции,
становится все труднее поддерживать это состо-
яние достаточно долго. Это все равно что собрать
людей в комнату на вечеринку. Если у вас десять
человек на ходятся в помещении площадью около
9 м
2, и м достаточно места, ч тобы они пребывали
там, не нарушая пространства друг друга. Если
мы увеличим количество людей до 30, начнет-
ся давка, которая, к а к обычно, приведет к утрате
мира и спокойствия. Аналогичная ситуация соз -
дается в случае с кубитами.
Одна из альтернатив обычной стратегии — уве-
личить размерность каждого квантового бита,
а не пытаться засунуть большее количество куби-
тов в то же пространство. Чтобы разобраться, по-
чему это помогает, давайте обратимся к элемен-
тарной математической задачке.
Сколько будет 23?
Ответ, конечно, 8 (2 × 2 × 2 = 8).
А сколько будет 32?
В этом случае ответ 9 (3 × 3 = 9).
Эти результаты одного порядка величины, они
очень близки. Таким образом, если бы мы вме-
сто трех кубит воспользовались двумя кутрита-
ми, то есть трехмерными квантовыми битами, м ы
получили бы аналогичное число возможных со -
стояний. Поэтом у вместо того чтобы наращивать
показатель, почему бы не попытаться изменить
основание? Если мы увеличим число базисных со -
стояний, нам потребуется меньшее число бит, ч то-
бы достичь той же цели. Именно понимание этого
факта определяет исследование квантовых систем
большей размерности.
Наша стратегия имеет и еще одно преимуще-
ство: мы больше не привязаны к двоичному коду.
Кутрит, который мы
создали, еще очень далек
от того, что требуется
для функционального
квантового компьютера.
Нам необходимо будет
воспользоваться нашей
системой щелей,
чтобы сгенерировать
множество кутритов,
а затем направить их
в устройство с вентильной
архитектурой, которое
умеет использовать
кутриты для организации
вычислений
Физика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
53
Рассмотрим исход футбольного матча. Обычно мы
ожидаем одного из двух исходов, победы или пора-
жения, к оторые можно представить, используя два
состояния, поэтом у в квантовом мире достаточно
кубита. Но если мы добавим еще два возможных
исхода матча — с к а ж ем, отмена и ничья, — то од-
ного кубита недостаточно, ч тобы объявить резуль-
таты, необходимы два кубита. Такая система будет
«куквадом».
Квантовые системы более высокого порядка, или
системы кудитов, могут упаковать больше инфор-
мации в меньшее число систем. Как было теоре-
тически доказано, этот выигрыш дает квантовым
компьютерам преим ущество при решении опреде-
ленны х задач — а именно, при разработке неуяз-
вимых для хакерских атак коммуникаций, исполь-
зу ющи х та к называемое ква нтовое распределение
ключей. Суть метода в том, что две стороны соз-
дают общий секретный ключ, который могут ис-
пользовать для декодирования сообщений толь-
ко они. Если вы увеличите размерность ваших
квантовых бит, увеличив число базисных состоя-
ний, в результате получится ключ, который более
устойчив к определенном у роду атак. Помимо воз-
можности более высокой степени секретности, ку-
диты обещают также и б льшую степень случай-
ности при генерировании случайных чисел — еще
одна долгожданная сфера применения квантовых
компьютеров.
Несмотря на все эти достоинства, системы, ос -
нованные на кудита х, и меют ряд недостатков.
На практике очень трудно придумать стабильные
физические системы, в которых все базисные со -
стояния достигаются одинаково легко. Например,
иногда система может быть смещена в сторону са-
мой низкой энергии, или основного состояния,
и на результаты вычислений может накладывать-
ся отпечаток этого смещения. Второе препятствие
заключается в том, ч то это направление исследо-
ваний возникло позднее кубитов, поэтому для ку-
дитов было разработано меньше алгоритмов и ин-
струментов. Хотя предстоит еще много труда, ч ис-
ло нерешенны х проблем делает исследования
в этой области интересными и потенциально пло-
дотворными.
На пути к квантовому компьютеру
Так как же нам перейти от нашего базисного трех-
щелевого эксперимента к работающим к утритным
система м? Первый шаг — научиться генерировать
отдельные фотоны.
Мы начинаем с очень мощного лазерного пуч-
ка, которым освещаем особый кристалличе-
ский материал. При определенны х условия х один
из 108– 1010
фотонов расщепляется на два фотона
меньшей энергии в результате процесса, называ-
емого спонтанным параметрическим рассеянием.
Дочерние фотоны всегда рождаются парами. Мы
измеряем один из фотонов, используя однофотон-
ный детектор, и это измерение возвещает о суще-
ствовании другого фотона, поскольку мы знаем,
что они родились одновременно. Теперь мы можем
использовать второй фотон для экспериментов.
В ходе работы нашей гру ппы мы варьирова ли
характеристики материнского фотона, ч тобы убе-
диться, что дочерние фотоны наследуют его ха-
рактеристики. Материнский фотон направляет-
ся на три щели, и его пространственный профиль
теперь соответствует трехщелевом у профилю. До-
черние фотоны, в свою очередь, несут этот про-
филь дальше. Фотон переходит в состояние супер-
позиции, которое дает нам кутрит «с простран-
ственным интервалом», три базисных состояния
которого — положения трех щелей.
Однако кутрит, который мы создали, еще очень
далек от того, ч то требуется для функционально-
го ква нтового компьютера. Нам необходимо бу-
дет воспользоваться нашей системой щелей, ч то-
бы сгенерировать множество кутритов, а затем
направить их в устройство с вентильной арх итек-
турой, которое умеет использовать кутриты для
организации вычислений. Эта область на ходит-
ся в центре исследований моей группы. Наша за-
дача — разработать специальные оптические эле-
менты, необходимые для выполнения этой опера-
ции, а затем миниатюризировать, чтобы можно
было полностью определить схему рабочей ком-
пьютерной системы.
По этой причине тройные щели представляют
собой инь и ян физических исследований — к а к
фундаментальных, так и прикладных. Наше ис-
следование принципа суперпозиции и впервые из-
меренный его коррекционный член раскрывают
фундаментальные концепции физики. Меж тем
трехщелевые к удиты представляют собой тех ноло-
гический трюк в продвижении вперед, к многомер-
ным квантовым вычислениям и квантовым лини-
ям связи. Самый известный из физических экспе-
риментов, к а к оказа лось, подпитывает новые идеи
и рисует радужные перспективы.
Перевод: А.П. Кузнецов
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
Ruling Out Multi-Order Interference in Quantum Mechanics. Ur-
basi Sinha et al. in Science, Vol. 329, pages 418–421; July 23, 2010.
Measuring the Deviation from the Superposition Principle in In-
terference Experiments. G. Rengaraj et a l. in New Journal of Physics,
Vol. 20, A rticle No. 0 63 049; June 2018.
Цифроваяэкономика
54 В мире науkи | [03] март 2020
Цифроваяэкономика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
55
Жар
холодных
числ
ЦИФРОВАЯ ЭКОНОМИКА
Человечество вступило в новую эру
цифровой экономики. О стратегии
цифрового лидерства и о том, как большие
становятся быстрыми, нам рассказала
профессор экономического факультета
МГУ, доктор экономических наук Лариса
Владимировна Лапидус.
Цифроваяэкономика
56 В мире науkи | [03] март 2020
— Лариса Владимировна, вы выступали с темой
«Стратегии цифрового лидерства: как большие
становятся быстрыми?» в Сколкове, проводи-
ли мастер-класс в Высшей школе экономики,
на Ломоносовских чтениях в МГУ анализиро-
вали стратегии цифрового лидерства на эволю-
ционной шкале цифровой экономики. Не могли
бы вы вкратце рассказать о том, как наши рос-
сийские компании могут стать быстрыми? Воз-
можно ли это в принципе?
— Да, эта тема сейчас одна из самых востребо-
ванных. На самом деле не все так просто, ка к ка-
жется. Если взять бизнес, существует мнение, ч то
в нем крупная компания, эдакая большая рыба,
поедает маленькую.
— А разве не так? Всегда так было.
— Так было всегда до цифровой экономики. Это
был своего рода императив. Если на улицу прихо-
дил крупный супермаркет, маленькие магазины
вокруг автоматически дрейфова ли к банкротству.
Однако несколько лет назад основатель и бессмен-
ный президент Всемирного экономического фору-
ма К лаус Шваб сказал: «В новом мире не большие
съедают маленьких, а быстрые съедают медлен-
ных», с чем можно согласиться частично.
БИЗНЕС НЕТРАДИЦИОННОЙ ОРИЕНТАЦИИ
— Что такое большие или маленькие компании,
можно понять, но как поделить их на быстрые
и медленные?
— Под медленными раньше чаще всего понима-
ли традиционные компании — офлайновый биз-
нес. В цифровой экономике до 2015–2017 гг., до того
как всех охватила «цифровая лихорадка», малень-
кие могли расти очень быстро, но даже когда они
уже сами становились большими, и тогда никого
не съедали. Они меняли конкурентный ландшафт
и мешали большим традиционным компаниям на-
слаждаться своим лидерством, чем заставляли их
относиться к себе с б льшим уважением. При этом
традиционные гиганты никуда с рынка не уходи-
ли. Кстати, та цитата Шваба породила много ми-
фов, вот один из них: «Стартапы очень быстрые,
за ними будущее, они убьют большие компании».
С некоторого времени это мнение можно считать
ошибочным.
— Почему? Большие корпорации съедают
мелкие, быстрые — медленных...
— По отношению к бизнесу эту мысль Шваба я бы
развила так: «Большие, используя цифровые стра-
тегии, становятся быстрыми». В реалиях цифро-
вой экономики сегодня уже недостаточно быть бы-
стрым инновационным стартапом. Он все равно
проиграет в схватке с большой традиционной или
онлайновой компанией, которая запускает циф-
ровую трансформацию. В ближайшие годы ли-
дерское будущее для малого бизнеса может быть
обеспечено только п утем выхода на новые рынки
с уникальным цифровым продуктом, где ему еще
есть куда расти. Сегодня всеобщая ориентация
на обоснованную цифровую трансформацию при-
ведет, и даже уже приводит, к тому, что такие ин-
новационные и быстрые стартапы будут все силь-
нее тяготеть к большим традиционным компани-
ям. При адекватной оценке цифровой среды малый
бизнес уже сегодня понимает, что в одиночку ему
ничего не сделать.
— То есть будущее за традиционными компа-
ниями?
— За большими традиционными компания-
ми, которые уже запустили системную цифровую
трансформацию, создали центры по развитию
цифровых компетенций и разработке новых техно-
логий и движутся в сторону образования мощных
цифровых экосистем. Они и займут в будущем ли-
дерские позиции на новых рынка х. На эти же ме-
ста будут претендовать и успешные российские
онлайн-компании, которые осуществляют экспан-
сию на рынки искусственного интеллекта. У них
одна цель — стать большими и быстрыми.
— С медленными разобрались, а какую компа-
нию можно считать быстрой?
— Это компания, способная быстро реагиро-
вать на изменяющиеся условия ведения бизнеса,
накапливать компетенции в области разработки
Доктор экономических наук Л.В. Лапидус
Цифроваяэкономика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
57
и внедрения цифровых тех нологий, с о здавать мно-
госторонние платформы, вы ходить за «титульный»
бизнес в целях усиления устойчивости компании
в цифровой турбулентной среде.
Доминирова-
ние большой компании обеспечит быстрая реак-
ция на проникновение новы х технологий в модели
производства, распределения, обмена и потребле-
ния, а также извлечение из цифровых технологий
выгод, приводящих к качественным сдвигам в эф-
фективности.
— Что же тогда остается малому бизнесу?
— Ма лый бизнес будет хорошо развиваться
на смежных рынках, например обслуживать ос-
новные бизнес-процессы больши х, сотрудничать
с ними при решении их отдельных отраслевых
проблем. Сегодня уже ясно, ч то большие компании
при бурном цифровом развитии не всегда успева-
ют справляться с пиковыми нагрузками собствен-
ными силами. Большие российские традиционные
и онлайновые компании будут тяготеть к постро-
ению экосистем, в которы х будет много места для
инновационного бизнеса, способству ющего дости-
жению положительных синергетических эффек-
тов для больших и быстры х партнеров.
— Хороший вариант — продать свой малый
бизнес большой компании.
— Если вспомнить историю Google, то каждый
сотрудник мечтал создать новый сервис, к оторый
он мог позже продать своей корпорации за милли-
оны долларов. Сегодня малые компании не могут
доминировать на рынках, требующих серьезных
капиталов и инвестиций в разработки и исследо-
вания. И в одиночку они не смогут противостоять
большим при вызова х цифровой экономики. В на-
шей стране мы как-то быстро перескочили фазу,
когда это было возможно. Все изменилось, и теперь
всех победят большие и быстрые.
БОЛЬШЕ, БЫСТРЕЕ, ДОРОЖЕ
— Все в их руках?
— Да. Обратите внимание, в 2016 г. первые три
строчки в мировом рейтинге по капитализации
занимали компании с цифровыми стратегиями,
а уже в 2017 г. они заняли пять первых мест. Это
Apple, Google, Microsoft, Amazon и Facebook. При
этом старшей из них, Microsoft, к тому времени
едва исполнилось 40 лет, а младшей, Facebook, —
только 13.
Общая капитализация «потрясаю-
щей пятерки» тогда оценивалась в $3,3 трлн. Бо-
лее того, не стоит забывать, ч то почти все эти ком-
пании становились драйверами новых рынков
в цифровой экономике.
Следующий факт: в 2018 г. Amazon и Apple до-
стигли капитализации в $1 трлн каждая. Ника-
кие другие компании в мире ни до, н и после столь-
ко не стоили и не стоят. Сервису Amazon для того,
чтобы добраться до триллиона, понадобилось
всего 24 года. А ведь его основатель Джефф Безос
начина л свой бизнес в 1994 г. з а самодельным сто-
лом, с к олоченным из старой двери. Сегодня все эти
компании — большие и быстрые, причем настоль-
ко, ч то они уже лидеры на некоторых мировых
рынка х и вряд ли отдадут кому-то свои позиции.
— В конце XIX в. Джону Рокфеллеру для того,
чтобы стать первым в истории человечества
миллиардером, тоже понадобилось 24 года.
— Правильно, потом у что тогда драйверами ро-
ста экономики были энергоносители, нефть. Сей-
час же мы стоим на пороге четвертой промышлен-
ной революции, а в цифровой экономике главный
драйвер — цифровые тех нологии, технологии ис-
к усственного интел лекта, достижение сетевых эф-
фектов за счет возможностей интернета. И компа-
нии, которые работают в этом направлении, часто
достигают невиданных до того результатов. Са-
мый красноречивый пример — YouT ube, которому
на то, ч тобы дойти до капитализации в $1,65 млрд,
потребовалось всего девять месяцев, в то время как
раньше у традиционных компаний путь до милли-
арда занимал более 20 лет. Можно с уверенностью
сказать, ч то происходящие на протяжении послед-
них трех десятилетий изменения, связанные с эво-
люцией цифровых тех нологий, приводили к транс-
формациям, наступление которых мало кто мог
спрогнозировать.
— Ну да, сколько в детстве читал фантасти-
ки — и не помню, чтобы кто-то предсказал, ка к
может изменить нашу жизнь обычный карман-
ный телефон...
— Цифровая экономика фактически достиг-
ла своего апогея в 2017 г. Именно в 2015–2017 гг.
страны приняли в этом направлении больше все-
го программ, государственных стратегий, иници-
атив «Индустрия 4.0». Именно тогда во всем мире
в массовом порядке начали тиражироваться цен-
тры цифровых компетенций: кремниевые доли-
ны, парки высоких тех нологий, регулятивные пе-
сочницы. И все же главный старт был дан в 1990 г.,
когда для жителей нашей планеты бы л открыт до-
ступ к интернету.
ГОНКИ ЗА ЛИДЕРОМ
— Это был настоящий прорыв. Кстати, тоже
фантастами упущенный.
— С тех пор цифровая экономика прошла не-
сколько стадий развития. И, кстати, ответ на во-
прос, как нашим российским компаниям стать
большими и быстрыми, хорошо иллюстрирует
анализ стратегий цифрового лидерства на эволю-
ционной шкале цифровой экономики. Мой метод
корреляционных зависимостей в цифровой тур-
булентной среде позволил сделать вывод: то, ч то
определяло лидерство на каждом этапе развития
цифровой экономики, работает до сих пор. В этом
Цифроваяэкономика
58 В мире науkи | [03] март 2020
уникальность и в то же время сложность цифро-
вой среды! У того, кто был первым, было больше
шансов победить, потому что практически не было
конкурентов.
— Давайте пройдем по этим этапам.
— Давайте сперва посмотрим на стратегии циф-
рового лидерства через призм у эволюции цифро-
вой экономики. Для начала определимся, что мы
под этим понимаем.
По моему мнению, стратегии цифрового лидер-
ства — это стратегии, которые позволяют компа-
ниям сохранять устойчивость и повышать конку-
рентоспособность в цифровой турбулентной сре-
де. Как показал анализ, такие стратегии приводят
компанию к долгосрочном у лидерству и доминиро-
ванию на новых рынках — цифровых продуктов,
электронных услуг, технологий «Индустрии 4.0».
Важный момент: стратегии цифрового лидерства
присущи как компаниям, которые полностью ве-
дут бизнес в интернете, так и традиционным ком-
паниям.
— Начнем с первого этапа.
— Начиная с 1990 г. цифровая экономика про-
шла несколько стадий развития. Первая —
ста-
новление цифровой экономики, это 1990–2005 гг.
В ней можно выделить две фазы: бум доткомов
(1990–2000) и развитие новых рынков электрон-
ных услуг, электронного бизнеса и электронной
коммерции (2000–2005).
С 1990 по 2000 г. происходило формирование
бизнеса в интернете. Тогда появились сегодняш-
ние интернет-гиганты — Amazon, Alibaba, Google,
Ya n d e x ... И тот факт, ч то они смогли пережить кри-
зис доткомов, можно считать результатом страте-
гии цифрового лидерства. То есть драйвером циф-
рового лидерства в то время выступало форми-
рование новых бизнес-моделей и выход на новые
интернет-рынки — ведение бизнеса онлайн.
— Так это же был пузырь!
— Совершенно верно, пузырь доткомов, к оторый
нача л резко сдуваться в марте 2000 г., и к концу
2001 г. было признано, ч то он лопн ул. До 2000 г. а к -
ции интернет-компаний взлетали в цене без объ-
яснения причин всего происходящего. Очень по-
хоже на то, ч то было недавно с криптовалютами.
ПРОДАЙ ТО, НЕ ЗНАЮ ЧТО
— То есть цифровое лидерство определяется ве-
дением бизнеса в интернете?
— Определялось в тот период. Мы пока говорим
об этапе становления цифровой экономики. Вто-
рой фазой стал период развития новых рынков
электронны х усл уг, электронного бизнеса и элек-
тронной коммерции, продолжавшийся до 2005 г.
В этот период важнейшую роль сыграли новые
технологии wiki, VoIP, социальные сети. Благо-
даря им появились Wikipedia, YouTube, Facebook,
Skype... Это дало импульс для развития новых
рынков электронных услуг. Электронный бизнес
пол учил новую жизнь. В то время уже стало понят-
но, что нужно искать новые цифровые продукты
для решения проблем людей, компаний. У инве-
сторов постепенно возрождался интерес к интер-
нет-бизнесу, раздавленный кризисом доткомов.
Начали расти рынки электронной коммерции, и н-
тернет-торговли, электронных библиотек. Amazon
из обычного виртуального книжного магазина
превратился в полноценный маркетплейс. Бурно
развивался рынок рекламы, ч то приводило к уси-
лению положения поисковы х систем.
— Они до сих пор прекрасно живут и зараба-
тывают в основном за счет продажи контекст-
ной рекламы.
— Но уже в 2000–2005 гг. цифровое лидерство
определялось новыми бизнес-моделями — постро-
ением многосторонних платформ, маркетплейсов,
виртуальных бирж в сегменте В2В. Интернет как
новый канал для осуществления обмена товарами,
усл угами и сервисами нача л набирать новые обо-
роты. Конечно, в то время еще ма ло кто верил в ра-
боту без посредников, дилеров, дистрибьюторов.
Это произошло позже. Сокращение горизонталь-
ных цепочек создания стоимости — наша реаль-
ность, порождение цифровой экономики.
В 2005–2010 гг.
продолжался рост новых ин-
тернет-рынков и смежных рынков. Цифровое ли-
дерство определялось выстраиванием успешных
каналов коммуникаций в интернете.
Переход
на омникана льность, к фулфилменту и новым биз-
нес-моделям В2В2С очень быстро стал признаком
успеха. Не стоит забывать, ч то уже к том у времени
взращиванию цифровы х лидеров способствовали
происходящие сдвиги в потребительском поведе-
нии. К 2010 г. наступила эпоха агрегаторов и ше-
ринг-экономики.
Шеринг — это обмен, совместное пользование.
В экономике этим термином определяется биз-
нес-модель, когда с помощью специа льных тех-
нологий и онлайн-платформ люди могут обмени-
ваться активами, которые они не используют или
недоиспользуют. Можно обмениваться навыка-
ми. Первый шеринговый сервис ZipCar был запу-
щен в 2000 г. Тогда к нем у никто серьезно не отно-
сился. Знаковой датой для шеринговой экономики
ста л 2006 г., к огда француз Фредерик Маззелла за-
пустил онлайн-сервис поиска автомобильных по-
путчиков BlaBlaCar. Чуть позже, в 2008 г., ш устрые
молодые дизайнеры из Сан-Франциско Брай-
ан Чески, Джо Геббиа и Нейтан Блечарзик в сво-
ей съемной квартире догадались сдавать за день-
ги надувные матрасы участникам конференции
по промышленному дизайну. Для этого они бы-
стро разработа ли сайт Airbedandbreakfast. com
(«воздушная кровать и завтрак»), или airbnb.com .
Сегодня это ведущая мировая площадка для
Цифроваяэкономика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
59
краткосрочной аренды частного жилья и не толь-
ко. Ее стоимость превышает $30 млрд, а годовая
прибыль приближается к миллиарду.
— Миллиард на том, чего не имеешь? Вот это
стратегии цифрового лидерства!
— Представляете? Тогда же, в 2009 г., появился
Uber. Но в целом до 2010 г., хотя наиболее значи-
мые трансформации наблюдались именно во Все-
мирной паутине, понятие «электронный бизнес»
было почти исключительно сетевым. Он жил сво-
ей жизнью, традиционные компании на него поч-
ти не обращали внимание. Они его недооцени-
вали и выходить в интернет не торопились. Хотя
можно вспомнить, к а к в нача ле 2000-х гг. кру пные
авто- и авиапроизводители создавали электрон-
ные биржи для сокращения расходов на закупки.
Но в остальном разговоры о ведении электронной
коммерции часто вызывали ироничную улыбку.
Позже ста ло очевидным, ч то Китай еще в 2005 г.
видел новые драйверы конкурентоспособности
и в те далекие годы вывел задачу развития элек-
тронной коммерции в целя х стимулирования про-
мышленного производства!
— Мелкие вещи в интернете уже можно
было купить. Первый свой смартфон я купил
в 2006 г. на сайте eBay. Уже тогда на нем рабо-
тала своя платежная система PayPal.
— По-настоящем у революционным стал 2007 г.,
когда Apple вывел на рынок первый iPhone. Смарт-
фоны были и до того, это вы правильно сказали,
HTC выпустил свой первый телефон-миником-
пьютер с сенсорным экраном на операционной си-
стеме Windows CE еще в 1998 г. Но именно iPhone
стал драйвером мобильной экономики. По состоя-
нию на август 2015 г. ч исло мобильных устройств
в мире достигло 7 529 млрд и пре-
высило численность населения
мира (7 357 млрд).
Время выхода
в интернет с мобильных устройств
во многих странах превысило 50%.
Распространение мобильного ин-
тернета в России на конец 2015 г.
оценивалось в 64%. Взрывной рост
рынка смартфонов наблюдался
с 2009 г. вплоть до 2016 г., а жизнен-
ный цикл инновационных моделей
смартфонов при этом сократился
до пяти-шести месяцев.
— iPhone и смартфоны других
производителей, набиравшие по-
пулярность в то время, способ-
ствовали созданию новых рын-
ков: мобильных приложений, мо-
бильных игр, мессенджеров и т.д.
— Сегодня мы все знаем, ч то наи-
более поп улярные магазины прило-
жений — это Apple App Store и Google
Play. Я много раз летала в Токио
и все время удивлялась, насколько у ни х был попу-
лярен национальный мессенджер LINE, созданный
всего в 2010 г., — настоящая коммуникационная
платформа. Уже тогда она позволяла им общать-
ся на любом языке через внутреннего переводчи-
ка. По мере роста количества сообщений, отправ-
ленных через мессенджеры, во всем мире сокра-
щалось количество переданны х СМС-сообщений.
Снимая об этом в Японии видеоролик, я делала
прогноз, ч то скоро мессенджеры из потребителей
интернет-трафика превратятся в конкурентов со -
товы х операторов.
— Первый мессенджер, ICQ, появился значи-
тельно раньше — еще в конце прошлого века.
— Не имеет особого значения, к огда он появил-
ся, важно, когда взлетел рынок. Когда мы видим
бурный интерес потребителя, его готовность все
чаще и чаще потреблять новые продукты/услу-
ги, и менно это приводит к массовым изменениям,
тогда можно говорить о существенных сдвига х —
зрелости. Онлайн-поведение «в один клик» привело
к значительному сдвигу в моделях распределения
и потребления, к переходу «цифровой экономики»
на новую стадию: от роста к зрелости.
— Количество цифровых технологий перешло
в качество рынков и бизнес-моделей, ч то и по-
родило новых лидеров?
— Именно. В период с 2010 по 2015 г. нача лось
массовое встраивание онлайн-каналов и проник-
новение цифровых технологий в бизнес-модели
традиционных компаний. К этому времени мно-
гие традиционные компании поняли, ч то с помо-
щью цифровых технологий можно выдавливать
посредников и на прям ую вза имодействовать с по-
требителями, при этом еще и накапливая данные
В недрах этих серверов — целая дополненная жизнь. Виртуальные фабрики
производят реальные продукты, виртуальные магазины продают реальные
товары, виртуальные банки выдают реальные кредиты, виртуальная
реклама заманивает реального потребителя...
Цифроваяэкономика
60 В мире науkи | [03] март 2020
об их поведении. И с этим тоже бы ло связано циф-
ровое лидерство. Те компании, к оторые сумели это
распознать раньше других, смогли надолго обо-
гнать тех, кто до сих пор недооценивает значение
данных, в первую очередь в маркетинговых це-
лях, конкуренции за потребителей. Компании-ли-
деры Google, Amazon, Apple вы ходили на рынок ис-
к усственного интеллекта. Amazon, Microsoft, IBM
к этому времени уже занимали ведущие позиции
на рынке облачных тех нологий, хранения и обра-
ботки больших данных. Сегодня мы видим, к а к
это важно для достижения лидерства. По данным
McKinsey, рекомендательные системы приносят
Amazon 35%, а Netf lix — 75% выручки.
— Следовательно, чтобы стать лидером, необ-
ходимо выходить за рамки «титульного» бизне-
са?
— В том числе на рынок искусственного интел-
лекта. Все это определяло и будет определять тра-
екторию цифровой трансформации и построения
новы х бизнес-моделей.
Повторюсь, ч то на всех
стадиях развития цифровой экономики традици-
онные компании, которым угрожали новые рын-
ки, вы нуждены были сами выходить на них. Так,
Microsoft вышел на рынок дата-центров, Volkswagen
и Mercedes-Benz — на рынок шеринговы х сервисов,
а Ford — на рынок дронов. Уверена, ч то в ближай-
шее годы и российские традиционные компании,
запустив цифровую трансформацию, покажут
нам, к а к первыми формировать новые рынки.
СВОИ СРЕДИ ЧУЖИХ
— Цифровая трансформация становится одним
из приемов в конкурентной борьбе?
— Не просто «одним из», а основным. Если пол-
столетия назад конкурентоспособность бизнеса
зависела в первую очередь от уникальных активов
и ресурсов, в 1980-е гг. — от корпоративной к ульту-
ры, то сегодня, в эпоху цифровой экономики, драй-
вер конкурентоспособности сместился в сторону
потребительского опыта, новых бизнес-моделей
и взаимосвязей бизнес-моделей и стратегий циф-
ровой трансформации. В настоящее время особое
значение приобретает построение экосистем, плат-
форм с сообществами разработчиков, производи-
телей, потенциальных и реальных потребителей.
Капитализация компаний стала напрямую зави-
сеть от количества интернет-подписчиков, пользо-
вателей, участников сообществ. Потребитель стал
неот ъемлемой частью мобильной экономики, ше-
ринговой экономики, научился жить онлайн.
— И это ему понравилось.
— Конечно, но особенно молодежи. Традицион-
ные компании сегодня осознают важность онлай-
новых коммуникаций, они понимают, что если
не будут в тренде, то завтра начнут терять по-
требителя.
Поэтому начинается выстраивание
бизнес-моделей с использованием новых кана лов
коммуникаций. Крупные традиционные компа-
нии открывают собственные интернет-магази-
ны, строят интегрированные торговые платфор-
мы. Мне кажется, уже все оценили удобство бы-
строго онлайн-банкинга, м гновенных переводов,
электронных билетов, к оторые не боишься забыть
дома, покупок в интернет-ма газина х без потери
времени на походы в офлайновые магазины.
— Но все это — до 2015 г. А что стало после?
— Этап эволюции цифровой экономики, к оторый
начался в 2015 г. и продолжается до сих пор, я на-
зываю цифровой ли хорадкой. Его главные призна-
ки —
хаотичное перестраивание бизнес-процес-
сов и трансформация бизнес-моделей под воздей-
ствием технологий «Индустрии 4.0». Ее «симптомы»
еще больше обострились после того, к а к бизнес
и страны поняли, что в цифровой трансформа-
ции в ответ на новый технологический сдвиг кро-
ются драйверы конкурентоспособности. В период
с 2015 по 2017 г. правительства самых разных го-
сударств разработали и приняли наибольшее ко -
личество программ по цифровой трансформации.
— Весь мир лихорадит. Как у А лександра Бло-
ка: «жар холодных числ».
— И это очень хорошо. Стратегии цифрового ли-
дерства сегодня опираются на новые возможности
технологий «Индустрии 4.0». К ним относят разные
классы искусственного интеллекта, роботизиро-
ванные системы, технологии виртуальной и до-
полненной реальности, распределенные реестры
и др. Компании вы ходят на новые рынки, с оздают
центры компетенций, разрабатывают тех нологии
для оптимизации внутренних бизнес-процессов
и идут с ними на внешние рынки. В этом залог их
цифрового лидерства.
— И что на этом этапе становится драйвером
конкурентоспособности? Интернет вещей?
— Последние 15–20 лет изобиловали появлени-
ем новы х драйверов. Драйверов много, а ресурсов,
как всегда, не хватает. Компаниям сегодня как
никогда сложно выбрать, на чем сосредоточить
усилия. Технологии «Индустрии 4.0», в том чис-
ле и интернет вещей, входят в их число. Для каж-
дой отрасли можно выделить свои приоритетные
и перспективные технологии, в которых кроются
наиболее существенные эффекты. Что же касается
интернета вещей, то в 2014 г. ч исло вы ходов в ин-
тернет различных устройств превысило число вы-
ходов в Сеть людей.
— Вещи обретают самостоятельность.
— Интернет вещей, IoT, включая промышлен-
ный интернет вещей, сначала не был так востре-
бован, потому что были проблемы с инфраструк-
турой, энергопотреблением — п и танием датчиков.
Немецкая инициатива «Индустрия 4.0» была раз-
работана только под эту тех нологию и ориентиро-
вана на ее внедрение в промышленности. Это был
Цифроваяэкономика
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
61
2011 г.
Сегодня цифрова я ли хорадка во многом опи-
рается на поиск эффективны х решений на осно-
ве интернета вещей. И все же пока мы можем чаще
видеть точечные стратегические решения и запуск
пилотных проектов. Так, «Российские железные до-
роги» достигли заметных успехов в использова нии
интернета вещей. Приведу только одну цифру: 75%
развернутой длины главных путей сети РЖД осна-
щены датчика ми измерения фа ктической темпера-
туры закрепления рельсов для автоматического мо-
ниторинга состояния бесстыкового пути. Интере-
сен и мировой опыт. Сегодня поезда национа льного
железнодорожного перевозчика Ита лии T renitalia
оснащены датчиками, и в процессе осуществления
перевозок пассажиров и грузов устройства на ка-
пливают и передают их показания, а специалисты
оценивают состояние железнодорожного полотна
и подвижного состава. Интересен опыт Гамбургско-
го порта, когда IoT позволяет собирать и ана лизиро-
вать данные о приходящих в порт грузовика х с по-
мощью датчиков. В результате за два года пропуск-
на я способность порта увеличи лась на 178%.
ЗАДАНИЕ НА БУДУЩЕЕ
— Борьбу за цифровое лидерство развернули го-
сударства. Для них цифровая экономика откры-
ла возможности повышения конкурентоспособно-
сти. Правительства начали все больше опираться
на перспективные разработки в области искус-
ственного интеллекта, которые позволят сохра-
нять устойчивость экономики. В настоящее вре-
мя конкурентоспособность стран и их потенци-
ал экономического роста связаны не с ресурсами,
а с технологическим развитием. Связь экономи-
ческого роста и иннова ционной трансформации
экономики теоретически подтверждена лауреата-
ми Нобелевской премии по экономике за 1995 г. Ро-
бертом Лукасом и за 2018 г. Полом Ромером.
— Сколько же нас так будет лихорадить?
— Не стоит беспокоиться, эта ли хорадка — не се -
рьезная болезнь и не временное наваждение. Чет-
вертый этап развития цифровой экономики уже
совсем скоро все расста вит на свои места. Если го-
ворить о сроках, то вы же понимаете, что эта пе-
риодизация достаточно условна. Думаю, перехо-
да от этапа лихорадки к новому стоит ждать уже
в 2020 г. Лидерских позиций на рынках высоких
технологий достигнут те компании, которые бы-
стрее других создадут центры компетенций и вый-
дут на новые рынки. Хорошие перспективы имеют
компании, руководители которых сумеют разгля-
деть перспективные тра нсформации за долго до их
массового проявления. Сегодня бизнесу при ходит-
ся вести хозяйственную деятельность по прин-
ципу «Трансформируйся или уступи место бы-
строрастущим конкурентам и инновационно на-
строенным компаниям». Вместе с тем цифровая
турбулентная среда способствует ускорению про-
цесса появления инноваций, которые обеспечат
компаниям конкурентное преимущество и доми-
нирование на новы х рынка х.
— И что нас ждет на новом этапе?
— Цифровых лидеров будет отличать запуск
системной цифровой трансформа ции, извлече-
ние ощутимого результата из накопленного опы-
та в разработке и внедрении технологий «Ин-
дустрии 4.0». Этап системной цифровой транс-
формации ознаменует переход к обоснованной
цифровизации с позиции системного подхода, ори-
ентации на построение экосистем и качественным
системным сдвигам. Традиционные компании,
которые сегодня первыми запускают цифровую
трансформацию (для России это в первую очередь
«Росатом», «Ростех», РЖД, «Газпромнефть», «Сбер-
банк»), будут все чаще смотреть в сторону новых
рынков. Технологии, к оторые они сегодня разраба-
тывают для себя, необходимо выводить на рынок,
а в идеале — научиться экспортировать. Главной
задачей станет поиск путей тиражирования циф-
ровы х решений с целью снижения расходов и ми-
нимизации рисков.
— А что станет с теми компаниями, которые
не пойдут по этому пути?
— Я уверена, ч то по пути цифровой трансфор-
мации пройдут все, кто-то встанет на него рань-
ше, кто-то позже. Платформенность, бесшовность,
развитие инновационного бизнеса, переход к моде-
ли «коопетишен» (coopetition, от англ. c o operation —
«кооперация» и competition — «конкуренция») — это
основа быстрых экосистем. К лючевая задача —
разработка стратегии цифровой трансформации
и непрерывное развитие нового стратегического
мышления на п ути к экосистемам будущего.
Беседовал Валерий Чумаков
Лидерских позиций на рынках
высоких технологий достигнут
те компании, которые быстрее
других создадут центры
компетенций и выйдут на новые
рынки, сумеют разглядеть
перспективные трансформации
задолго до их массового
проявления
Медицина
62 В мире науkи | [03] март 2020
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
63
I
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
b
y
B
r
i
a
n
S
t
a
u
f
f
e
r
;
P
h
o
t
o
g
r
a
p
h
s
b
y
G
r
a
n
t
D
e
l
i
n
МЕДИЦИНА
ОБОЙТИСЬ
БЕЗ ОПИОИДОВ
Семь с лишним миллионов больных, страдающих
от хронической боли, принимают опиоиды с риском
для жизни. Клиницисты и ученые пытаются найти
способы отказа от этих анальгетиков или уменьшить
их дозы без возобновления болей
Клаудиа Уоллис
Медицина
64 В мире науkи | [03] март 2020
В один из солнечных осенних дней Муччино, на-
дев шляп у и куртку, украшенные эмблемой со сло-
вами «Ветеран вьетнамской войны», отправился
в Уэст-Хейвенский медицинский центр по делам
ветеранов войны в штате Коннектикут. Он медлен-
но двигался по коридорам, слегка наклонившись
на одну сторону. Его мучил не только поврежден-
ный позвоночник. Во время войны Муччино под-
вергся действию дефолианта Agent Orange и зара-
ботал диабет, ч то сказалось на его походке. Кроме
того, он страдал от хронической инфекции в об-
ласти искусственного коленного сустава. В уэст-
хейвенскую клинику Муччино попал в возрасте
68 лет, после того как перенес семь операций на по-
звоночнике при все возраста ющих доза х опиоидов
и курсах физиотерапии, которые не принесли ни-
какого облегчения. В 1990-х гг. его перевели с пер-
коцета —
препарата непродолжительного дей-
ствия — на новое пролонгированное обезболива-
ющее оксиконтин в дозе 40 мг в сутки. В течение
месяца дозу пришлось удвоить — только тогда на-
ступило облегчение. Но никто не сказал больно-
му, что к препарату развивается привыкание. Он
столкнулся с этим, когда один из хирургов резко
снизил дозу перед проведением неких процедур
на позвоночнике. В течение 48 часов после это-
го Муччино находился в реанимации, испытывая
страшные мучения в связи с синдромом отмены —
боль, судороги, невозможность принимать пищу.
Вернувшись к опиоидам, он вдобавок к прописан-
ным препаратам принимал купленные на улице,
так что в конце концов дошел до 320 мг оксиконти-
на в сутки. Периодически он пыта лся снизить дозу,
и тогда боль возвращалась.
К лету 2016 г. Муччино, пройдя весь этот пороч-
ный круг, был близок к полному истощению. После
фина льной операции на позвоночнике наступило
некоторое облегчение, и он сказа л своем у лечащему
врач у: «Как бы мне хотелось избавиться от всего это-
го!» Момент был подходящим: несколько лет назад
центр по делам ветеранов открыл специализиро-
ванн ую клинику в часе езды от дома Муччино. Вра-
чи обучили его нескольким противоболевым упраж-
нениям и снабдили лекарства ми, которые не толь-
ко уменьшали боль, но и контролировали синдром
отмены. Так начался медленный, растянувшийся
на несколько месяцев процесс снижения дозы окси-
контина, з авершившийся полной его отменой.
рупный м ужчина Бретт Муччино с трудом втискивается в свой
старенький Ford Ranger. В 1986 г. в страшной автокатастрофе
он повредил позвоночник в области шеи и нижней части спины.
С тех пор вот уже 34 года он живет с хронической болью и при-
нимает опиоиды, которые эту боль заглушают.
ОБ АВТОРЕ
Клаудиа Уоллис (Claudia Wallis) — журналист,
постоянный автор рубрики «Науки о здоровье»
в журнале Scientific American.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Резкое ограничение числа рецеп-
тов, выписываемых на опиоиды, ста-
ло катастрофойдля миллионов людей
с хронической болью.
Эксперты в области медицины, по-
священной борьбе с этой патологией,
пытаются разработать безболезнен-
ные способы отказа от опиоидов.
Методы включают психосоциаль-
ную поддержку пациентов при очень
мед ленном снижении дозы.
Медицина
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
65
Медицина
66 В мире науkи | [03] март 2020
То, ч то произошло с Муччино, было ско -
рее исключением. Число смертей от ле-
гального и нелегального употребления
опиоидов выросло в США с 9489 в 2001 г.
до 47 600 в 2017 г.! В связи с этим в стра-
не нача лся процесс повсеместного сни-
жения числа прописываемых рецептов
на сильные анальгетики. Работники си-
стемы здравоохранения, стра ховые ком-
пании и даже фармацевты стали рато-
вать за резкое уменьшение количества от-
пускаемых препаратов. Эти ограничения
привели к увеличению числа страдающих
от хронической боли с 7 до 10 млн человек,
принимавших эти медикаменты при са-
мых разны х состояния х — от фибромиал-
гии до повреждения спинного мозга и ран,
полученных во время войны. Несмотря
на то что большинство сл учаев передози-
ровки были связаны с нелегальным прие-
мом препаратов (в первую очередь запре-
щенного к продаже фентанила), власти
полага ли, ч то более трети смертей от опи-
оидов приходится на случаи приема про-
писанных врачом таблеток. В 2016 г. Цен-
тры по контролю и профилактике забо-
леваний издали указ, согласно которому
врачи могли прописывать сильнодейству-
ющие анальгетики при хронической боли
только в крайних случаях, при этом су-
точная доза не должна была превышать
50-миллиграммового морфинового экви-
валента (ММЕ). Штаты тоже не остались
в стороне. Органы системы здравоохра-
нения в 36 из них составили собственные
инструкции по ограничению количества
прописываемых опиоидов. Вдобавок мно-
гие лечащие врачи ужесточили требова-
ния для инструкций, даже когда дело ка-
са лось пациентов, принимавши х опиоиды
длительное время. К 2017 г. почти 70% се -
мейных врачей прибегли к этой мере и еще
10% вообще переста ли выписывать рецеп-
ты на опиоиды.
Такие решительные меры, однако, не-
безопасны: больные ста ли приобретать
опиоиды нелегально, резко возросло чис-
ло самоубийств. «Ситуация дистабили-
зировалась — к а к в чисто медицинском,
так и в психологическом пла не», —
за я-
вила психолог Бет Дарналл (Beth Darnall)
из Медицинской школы Стэнфордско-
го университета. Она входила в группу
из 92 экспертов, подписавших в сентябре
2018 г. открытое письмо в федера льные
органы, в котором выражалась обеспоко-
енность по поводу увеличения числа со -
общений о пациентах, испытывающих
Когда обойтись без
опиоидов не получается
В то время как исследователи ищут способы избав-
ления пациентов с хронической болью от приема
высоких доз опиоидов, становится все более ясно,
что не все хотят или могут это сделать. Центры
по контролю и профилактике заболеваний недвус-
мысленно дают понять пациентам с хронической
болью, связанной с онкологическими заболевани-
ями или серповидно-клеточной анемией, что при
приеме опиоидов нужно быть максимально осмо-
трительными. Эксперты часто опасаются навредить
пациентам, страдающим от такой сильной боли,
осознавая, что их жизнь висит на волоске. Андреа
Андерсон (Andrea Anderson), исполнительный ди-
ректор Alliance for the Treatment of Intractable Pain,
раз за разом рассказывает о людях, находящих-
ся в экстремальных условиях, — о мужчине, вы-
жившем после 20-минутного воздействия сильного
электрического тока, или о пациенте, объятом пла-
менем, — все они принимали опиоиды в высоких
дозах и не отваживались их снизить.
Врачам встречались пациенты, находящиеся в ста-
бильном работоспособном состоянии при приеме
опиоидов в средних дозах. «Мы знаем таких, кто го-
дами принимал 15–20 ММЕ и прилично себя чувство-
вал, — говорит Уилл Беккер, возглавляющий Уэст-
Хейвенский медицинский центр по делам ветеранов
войны, и добавляет: — Но при этом гораздо больше
таких, кто не мог оставаться на низких дозах».
Труднее всего приходится пациентам, которые
принимают обезболивающие в высоких дозах.
Перед ними стоит вопрос, продолжать ли борьбу
с болью и низким качеством жизни или положить-
ся на волю божью. Часто такие пациенты страда-
ют от множества других физических и психологических рас-
стройств, что мешает понять, в какой степени их состояние
обусловлено основным заболеванием, а в какой — побочными
эффектами от приема лекарств или от других патологий. «Здесь
мы вступаем в полосу неопределенности, — говорит Шон Маки
из Стэнфордского университета. — Мы должны персонализиро-
вать наш подход и работать вместе со специалистами из других
областей медицины».
Далеко не все пациенты хорошо переносят снижение дозы,
даже если это происходит медленно и с соблюдением всех
предписаний. Возьмем, например, Надин Хьюгл, 53-летнюю жен-
щину, которая попала в клинику Беккера после многолетнего
приема высоких доз перкоцета (одной из комбинаций оксикодо-
на и ацетаминофена). Хьюгл — сложный пациент во многих от-
ношениях. Помимо артрита она страдает посттравматическим
стрессовым расстройством, а в 2014 г. перенесла операцию
на желудке, потеряв при этом 59 кг. Ее травмированный желу-
док не переносит нестероидные противовоспалительные обе-
зболивающие, которые могли бы заменить опиоиды. Ей мало
помогает бупренорфин, применяемый при синдроме отмены.
Медицина
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
67
страдания вследствие недостатка обезбо-
ливающих, и сообщалось о росте случаев
суицида. В апреле прошлого года Управ-
ление по санитарном у надзору за каче-
ством пищевых продуктов и медикамен-
тов (FDA) переда ло информацию о соот-
ветствующих рисках лечащим врачам.
Разумеется, резкий отказ от опиоидов —
это плохо. Но, к сожалению, мало что из-
вестно о том, к а ким способом уменьшить
зависимость от них у пациентов с хрони-
ческой болью. Никто не может привести
научно обоснованных доводов в пользу
приема этих сильнодейству ющи х веществ
месяцами и даже годами, и уж совсем не-
известно, ка к от них уйти. К счастью, по-
иски ответов на эти вопросы уже нача-
лись благодаря выделению средств из фе-
дерального бюджета. Вот один из первы х
результатов: необходимо снижать дозу
очень медленно, учитывая при этом инди-
видуа льные особенности пациента, и ис-
пользовать альтернативные способы борь-
бы с болью — и менно такой подход помог
Муччино. Согласно результатам некото-
рых исследований, м ногие пациенты ч ув-
ствуют себя лучше, принимая опиоиды
в малы х доза х, поскольку исчезают такие
побочные эффекты, к а к вялость, затума-
ненность сознания и запор. Новое ру ко-
водство по снижению дозы, вы п ущенное
в октябре прошлого года Министерством
здравоохранения и социальных служб
США, одобрило эти растянутые во време-
ни, «пациентоцентричные» методы.
Многие вопросы еще жд ут ответов, в том
числе такие основополагающие, к а к: в ка-
ких случаях эти препараты остаются
уместными при хронической боли и в ка-
ких дозах, кому необходимо отменять их
и как быть, если пациент этого не хочет?
«Вопрос, больше всего волнующий обще-
ственность именно сейчас, состоит в сле-
дующем: насколько безопасен длитель-
ный прием опиоидов и какова их эффек-
тивность, —
говорит Шон Маки (Sean
Mackey), заведующий отделением тера-
пии болевого синдрома в Стэнфорде. —
Если честно, м ы этого не знаем». Но мед-
ленно и неуклонно проблема пристрастия
американцев к опиоидам решается.
Сила и слабость опиоидов
Отношение к опиоидам как к препара-
там первого ряда при терапии хрониче-
ской боли начало меняться в середине
1990-х гг. Это было время, к огда медицин-
ское сообщество стало относиться к этой
Помимо этого, у Хьюгл проблемы психосоциального характера,
связанные с ПТСР и тем, что у ее единственного сына наблюда-
ются признаки аутизма. В клинике Беккера ей старались найти
замену опиоидам, но боль только усиливалась. Была предпри-
нята попытка вернуться к перкоцету на фоне комплексной неле-
карственной терапии и непрерывного мониторинга.
Эксперты по ситуациям, сходным с той, в которой находится
Хьюгл, сходятся в том, что лечение должно сопровождаться от-
слеживанием побочных эффектов и признаков передозировки.
Во всех штатах принята программа мониторинга, которая по-
зволяет выявить случаи приема препаратов, выписанных други-
ми врачами.
Использование всех возможных способов убеждения па-
циентов перейти на меньшие дозы, вероятнее всего, приве-
дет к уменьшению числа людей, принимающих эти препараты
длительное время. Марк Салливан припоминает такие случаи
30-летней давности, когда он начал специализироваться в этой
области. «Я думаю, мы достигнем точки, в которой, как это
было в начале моей деятельности, опиоиды будут применяться
только в исключительных случаях», — говорит он.
Медицина
68 В мире науkи | [03] март 2020
патологии более серьезно, поместив ее на пятое ме-
сто в ряду «жизненно важных показателей» (после
артериальной гипертензии, частоты сердечных
сокращений, респираторных инфекций и темпе-
ратуры). В это же время на рынке появилась одна
из пролонгированных версий оксинодона, встре-
ченная с огромным энт узиазмом и с у веренностью
в его безопасности при долговременном приеме
и отсутствии привыкания — это заблуждение впо-
следствии обернулось многомиллионными судеб-
ными тяжбами. Ранее природные опиаты, такие
как морфин, и синтетические опиоиды, например
оксикодон, применялись в основном для к упирова-
ния острых недолговременны х болей, для облегче-
ния состояния онкологических больных и в каче-
стве па ллиативной меры.
Они рассматривались как дешевая альтернати-
ва золотого стандарта при устранении упорной
хронической боли: междисциплинарного под хо-
да с участием команды психологов, лечащих вра-
чей, физиотерапевтов и других специа листов. Все
вместе они работали с пациентом в течение не-
скольких недель в специализированных клини-
ка х. Такой подход гораздо более продуктивен, чем
простой прием таблеток, но он адресуется к би-
опсихосоциальной природе хронической боли —
к тому факту, что ощущения пациента определя-
ются не только распространением болевы х сиг-
на лов по нервным волокнам, но и силой духа,
личностными особенностями, социальным фо-
ном и даже значением, которое пациент придает
боли. «Боль, свидетельствующую о прогрессиро-
вании рака, переносить труднее, чем боль в мыш-
цах после интенсивной тренировки», — з амечает
Марк Салливан (Mark Sullivan), психиатр из Цен-
тра по устранению боли при Вашингтонском уни-
верситете в Сиэтле.
Даже если опиоиды одномоментно назначались
большому количеству пациентов с болью в спине,
за их действием наблюда ли не более шести недель.
Этого совершенно недостаточно для того, чтобы
судить о физически х и психологических послед-
ствиях по прошествии нескольких месяцев и лет
или о том, к а к часто следует повышать дозу, что
сопряжено с увеличением риска респираторных
проблем, головокружения и передозировки.
Впрочем, пробелы в этих знания х беспокои-
ли немногих. Ирин Кребс (Erin Krebs) в середине
1990-х гг. училась в медицинской школе. Она пом-
нит, ка к ее удивило, ч то лекарства, не прошед-
шие долговременных испытаний, пациенты при-
нимают по предписанию врачей месяцы и даже
годы. Сегодня Кребс возглавляет терапевтиче-
ское отделение в Системе помощи ветеранам вой-
ны в Миннеаполисе и занимается исследования-
ми, цель которых — помочь так называемым ле-
гальным пациентам, принимающим опиоиды,
в подборе безопасной дозы. Но одновременно она
пытается найти ответ на вопрос, действительно
ли опиоиды — незаменимое средство для избав-
ления от хронической боли. В прошлом году она
оп убликова ла результаты первого рандомизиро-
ванного испытания, в котором проводилось пря-
мое сравнение эффективности опиоидов и неопио-
идных анальгетиков — от хорошо всем известны х
противовоспалительных средств, таких как
ибу-
профен, до препаратов, применяемы х при невро-
логических болях, таких как габапентин. Испы-
тания длились целый год. Руководимая ею группа
наблюдала за 240 пациентами, страдающими бо-
лью от средней степени тяжести до высокой в спи-
не или суставах. Оказалось, что члены «неопио-
идной» группы испытывали менее сильную боль
и у них отсутствовали побочные эффекты.
Кребс обнаружила и другие свидетельства того,
что прием опиоидов не всегда оказывается наи-
лучшим способом избавления от хронической
боли. На конференции, посвященной этой пробле-
ме и состоявшейся в 2018 г., она представила шо-
кирующие предварительные данные по долговре-
менному наблюдению за 9245 ветера на ми, при-
нимавшими опиоиды более шести месяцев. Только
четверть из них оценили результаты лечения как
очень хорошие или да же отличные, а 80,9% заяви-
ли, ч то боль распространилась на все тело — один
из побочных эффектов, болевой синдром под на-
званием «опиоидная гипералгезия». «У меня в го-
лове промелькнуло: какой ужас! —
сказала мне
Кребс. — Такие люди испытывают невыносимые
страдания, а мы ничем не можем им помочь».
Как справиться с синдромом отмены
Когда риск приема опиоидов превышает преим у-
щества — например, пациент не придерживается
предписаний врача или появляются симптомы пе-
редозировки, — с огласно новым инструкциям Ми-
нистерства здравоохранения и социальных служб
США, препараты следует отменять. Но как это сде-
лать, не вызвав новые м учения, и что предложить
взамен? В идеа ле пациенты с неукротимой болью
должны на ходиться в многопрофильных реаби-
литационных клиниках, где есть опыт перехода
от опиоидов к другим болеутоляющим средствам.
Но многие такие центры закрылись, когда меди-
цинское сообщество ста ло воспринимать опиоиды
как панацею, а лечение в многопрофильных кли-
ника х оставалось слишком дорогим. В 2018 г. Дар-
нал л одной из первых предложила выход: очень
медленное снижение дозы с учетом индивидуаль-
ны х особенностей пациента.
В пилотном исследовании с участием 68 паци-
ентов, результаты которого были оп убликова-
ны в JAMA Internal Medicine, было показано, ч то
51 участнику испытаний удалось уменьшить
дозу вдвое без усиления боли. Они получили чет-
кое предписание от лечащего врача и руководство
Медицина
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
69
по самопомощи. Медленное снижение дозы было
особенно важно в первые четыре недели; в этот
период уменьшение не должно было превышать
двух пятипроцентных приростов, что значитель-
но меньше 10% в неделю, предписанных в 2016 г.
«карманным справочником», и соответствовало
сегодняшней версии, принятой Министерством
здравоохранения.
«Придерживаясь этой микрошаговой схемы,
мы даем возможность пациенту адаптироваться
к меньшим дозам и обрести уверенность как в от-
ношении лечащего врача, так и в отношении само-
го себя», — поясняет Дарналл. По ее словам, цель
та кой схемы — не уменьшение дозы до н уля, но до-
стижение минимальной эффективности ее вели-
чины. Четыре участника испытаний попытались
совсем прекратить прием опиоидов, но четверо
других остались на исходной позиции или даже
увеличили прием. 17 испытуемых вообще выбыли
из игры. Примечательно, что отсутствовала вся-
кая корреляция между исходной дозой и продол-
жительностью приема опиоидов, с одной стороны,
и переносимостью па циентом уменьшения дозы —
с другой.
Дарналл не терпится выяснить, могут ли ка-
кие-либо дополнительные меры помочь большем у
числу пациентов успешно пройти процесс отказа
от опиоидов. Пол учив грант от Института исследо-
ваний результатов, ориентированны х на пациента
(PCORI), она намеревается провести годичные ис-
пытания с участием 1365 пациентов с хронической
болью, пол учившие название EMPOWER (Effective
Management of Pain and Opioid-Free Ways to Enhance
Relief, «Эффективное управление болью и свобод-
ные от опиоидов способы усиления облегчения»).
Пожелавшие остаться на прежней дозе 500 у част-
ников станут контрольной группой. Остальных
случайным образом разделят на три подгруппы.
Первые будут пол учать лечение в соответствии
с пилотным методом Дарналл. Вторые в дополне-
ние к этому пройдут девятинедельный курс груп-
повой когнитивно-поведенческой терапии, некую
разновидность кратковременного пси хологиче-
ского тренинга, нацеленного на изменение обра-
за мыслей пациента. Третьи тоже будут лечиться
по методу Дарналл и пройдут шестимесячный курс
по самоконтролю болевых ощущений.
Самоконтроль боли — недорогая процедура; ею
руководит один из участников, прошедший спе-
циа льн ую подготовку, а не профессиона л, но ее
не апробировали применительно к опиоидам. Ме-
тод разработан преподавателем из Стэнфордско-
го университета Кейт Лориг (Kate Lorig) и состо-
ит из строго упорядоченны х видов деятельности,
теоретических занятий и дискуссий, которые по-
зволяют контролировать болевые ощ ущения и по-
буждают вести более активный образ жизни. Так,
пациенты составляют щадящий план действий,
которы х в обычной обстановке они стараются из-
бегать по причине и х болезненности: например,
они совершают ежедневную прогулку или чистят
электроплиту; обучаются упражнениям, разогре-
вающим суставы; организуют мозговой штурм
с целью оптимизации взаимодействия с
медицин-
ским персоналом. Пациенты отмечают, что груп-
повой подход с участием страдающих одинаковой
патологией дает лучшие результаты, чем если бы
каждый занимался самостоятельно. «Вы осознае-
те, ч то все на ходитесь в одной лодке, и это помога-
ет», — говорит Сильвия Номикос (Sylvia Nomikos),
ушедшая на пенсию преподавательница с тяже-
лым спинальным стенозом, которая прошла курс
самоконтроля боли в Плезантвилле, ш тат Нью-
Йорк. Участники двух других подобных тренингов
отмеча ли уменьшение болевых ощущений, депрес-
сии и тревоги по поводу своего состояния.
Дарналл с коллегами намеревается выяснить,
как метод саморегуляции работает при когнитив-
но-поведенческой терапии и можно ли включить
его в основной протокол постепенного снижения
дозы опиоидов. Между тем они собирают данные
по употреблению участниками марихуаны, ч то-
бы проверить, влияет ли это на процесс уменьше-
ния дозы опиоидов. «Такие исследования не тер-
пят отлагательства», — говорит Дарналл. Но в лю-
бом случае результаты пилотного проекта уже
продемонстрировали безопасность и экономич-
ность использованного способа отказа от опиои-
дов, и теперь такую практику можно применять
повсеместно.
Альтернативный подход
Другое направление исследований — и м занима-
ются, в частности, Салливан и Кребс — тестиро-
ва ние реа листичного недорогого способа помо-
щи больным с хронической болью, направленно-
го на уменьшение зависимости от опиоидов. Кребс
руководит крупномасштабными испытаниями,
также спонсируемыми PCORI. В его ра мка х 500 ве-
теранов будут подбирать, на ходясь на телефонной
связи с фармакологом, безопасную и эффективную
дозу принимаемых лекарств. Кураторами других
500 участников будет команда экспертов разны х
специа лизаций (терапевт, физиолог, фармацевт
или физиотерапевт), в меньшей степени нацелен-
ных на медикаментозное лечение и в большей —
на достижение индивидуальных целей и на улуч-
шение образа жизни, и все это на фоне не под-
дающейся устранению боли. Кроме того, одной
из задач испытаний поставлено построение схе-
мы терапии, смягчающей синдром отмены.
«Ни от кого не ждут полного отказа от опиои-
дов», — отмечает Кребс, но участники, принима-
ющие их в высоких доза х, должны быть проин-
формированы о возможных рисках. Тех, кто на-
меревается совсем уйти от опиоидов, разделят
Медицина
70 В мире науkи | [03] март 2020
случайным образом так, ч то часть будет пол учать
заместительную терапию в виде бупренорфин-
на локсона (дженерика субоксона). Он соединя-
ет в себе опиоидное болеутоляющее и опиоидный
блокатор и ослабляет боль, смягчает синдром от-
мены и характеризуется сравнительно небольшим
риском передозировки. «Этот препарат хорошо за-
рекомендовал себя в сл учае опиоидной зависимо-
сти, — поясняет Кребс, — и было бы интересно по-
смотреть, поможет ли он в нашем случае».
Свои исследова ния Кребс проводит в той са-
мой клинике, куда обратился Муччино. Ее дирек-
тор Уилл Беккер (Will Becker) в своей повседневной
практике назначает бупренорфин-налоксон для
подготовки к процессу снижения дозы опиоидов.
Две трети пациентов дали согласие на такое лече-
ние; к ним относится и Муччино. Беккер считает,
что этот препарат обеспечивает «мягкую посадку»
пациентам, принимавшим опиоиды несколько лет.
Он полагает также, что простое наличие выбора
очень важно для принятия решения.
Методика Беккера делает упор на достижение
целей, задаваемых самим пациентом. Это может
быть возвращение на работу или просто более ран-
нее вставание по утрам. «Мы стараемся напра-
вить все усилия на достижение следующих целей:
специфичных, поддающихся оценке, направлен-
ны х на выполнение определенны х действий, реа-
листичных и хронометрируемых, — поясняет Бек-
кер. — Все это конкретные, вполне реа льные вещи,
позволяющие уменьшить боль».
Главная цель Муччино —
иметь возможность
проводить время со своими семью внуками, «на-
блюдать, к а к они растут, — к а к можно дольше и со
светлой головой». Он так много упустил в общении
со своими детьми: «Я работал по 60 –70 часов в не-
делю, меня выбива ли из колеи опиоиды. Придя до-
мой, я без си л ва ли лся на дива н». Прием бупренор-
фина помог ем у отказаться от оксиконтина.
Немногочисленные исследования и клиниче-
ские испытания свидетельствуют о том, ч то если
пациент поборол свои страхи, то он чувствует
себя гораздо лучше при снижении дозы или отка-
зе от опиоидов. Боль как таковая может оставать-
ся прежней, но при пониженны х доза х, ч то прояв-
ляется в улучшении самочувствия и настроения.
«Прежде всего это связано с тем, что опиаты —
включая те, что вырабатываются в нашем орга-
низме, — действуют на разные отделы головного
мозга, в том числе на те, к оторые опосредуют эмо-
ции и внимание. Когда вы нагружаете эти отделы
лекарствами, все ваши чувства притупляются».
Однако есть небольшое число больных, у которых
реакция на опиоиды имеет особый характер, и экс -
пертов очень беспокоит ситуация, к огда таких лю-
дей заставляют отказаться от опиоидов. Не каж-
дый из них выдерживает даже небольшое сниже-
ние дозы, не говоря уж о полной отмене.
Без опиоидов
Отход от опиоидов означает, ч то все меньшем у
числу пациентов они будут назначаться впервые
и все чаще будут применяться другие подходы,
в частности физические и поведенческие, а также
неопиоидные препараты. Первая часть этого по-
ложения уже реа лизуется: масштабное исследо-
вание, проведенное в прошлом году, показало, ч то
доля пациентов, к оторым опиоиды были назна-
чены впервые, снизилась на 54% в период с июля
2012 г. по декабрь 2017 г. Изменить что-либо в те-
рапии труднее. По наблюдениям Салливана, «ни-
что не сделает человека с хронической болью более
счастливым, чем прием оксиконтина, — он почув-
ствует себя лучше сразу после выхода из клини-
ки». Другие медикаменты действуют медленнее.
Может случиться так, что вам станет хуже, пре-
жде чем вы почувствуете облегчение. «Принимая
их, нужно набраться терпения — так, ка к при фи-
зической и поведенческой терапии», — продолжа-
ет Салливан.
Лечащим врачам, особенно работающим в от-
делениях первой помощи, очень помог бы тре-
нинг, рекомендуемый Национальной стратегией
по борьбе с болью (National Pain Strategy) и практи-
к уемый с 2018 г. (в США ст уденты медицински х ву-
зов проходят практику по устранению боли в объ-
еме от четырех до 12 часов, в то время как у сту-
дентов —
будущих ветеринаров она составляет
28 часов). В рекомендациях по тренингу отмеча-
ется также, ч то «обществу в целом» было бы полез-
но ознакомиться с тем, насколько сложен сам фе-
номен боли и как ею можно управлять.
Муччино все это освоил на практике. Сегодня
он не только принимает бупренофин-на локсон
в ма лы х доза х, но и регулирует болевые ощ уще-
ния с помощью релаксации, упражнений на рас-
тяжение и методов когнитивно-поведенческой те-
рапии. Дома он занимается физиотерапией под
записи Джеймса Тейлора. Он очень дорожит под-
держкой членов семьи, м ного времени посвящает
внукам, совершает велосипедные прогулки. И ни-
каких опиодов!
Перевод: Н.Н. Шафрановская
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
Филдс Д . Новые подозреваемые по делу о хронической боли //
ВМН, No 1, 2010.
Effect of Opioid vs Nonopioid Medications on Pain-Related Func-
tion i n Patients w ith Chronic Back Pai n or Hip or K nee Osteoa rthri-
tis Pain — The SPACE Randomized Clinical Trial. Erin E . Krebs et
al. in Journal of the American Medical Association, Vol. 319, No. 9,
pages 872–882; March 6, 2018.
72 В мире науkи | [03] март 2020
C
o
v
e
r
a
n
d
m
a
i
n
i
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
s
b
y
E
n
a
n
L
i
a
n
g
СПЕЦРЕПОРТАЖ
И
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
ПРИ ПОДДЕРЖКЕ МЕДИЦИНСКОГО ЦЕНТРА ПИТТСБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
73
Устранить причину
заболевания
На протяжении многих лет врачи
занимались симптоматическим ле-
чением, не затрагивая причин за-
болевания. Они удаляли опухоли,
вырезали тромбы из артерий, вво-
дили инсулин и сбивали темпера-
туру. Однако они не могли воз-
действовать на биологические
команды, заставляющие клетки
и ткани бесконтрольно расти,
проводить неправильные сиг-
налы по нервам, давать слиш-
ком много или слишком мало энергии, отекать при воспалении. Ко-
манды, определяющие, что и когда должна делать данная клетка,
записаны в молекуле ДНК, и когда в ней появляются какие-то нару-
шения, возникают страшные заболевания. Практически не было ле-
карств, которые могли бы повлиять на ДНК и ее РНК-посредников,
исправив возникшие нарушения. Этот специальный репортаж рас-
сказывает, что теперь все иначе.
Ситуация начала меняться еще в начале столетия, когда была
прочитана полная последовательность ДНК человеческого гено-
ма. А в последние несколько лет, когда научились создавать корот-
кие цепочки с заданной последовательностью нуклеотидов, уче-
ные поняли, что лучшее вещество, способное добраться до ДНК, —
сама ДНК. Создание новых генов, выключающих или заменяющих
неисправные варианты, привело к появлению 14 одобренных
ДНК-препаратов (с. 86). Исследования последних лет выявили, что
для более эффективного лечения лучше использовать не линейные
цепочки ДНК, а ДНК-сферы, которые проще попадают внутрь клет-
ки (с. 74). Анализ ДНК также открывает новые возможности. Не-
смотря на то что в США новорожденным сейчас уже делают анализ
на 30–60 генетических заболеваний, вероятно, удастся выявить еще
порядка 1 тыс. генов, связанных с детскими болезнями, которые мо-
гут стать новыми мишенями для лечения (с. 80).
Однако та же самая наука создала и проблемы. Иногда генетиче-
ский анализ младенцев может вызвать ложную тревогу, так как если
в результате обнаруживается ген, связанный с каким-нибудь заболе-
ванием, это не обязательно приводит к развитию самой болезни. Кро-
ме того, при исследовании образцов ДНК присутствует неравенство.
Большинство данных о последовательностях ДНК получены на белых
людях, поэтому мы не знаем каких-то генетических вариантов, вызыва-
ющих болезни у других рас. Если мы это не исправим, то неравенство
в исследованиях приведет к неравенству в здравоохранении (с. 88).
Сейчас генетики запускают проекты для получения более разносто-
ронних данных. Генная терапия — это могучая сила, которая должна
быть доступна всем, а не только избранной группе людей.
Создание отчета о ДНК-препаратах и сопутствующих методах, опу-
бликованного в журналах Scientific American и Nature, поддержано
Медицинским центром Питтсбургского университета. Спецрепор-
таж подготовлен самостоятельно редакторами Scientific American, ко-
торые несут личную ответственность за все представленные мате-
риалы. Медицинский центр согласился быть спонсором репортажа,
но не внес никакого вклада в его содержание.
Джош Фишман, ведущий редактор
СОДЕРЖАНИЕ
Сила в сферах
74
Чад Миркин, Кристин Ларами
и Кацпер Скакуж
Молекулы ДНК или РНК, упакованные в сферы,
могут атаковать рак мозга и другие
заболевания, недоступные для традиционных
лекарств
Инфографика:
ДНК для лечения ДНК
79
Генетические тесты
для младенцев
80
Таня Льюис
Сегодня мы можем проверять
новорожденных на тысячи генетических
заболеваний, однако это не всегда полезно
Достижения
генетической терапии
86
Джим Дэли
После нескольких фальстартов препараты,
влияющие на гены, наконец смогут изменять
жизни людей
Все мы
88
Стефани Девани
Чтобы избежать неравенства, генная
терапия должна учитывать многообразие
меньшинств, и для этого создан большой
генетический проект
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
74 В мире науkи | [03] март 2020
РАЗРАБОТКА ЛЕКАРСТВ
Сила в сферах
Молекулы ДНК или РНК,
упакованные в сферы, могут
атаковать рак мозга и другие
заболевания, недоступные для
традиционных лекарств
Кристин Ларами, Чад Миркин
и Кацпер Скакуж
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
75
Сейчас разработан нанопрепарат, к оторый, рас-
пространяясь по организму, попадает в мозг, где
может убивать раковые клетки. Его лекарствен-
ные частицы состоят из олигонуклеотидов — к о -
ротких цепочек ДНК или РНК, то есть веществ, ко -
торые дикту ют ка ждой клетке, ч то ей надо делать.
Олигонуклеотиды торчат из центрального ядра,
как множество колючек морского ежа. Такие ши-
пастые частицы получили название «сферические
н уклеиновые кислоты» (СНК). В первых экспери-
мента х на восьми пациента х было показано, ч то
они достигли клеток глиобластомы и связались
с теми командными молекулами, которые отвеча-
ют за бесконтрольный рост оп ухоли.
По-видимому, подобные сферические препара-
ты могут помогать в борьбе с разными заболева-
ниями. Спинальная мышечная атрофия (СМА) —
один из страшных недугов, поражающих младен-
цев. Она постепенно лишает детей возможности
управлять своими мышцами, со временем дыха-
тельные и глотательные движения становятся за-
трудненными, а потом и вовсе невозможными.
Большинство детей с данным расстройством уми-
рают, не достигнув детсадовского возраста, и до
последнего времени врачи ничего не могли с этим
поделать.
В 2016 г.
Управление по санитарному
надзору за качеством пищевых продуктов и меди-
ка ментов (FDA) одобрило одно средство: препарат
«Спинраза», к оторый надо вводить непосредствен-
но в спинной мозг несколько раз в год. Стоимость
одной инъекции составляет $125 тыс., это одно
из самых дорогих в мире лекарств. Недавно, в ис-
следовании на грызунах, м ы сравнили препарат
«Спинраза» с нашими сферами, покрытыми тор-
чащими нуклеиновыми кислотами, которые вме-
шиваются в передачу молекулярных команд, вы-
зывающих симптомы СМА. Оказалось, что сферы
продлевают срок жизни в четыре раза (115 против
28 дней) и у них значительно слабее токсичное по-
бочное действие.
Сферические нук леиновые кислоты не вызыва-
ют проблем, часто возникающих при разработке
новых лекарств. Обычные препараты неспецифич-
ны: они могут подействовать не только на боль-
ные, но и на здоровые клетки и органы, и, следова-
тельно, у них много побочных эффектов. Нуклеи-
новые кислоты, напротив, разработаны так, что
могут вмешиваться в работу только тех генов, ко -
торые вызывают данное заболевание, или взаи-
модействовать с молекулами-посредниками, че-
рез которые испорченный ген посылает сигнал
клетке. Биологи раньше уже пытались использо-
вать нуклеиновые кислоты для этой цели, но пре-
имущественно линейную форму и практически
не имея возможности направить их точно в нуж-
ное место в орга низме. А поскольку орга низм хоро-
шо защищен от ч ужеродного генетического мате-
риа ла, в частности с помощью имм унной системы,
то чаще всего защитные механизмы повреждали
препараты или сразу отправляли их для выведе-
ния в печень и почки.
Однако СНК, будучи размером всего лишь в не-
сколько миллиардных метра, по-видимому, могут
перемещаться по организму и проникать внутрь
клеток прежде, чем иммунная система их заметит.
Сферическая форма позволяет в небольшом объ-
еме плотно упаковать «иголки» нуклеиновых кис-
лот. Такая плотность обеспечивает надежное взаи-
модействие с рецепторами на к леточной поверхно-
сти и, со ответственно, попадание такой частицы
вн утрь. Определенная последовательность элемен-
тов (это те же самые нуклеотиды — A, T, C и G, с по-
мощью которых записана генетическая информа-
ция) обеспечивает действие СНК только на компле-
ментарные последовательности ДНК или РНК. РНК
вместо T содержит U (урацил), и мы учитываем это.
Мы создаем наши цепочки так, ч тобы они подхо-
дили только к тем последовательностям в клетке,
которые необходимы для развития заболевания.
СНК — не волшебное средство, и, прежде чем его
можно будет начать массово применять на пациен-
тах, оно должно пройти множество тестов. Одна-
ко у него есть потенциальная возможность спра-
виться с некоторыми наиболее тяжелыми болез-
нями в мире за счет того, что нуклеотиды в СНК
можно переставить так, чтобы они могли специ-
фично связываться с разными молекулами, вызы-
вающими заболевания.
Программирование лекарств
Обычно ученые находят лекарства против бо-
лезней, перебирая сотни тысяч небольши х син-
тетических или природных соединений, проходя
долгий путь проб и ошибок, ч тобы понять, е сть ли
РАК МОЗГА УЖАСЕН. Он поражает орган, который мы привыкли считать основой нашей личности, мыш-
ления и всех человеческих качеств. А поскольку это заболевание возникает внутри мозга, его невероят-
но трудно вылечить. В процессе эволюции мозг выработал много способов самозащиты, чтобы не пустить
внутрь посторонние вещества, поэтому туда не проникают большинство противораковых препаратов. Ис-
пользование скальпеля или радиотерапии несет серьезный риск для органа, где гнездится наш разум. Поэ-
тому относительная пятилетняя выживаемость людей с самой распространенной первичной опухолью моз-
га — глиобластомой — составляет печальные 5%. Это заболевание убило Джона Маккейна, Эдварда Кенне-
ди и Бо Байдена и уносит жизни примерно 15 тыс. менее известных американцев каждый год.
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
76 В мире науkи | [03] март 2020
от них какая-нибудь польза для лечения. И хотя
благодаря таком у конвейеру появилось много от-
личных препаратов, таких как, например, анти-
биотики, у всех у них, даже у самых прогрессив-
ных, есть нежелательные побочные эффекты.
Даже для создания биопрепаратов — лекарств но-
вого типа, которые обычно изготавливают на ос -
нове белков, вырабатываемы х иммунной системой
мышей, кроликов или других животных, — требу-
ется некоторое количество проб и ошибок.
В идеале при создании лекарства ученые долж-
ны иметь возможность быстро и рациона льно раз-
работать специфичный препарат, к оторый исполь-
зует тот же самый язык, ч то и наши клетки, а не
искать нужное вещество как иголку в стоге сена.
Клетки передают множество сложных сообще-
ний, используя ДНК и РНК, ч тобы синтезировать
миллионы белков. Для получения нужных бел-
ков клетке необходимо правильно выполнить мно-
го шагов: найти правильную последовательность
ДНК нук леотидов, перевести (транскрибировать)
ее в молек улу РНК, к оторая называется матричной
РНК (мРНК), а затем аккуратно прочитать мРНК,
чтобы из отдельных аминокислот составить це-
почку, к оторая может достигать в длин у до 35 тыс.
аминокислот, образуя единый белок.
Ошибки в ДНК, к огда, например, один нуклеотид
добавляется, удаляется или перемещается в не-
правильное место, могут остановить синтез белка
или привести к созданию нестандартного белка,
что может вызвать заболевание. Слишком много
копий мРНК, следовательно, слишком много белка,
также могут быть причиной болезни. Заражение
клетки нуклеиновыми кислотами вируса приводит
к появлению в ней вредоносны х вирусных белков.
Однако можно синтезировать короткие цепоч-
ки ДНК и РНК — олигонуклеотиды. Генетический
алфавит подчиняется определенным правилам:
A всегда связывается только с T, а G — с C , поэтом у
мы можем создать такие олигонуклеотиды, кото-
рые специфически свяжутся и заблокируют только
ту последовательность, к оторая вызывает заболе-
вание. Таким образом, эти синтетические цепочки
влияют на работу к летки, не позволяя поражен-
ным клеткам синтезировать опасные белки.
Хотя существует оборудование, способное авто-
матически синтезировать олигонуклеотиды с лю-
бой заданной последовательностью, к а кую только
можно пожелать, для лечения пациентов одобре-
но менее десятка подобных препаратов. Дело в том,
что, попадая в кровеносное русло, такие цепочки
нуклеотидов сталкиваются с трудностью: буду-
чи ч ужеродными для организма, они распознают-
ся как опасное вещество или как отходы. Иммун-
ная система либо уничтожает их, либо направля-
ет в почки и печень для выведения из организма.
Поэтому олигонуклеотиды не достигают заданной
цели. Даже если они доберутся до нужной клетки,
они должны еще пройти через мембрану, к оторая
сл ужит барьером, не п ускающим вещества вн утрь.
В результате фармацевтические компании, рабо-
тающие с олигонуклеотидами, обычно ограничи-
ваются лечением заболеваний, при которы х клет-
ки мишени находятся в печени. Печень — безус-
ловно, очень важный орган, но такая узкая область
применения олигонуклеотидов сильно ограничи-
вает и х возможности. А льтернативный способ вве-
дения олигон уклеотидов — непосредственно в по-
раженный орган, к а к это делают, вводя «Спинра-
зу» в спинной мозг. Технически это сложно и до си х
пор не обеспечивает поступления лекарства во все
пораженные клетки.
Удивительный результат
Наша группа в Северо-Западном университе-
те вместе с другими исследователями совершила
открытие в нанотехнологиях, приведшее к появ-
лению СНК, которые могут стать решением этой
проблемы. До 2006 г. м ы интересовались исполь-
зованием СНК для высокочувствительной диагно-
стики. Благодаря способности к специфичному
связыванию СНК можно было бы применять для
вылавливания фрагментов ра ковой ДНК из образ-
ца крови. Мы смогли сделать такую структуру, на-
поминающую морского ежа, взяв золотую нано-
частицу и прикрепив к ней множество нитей ДНК
только одним концом. На другом конце ДНК содер-
жалась последовательность нуклеотидов, компле-
ментарная последовательности раковой ДНК, та-
ким образом, конструкция отлично работала как
датчик. Мы использовали подобные сферы и для
того, ч тобы из этих искусственных частиц с про-
граммируемыми связями создавать новые виды
материалов. При этом мы не занимались разра-
боткой лекарств. Ведь согласно господствующим
представлениям в химии и биологии, нуклеиновые
кислоты ДНК и РНК не могут естественным обра-
зом проходить через клеточную мембрану.
Однако нам было любопытно, к а ким образом н у-
к леиновые кислоты с новой геометрической фор-
мой будут взаимодействовать с живыми система-
ми. Фармакологи уже экспериментирова ли с це-
почка ми олигон уклеотидов, правда, не очень
успешно. Занимаясь исследованием диагности-
ческих свойств СНК, м ы знали, что когда олиго-
нуклеотиды упакованы, к а к иглы у ежа, они могут
гораздо сильнее связывать целевые ДНК и РНК,
чем это удается одиночным цепочкам. Причина
в том, что на поверхности наночастицы они упа-
кованы более плотно. Это делает их более жест-
кими и помогает нуклеотидам A , T, G и C на каж-
дой нити выравниваться в линию и соединяться
с комплементарной цепочкой при встрече. Поэто-
му мы предположили, ч то при правильном подборе
последовательности нуклеотидов СНК могут стать
мощным лекарственным средством.
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
77
Для того чтобы проверить эту идею, м ы прове-
ли эксперимент, о с обо не надеясь на успех. Мы взя-
ли отдельные цепочки олигонуклеотидов и поме-
стили их в экспериментальную пробирку с клетка-
ми мыши. В другую пробирку мы добавили такие
же олигонуклеотиды, но упакованные в СНК, и та-
кие же клетки мыши. И к отдельным цепочкам,
и к сферам мы прикрепили красные флуоресци-
рующие метки, чтобы проследить путь этих мо-
лекул. Затем мы посмотрели на клетки в микро-
скоп. Те клетки, к которым добавили отдельные
цепочки, оказались, ка к и ожидалось, прозрачны-
ми. Олигонуклеотиды не прошли через клеточную
мембрану. Однако те клетки, к которым добавили
СНК, з асветились на экране ярко-красной флуо-
ресценцией. Сферы проникли внутрь!
Как же это могло произойти? В целом клеточная
мембрана строго регулирует, к а кие молекулы мо-
гут через нее пройти. Более того, и олигонуклео-
тиды, и поверхность клетки несут отрицательный
заряд. Как два магнита, эти два биологических
объекта должны отталкиваться друг от друга. Тем
не менее когда мы воспроизвели наш эксперимент
на 50 типа х клеток человека и животны х, во всех
случаях, кроме одного, клетки светились красным,
сигна лизируя, ч то опыт прошел успешно.
Сейчас, к а к нам кажется, м ы знаем, через какие
ворота проходят молекулы. Это фагоцитарные ре-
цепторы, которыми усыпана поверхность клетки.
Данные рецепторы играют важную роль во взаи-
модействии клетки с окружающей средой, к огда,
например, клетке нужно получить наноразмер-
ные молекулы извне. Благодаря некоторым струк-
турным особенностям окончания «игл» СНК похо-
жи на естественные молекулы, которые связыва-
ются с этими рецепторами. Как мы уже писали,
нити олигонуклеотидов упакованы в сфере очень
плотно, а чем больше точек сцепления, тем проч-
нее связь, тот же принцип верен и для застежки-
липу чки. А если фа гоцитарные рецепторы распоз-
нают одиночную нить олигонуклеотидов, силы
сцепления не хватит и молекула просто уплывет
прочь.
С помощью электронного микроскопа мы смогли
увидеть, ч то, когда СНК связываются с этими ре-
цепторами, мембрана изгибается, формируя углу-
бление, и СНК входят внутрь клетки.
Сферы как лекарство
Попасть внутрь клетки — пока только половина
победы. Чтобы СНК работа ли в качестве лекарств,
они должны найти, связать и блокировать опреде-
ленные молекулы мРНК, которые несут инструк-
ции по синтезу вредоносных белков.
Первая мРНК, ставшая нашей мишенью, не име-
ла отношения к болезням, она несла информа-
цию о белке, который светится под микроско-
пом ярко-зеленым цветом. Нашей целью было
заблокировать эту мРНК. Когда мы добавили к мы-
шиным клеткам с такой РНК подходящие компле-
ментарные СНК, изменение цвета было заметным.
Клетки, к которым не добавляли никаких сфер,
светились ярким зеленым цветом, значит, у них
с этой мРНК синтезирова лся белок. Но если к к лет-
кам добавляли СНК, они становились прозрачны-
ми, следовательно, м ы смогли заблокировать мРНК
до того, к а к они передадут инструкции, необходи-
мые для синтеза зеленого белка. Результаты были
оп убликованы в журнале Science в 2006 г.
Затем мы занялись главной проблемой, с кото-
рой сталкиваются линейные олигонуклеотиды:
взаимодействием с защитными системами орга-
низма. Оказалось, что на наших сфера х за счет
плотной упаковки молекул накапливается силь-
ный электрический заряд, который помогает им
избежать вмешательства иммунной системы.
Сильный заряд мешает приблизиться защитным
ну клеазам — белковым молекулам, к оторые разру-
шают ч ужеродные ДНК и РНК.
Настоящее испытание
Мы получили важные данные, но только в лабо-
ратории. Другие исследователи независимо вос-
произвели наши результаты и улучшили их . Сре-
ди них были дерматолог Эми Паллер (Amy Paller),
эксперт по СМА Артур Бургес (Arthur Burghes),
специалист по иммунотерапии Бин Чжан (Bin
Zhang), биолог, изучающий рак, А лекс Стег (Alex
Stegh), х ирург-трансплантолог Джейсон Вертхайм
(Jason Wertheim) и онколог Прия Кумтекар (Priya
Kumthekar). Однако путь от лабораторны х откры-
тий к лечению пациентов долог и сложен, и при-
мерно десять лет назад исследователи из нашей
группы основали компанию Exicure для продвиже-
ния в клинику препаратов на основе СНК.
Первонача льно мы исследова ли возможность до-
ставки потенциальных лекарств к поврежденным
тканям с помощью крема для кожи и глазных ка-
пель. Это было бы заметно лучше, чем инъекции,
и вполне осуществимо, поскольку СНК легко по-
глощаются клетками. Мы выбрали два заболева-
ния — псориаз и плох ую заживляемость ран, и для
них уже есть несколько перспективны х кандида-
тов СНК, на ходящихся на стадии клинических ис-
пытаний.
Несомненно, к о ж а — орган, до которого легко до-
браться. А вот мозг — нет. Он защищен бдитель-
ной имм унной системой и сетью сосудов, образу-
ющих барьер между кровью и мозгом (гематоэн-
цефалический), не допускающий проникновения
чужеродных молекул. Все это сильно затрудняет
лечение мозговы х оп ухолей, в частности глиобла-
стомы. Однако мы подумали, ч то СНК могут про-
ходить через этот барьер с помощью тех же рецеп-
торов, к оторые обеспечивают и проникновение че-
рез мембрану клетки. Попав в мозг, наши сферы
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
78 В мире науkи | [03] март 2020
могли бы бить по раковым клеткам, нацелива-
ясь на гены и белки, отвечающие за поддержание
клетки в жизнеспособном состоянии, которые ра-
ковые клетки производят в огромных количествах.
Мы запустили проект, создав препарат СНК
с множеством коротки х фрагментов РНК, специ-
ально синтезированных так, чтобы выключать
производство белка B cl 2L12 в глиобластоме. Дан-
ный белок работает как биохимический защит-
ник, который помогает раковой клетке поддержи-
вать свою жизнедеятельность. Мы решили, что,
перехватив молекулы мРНК, которые команду-
ют клеткам синтезировать этот белок, м ы сможем
сделать опухоль уязвимой для традиционного ле-
чения. Так и пол училось в исследовании на живот-
ных, которое мы опубликовали в журнале Science
Translational Medicine в 2013 г. СНК достигли моз-
га мыши, пройдя через гематоэнцефа лический ба-
рьер, и заблокировали синтез белка Bcl2L12 вну-
три клеток глиобластомы. В прошлом году первые
клинические испытания показа ли, ч то у человека
СНК также добираются до клеток глиобластомы.
Мы не вылечили этих пациентов, и нам еще пред-
стоит узнать, повышают ли СНК уязвимость ра-
ковых клеток. И все же способность СНК попадать
в мозг без токсичного побочного действия вселяет
надежду, ч то мы сможем вылечить эту форму рака,
а также и другие неврологические расстройства,
и закладывает фундамент для следующих клини-
ческих испытаний. А в экспериментах, проведен-
ных на животны х, получены многообеща ющие ре-
зультаты для других заболеваний, таких как спи-
нальная мышечная атрофия.
Противораковая иммунотерапия —
еще одно
интересное направление применения СНК. У ра-
ковых клеток на мембране часто присутствуют
белки, которых нет у обычных клеток организма.
Такие белки могут служить опознавательным зна-
ком, и если наша имм унная система обучена на хо-
дить этот знак точно так же, ка к она может нахо-
дить вирус гриппа, то наш организм л учше сможет
защищать нас от рака.
Для того чтобы сделать противораковую вакци-
ну, м ы заменили золотое ядро наночастицы на ли-
посому — маленький полый пузырек, заполнили
ее одним из таких опознавательных белков и вве-
ли животным с соответствующим типом рака.
Как показа ли некоторые из наших последних экс -
периментов, опубликованных в 2019 г. в журна-
ле Proceedings of the National Academy of Sciences
USA, такие СНК вызывают немедленный иммун-
ный ответ, направленный на опухоль. Видимо,
они обучают иммунную систему находить клетки
с опознавательными белками. И данный эффект
оказался длительным: иммунная система продол-
жала атаковать раковые клетки, даже когда СНК
были выведены из организма. В первых клиниче-
ских испытаниях на человеке СНК показа ли свою
эффективность и безопасность. Безопасность дру-
гих СНК, нацеленны х на смертельно опасный рак
кожи, сейчас проверяется в отдельной серии экс -
периментов.
В целом лечение СНК пока не было одобрено. Есть
целый ряд вопросов, к оторые надо решить. В пер-
вую очередь, поскольку СНК проникают внутрь
клеток, необходимо убедиться, что их действие
не распространяется на другие «нецелевые» мРНК,
даже если СНК сконструированы так, ч тобы точно
соответствовать только проблемным молекулам.
Кроме того, надо провести испытания на большем
числе пациентов и улучшить точность этих пре-
паратов, ч тобы в пораженные ткань или орган по-
падало большее количество СНК.
Мы считаем, что способность СНК проникать
в разнообразные ткани —
это уникальное свой-
ство, благодаря которому лекарства такого типа
получат широкое распространение. СНК объеди-
няет в себе три ключевых компонента: возмож-
ность синтезировать большое количество опре-
деленных олигонуклеотидов, понимание основ
генетических заболеваний и возможность достав-
лять эти олигонуклеотиды в определенные тка-
ни и клетки. Два первы х компонента, безусловно,
важны, но без третьего процесс можно сравнить
с разработкой одного лишь программного обе-
спечения без аппаратного оборудования, на ко -
тором оно должно работать. СНК могут стать той
ключевой и универсальной платформой, которую
можно использовать при разных заболеваниях.
Это позволит фармакологии отказаться от долго-
го и сложного поиска абсолютно новых препара-
тов для каждого лечения. В случае СНК требуется
всего лишь сменить набор олигонуклеотидов для
новой болезни. И сейчас мы уже вступили на этот
путь.
Кристин Ларами (Christine Laramy) получила
докторскую степень в области химической
и биологической инженерии в Северо-Западном
университете, в настоящее время работает
аналитиком в юридической фирме Latham and Watkins.
Чад Миркин (Chad Mirkin) — директор
Международного института нанотехнологий,
профессор химии, профессор химической
и биологической инженерии, профессор
биомедицинской инженерии, профессор
материаловедения и профессор медицины Северо-
Западного университета. Основатель компании
Exicure, разрабатывающей сферические нуклеиновые
кислоты для использования их в качестве
лекарственных препаратов.
Кацпер Скакуж (Kacper Skakuj) — студент
магистратуры химического факультета Северо-
Западного университета.
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
79
ДНК для лечения ДНК
Когда есть нарушенная ДНК и созданная на ее основе
матричная РНК (мРНК), которые сообщают клетке, что
ей делать, могут возникать болезни. Ученые могут син-
тезировать ДНК, которые будут специфически связы-
ваться с такими проблемными молекулами. Из синтези-
рованных ДНК формируют сферические нуклеиновые
кислоты (СНК), которые проникают в клетки и блокиру-
ют нежелательные молекулы.
ПОМЕХА ЗАБОЛЕВАНИЮ
Заданная последовательность
нуклеотидов в СНК специфич-
но связывается только с мРНК,
вовлеченной в развитие
заболевания, и игнорирует
другие молекулы. Как только
мРНК блокируется таким об-
разом, она перестает преда-
вать клетке команды о синтезе
вредоносных белков.
Меньше
нежела-
тельных
белков
Фагоцитарный
рецептор
Пойманная мРНК
ПРЕИМУЩЕСТВО СФЕР
На поверхности СНК множе-
ство нитей ДНК формируют
точки сцепления с фагоцитар-
ными рецепторами клетки —
ее «воротами». Линейные
молекулы могут образовать
только одну такую «зацепку».
Поэтому сферы лег че попада-
ют внутрь клетки.
Ядро наночастицы
Фиксатор
Одноцепочечная ДНК
В основе СНК лежит
ядро, часто сделанное
из наночастицы липосо-
мы. Вокруг ядра плотно
закреплены специально
синтезированные одно-
цепочечные нити ДНК.
Традиционные
лекарства действуют
на готовые белки
Нежелательные белки
БОЛЕЗНЬ
ПРОДОЛЖАЕТСЯ
Ничто не препятствует
молекулам РНК, связанным
с заболеванием, передавать
свои инструкции для синте-
за нежелательного белка
Переизбыток мРНК
Клетка-мишень
Линейная форма
(олигонуклеотид)
НЕДОСТАТКИ
ЛИНЕЙНОЙ ФОРМЫ
Первоначально использовали
ДНК или РНК, организованные
в виде привычных линейных
цепочек. Это часто не работа-
ло, поскольку такие молекулы
с трудом попадали внутрь клет-
ки или разрушались иммунной
системой. Дополнительные
ограничения связаны с тем,
что подобные цепочки обычно
надо вводить непосредственно
в пораженное место.
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
80 В мире науkи | [03] март 2020
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
81
ДИАГНОСТИКА
Генетические
тесты для
младенцев
Сегодня мы можем проверять
новорожденных на тысячи
генетических заболеваний, однако
это не всегда полезно
Таня Льюис
МИТЧЕЛЛ ГОРБИ ПОЯВИЛСЯ НА СВЕТ пример-
но в три часа дня 9 августа 2019 г. в Военно-мор-
ском госпитале в Сан-Диего. Ребенок выглядел здо-
ровым, и его родители, Тиффани и Райлан, были
в восторге. Но несколько часов спустя медсестра
заметила, что Митчелл стал вялым и совсем не пла-
кал, мониторы зафиксировали, что его тело полу-
чает недостаточно кислорода. Митчелла срочно
поместили в отделение интенсивной терапии для
новорожденных в близлежащей Детской больни-
це Рэди, где выяснилось, что кислород не связы-
вался с гемоглобином и эритроциты умирали один
за другим. Ребенок не брал грудь, поэтому в боль-
нице ему вставили трубку для искусственного
кормления. Врач Митчелла назначила КТ, сканиро-
вание мозга и анализы на инфекционные заболева-
ния, но так и не смогла выяснить, в чем дело. В ка-
честве последнего средства она предложила сек-
венировать геном Митчелла.
Результаты из лаборатории Стивена Кингсмора
(Stephen Kingsmore) в Институте детской геномной
медицины Рэди пришли через 48 часов. У Митчел-
ла была редкая генетическая мутация гена гемо-
глобина, известная как Томс-Ривер, к оторая ме-
шает кислороду связываться с белками в эритро-
цита х плода. Мутация получила свое название
в честь города в Нью-Джерси, поскольку впервые
она была выявлена в 2011 г. у пациента, родивше-
гося в этом городе. Мутация влияет только на ге-
моглобин плода —
уже через несколько месяцев
у младенца начинает синтезироваться здоровый
взрослый гемоглобин. Врачам на до всего лишь
сделать так, чтобы Митчелл дожил до этого. Нео-
натолог из Детской больницы Рэди Джинн Кэрролл
(Jeanne Carroll) говорит, ч то расшифровка всего ге-
нома позволила найти отправную точку для лече-
ния. Она и команда лечащих врачей предписали
серию переливаний крови, и ребенок резко пошел
на попра вку. Почти через месяц он был достаточно
здоров, ч тобы отправиться домой.
Раньше для детей, которые, к а к Митчелл, рож-
дались с генетическими заболеваниями, уходили
годы на постановку диагноза, и к том у времени ча-
сто было уже слишком поздно. Однако сейчас бла-
годаря ускорению генетического секвенирования
и значительному снижению стоимости можно про-
верять ребенка на сотни и даже тысячи генетиче-
ских заболеваний, проявляющихся в детском воз-
расте. В прошедшем году несколько десятков боль-
ниц начали предлагать быстрое секвенирование
генома, ч тобы помочь диагностике, е сли вскоре по-
сле рождения ребенок оказывается в тяжелом со -
стоянии с угрозой для жизни. Изучается вопрос,
нужно ли проводить такое тестирование каждому
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
82 В мире науkи | [03] март 2020
новорожденному как стандартную скрининго-
вую процедуру.
А такие компании, ка к Sema4
и BabyGenes, с ейчас уже продвигают тесты непо-
средственно потребителю в стиле 23andMe, ори-
ентируясь на родителей, которые просто хотят
знать больше о здоровье своих детей. Ожидается,
что рынок генетического секвенирования для пло-
да и новорожденных вырастет с 4 млрд в 2018 г.
до 11,2 млрд к 2027 г.
Сторонники говорят, ч то генетическое тестиро-
вание новорожденных поможет в неотложных слу-
чаях диагностировать опасные для жизни заболе-
вания, проявляющиеся в детском возрасте. Такой
тест может обнаружить сотни и даже тысячи бо-
лезней, ч то на порядок больше, чем выявляют с по-
мощью ана лиза крови, взятой из пятки, к оторый
делают всем младенцам, рожденным в США. Он
также может подтвердить результаты этого ана-
лиза.
Однако противники предупреждают, что гене-
тические тесты могут принести больше вреда, чем
пользы. Они могут проп устить некоторые заболе-
вания, которые определяет пяточный тест, и вы-
дать ложноположительный результат для других
заболеваний, вызывая беспокойство и приводя
к ненужным дополнительным анализам. Секве-
нирование ДНК детей поднимает также вопросы
о получении согласия и о возможности генетиче-
ской дискриминации.
Несмотря на все эти опасения, генетическое те-
стирование новорожденны х уже проводится и, ве-
роятно, будет становиться только поп улярнее.
Но достаточно ли эта технология точная, чтобы
быть действительно полезной для большинства
младенцев? И готовы ли семьи и общество к этой
информации?
В 1960-х гг. м икробиолог Роберт Гатри (Robert
Guthrie) разработал тест на фенилкетонурию
(ФКУ), генетическое заболевание, вызывающее
нарушение обмена аминокислоты фенилалани-
на в организме. ФКУ с легкостью купируется ди-
етой без фенилаланина, но без вмешательства
болезнь вызывает повреждения мозга и умствен-
ную отсталость. В последующие несколько лет
разные штаты начали требовать, ч тобы ново-
рожденным проводился тест Гатри. Вскоре поя-
вились тесты на другие заболевания. К середине
1980-х гг. в большинстве штатов были обязатель-
ные программы скрининга. В 2002 г. правитель-
ство отправило в Американский колледж меди-
цинской генетики запрос на разработк у руковод-
ства по скринингу новорожденных, в итоге была
создана рекомендованная универсальная про-
грамма скрининга — список из 35 основных забо-
леваний и 25 дополнительных излечимых. В боль-
шинстве штатов сейчас тестируют на набор этих
заболеваний.
35генетических заболеваний можно
обнаружить с помощью анализа
крови новорожденных, проводимого
в большинстве штатов. Этот анализ
определяет фрагменты белков
или других молекул, связанных
с поддающимися лечению
генетическими заболеваниями
193
заболевания можно сегодня обнаружить
с помощью анализа непосредственно
ДНК, используя один из наиболее
популярных коммерческих генетических
тестов для новорожденных — Natalis
от компании Sema4. Как и пяточные
анализы крови, Natalis проверяет только
на излечимые заболевания
1514
генов, каждый из которых связан
с каким-то детским заболеванием,
проверяли в исследовании BabySeq.
В ходе исследования смотрели
на участки ДНК, связанные
с излечимыми заболеваниями, на гены,
влияющие на чувствительность
к лекарствам, и на гены, которые
не повлияют на здоровье конкретного
ребенка, но могут передать болезнь
будущим поколениям
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
83
Сегодня известно примерно 14 тыс. ге-
нетических заболеваний человека, неко-
торые из них проявляются в детском воз-
расте, такие как ФКУ и врожденные по-
роки сердца, другие значительно позже,
как болезнь Хантингтона и наследуемые
формы рака. Некоторые детские болез-
ни, такие как ФКУ, поддаются лечению,
если были рано диагностированы. Пя-
точный тест позволяет выявить только
очень малую долю этих заболеваний, от-
сюда и возникает привлекательность ге-
нетического тестирования.
В начале 2010-х гг.
исследователи
из Национального института детско-
го здоровья и человеческого развития
и Национального института исследо-
вания человеческого генома запустили
программу, названную NSIGHT (сокра-
щение от Newborn Sequencing in Genomic Medicine
and Public Health — «Генетическое секвенирование
новорожденных в геномной медицине и здоровье
населения») для исследования рисков и преиму-
ществ ДНК-скрининга новорожденны х. Лаборато-
рия Кингсмора из института Рэди возглавила один
из четырех проектов, спонсируемых NSIGHT, в ко -
тором изуча лось использование ускоренного пол-
ногеномного секвенирования у тяжелобольных но-
ворожденных при подозрении на генетическое за-
болевание.
Обычное секвенирование может занять неде-
ли, но при использовании метода ускоренного
секвенирования и программ, которые сопоста-
вят геном с характеристиками болезни пациен-
та, команда Кингсмора получает генетический
диагноз за день-два. Для этих младенцев часы
или дни могут оказаться гранью между жизнью
и смертью. Первое из двух исследований, прове-
денных Кингсмором, проходило с 2014 г. до 2016 г.
в Детской больнице милосердия в Канзас-Си-
ти. Второе длилось с 2017 г. по 2019 г. в Детской
больнице Рэди.
В прошлом году лаборатория
начала предлагать секвенирование новорож-
денны х в 23 больница х по всей стране, и кон-
грессмены из Калифорнии внесли федеральный
законопроект о покрытии стоимости секвениро-
вания для младенцев, на ходящихся в критиче-
ском состоянии, из средств программы страхо-
вания Medicaid. По состоянию на ноябрь 2019 г.
Кингсмор и его коллеги секвенирова ли ДНК бо-
лее 1,1 тыс. м ладенцев с подозрением на генети-
ческие заболевания. Примерно каждый третий
из них получил диагноз, и у каждого четвертого
в результате изменилось лечение.
Митчелл Горби был одним из тех, ч ьи ге-
номы были секвенированы в больнице Рэди
(но не в рамка х программы NSIGHT ). Неонатолог
Кэрролл сказала, ч то информация «помогла нам
более уверенно назначить ем у больше перелива-
ний и воздержаться от других тестов». Возможно,
Митчелл выжил бы и перерос возраст действия
заболевания без теста и диагноза. Но в других
случаях секвенирование, скорее всего, спасало
жизни. «Более того, оно, возможно, значительно
упростило бы диагностическую одиссею, кото-
рую приходится проходить таким детям», — гово-
рит Кингсмор.
Тяжелобольные младенцы — не единственные,
кто может пол учить пользу от генетического те-
стирования. В другом проекте в рамках NSIGHT
изу ча ли возможность использовать секвениро-
вание в медицинских учреждениях для скри-
нинга новорожденных без заметных признаков
болезни.
Для этого проекта, названного BabySeq, Ро-
берт Грин (Robert Green) из Больницы «Бригам энд
Уименс», А лан Бэггс (Alan Beggs) из Гарвардской
медицинской школы и их коллеги набира ли семьи
и случайным образом назначали младенцам из по-
ловины семей геномное секвенирование. Ученые
разработа ли список из примерно 1,5 тыс. генов,
которые имеют тесную связь с болезнями, начи-
нающимися в детстве или в подростковом возрас-
те, а затем сообщили всю информацию об этих ге-
нах родителям. Их целью было провести наиболее
всестороннюю проверку — увидеть все связанное
с рисками генетического тестирования, ч то только
можно обнаружить. В прошлом январе исследова-
тели сообщили о секвенировании геномов 159 но-
ворожденных, в основном здоровых, но также было
несколько больны х из отделения интенсивной те-
рапии. Ученые обнаружили, ч то 9,4% из здоровой
группы имели риск развития детских заболева-
ний, о которы х не было известно из медицинской
или семейной истории, и 88% были носителями ре-
цессивных заболеваний.
«Каждый раз когда у вас есть
возможность узнать о здоровье
своего ребенка, появляется
повод для волнения»
Натали, родительница,
участвующая в исследовании BabySeq
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
84 В мире науkи | [03] март 2020
Итак, сочли ли родители, что тестирование
было полезным? У матери по имени Натали, по-
просившей не называть ее фамилии для сохра-
нения конфиденциальности, есть сын, записан-
ный в программу BabySeq. Натали — врач и жи-
вет в Вашингтоне. Она признает, что переживала
по поводу тестирования. «Если у вас появляется
возможность узнать о здоровье своего ребенка, по-
является причина для беспокойства», — говорит
она. Но в целом они с мужем довольны проектом.
«Поскольку ищут только генетические нару шения,
которые проявляются в детстве, и только такие,
для которых есть профилактические меры, нам
кажется, ч то это может быть потенциально полез-
но», — говорит Натали.
К счастью, по результатам а на лизов у ее сына
Расселла не выявили никаких детских генети-
ческих заболеваний. Тесты показали, что он мо-
жет быть носителем рецессивного метаболическо-
го расстройства, называемого болезнь Гоше, одна-
ко при секвенировании этого гена особенно часто
пол учается ошибочный результат, поэтом у пона-
добятся дополнительные исследования для под-
тверждения. Другим семьям преимущества сек-
венирования более очевидны: у одного ребенка
нашли заболевание, пропущенное стандартным
скринингом, которое лишает тело возможности
перерабатывать витамин биотин; при отсутствии
лечения это может вызвать ком у и смерть, но про-
блема легко исправляется специа льными добавка-
ми к пище.
Несмотря на то что BabySeq изначально фокуси-
ровался только на заболеваниях, проявляющихся
в детском возрасте, у одного из м ладенцев в иссле-
довании был обнаружен вариант гена BRCA2, к о -
торый ассоциирован с высоким риском рака гру-
ди и других видов рака, поэтому исследователи
спросили у родителей, хотят ли они получить ин-
формацию о риска х заболеваний, развивающихся
во взрослом возрасте. Натали и ее муж предпоч-
ли не получать эту информацию, но сказали, что
оставят выбор за Расселлом, е сли он за хочет прой-
ти тестирование, когда будет старше. «Мы чув-
ствовали, ч то такое решение должен принять наш
сын», — говорит Натали.
Из-за своих сложности и цены BabySeq никог-
да не предполагался как возможное дополнение
к стандартному скринингу новорожденных. «Мы
не пытались продвигать его в клиническую прак-
тику», — говорит Грин из Больницы «Бригам энд
Уименс». Но секвенирование генома уже больше
не ограничено медицинскими учреждениями. Не-
которые компании сегодня предлагают ДНК-тесты
для новорожденных непосредственно населению.
Компания Sema4 продает за $379 тест, к оторый,
как утверждается, проверяет на более 190 генети-
ческих заболеваний, проявляющихся до десяти
лет и излечимых с помощью лекарств, диет или
другого вмешательства. Компания предоставля-
ет родителям результаты во время генетического
консультирования через четыре-шесть недель по-
сле теста. Директор Sema4 Эрик Шадт (Eric Schadt)
говорит, ч то тест может определить варианты ге-
нов, связанные с болезнью, с вероятностью 99% .
Sema4 сообщает только о тех болезня х, у которы х
пенетрантность (частота случаев заболевания при
наличии именно этого варианта гена) составляет
более 80%. Sema4 сообщает также о чувствитель-
ности ребенка к определенным лекарствам, хотя
FDA в последнее время давит на компании, ч тобы
они не предоставляли такую информацию, потому
что, по словам управления, оно не проверяло эти
тесты и они могут быть не подтверждены клини-
чески.
Другая компания, BabyGenes, предлагает тест,
который проверяет 100 генов на более чем 72 забо-
левания. Тест проводится в виде анализа соскоба
с внутренней поверхности щеки либо капли кро-
ви и стоит $349.
Шадт признает, ч то в Sema4 не знают, прино-
сит ли предлагаемое тестирование пользу па-
циентам, хотя, по его словам, компания прово-
дит исследования для выяснения этого вопроса.
Есть причины для сомнений. Точность опреде-
ления болезней с помощью тестов еще не очень
высока. В третьем проекте NSIGHT, к оторым ру-
ководят Дженнифер Пак (Jennifer Puck), Барба-
ра Кениг (Barbara Koenig) и Пуи Ян Квок (Pui-Yan
Kwok) из Ка лифорнийского университета в Сан-
Франциско, исследователи секвенировали ДНК
сухих капель крови новорожденных, оставших-
ся после пяточного теста (в Калифорнии данный
тест проводят с нача ла 1980-х гг.). Хотя секвени-
рование выявило отдельные генетические забо-
левания, которых нет в стандартном списке для
скрининга, оно пропустило некоторые из тех, ко -
торые стандартный скрининг определяет. Было
обнаружено также множество генетических вари-
антов, значение которы х непонятно. Пак говорит:
«Скрининг новорожденных значительно отлича-
ется от ситуации, когда перед тобой находится
больной младенец, к отором у ты пытаешься подо-
брать диагноз».
Однако если комбинировать анализ ДНК
со стандартным скринингом,
то количество
ложноположительных результатов уменьшит-
ся. По мнению Пак, секвенирование может быть
дополнением к стандартному скринингу в слу-
чае ненорма льного результата, но она не дума-
ет, ч то его стоит использовать для всех здоровых
детей. «Мы просто пока еще не можем интерпре-
тировать последовательность генома с достаточ-
ной прогностической значимостью, ч тобы уве-
ренно утверждать, е сть болезнь или нет», — от-
мечает она.
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
85
Еще один вопрос, который волнует врачей и экс-
пертов по медицинской этике, — это вероятность,
что генетическое тестирование вызовет нен ужное
беспокойство родителей о болезнях, к оторые могут
проявиться в более позднем возрасте или не поя-
виться совсем. «Когда дело касается генетической
информации о собственном ребенке, м ногие люди
не в состоянии правильно интерпретировать зна-
чение результатов», —
говорит Нита Фара хани
(Nita Farahany), профессор права и философии
Школы права Дюкского университета, эксперт
в области генетики и биоэтики. «Если им сказа-
ли, что у их ребенка риск [развития какого-либо
заболевания] в четыре раза больше, чем обычно,
а средний риск по популяции 1%, то как им взаи-
модействовать со своими детьми?» В США уже сей-
час не х ватает генетических консультантов, поэ-
том у будет недостаточно людей, способны х объяс-
нить родителям результаты генетических тестов
их детей.
Возникнет и вопрос приватности. Если гене-
тическая информация ребенка хранится в виде
файла, у кого есть к нем у доступ? Если информа-
ция становится публичной, это может привести
к дискриминации работодателями или страхо-
выми компаниями. Закон о
запрете генетической
дискриминации, принятый в 2008 г., запрещает
подобную дискриминацию. Но за кон не распро-
страняется на работодателей, у которы х менее
15 сотрудников, и не касается страхования в слу-
чае долговременного ухода, смерти или инвалид-
ности. Его действие не распространяется также
на людей, устроенных на работу и застра хован-
ных по военной системе страхования Tricare, та-
ких, например, ка к Райлан Горби. Когда геном его
сына был секвенирован, исследователи получили
разрешение секвенировать также и геном Райла-
на, ч тобы определить, был ли он носителем редкой
м утации гемоглобина. Поскольку это заболевание
проявляет себя только в детстве, Горби решил, ч то
риск возможной дискриминации невелик и не пе-
ревешивает пользу от прохождения теста.
Секвенирование в клинике стоит от $500
до $800, а интерпретация может быть дороже
$1 тыс. Семьям, к оторые не могут позволить себе
медицинское стра хование, такая стоимость не по
карман у. Некоторые эксперты высказывают опасе-
ния, что генетическое тестирование может приве-
сти к множеству последующих обследований спе-
циалистами, что перегрузит систему здравоох-
ранения, которой и так уже не хватает ресурсов.
Если секвенирование в долговременной перспек-
тиве окажется выгоднее, то страховые компании
покроют расходы.
Еще одна проблема заключается в том, ч то боль-
шинство секвенирований генома на сегодня были
сделаны в белых семьях с высоким доходом. Воз-
никают опасения, что эта процедура может стать
достоянием только привилегированных слоев.
И расовая однородность может исказить резуль-
таты: болезни, более распространенные среди бе-
лых, могут быть лучше представлены в списках те-
стов, чем болезни, распространенные среди расо-
вых меньшинств. В новых проектах по изучению
медицинских данны х исследователи намеревают-
ся решить проблему такого неравенства (подроб-
нее см. в статье «Все мы» на с. 88).
В рамках проекта NSIGHT в Калифорнийском
университете в Сан-Франциско работала груп-
па, изучавшая этические и политические пробле-
мы, к оторая в 2018 г. представила свой доклад в Га-
стингс-центре, некоммерческом институте био-
этики в Гаррисоне, ш тат Нью-Йорк. В докладе был
сделан вывод, ч то секвенирование генома ново-
рожденны х может быть очень полезно при поста-
новке диагноза больным младенцам и позволяет
выявить больше заболеваний, чем существующий
скрининг. Но использование секвенирования гено-
ма в качестве замены скринингу новорожденны х,
по словам авторов, «в лучшем случае преждевре-
менно», а секвенирование с предоста влением ре-
зультатов напрямую потребителю не следует ис-
пользовать в диагностических или скрининговых
целях.
Барбара Кениг, профессор медицинской антро-
пологии и биоэтики в Калифорнийском универси-
тете в Сан-Франциско и один из соавторов докла-
да, подчеркивает, ч то хотя секвенирова ние много-
обещающе, оно еще недостаточно полноценно для
того, ч тобы планово использоваться в скрининге
здоровы х детей. «Эта технология не готова к широ-
кому применению на здоровых младенцах», — го-
ворит Кениг.
Несмотря на эти сомнения, эра секвенирования
новорожденны х уже наступила, и применение сек-
венирования, вероятно, будет расширяться, по-
скольку цены снизятся, а результаты стан ут более
точными и полезными. В то же время риски и пре-
имущества секвенирования должны взвешивать-
ся отдельно для каждого. Ситуации с тяжелоболь-
ными младенцами принципиально отличаются
от тех, к огда у внешне здорового ребенка имеются
обеспокоенные родители, восприимчивые к марке-
тингу фирм, предлагающих генетические тести-
рования.
В сл учае Митчелла Горби секвенирование одно-
значно себя оправдало. Покинув больницу, че-
рез два месяца он хорошо себя ч увствова л и удво-
ил свой вес. Его родители привыкают к новом у ре-
жим у дня, немного недосыпают, но они счастливы
быть дома со своим здоровым сыном.
Таня Льюис (Tanya Lewis) — помощник редактора
по тематике здоровья и медицины в Scientific
American.
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
86 В мире науkи | [03] март 2020
Достижения
генетической
терапии
После нескольких фальстартов
препараты, влияющие на гены,
наконец смогут изменять жизни
людей
Джим Дэли
ВПЕРВЫЕ ИДЕЯ об использовании в медицине
генной терапии, то есть замены мутировавшего бо-
лезнетворного гена на здоровый, была опубликова-
на в 1972 г. После многолетних спорных результа-
тов, неудач в лечении и нескольких смертей в ходе
экспериментальных испытаний первый препарат
генной терапии для одного из видов рака кожи был
одобрен в Китае в 2003 г. Однако остальной мир
не был убежден в его полезности, и в США одобри-
ли один из подобных препаратов только в 2017 г.
С тех пор темпы согласования значительно ускори-
лись. Было одобрено по меньшей мере девять пре-
паратов генной терапии для определенных видов
рака, некоторых вирусных инфекций и нескольких
наследственных заболеваний. Появились препара-
ты, которые блокируют работу дефектных генов, ис-
пользуя цепочки ДНК или РНК.
«ГЛИБЕРА». Первый препарат генной терапии,
одобренный в Евросоюзе, лечил дефицит липопро-
теинлипазы —
редкое наследственное заболева-
ние, которое может привести к тяжелом у панкреа-
титу. Препарат вста вляет ген липопротеинлипазы
в мышечные клетки. Но из-за того что это заболе-
вание проявляется у очень малого числа пациен-
тов, препарат оказался убыточным. К 2017 г. про-
изводитель отказался продлевать регистрацию
препарата; «Глибера» ушла с рынка.
«ИМЛИГИК». Препарат был одобрен в Китае,
США, ЕС для лечения меланомы у пациентов с ре-
цидивом поражения кожи после первой операции.
«Имиглик» — это генетически модифицированный
вирус. Непосредственно в оп ухоль с помощью ви-
русного вектора вводится ген, который реплици-
руется и запускает синтез белка, стимулирующего
имм унную систем у убить раковые клетки.
«КИМРАЙА». Препарат, разработанный для па-
циентов с В -клеточным острым лимфобластным
лейкозом —
видом рака, поражающим лейкоци-
ты у детей и подростков. «Кимрайа» был одобрен
в США в 2017 г. и в ЕС в 2018 г. Препарат вставля-
ет новый ген в Т -лимфоциты пациента, давая им
возможность на ходить и убивать раковые клетки.
«ЛУКСТУРНА». Препарат, одобренный в США
в 2017 г. и в ЕС в 2018 г., предназначен для лечения
редкой формы наследственной слепоты, которая
называется «ретинальная дистрофия, связанная
с биа ллельной м утацией в гене RPE65». Эта болезнь
имеется примерно у 1–2 тыс. пациентов в США,
у которых мутация присутствует в обеих копиях
этого гена. «Лукстурна» доставляет норма льную ко -
пию RPE65 в клетки сетчатки пациентов, позволяя
им синтезировать белок, необходимый для превра-
щения света в электрические сигналы, и та ким об-
разом восстанавливает зрение.
«СТРИМВЕЛИС». Каждый год в Европе диагно-
стируют около 15 случаев тяжелого иммунодефи-
цита, вызванного редким наследственным заболе-
ванием — дефицитом аденозиндиаминазы (АДА).
Организм эти х пациентов не может синтезировать
фермент АДА, который необходим для здоровья
лейкоцитов. «Стримвелис» одобрен в ЕС в 2016 г.
Для лечения ген, ответственный за синтез АДА,
вводят в стволовые клетки, взятые из костного моз-
га пациента. Затем эти клетки возвращают в кро-
воток, по котором у они перемещаются в костный
мозг и начинают производить нормальные белые
кровяные к летки, способные синтезировать АД А.
«ЕСК АР ТА». Разработана для лечения В -круп-
ноклеточной лимфомы, была одобрена в США
в 2017 г. и в ЕС в 2018 г. Сейчас препарат проходит
Введение генов в клетку
Такие препараты используют безвредный вирус
для переноски полезного гена вн утрь клеток, затем
вирус вставляет ген в существующий геном и вли-
яние вредоносной мутации в другом гене прекра-
щается.
«ГЕНДИЦИН». Китайские органы государствен-
ного регулирования одобрили в 2003 г.
первую
коммерчески доступную генную терапию для ле-
чения одной из форм рака кожи — плоскоклеточ-
ной карциномы головы и шеи. «Гендицин» — в ирус,
созда нный для переноски гена, несущего инструк-
ции для синтеза белка, борющегося с опухолями.
Вирус вставляет ген в клетки опухоли, заставляя
их увеличивать экспрессию генов, подавляющих
работу опухоли, и факторов иммунного ответа.
Этот препарат все еще ожидает одобрения в США.
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
87
клинические испытания в Китае.
В-крупноклеточная лимфома поража-
ет белые кровяные клетки — лимфоциты.
При лечении используется под ход, извест-
ный как CA R-T -клеточная терапия. С помо-
щью вируса в Т -лимфоциты пациента вне-
дряют ген, кодирующий белок х имерных ан-
тигенных рецепторов (CAR). Когда эти клетки
возвращают в организм пациента, CAR помо-
гают им атаковать и убивать раковые клетки
в кровотоке.
«ЗОЛДЖЕНСМА». В мае 2019 г. в США одо-
брено использование «Золдженсмы» для де-
тей младше двух лет со спинальной мышеч-
ной атрофией, нейромышечным заболевани-
ем, от которого страдает примерно 1 из 10 тыс.
человек по всему миру. Это одна из лидиру-
ющих генетических причин младенческой
смертности. «Золдженсма» вставляет здоро-
ву ю копию человеческого гена SMN-белка
в мотонейроны пациента при однократном
применении лекарства.
«ЗИНТЕГЛО».
Получивший одобрение
в ЕС в мае 2019 г. «Зинтегло» лечит бета-та-
лассемию — з аболевание крови, при кото-
ром снижается способность синтезиро-
вать гемоглобин (железосодержащий бе-
лок в эритроцита х) и возникает опасная
для жизни анемия. Препарат был одобрен
для пациентов 12 лет и старше, которым
требовались регулярные переливания кро-
ви. С помощью вируса в стволовые клетки,
взятые у пациента, вводят здоровые копии
гена для синтеза гемоглобина. Затем эти
клетки возвращаются в кровоток и транс-
портируются в костный мозг, где они начи-
нают создавать здоровые эритроциты, способ-
ные синтезировать гемоглобин.
Вмешательство в работу генов
При этом под ходе используют специа льно син-
тезированные нити
РНК или ДНК (олигонукле-
отиды), которые, попадая в клетки пациента,
могут прикрепиться к специфичному гену
или соответствующей ем у мРНК, эффектив-
но инактивируя их. Некоторые типы лечения
используют антисмысловой метод, назван-
ный в честь одной из цепей ДНК, а другие ис-
пользуют маленькие цепочки РНК, которые
блокируют мРНК с инструкциями, идущие
от гена к месту синтеза белка.
«ДЕФИТЕЛИО». Этот препарат содер-
жит смесь одноцепочечных олигонуклео-
тидов, полученных из слизистой оболоч-
ки кишечника свиней. Он был одобрен
(с ограничениями) в США и ЕС в 2017 г. для
лечения тяжелых случаев веноокклюзивной
болезни. Это заболевание, при котором у па-
циентов, перенесши х трансплантацию кост-
ного мозга, происходит обструкция венул
в печени.
« ЭКС ОНДИС 51». В 2016 г. в США одобре-
но использование «Эксондис 51», несмо-
тря на разногласия относительно его эф-
фективности; два члена экспертной груп-
пы FDA подали в отставку в знак протеста
против этого решения. Предназна-
чен для лечения одной из форм
мышечной дистрофии Дюшенна.
Воздействует на мутантн ую РНК,
кодирующую белок, который помо-
гает присоединять цитоскелет мы-
шечных волокон к внеклеточном у ма-
триксу. «Эксондис 51» эффективно вы-
лечивает примерно 13% больны х.
«КИНАМРО».
Одобренный в США
в 2013 г. «Кинамро» был разработан для
подавления или эффективного сниже-
ния синтеза белка, который участвует
в производстве липопротеинов низкой
плотности (ЛПНП). Этот препарат вво-
дится под кожу и используется для сни-
жения уровня ЛПНП у пациентов с опас-
но высоким уровнем холестерина.
«М АКУГЕН».
Возрастная макулоди-
строфия выступает одной из основных
причин потери зрения у людей старше 60.
Она вызвана ухудшением состояния цен-
тра сетчатки из-за подтекания кровенос-
ных сосудов. Одобренный в США «Маку-
ген» блокирует врастание этих сосудов
под сетчатку, таким образом вылечивая
заболевание.
«СПИНРАЗА». Получив в 2016 г. одо-
брение FDA , «Спинраза» стала первой
генной терапией для спинальной мы-
шечной атрофии. Это наследственное
заболевание, вызванное низким уров-
нем SMN, ключевого белка, необходимого
для поддержания работы мотонейронов.
«Спинраза» связывается с мРНК-копией
«резервного» гена SMN2, превращая эту
мРНК в инструкцию для синтеза нормально
функционирующих белков.
Джим Дэли (Jim Daley) — внештатный
журналист из Чикаго.
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
88 В мире науkи | [03] март 2020
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
89
БОЛЬШИЕ ДАННЫЕ
Все мы
Чтобы избежать неравенства,
генная терапия должна учитывать
многообразие меньшинств, и для
этого создан большой генетический
проект
Стефани Девани
КОГДА ПРИМЕРНО 20 ЛЕТ НАЗАД гонка «к то
первый секвенирует полный геном человека» по-
дошла к финишу, я была совершенно заворожена
происходящим. Начиналось новое столетие, и ка-
залось — еще чуть-чуть, и мы узнаем про жизнь
все, что записано в ДНК. Я была тогда студенткой,
очарованной наукой, и думала, что как только мы
выстроим в линию все 3,1 млрд пар оснований, со-
ставляющих наш геном, так сразу поймем все, что
нам нужно знать о человеческом здоровье и бо-
лезнях.
от 1,7 млн индивидуальных геномов, проанали-
зированны х к том у времени. Разнообразие бы ло
очень низким. За несколько последующих лет си-
туация не стала лучше, и только четыре года на-
зад баланс начал восстанавливаться. Но евро-
пейцы все еще представлены значительно луч-
ше, чем кто-либо еще.
Такое неравенство, е сли его не исправить, при-
ведет к неравенству и в здравоохранении. Сейчас
все больше и больше людей узнают о причина х
своих заболеваний потому, ч то врачи могут найти
эту информацию в геноме. Существуют сотни ле-
карств, которые учитывают вашу генетическую
информацию, поскольку гены влияют на то, к а к
препарат будет действовать на организм. А знание
генетических особенностей позволит врачам л уч-
ше подобрать необходимую дозу. Кроме того, чем
больше мы узнаем сейчас о генетических факто-
ра х разных форм рака, тем проще врачам будет
их диагностировать и лечить в будущем. Однако
если вы не белый мужчина, то у вас будет другой
набор генов и вам может не подойти такой способ
лечения.
Например, астма в США чаще всего встречается
у афроамериканцев и латиноамериканцев, однако,
по данным исследований, обычные ингаляцион-
ные лекарства не помогают им так же хорошо, к а к
белым американцам. Азиатам опаснее принимать
противосудорожный препарат карбамазепин: это
может привести к серьезным последствиям, в том
числе и смерти. Никто из тех, кто разрабатывал
или назначал эти препараты в самом начале их
использования, не мог предугадать подобные про-
блемы. Если ДНК — действительно один из важ-
ны х факторов при поиске более эффективного
В то первое десятилетие я да же не подозрева-
ла, ка к много людей осталось за бортом генети-
ческой медицины. Поэтом у через несколько лет,
сразу после того как защитила диссертацию в об-
ласти молекулярной генетики, я была пораже-
на, к огда исследователи из Дюкского универси-
тета объявили, ч то 96% данных по геному полу-
чено от людей европейского происхождения. Это
не было эффектом малых чисел. Это была доля
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
90 В мире науkи | [03] март 2020
лечения, то нам надо решить проблему
с разнообразием в генетических данных.
Я надеюсь, ч то этому поможет исследо-
вательская программа «Все мы» (All of Us),
которой я занимаюсь. Она была запуще-
на в 2018 г. Национальными институтами
здравоохранения. Мы просим более мил ли-
она людей из разны х групп присоединиться
к нашем у проекту в качестве не просто объ-
ектов, но партнеров по исследованию, к о -
торые будут делиться с нами полной меди-
цинской информацией на протяжении всей
жизни. У нас уже есть 250 тыс. у частников.
Более 51% из них представляют расовые
и этнические меньшинства, более 10% —
сексуальные и гендерные меньшинства,
а в целом более 80% участников относится
к тем группам, которые раньше были недо-
статочно представлены в исследованиях.
Людям, которые хотят присоединить-
ся к программе, надо зайти на наш сайт
(www.joinallofus.org) и кликн уть на «Присое-
диниться сейчас» (Join Now). Согласившись
участвовать, люди могут предоставить нам
информацию из своих медицинских карт,
заполнить различные опросники о здо-
ровье и образе жизни, а также поделить-
ся другими показателями: например, мож-
но синхронизировать данные своего фит-
нес-браслета с нашей программой. У нас
есть сотни регистрационны х точек в мест-
ных больницах и центра х здоровья по всей
стране, где участники могут сдать кровь
и мочу, ч тобы исследователи могли изу-
чить их ДНК. Мы надеемся, что эти люди
останутся с нами на протяжении десяти
лет или даже больше, потому что по мере
развития проекта мы постоянно предлага-
ем участникам новые способы узнать о себе
и внести свой вклад в исследование.
Подходящий момент
Во многом такое сотрудничество участни-
ков и исследователей связано с развитием
тех нологий. Первое секвенирование челове-
ческого генома обошлось в $1 млрд. Сегодня
подобная задача решается за сутки и стоит
менее $1 тыс. Стало легче объединить эту
информацию и другие важные медицинские
сведения. Организации здравоохранения
начали переводить бумажные карты своих
пациентов в электронный формат. По состо-
янию на 2017 г. сертифицированную элек-
тронн ую систему записи использова ли 96%
больниц в США и 80% врачей, принимаю-
щих амбулаторно. Новые приложения для
смартфонов и других устройств, таких как
«умные» часы, позволяют собирать данные
Неравенство в генетических
исследованиях
По состоянию на 2018 г., чтобы установить связь между генами и риском
заболевания, ученые уже провели сотни исследований, которые назы-
ваются полногеномным поиском ассоциаций (genome-wide association
studies, GWAS), где изучили ДНК тысяч разных людей. Однако в этих иссле-
дованиях расы были представлены неравномерно. Среди всех участни-
ков 78% были белыми европейского происхождения, и лишь 2% имели аф-
риканское и 1% — латиноамериканское происхождение. Эти исследования
в основном сконцентрированы на европейской части популяции и реже
на других. Поэтому в таких работах редко попадается генетический вари-
ант, который может быть связан с тем или иным заболеванием у неевро-
пейской части населения. Из-за такой неполноты данных трудно анализи-
ровать и понимать значение разных генетических вариантов.
Расовые группы в опубликованных исследованиях
по поиску ассоциаций
Не указано
Сложное, но не европейское
* Эти столбики
показывают долю
исследований, в которых
было представлено
соответствующее
происхождение. В каталоге
GWAS содержатся только
работы, опубликованные
на английском языке.
Сложное,
в том числе европейское
Большой Ближний Восток /
Коренные американцы /
Океания
Другое и смешанное
Латиноамериканцы
Африканцы
Другие азиаты
Восточноазиаты
Европейцы
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Д
о
л
я
(
%
)
Отдельные люди
Исследования*
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
91
непосредственно от человека и практически
из любой точки мира. Эти достижения упро-
щают процесс сбора, хранения и обработки
большого объема данных для поиска отве-
тов на вопросы о причина х и последстви-
ях разных заболеваний. С другой стороны,
подобные тенденции порождают большие
и важные вопросы о приватности. Для та-
кого проекта, к а к наш, очень важно иметь
надежную защиту и полную прозрачность
для участников.
Еще очень важно относиться к этим лю-
дям как к партнерам. В прошлом такие дей-
ствия медицинских исследователей, к а к ис-
следование сифилиса в Таскиги, где ученые
обманули группу больных сифилисом аф-
роамериканцев, оставив их без адекватного
лечения, или широкое использование кле-
ток линии HeLa, которые были взяты у па-
циентки Генриетты Лакс (Henrietta Lacks)
без ее ведома и разрешения, подорвали до-
верие меньшинств. Люди хотят видеть, к а к
продвигается исследование с ними, а не
о них . Чтобы преодолеть недоверие, м ы ис-
пользуем новую модель работы, основан-
ную на сотрудничестве испытуемых и ис-
следователей с учеными степенями. Участ-
ники входят в состав консультативных
и руководящих советов, рабочих и целе-
вых групп. Мы сотрудничаем и советуем-
ся также с местными организациями здра-
воохранения, больницами и общественны-
ми группами, к оторые помогают нам найти
участников исследования. Такое объедине-
ние не часто встречается в крупных меди-
цинских проектах, и мы еще учимся, к а к
лучше это организовывать.
Есть несколько исследова ний, которые
мы использовали в качестве примера, ч то-
бы за ложить базу для развития желаемых
долговременны х отношений, исследова-
ний, которые меняют медицину к лучшему.
В частности, таково Фремингемское иссле-
дование сердца, к оторое началось в 1948 г.
на 5 тыс. преимущественно белых мужчин
и женщин в одном городке в штате Масса-
чусетс. 9 9 % из них продолжают участво-
вать в исследовании и по сей день. По мере
того как участники из года в год предостав-
ляют данные, исследователи могут наблю-
дать, ка к меняется состояние их сердец
с течением времени. В этом исследовании
были выявлены такие факторы риска, ка к
высокое кровяное давление, высокий уро-
вень холестерина, курение и ожирение.
Это настолько вошло в наши коллектив-
ные представления о здоровье, ч то кажется
очевидным.
Неравенство
компенсировано
В новом проекте точной медицины «Все мы» участвуют большие
группы той части населения, которая была плохо представлена
в предыдущих генетических исследованиях. Эта программа, фи-
нансируемая Национальными институтами здоровья, начала на-
бирать участников в 2018 г. К октябрю 2019 г. их было уже больше
250 тыс., среди которых более 20% были афроамериканцами или
африканцами, около 18% — латиноамериканцами и испанцами,
около 3% — азиатами и 6,7% — смешанных рас. Чуть меньше по-
ловины — белые. Цель проекта — собрать генетические данные
и другие показатели здоровья более чем у 1 млн человек.
Д
о
л
я
у
ч
а
с
т
н
и
к
о
в
*
60
50
40
30
20
10
0
Афроамериканцы и африканцы
Другие† Азиаты
Не указано
Латиноамериканцы и испанцы
Более чем одна раса/национальность
Белые
* Состояние на 9 октября 2019 г. Испытуемым было
предложено выбрать все подходящие категории.
† Эта группа включает в себя следующие категории:
американские индейцы или коренные жители Аляски;
люди средневосточного или североафриканского
происхождения; коренные гавайцы или жители других
тихоокеанских островов; ничего из перечисленного.
РЕВОЛЮЦИЯ В ГЕННОЙ ТЕРАПИИ
92 В мире науkи | [03] март 2020
Дальнейший путь
Такие медицинские открытия мы плани-
руем увидеть и в нашем проекте, но хо-
тим пойти еще дальше — ч тобы у нас были
не только белые участники, но и все воз-
можное многообразие людей. Мы не пла-
нируем ограничиваться расовыми ярлы-
ками, за которыми могут скрываться очень
разные группы. Если мы разберемся в пер-
вопричина х нашего здоровья и болезней,
то поймем, в чем наши сходство и разли-
чия. Например, е сть серповидно-клеточная
анемия — болезнь, возникающая, е сли че-
ловек унаследовал два мутантных гена ге-
моглобина, белка, переносящего кислород.
Ею болеют 100 тыс. афроамериканцев и бо-
лее 20 млн человек по всем у миру. С дру-
гой стороны, серповидно-клеточная ано-
малия, возникающая, если мутация есть
только в одном гене гемоглобина, дает лю-
дям определенные преимущества, делая их
устойчивыми к малярии. Это имеет смысл,
если ваши предки жили в Африке, где бушу-
ет ма лярия. Однако новые исследования по-
казывают, что серповидно-клеточная ано-
малия — не такая безобидная, к а к счита-
лось ранее, она увеличивает риск болезни
почек. Некоторые афроа мериканцы более
подвержены таком у риску, а некоторые ме-
нее. Нам еще предстоит узнать, почем у это
так и как взаимодействие разных вариан-
тов генов влияет на здоровье людей с серпо-
видно-клеточной аномалией. Информация,
полученная из ДНК миллиона участников
проекта «Все мы», поможет ученым узнать
намного больше о таких сложных призна-
ках, ка к этот.
Мы должны начать с широких категорий,
чтобы набрать достаточно людей, среди ко -
торых можно будет разглядеть более мелкие
группы. Сейчас мы уже даже перевыпол-
нили нашу задачу. Например, в США 13%
граждан — афроамериканцы, однако в пре-
дыдущих геномны х исследованиях их было
всего 3%. Среди участников нашего проек-
та афроамериканцев уже 21,5%. Аналогич-
но с латиноамериканцами: среди жителей
США их 18%, но в базе геномных данных —
менее 1%. Среди участников проекта «Все
мы» латиноамериканцев 17,6%.
Такое разнообразие поможет больше уз-
нать, к а к ДНК влияет на здоровье у пред-
ставителей разных сообществ, однако мы
обращаем внимание не только на эту моле-
кулу. Когда речь идет о заболеваниях, по-
мимо генов важную роль играют еще мно-
гие другие факторы. Мы знаем, ч то на здо-
ровье влияют место вашего рождения, ваша
еда, испытываемый стресс и другие кли-
нические и биологические факторы, но мы
не знаем в какой степени. Если мы посмо-
трим на некоторые на иболее распростра-
ненные в популяции хронические заболе-
вания, такие, например, к а к гипертония,
то увидим, ч то многие из них непропор-
ционально сильно поражают людей, на хо-
дящихся в социально или экономически
уязвимом положении. И в да нный момент
можно уверенно говорить, что ни раса, н и
национа льность сами по себе не ста новятся
определяющим фактором. На риск возник-
новения заболевания влияют состав семьи,
социоэкономический статус, такие факто-
ры стресса, к а к травма, половое и гендерное
неравенство, наличие полноценного пита-
ния, доступность врачебной помощи и мно-
гие другие обстоятельства, которые можно
оценить по данным, пол ученным в проекте
«Все мы».
В ближайшие несколько лет нам надо
сопоставить обширную информацию
об участниках с их геномными данными.
Как только это будет сделано, м ы вместе —
ученые, участники проекта «Все мы» и все
вы — пол учим более ясное представление
о том, к а к гены и окружающая среда вли-
яют на развитие болезней и, главное, ч то
с этим можно сделать.
Стефани Девани (Stephanie Devaney) —
молекулярный генетик, заместитель
руководителя исследовательской программы
Национальных институтов здоровья «Все
мы» (All of Us). Была ведущим сотрудником
в Инициативе Белого дома в сфере точной
медицины.
Перевод: М.С. Багоцкая
СПЕЦРЕПОРТАЖ
И
ScientificAmerican.com/
InnovationsIn/dna-drug-revolution
94 В мире науkи | [03] март 2020
I
l
l
u
s
t
r
a
t
i
o
n
b
y
G
é
r
a
r
d
D
u
b
o
i
s
Вот две цитаты в качестве наглядного примера:
«С тех пор как в конце 1940-х гг. произошел по-
следний большой прорыв в области искусственно-
го интеллекта, ученые всего мира искали способы
его использования для совершенствования техно-
логий, ч тобы выйти за рамки того, чего может до-
стичь сегодня самая сложная программа искус-
ственного интеллекта».
«Даже сейчас идут исследования, чтобы выяс-
нить, что новые программы искусственного ин-
теллекта смогут делать, оставаясь в рамках те-
кущего уровня интеллекта.
Большинство про-
грамм ИИ, со зданных до настоящего времени,
ограничивались в основном принятием простых
решений или выполнением простых операций
с относительно небольшими наборами данных».
Эти два абзаца на писа л G P T-2 , языковый бот, к о -
торого я опробовал прошлым летом. Бот был раз-
работан расположенной в Са н-Фра нциско орга-
низацией Open AI, продвигающей дружественный
ИИ. GP T-2 — это алгоритм МО с дурацкой на пер-
вый взгляд задачей: ему дают произвольный на-
чальный текст, а он должен предсказать следую-
щее слово. Сеть не учат «понимать» написанное
в сколько-нибудь человеческом смысле. В процес-
се обучения бот настраивает внутренние связи
СОЗНАНИЕ
Пруст среди
машин
Уровень компьютерного интеллекта может
приблизиться к человеческому уже на нашем
веку. Но смогут ли компьютеры осознанно
воспринимать окружающий мир?
Кристоф Кох
тремительно приближается то время, когда мыслительные
способности компьютеров достигн ут человеческого уровня.
Алгоритмы машинного обучения (МО) становятся все более
мощными, и мы чувствуем, ка к они уже дышат нам в заты-
лок. Благодаря стремительному прогрессу в ближайшие де-
сятилетия появятся машины с интеллектом человеческого
уровня, способные говорить и размышлять, которые внесут
громадный вклад в экономику, политику и в военное дело. Рождение настоящего ис-
кусственного интеллекта неизбежно повлияет сильнейшим образом на будущее че-
ловечества, в том числе на то, будет ли оно у нас вообще.
ОБ АВТОРЕ
Кристоф Кох (Christof Koch) — начальник научного отдела
и президент Институ та Аллена по исследованию мозга, науч-
ный консультант журнала Scientific American.
Сознание
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
95
Сознание
96 В мире науkи | [03] март 2020
в своих искусственных нейронны х сетях так, ч то-
бы лучше всего предсказывать следующее слово.
После обучения на материале 8 млн веб-страниц
он содержит более миллиарда соединений, ими-
тирующих синапсы, соединяющие нейроны. Ког-
да я ввел первые несколько предложений статьи,
которую вы читаете, алгоритм выдал два абза-
ца, которые звучали, к а к попытка первокурсни-
цы, з адремавшей на вводной лекции по машинно-
му обучению, вспомнить, о чем шла речь. На вы-
ходе имеются все нужные слова, собранные
во фразы, — на самом деле, весьма неплохой ре-
зультат! При повторном вводе того же текста алго-
ритм выдаст что-нибудь новое.
В будущем такие боты создадут лавину «глубин-
но поддельных» отзывов о продуктах и новостей,
которые усилят загрязнение интернета. Они ста-
нут еще одним примером программ, которые вы-
полняют действия, до сих пор считавшиеся исклю-
чительно человеческими, — и грают в стратегиче-
скую игру StarCraft, переводят текст, дают личные
рекомендации про книги и фильмы, узнают людей
на фотография х и видео.
В дальнейшем потребуется еще много достиже-
ний в области машинного обучения, прежде чем
алгоритм сможет написать шедевр столь же цель-
ный, к а к роман Марселя Пруста «В поисках утра-
ченного времени», но это неизбежно случится.
Вспомним, ч то все первые попытки играть в ком-
пьютерные игры, переводить и говорить были не-
уклюжи и не воспринимались всерьез, потому
что им явно не хватало мастерства и сноровки.
Но с изобретением гл убоких нейронных сетей у ин-
формационных технологий появилась мощная вы-
числительная инфраструктура, компьютеры ста-
ли непрерывно совершенствоваться, и теперь их
достижения уже не кажутся смешными. Как мы
уже видели на примере ша хмат и покера, совре-
менные алгоритмы могут обыграть людей. Когда
они это делают, наш первоначальный смех сменя-
ется ужасом. Не вызвали ли мы полезных духов,
которы х теперь неспособны контролировать, к а к
это сделал ученик чародея в балладе Гете?
Искусственное сознание?
Несмотря на то что среди экспертов нет едино-
го мнения о том, из чего именно состоит интел-
лект, настоящий или искусственный, большин-
ство согласны, что рано или поздно компьютеры
достигнут того, ч то на жаргоне программистов на-
зывается «общий искусственный интеллект» (ОИИ).
Непонятно другое: будет ли ОИИ что-нибудь чу в-
ствовать? Смогут ли программируемые компьюте-
ры когда-нибудь обрести сознание?
Под «сознанием», или «субъективным ощущени-
ем», я подразумеваю то, ч то присуще любом у пере-
живанию, —
например, восхитительный вкус па-
сты Nutella , о строе жжение больного зуба, медлен-
ное течение времени, к огда человек скучает, или
чувство бодрости и тревоги непосредственно пе-
ред началом соревнований. Говоря в духе филосо-
фа Томаса Нагеля, система обладает сознанием,
если возможно быть этой системой.
Вспомните то неловкое ощущение, когда вы
внезапно осознали, что совершили оплошность
и ваша ш утка воспринята как оскорбление. Смо-
гут ли компьютеры когда-нибудь испытывать по-
добные эмоции? Когда вы звоните по телефон у, м и-
нуты идут одна за другой, вы ждете, а искусствен-
ный голос нараспев произносит: «Сожалеем, ч то
заставили вас ждать»; действительно ли программ-
ное обеспечение чувствует себя виноватым, погру-
жа я вас в пек ло общения со службой поддержки?
Нет никаких сомнений в том, ч то наши интел-
лект и опыт — это неизбежное следствие естествен-
ных способностей мозга, а не каки х-то сверхъ-
естественных причин. Этот постулат хорошо слу-
жил науке, к огда люди исследовали мир в течение
нескольких последних столетий. Похожий на тофу
полуторакилограммовый человеческий мозг — это,
безусловно, с амый сложный кусок активной мате-
рии в известной нам части Вселенной. Но он дол-
жен подчиняться тем же физическим законам, ко -
торым подчиняются собаки, деревья и звезды. Тут
не может быть исключений. Мы пока не до конца
понимаем, к а к работа мозга создает переживания,
но мы ощущаем их постоянно: одна группа нейро-
нов активна, к огда вы видите цвета, а клетки в дру-
гой области коры работают, когда вы в шутливом
настроении. Когда нейрохирург стимулирует эти
нейроны электродами, люди видят цвета или начи-
нают смеяться. И наоборот, вык лючение мозга при
наркозе устраняет эти ощущения.
Если учитывать широко известные предположе-
ния об устройстве сознания, следует ли ожидать,
что развитие настоящего искусственного интел-
лекта приведет к появлению искусственного со -
знания?
Размышляя над этим вопросом, м ы неизбежно
приходим к развилке, откуда идут два принципи-
ально разных пути. Дух времени, воплощенный
в таких романах и фильмах, к а к «Бегущий по лез-
вию», «Она» и «Из машины», решительно ведет нас
в сторону предположения, что по-настоящему ум-
ные машины будут чувствовать. Они смогут гово-
рить, рассуждать, з аниматься самоконтролем и са-
моана лизом. Следовательно, у ни х будет сознание.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Вскором времени появятся машины с человеческим
уровнем интеллекта.
Неясно, будет ли у них настоящее сознание.
Почему? Вряд ли осознанные чувства могут возник-
нуть даже у самых сложных моделей мозга.
Сознание
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи
97
Данное направление наиболее ярко отражено
в теории глоба льного нейронного рабочего про-
странства (ГНРП), одной из главных научных тео-
рий сознания. Она утверждает, ч то сознание воз-
никает из-за некоторых особенностей строения
мозга.
Ее происхождение можно проследить до систем,
использующих принцип «классной доски» в ин-
форматике 1970-х гг., к огда специализированные
программы обращались к общему хранилищу ин-
формации, называвшемуся классной доской, или
центральным рабочим пространством. Психоло-
ги утверждали, что такой же механизм обработ-
ки информации существует в мозге и обеспечивает
человеческое мышление. У него маленький объем,
поэтому только одно ощущение, мысль или воспо-
минание занимают рабочее пространство в каж-
дый момент времени. Новая информация конк ури-
рует со старой и вытесняет ее.
Сотрудники Коллеж де Франс —
специа лист
по когнитивной нейробиологии Станислас Деан
(Stanislas Dehaene) и молекулярный биолог Жан-
Пьер Шанже (Jean-Pierre Changeux) — объяснили,
ка к эти идеи соответству ют строению са мого внеш-
него слоя серого вещества головного мозга — к оры.
Два листа шириной и толщиной с пиццу среднего
размера, один спра ва, а другой слева, сильно смяты
и втиснуты в защищающий их череп. Деан и Шан-
же предположили, ч то рабочее пространство об-
разовано сетью пирамидных возбуждающих ней-
ронов, связанных с обширными областями коры,
в частности префронтальной, височно-теменной
и поясной ассоциативными зонами.
Б льшая часть активности мозга остается при-
вязанной к одном у месту и поэтом у бессознатель-
ной. Например, так работает модуль, контроли-
рующий направление взгляда (мы почти не заме-
чаем, ка к это делаем), или модуль, регулирующий
положение тела. Но когда активность в одной или
нескольких областях превышает пороговое зна-
чение, например когда кому-то показывают бан-
ку с Nutella, это вызывает вспышку, волну нервно-
го возбуждения, к оторое распространяется по все-
му рабочему пространству, по всему мозгу. Таким
образом, эти сигналы становятся доступными для
множества дополнительных процессов, таких как
язык, планирование, система подкрепления, по-
падают в буфер кратковременной памяти и пол у-
чают дост уп к долговременной. За счет обширного
распространения информации она становится со -
знательной. Уника льное ощ ущение от восприятия
Nutella возникает благодаря пирамидным нейро-
нам, взаимодействующим с областью планирова-
ния движений, которая командует схватить ложку
и зачерпнуть ореховую пасту. В то же время другие
модули переда ют сигна л об ожидаемом подкрепле-
нии в виде большой порции дофамина, поскольку
в лакомстве содержится много жира и сахара.
Сознательные ощущения возникают из-за того,
что этот а лгоритм взаимодействует с сенсорными
входами, моторными выходами и внутренними пе-
ременными, связанными с памятью, мотивацией
и предвкушением. Наличие сознания свидетель-
ствует о том, ч то происходит обширная обработка.
Теория ГНРП полностью соответствует современ-
ным идеям о почти бесконечных возможностя х вы-
числительных систем. Сознание — это всего лишь
хитрая уловка.
Внутренняя причинная сила
А льтернативный вариант — теория интегрирован-
ной информации (ТИИ) — использует более фунда-
ментальный подход для объяснения сознания.
Главный автор проекта — пси хиатр и нейроби-
олог из Висконсинского университета в Мадисоне
Джулио Тонони (Giulio Tononi). Вместе с другими
учеными свой вкла д в эту теорию внош у и я. В дан-
ной теории все начинается с полученного опы-
та и активации синапсов, обеспечивающих «ощу-
щение» этого опыта. Интегрированная информа-
ция —
математическое выражение количества
«внутренней причинной силы», которой обладает
тот или иной процесс. Возбуждающиеся нейроны,
переда ющие через синапсы сигна лы низлежа щим
клеткам, — это один из механизмов наряду с элек-
тронными схемами, состоящими из транзисторов,
конденсаторов, резисторов и проводов.
Внутренняя причинная сила — это не какое-то
абстрактное понятие, е е можно точно оценить для
любой системы. Чем сильнее зависят от текуще-
го состояния системы воспринимаемые входящие
сигналы (причины) и исходящие сигналы (след-
ствия), тем большей причинной силой она обладает.
Согласно ТИИ, любой механизм будет иметь со -
знание, если он обладает внутренней силой и его
состояние связано с его прошлым и будущим. Чем
больше интегрированная информация системы,
обозначаемая греческой буквой («фи»), которая
может принимать нулевое или положительное зна-
чение, тем больше сознания имеется у системы.
Если у чего-то нет внутренней причинной силы,
то оно ничего не ч увствует, его равно н улю.
Если учитывать неоднородность нейронов коры
и сильное перекрывание у них входящих и исхо-
дящих связей, объем интегрированной информа-
ции в коре огромен. С опорой на эту теорию был
создан измеритель сознания, который сейчас те-
стируют в клинике. С его помощью определяют,
на ходится ли человек в устойчивом вегетативном
состоянии или в состоянии минимального созна-
ния, под действием анестезии, или у него синдром
«запертого человека», когда сознание присутству-
ет, но человек не может вступать в комм уникацию,
или же там внутри уже никого нет. Если оценить
причинную силу программируемых цифровых
компьютеров на уровне металлических деталей —
Сознание
98 В мире науkи | [03] март 2020
транзисторов, проводов и диодов, к оторые состав-
ляют физическую основу для любого вычисле-
ния, — получается, ч то их внутренняя причинная
сила и их
н и ч тожно ма лы. Более того,
не зави-
сит от того, к а кое используется программное обе-
спечение, происходит ли вычисление су ммы на ло-
гов или имитация работы мозга.
На самом деле, согласно этой теории, две сети,
выполняющие одинаковые операции ввода-выво-
да, но имеющие разную конфигурацию, могут об-
ла дать разным количеством
. У одной сети может
не быть
, а у другой может принимать большое
значение. Хотя внешне они кажутся идентич-
ными, одна из них что-то переживает, тогда как
ее зомби-двойник не чувствует ничего. Разница
скрыта внутри, во внутренней схеме сети. Короче
говоря, с ознание — это состояние, а не действие.
Разница между этими двумя теориями состоит
в том, ч то ГНРП объясняет сознание через работу
человеческого мозга, а ТИИ утверждает, ч то на са-
мом деле значение имеют внутренние причинные
силы мозга.
Различия имеют значение при описании коннек-
тома мозга, то есть определении всех синаптиче-
ских связей целой нервной системы. А натомы уже
описали коннектом некоторы х червей. Они рабо-
тают над коннектомом дрозофилы и планируют
всерьез взяться за коннектом мыши в течение сле-
дующего десятилетия. Давайте представим, что
в будущем станет возможно сканировать на уль-
траструкту рном уровне весь человеческий мозг
со всеми примерно 100 млрд нейронов и квадрил-
лионом синапсов после смерти его хозяина, а затем
смоделировать этот орган на каком-нибудь про-
двинутом компьютере, например квантовом. Если
модель достаточно точна, она проснется и станет
вести себя как цифровая копия умершего челове-
ка — говорить и обращаться к его воспоминаниям,
желаниям, страхам и другим чертам личности.
Если теория ГНРП верна и имитации работы
мозга достаточно, ч тобы пол учить сознание, смо-
делированный человек будет обладать сознанием,
воплотившись в компьютере.
И действительно,
загрузка коннектома на сервер, ч тобы люди мог-
ли жить в цифровой загробной жизни, — обычный
ход в научной фантастике.
ТИИ предлагает совершенно другую интерпре-
тацию такой ситуации: модель будет чувствовать
себя так же, к а к програ ммное обеспечение, рабо-
тающее в японском «умном» унитазе, то есть никак.
Она будет действовать как личность, но без каких-
либо естественных чувств, словно зомби (правда,
без желания питаться человеческой плотью).
Для того чтобы получить сознание, необходимы
внутренние причинные силы мозга. Их нельзя смо-
делировать, они изначально должны быть физиче-
ски встроены в механизм. Чтобы понять, почему
моделирование не работает, задумайтесь, почему
никогда не становится мокро при моделировании
ливня, или почему астрофизики могут моделиро-
вать огромную гравитационную силу черной дыры,
не опасаясь, ч то их поглотит пространство-время,
изгибающееся около и х компьютера. Ответ: потом у
что у модели нет причинной силы, чтобы заставить
атмосферный пар сконденсироваться в капли или
вызвать искривление пространства-времени! Тео-
ретически, однако, можно было бы достичь челове-
ческого уровня сознания, если не ограничиваться
моделированием, а создать так называем ую нейро-
морфную технику со структурой, устроенной по об-
разу нервной системы.
Помимо различий в результатах моделирования,
есть и другие. Т И И и ГНРП предсказывают раз-
личное положение в коре эпицентра определен-
ных сознательных переживаний, в одном случае
он расположен в задней части коры, а в другом —
в передней. Это и другие предсказания сейчас про-
веряются в кру пномасштабном совместном проек-
те шести лабораторий в США, Европе и Китае, по-
лучившем только что финансирование в размере
$5 млн от Всемирного благотворительного фонда
Темплтона.
Вопрос, могут ли машины иметь сознание, ва-
жен и по этическим причинам. Если компьютеры
ощущают жизнь с помощью своих собственных
чувств, они перестают быть исключительно сред-
ством достижения полезных для нас целей. Они
становятся самоцельными.
Согласно ГНРП, они превращаются из простых
объектов в субъекты, у них появляется их соб-
ственное «я». Эта проблема убедительно показана
в телевизионных сериа ла х «Черное зеркало» и «Мир
Дикого Запада». Как только когнитивные способ-
ности компьютеров начнут соперничать с челове-
ческими, у машин появится непреодолимое стрем-
ление отстаивать свои юридические и политиче-
ские права —
право не быть уничтоженными,
не подвергаться стиранию памяти, не страдать
от боли и разрушения. Т И И предлагает альтерна-
тивный сценарий —
что компьютеры останутся
всего лишь сверхсложными машинами, призрач-
ными пустыми оболочками, лишенными того, что
мы больше всего ценим: ощущения жизни.
Перевод: М.С . Багоцкая
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ
Серл Дж. Разум мозга — к омпьютерная программа? // ВМН,
No 3, 1990.
What Is Consciousness, a nd Could Machines Have It? Stanislas
Dehaene, Hakwan Lau and Sid Kouider in Science, Vol. 358, pages
486 –492; October 27, 2017.
The Feeling of Life Itself: W hy Consciousness Is Widespread but
Can’t Be Computed. Christof Koch. M I T Press, 2019.
Премия
100 В мире науkи | [03] март 2020
ВЕРНЫ НАУКЕ
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи 101
«За верность науке» — одна из немногих на-
град в сфере медиа, к оторая вручается за по-
пуляризацию науки и поддержку престижа
профессии ученого в России. Она была уч-
реждена в 2014 г. Организаторы — Министер-
ство науки и высшего образования РФ при
поддержке Российской академии наук и Мо-
сковского государственного университета
им. М.В. Ломоносова. Награждение приуро-
чено к главном у профессиона льному празд-
нику научного сообщества —
Дню россий-
ской науки, к оторый традиционно отмеча-
ется 8 февра ля. Именно в этот день в 1724 г.
Петр I направил в Сенат указ «Об учреждении
Академии наук и художеств». В 1999 г. указом
президента России эта дата стала государ-
ственным праздником.
Всего в этом году было представлено для уча-
стия 312 заявок. Победителями премии стали
11 научно-популярных и просветительских
проектов.
Церемония прошла в здании Минобрнауки,
в ней участвова ли президент РА Н А .М. Серге-
ев, ректор МГУ В.А . Садовничий, ми н истр на-
уки и высшего образования РФ В.Н. Фа льков,
первый заместитель министра нау ки и высше-
го образования Г.В. Трубников и др.
Премию журналу «В мире науки» вручил
В.А . Садовничий, а приняли ее наш обозрева-
тель и постоянный автор, известный научный
журналист, п исатель и драматург В.С. Губарев
и заместитель директора НП «Международное
партнерство распространения научных зна-
ний» В.К. Малахина.
Владимир Степанович рассказал: «Я с вол-
нением на хожусь в здании министерства, по-
тому что чуть более 40 лет тому назад здесь,
в кабинете председателя Государственно-
го комитета СССР по науке и технике акаде-
мика Г.И. Марчука, состоялась небольшая
встреча, в которой участвова ли человек де-
сять — главные редакторы научных журна-
лов, Сергей Капица, летчик-космонавт Вита-
лий Севастьянов и ваш покорный слуга. Мы
говорили о том, ч то просветительство и про-
паганду науки нужно поднять на принципи-
ально новый уровень. Были обширные пла-
ны, м ы много придумали, но из этих планов
осуществился один, причем самым гранди-
озным образом. Я имею в виду план, к оторый
предложил Сергей Капица, человек замеча-
тельный, из великолепной, настоящей рус-
ской ученой среды. Достаточно вспомнить его
отца Петра Леонидовича Капицу, брата Ан-
дрея Капицу. Сергей Петрович тогда сказал:
"Нам н ужно объединять весь мир, и в первую
очередь надо объединяться с французским
Science & Vie и с лучшим американским жур-
на лом Scientific American, к оторый существу-
ет больше ста лет". И он блестяще осуществи л
эту идею. Я с удовольствием работаю в этом
журнале. Научной журналистикой я занима-
юсь уже 50 или 60 лет. Вы знаете, чем она хо-
роша? Когда попада ешь в научную среду или
в среду научных журналистов, тебе долж-
но быть тепло. Вот когда я прихожу в журнал
"В мире науки", я чувствую это тепло от его
сотрудников. Спасибо большое!»
А мы, члены редакции, говорим большое спа-
сибо организатора м и экспертам премии «За вер-
ность науке» за высок ую оценк у нашей работы.
Неизменно благодарны основателю и перво-
му главному редактору журнала «В мире нау-
ки» С.П. Капице, которого всегда помним, лю-
бим и чтим.
И, конечно, с ердечно благодарим на ши х чи -
тателей, для которых мы и работаем.
Редакция журнала
«В мире науки / Scientific American»
7 февраля, в преддверии Дня российской науки,
состоялась торжественная церемония награждения
лауреатов VI Всероссийской премии «За верность науке».
Делимся с вами, уважаемые читатели, хорошей новостью:
наш журнал получил высшую награду в номинации
«Лучшее периодическое печатное издание о науке».
ПРЕМИЯ
102 В мире науkи | [03] март 2020
1
5
6
2
3
7
1. В.С . Губарев
2. А .Я. Резниченко (ТАСС «Наука»)
3. Научный директор Московского
планетария Ф.Б. Рублева
4. Справа налево: Г.В. Трубников,
В.А . Садовничий, В.Н. Фальков,
А.М. Сергеев, И.И. Калина
5. В.А . Садовничий, В.С . Губарев, генераль-
ный директор Фонда содействия инно-
вациям С.Г. Поляков, В.К. Малахина
6. Премию получает И.С . Долгов
7. Руководитель фонда «Талант и успех»
Е.В. Шмелева и И.И. Калина вручают
премию Ю.С . Поздняковой
4
www.sci-ru.org
[03] март 2020 | В мире науkи 103
9
8
10
11
12
13
8. Президент РАН А.М . Сергеев
9. Телеведущий, профессор МГУ
Н.Н. Дроздов
10. Участники церемонии
11. Руководитель образовательного
комплекса «Воробьевы Горы»
Е.Х . Мельвиль
12. В.Н. Фальков и декан факультета
журналистики МГУ Е.Л. Вартанова
13 . Струнный квартет QuattroSound
14. Заместитель руководителя
Управления информационной
политики и пресс-службы РАН
Т.А . Вручинская
14
50, 100, 150 лет тому назад
104 В мире науkи | [03] март 2020
S
C
I
E
N
T
I
F
I
C
A
M
E
R
I
C
A
N
,
V
O
L
.
2
2
,
N
O
.
1
0
;
M
A
R
C
H
5
,
1
8
7
0
;
S
C
I
E
N
T
I
F
I
C
A
M
E
R
I
C
A
N
,
V
O
L
.
T
K
,
N
O
.
T
K
;
J
U
L
Y
3
1
,
1
9
1
5
МАРТ 1970
Лунный лазерный отражатель.
В июле прошлого года астро-
навты «А поллона-11» установи-
ли на поверхности Луны угол-
ковый отражатель, к оторый
позволяет измерять рассто-
яние между Землей и Луной
с точностью примерно 15 см.
Однако важно знать не абсо-
лютную величину расстояния между Землей и Лу-
ной, а изменение расстояния, измеряемого в тече-
ние многих месяцев и лет. Такие колебания можно
будет изучать, ч тобы ответить на важные научные
вопросы — например, к а к распределена масса вну-
три Луны, к а ковы скорость, с которой континен-
ты на Земле дрейфуют по направлению друг к дру-
гу (или же удаляются друг от друга), и изменение
местоположения Северного полюса Земли (кото-
рый перемещается в результате воздействия неве-
домых сил). Более фундаментальный вопрос, чем
любой из вышеперечисленных, — действительно
ли постоянна гравитационная постоянная или же
с течением времени она медленно уменьшается.
МАРТ 1920
Вызывает Марс.
Недавнее
предположение, ч то марсиане
пытаются послать нам радио-
сигналы, вероятно, ока жется
беспочвенным, но оно по край-
ней мере привлекло обще-
ственное внимание к важности
предмета. Идея обмена мысля-
ми с разумными существами
на другой планете слишком заманчива для чело-
веческого воображения, ч тобы вызвать от торже-
ние. Общественность следует убедить, ч то обмен
сигналами бы-
стро превратит-
ся в обмен идея-
ми по вопросам,
представляющим
взаимный инте-
рес. Мы хотим об-
судить с марси-
анами научные,
социа льные и ре-
лигиозные пред-
ставления —
и,
если их цивили-
зация намного
старше на шей,
желаем узнать
от них истины,
которые помогут преодолеть наши трудности.
МАРТ 1870
Пневматическая подземка.
Двери «Компании пневмати-
ческого транспорта А льфреда
Бича» впервые открылись для
публики, когда состоялся «При-
ем под Бродвеем», на который
были приглашены руковод-
ство штата, городские власти
и представители прессы. При-
сутствовали все видные деятели города и штата,
и осмотр проводимых работ произвел на них глу-
бочайшее впечатление. Самые разные ежеднев-
ные газеты оп убликова ли отчеты об этом собы-
тии, произведшем в мегаполисе сенсацию. Газета
The New York Herald пишет: «Фактически это был
день открытия первой подземной железной дороги
в А мерике». Демонстрационный проект был разра-
ботан и построен А льфредом Элаем Бичем (Alfred
Ely Beach), главным редактором этого журнала.
Общественный транспорт
Разветвленные
транспорт-
ные сети, которые ежеднев-
но и ежечасно перемеща-
ют людей и товары, хорошо справляются
со своей работой. Однако остается вопрос:
что движет весь этот общественный транс-
порт? В лондонской подземке, открывшейся
в 1863 г., освещаемые газовыми фонарями
вагоны тянули по туннелям «Трубы» (как на-
зывали жители британской столицы свой ме-
трополитен) паровые машины на угле. Долж-
но быть, там было ужасно грязно. Канатные
трамваи в Сан-Франциско привязаны к дви-
жущимся под улицей кабелям, которые тя-
нут стационарные двигатели. Альфред Элай
Бич, один из первых главных редакторов
нашего журнала, продемонстрировал рель-
совый вагон, который толкает вперед давле-
ние воздуха. Среди нынешних идей того, как
заставить вагоны быстро лететь по трубам,
есть и похожие на проект предпринимателя
Илона Маска «Гиперкольцо». По мере того
как сети надземных, подземных и наземных
железных дорог в городах расширялись,
они объединялись с линиями электропере-
дач, формируя более скоростную, более чи-
стую и более эффективную городскую транс-
портную систему. Сейчас (и в обозримом бу-
дущем) эти транспортные сети обслужива-
ют сотни миллионов пассажиров в день, и их
эффективность, возможно, поможет сдер-
жать изменения климата.
Пневматическая подземка Альфре-
да Бича: один из первых транспорт-
ных экспериментов, 1870 г.
Монтаж воздушной электриче-
ской линии для пригородных элек-
тричек в Филадельфии,1915 г.
Читайте в следующем номере
ESTABLISHED 1845
Acting Editor in Chief:
Curtis Brainard
Copy Director:
Maria-Christina Keller
Creative Director:
Michael Mrak
Managing Editor:
Ricki L. Rusting
Chief Features Editor:
Seth Fletcher
Chief News Editor:
Dean Visser
Chief Opinion Editor:
Michael D. Lemonick
Senior Editors:
Mark Fischetti, Josh Fischman, Clara Moskowitz,
Madhusree Mukerjee, Jen Schwartz, Kate Wong
Associate Editors:
Gary Stix, Lee Billings, Sophie Bushwick,
Andrea Thompson, Tanya Lewis, Sarah Lewin Frasier
Editors Emeriti:
Mariette DiChristina, John Rennie
Contributing Editors: Gareth Cook, Lydia Denworth, Ferris Jabr, Anna Kuchment,
Robin Lloyd, Melinda Wenner Moyer, George Musser, Ricki L. Rusting
Art Contributors:
Edward Bell, Zo Christie, Lawrence R. Gendron, Nick Higgins
Art Director:
Jason Mischka
Senior Graphics Editor:
Jen Christiansen
President:
Dean Sanderson
Executive Vice President:
Michael Florek
Vice President, Commercial:
Andrew Douglas
Publisher and Vice President:
Jeremy A. Abbate
© 2020 by Scientific American, Inc.
Оформить подписку на журнал «В мире науки» можно:
в почтовых отделениях по каталогам:
«Роспечать», подписной индекс:
81736 — для физических лиц,
19559 — для юридических лиц;
«Почта России», подписной индекс:
16575 — для физических лиц,
11406 — для юридических лиц;
«Пресса России», подписной индекс: 45724,
www.akc.ru
по РФ и странам СНГ:
ООО «Урал-Пресс»,
www.ural-press.ru
СНГ, страны Балтии и дальнее зарубежье:
ЗАО «МК-Периодика»,
www.periodicals.ru
РФ, СНГ, Латвия:
ООО «Агентство "Книга-Сервис"»,
www.akc.ru
Социальные карты в мозге
Нейронные сети, отслеживающие наше положение
в пространстве и времени, могут участвовать
в определении наших взаимоотношений с людьми.
Первая молекула во Вселенной
Ученые обнаружили во Вселенной загадочные молекулы.
С этих соединений, как предполагают, в космосе
и началась химия.
Водород как решение
Водородная энергетика могла бы вернуть себе прежнее
место в качестве важной составляющей при полном
переходе на возобновляемые источники энергии.
Загадка подъемной силы
Никто до сих пор не способен исчерпывающе объяснить,
почему самолет держится в воздухе.
СПЕЦИАЛЬНЫЙ РЕПОРТАЖ
Искусственный интеллект и цифровое здоровье
Разработка новых лекарств, открытие потенциала
оцифровки персональных данных пациентов,
роботы-радиологи: как ИИ изменит медицину?