Зарядье
Экспозицию в Зарядье можно условно разделить на три части: стенды, лектории и лаборатории. В холле посетители могли узнать много нового о биореакторах или поиграть в настольную игру «Планета микробов». В лекториях ученые представляли доклады, посвященные трем основным темам выставки в «Заповедном посольстве»: жизни и живым системам, здоровью и мозгу. На мастер-классах в лабораториях посетители могли поработать с микроскопами, попрактиковаться в молекулярной биологии, погрузиться в древнюю ботанику и исследовать ископаемую пыльцу, узнать, как выращивается микрозелень и с головой погрузиться в мир науки.
Аквапоника. Инновационный подход к симбиотическому выращиванию.
В лектории «Без границ» биотехнолог растений Елена Радкевич провела лекцию «Аквапоника. Инновационный подход к симбиотическому выращиванию», на которой рассказала о проблеме продовольствия и современных методах ее решения.
Глобальная проблема

Многие крупные организации утверждают, что уже к 2050 году будет жесткая нехватка еды и воды. Тогда придется выращивать на 70 процентов больше продуктов питания, но плодородие земли со временем уменьшается, и возникает проблема с пресной водой. Эти факторы не позволяют создавать достаточно продукции. Поэтому производители разрабатывают технологии, которые помогут вырастить большое количество продуктов в черте города и включают в состав синтезированную еду.
Виды систем
Гидропоника
система, в которой вместо почвы используется питательный раствор на основе минеральных удобрений;
Аэропоника
система, в которой боксы с растениями расположены без почвы, корешки висят в воздухе, и распыление раствора происходит через форсунки на корне;
Аквапоника
природная экосистема замкнутого типа, которая включает в себя три главных живых компонента: растения, рыб и воду.
История возникновения аквапоники
В Китае еще с древних времен одновременно выращивают рыбу и рис. Такая система напоминает аквапонику.
У племен ацтеков были подобные аквапонические островки земледелия, их называли «чинампы» или «плавучие сады». Они представляли собой систему плавучих островов и каналов для выращивания рыбы и сбора урожая.
В 1970-е годы американские ученые начали подробное изучение аквапоники.
Самый большой вклад в развитие аквапоники внесли исследования Джеймса Ракози, доктора и профессора Университета Виргинских островов.
Задача аквапоники – имитировать природный процесс в искусственных системах.
Бактерии – ключ к успеху всей системы.
Они придают растениям вирусную устойчивость, сигнализируют им о создании антиоксидантов, которые способствуют подавлению болезней.

Каждая система в аквапонике уникальна. Количество бактерий, которые там образуются, различно, поэтому одна система не может быть похожей на другую.
Самые крупные проекты
1
В Китае
Самые большие аквапонные проекты, состоящие из 100 и 200 гектаров.
2
В Катаре
Строится аквапонный комлекс площадью 270 000 квадратных метров.
3
В Канаде
Ник Сэвид построил научно-исследовательский комплекс, где ведут исследования и ищут новые инновационные решения для выращивания аквапоники.
В аквапонике нет никаких ограничений. Это полностью природная система, в которой можно выращивать все.

После лекции нам удалось пообщаться с Еленой:

В каких странах аквапонная система сейчас наиболее распространена?
Наиболее распространена в Китае, крупнейший центр, в Сингапуре, Австралии, Америке, но сейчас это всё выставляют на такую большую коммерцию.
А с чем это связано?
С финансированием. Потому что, например, в России, не очень доверяют этим технологиям. Инвесторы не готовы вкладываться во всё это, они боятся. Гидропоника известна уже давным-давно, там всё просчитано и понятно. Здесь мы имеем дело с природой, что-то может пойти не так, надо что-то отлаживать. Чем больше система, тем сильнее её надо контролировать.
Как Вы думаете, когда аквапонная система станет популярнее в России?
В России она уже набирает обороты. Я вхожу в состав команды, которая и занимается строительством этой теплицы. Мы опробовали на каких-то маленьких эксплуатационных системах, похожих на аквариумы. Сейчас мы строим большую теплицу на основе современных технологий, чтобы экономить ресурсы и электроэнергию, но не хватает финансирования.
А возможно ли такое, что в будущем аквапоника полностью заменит традиционную систему выращивания продуктов?
Да, это вполне вероятно. У нас эрозия почвы, целина, очень много земель испорчено и погублено из-за минеральных удобрений. Всё это нужно восстанавливать. Плюс севообороты, которые требуют время, патогены, это очень-очень сложно.
Как скоро это может произойти?
Думаю, что, в связи с нынешним временем, мы на ускоренном этапе. Сейчас будут вкладывать, потому что впереди ожидается голод, несмотря на то, что полки в магазине полные.
Выставка биореакторов
У входа в «Заповедное посольство» проходила выставка биореакторов от Института физиологии растений РАН.
Мы поговорили с представителем института Марией Синетовой:
– Что у вас здесь представлено?

– У нас представлены водоросли из коллекции «микроводы и цианобактерии» института физиологии растений. Эта коллекция собиралась еще с прошлого века. Здесь находятся интересные водоросли, из которых можно получить что-то полезное. Изначально была цель – полеты в космос, чтобы вырабатывать кислород и пищу для космонавтов. Но так как дальние полеты пока так и не состоялись, стали смотреть, а что можно из водорослей получить еще. Оказалось, что много всего: насыщенные жирные кислоты, добавки, биотопливо, удобрения, корма для животных, косметику, пищевые продукты. Мы изучаем нашу коллекцию, смотрим, что можно добыть, учимся их растить в большом количестве, ведь в чистом виде их в природе найти нельзя, а дальше мы масштабируем наше производство. Чтобы что-то получить для уже реальной промышленности, нужны тысячи литров, поэтому у нас одно направление: мы ищем что-то интересное и полезное, и второе направление: мы учимся, как их вырастить в таком количестве, чтобы это можно было запустить уже на реальное производство.

А где это будет использоваться в будущем?

Использоваться может практически, где угодно. Основная проблема сейчас не в том, что негде использовать, а в том, что пока дорого. Потому что требуется электричество и особый температурный режим. Но работы над этим ведутся. Есть идеи, есть технологические решения.
Коров, например, можно кормить не кукурузой, которую можно самим съесть, а добавками хлореллы. Чтобы мясо красной рыбы получалось красным, тоже нужны водоросли. Спирулину даже сейчас можно найти в составе некоторых косметических средств. Она очень хорошо работает на рубцевании послеоперационных швов. Каротиноиды используются как пищевые добавки.
Свойств открыто сейчас огромное количество. С помощью водорослей можно чистить сточные воды, удобрять поля. Перспективным считается, если удастся добывать из них реальное биотопливо, чтобы использовать вместо бензина и нефти. Технологии есть, но их просто надо удешевлять. Над этим и ведется работа.

– Уже удалось из этого выработать что-то масштабное?

Сейчас только какие-то небольшие объемы есть, проблема именно в их переведении на большие масштабы. Можно запустить один автомобиль на биотопливе, но нужен далеко не один. Можно это все сделать, но пока это будет стоить раз в сто дороже, чем то, что производится из нефти.
– Развитие каких технологий может удешевить процесс производства?

Во-первых, выбор тех штаммов, в которых будет много нужного нам вещества и тех, которые очень хорошо и быстро растут. Этим направлением занимаются биологи. Они придумывают условия, в которых это будет все вырабатываться.
Второе направление уже чисто биоинженерное и биотехнологичное – придумать, как сделать дешевый свет и чтоб система не остывала и не нагревалось слишком сильно.
И третье – как добыть вещества из растений. Это задача химиков. Тут проблема в том, что чтобы собрать нужные объекты из растения, нужно либо фильтровать, либо центрифугировать. Это тоже дорогой процесс. Поэтому нужно придумать, как сделать его дешевым.
Более подробно о микроводорослях рассказал Давид Габриелян, старший научный сотрудник института физиологии растений РАН, на своей лекции «Микроводоросли и цианобактерии – маленькие помощники в решении больших задач»:
История изучения микроводорослей и цианобактерий

Впервые цианобактерии начали использовать в Китае в 15 веке. На их основе делали лекарства. В то же время в Мексике готовили хлеб со спирулиной, а в Африке местные племена использовали спирулину как соус для еды или как пасту для заживления ран. Высокое содержание белка и биологически активных веществ делают микроводоросли и цианобактерии одними из самых перспективных источников для продуктов питания, косметики и фармацевтики.
Области использования микроводорослей
Продукты питания (биологически активные добавки)
Корма для животных
Удобрения
Нефтехимическая промышленность (биотопливо)
Экопродукты (натуральные биопластики)
Фармацевтика (лекарственные препараты)
Косметика (оздоровительные ванны, маски для омоложения кожи)
Экологизация производств
Системы жизнеобеспечения замкнутых объектов
Наиболее распространенные в производстве микроводоросли – хлорелла и спирулина. Они богаты белком и другими компонентами, что позволяет использовать их в медицине и питании.
Воздействие биологически активных веществ на организм человека:

  • Противовоспалительный эффект
  • Развитие мускулатуры и памяти
  • Профилактика деменций
  • Антибактериальная и противовирусная активность
  • Понижение кровяного давления
  • Нормализация работы кишечника
Экология и энергетика
Энергетика ищет новые виды биотоплива, не загрязняющие окружающую среду. Уже существует несколько поколений биотоплива:
1
Первое
— продовольственные культуры (кукуруза, соя)
Минус: занимают большие территории и конкурируют с продуктами питания;
2
Второе
– непродовольственные культуры (рапс, ятрофа)
Минус: занимают большие территории, и им необходимы плодородные земли;
3
Третье
– микроводоросли, которые выращивают специально, чтобы наполнить их клетку жирами, триглицеридами, которые в дальнейшем будут преобразованы в биотопливо;
4
Четвёртое
– цианобактерии, гены которых могут быть модифицированы для того, чтобы они сами интенсивно производили жиры.
Продуктивность микроводорослей по маслу более чем в 100 раз выше, чем у рапса. В отличие от прочих растений водоросли не нуждаются в плодородных землях.

Космос


Чтобы не сойти с ума во время долгих полетов, человеку в космосе нужно создать привычную ему среду обитания с растениями и животными.

В 70-е годы советские ученые провели эксперимент БИОС-3. В небольшом помещении они выращивали водоросли, пшеницу и овощи, которые вырабатывали кислород. Так был создан замкнутый цикл, где мог бы жить человек.

Условия культивирования

  • Температура
  • Интенсивность света
  • Уровни кислотности (pH)
  • Углекислый газ
  • Природная среда
Все параметры тесно взаимосвязаны, изменение одного приводит к изменению остальных.
Микроводоросли выращивают либо в открытых бассейнах, либо в закрытых фотобиореакторах. В Москве используют закрытые фотобиореакторы с искусственным освещениям из-за климата и небольшого количества солнечного света.
Этапы культивирования
  1. Выбор штамма
  2. Разгон культуры
  3. Применение фотобиореакторов малых объемов
  4. Переход на фотобиореакторы больших объемов
  5. Создание концентрата
  6. Получение продуктов: суспензии, пасты или порошка
Мы поговорили с Давидом Александровичем и узнали, как микроводоросли применяются в быту, и могут ли они нам помочь колонизировать новые планеты.
Как цианобактерии и микроводоросли могут использоваться в ежедневной жизни?

Я только вижу использование через какое-то питание, это уже проторенная дорожка, и в перспективе есть возможность создания комнатных реакторов, когда человек сможет сам выращивать дополнительную белковую пищу. Она не будет в основе, но как присыпка к салату, это вполне реально сегодня. По аналогии с готовой пищей, которую привозят, а потом готовят дома, можно производить основные качественные компоненты в лабораториях, а человек будет покупать их и поддерживать жизнь своего фотобиореактора. Потому что дома, с нуля выращивать их — довольно сложная задача. Для очищения воздуха могут быть встроенные в здание или в другие населенные объекты системы, где воздух будет фильтроваться через фотобиореактор и подаваться в вентиляционную систему, обогащенный кислородом.
Это в только в теории или уже в ближайшем будущем будет использоваться?

Это в лабораторных условиях уже показано, но пока нет непосредственно внедрения в объекты, хотя я посмотрел бы восточную литературу, там много всего перспективного.

Как Вы думаете, какую роль играет сотрудничество с другими странами в развитии данной технологии?

Очень важную роль. Мы делимся своими технологиями, получаем обратный ответ и опыт их работы. Есть много разных подходов, и какие-то могут быть более эффективными, какие-то — менее. Международный опыт очень сильно помогает, так что это важно.

— Какие водоросли более удобны и практичны для использования в космосе?

С 70-х годов запускаются микроводоросли в космос. Это хлорелла вульгарис, прежде всего. Она показывает репродуктивность после и во время полета, легко привыкает к микрогравитации. Также она богата белком и может быть богата жирами. Это основные компоненты, которые нам нужны.

Как Вы думаете, когда будет возможность создать базу на другой планете с использованием таких современных технологий?

Конечно, это сложный вопрос. Я могу только догадываться, но я бы дал не менее 60 лет, может быть, даже 100, потому что это требует технической подготовки, запуска туда каких-то роботов, чтобы в сложной радиоактивной среде создать защищенный объект. Потом туда должны полететь специальные ученые и инженеры, которые будут работать внутри и меняться несколько раз: состоится несколько полетов, как минимум, миссий 10-15. И только потом будет возможно создание микроводорослевых плантаций.
На фестивале работали волонтёры, всегда готовые помочь гостям и ответить на все вопросы. Нам стало интересно и их мнение о «Науке 0+», и мы решили поговорить с волонтёром Кристиной.

Расскажите о работе на фестивале

Работы на фестивале, на самом деле, очень много. Она заключается у нас, в основном, в том, что мы координируем людей, направляем их по разным лекциям, мастер-классам, смотрим, чтобы людей везде было достаточно, скажем так. В целом, очень насыщенная волонтерская деятельность.

А как вообще впечатления от фестиваля?

Только положительные впечатления. Очень много интересного и полезного, даже я, как волонтер, иногда могу послушать лекции, когда меня заменяют. Насыщенная программа, очень много разных активностей… Прям здорово!

Инженерная биология: конструирование полезных микроорганизмов
На площадке фестиваля «Наука 0+» в Зарядье прошло множество мастер-классов для детей, подростков и взрослых. Один из них — «Инженерная биология: конструирование полезных микроорганизмов». На мастер-классе учащиеся ознакомились с процессом создания микроорганизмов, модифицированных под нужды человека, получили знания о конструировании генетических сетей. Посетители выполнили разрезание и сшивание фрагментов ДНК и узнали, как работает электрофорез.

О подготовке к фестивалю и мастер-классам рассказала Анастасия Князева — аспирантка кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова:
Двумя смежными лабораториями мы решили сделать такой мастер-класс. За несколько недель начали обсуждать нашу задачу. Есть трудность в работе в молекулярной биологии, потому что большинство процессов и экспериментов занимают много времени, а нам нужно было выбрать то, что можно выполнить за 1,5 часа, чтобы участники сразу увидели результат. Мы взяли вот такой один этап – конструкцию. Еще до фестиваля мы делали парочку тренировочных заходов на кафедре, чтобы отработать мастер-класс четко, без всяких погрешностей. Все участники молодцы, у нас было сегодня две группы, у каждого получилось все правильно сделать. Мы очень рады, потому что это значит, что мы умеем доходчиво объяснять.

Такие фестивали помогают объяснить людям, как работают некоторые вещи, которые нам кажутся уже обыденностью. Например, ПЦР-тесты на COVID-19 или генетические тесты, которые тоже сейчас популярны) — это все достижения науки, но многие просто не понимают, как именно это все устроено. При этом в школах по таким вопросам не дается доступной информации. Я считаю, что мероприятия, посвященные науке, очень важны, чтобы все люди, даже те, которые потом не будут работать в научной сфере, просто имели базовое понимание вот таких сложных на первый взгляд вещей, с которыми мы сталкиваемся каждый день.
Татьяна, посетительница фестиваля и мастер-класса «Инженерная биология: конструирование полезных микроорганизмов» поделилась впечатлениями:

«Про фестиваль науки я знаю давно. В первую очередь цель моего посещения — показать сыну, которому 12 лет, разнообразие научного мира, помочь с определением в будущей профессии. К тому же, это познание, можно раскрыть мир, не так, как в школе, а шире.
Я активно участвую в фестивале, потому что сама работаю в медицинском центре МГУ. Для меня мастер-классы — это, конечно, интересно и познавательно. Стараюсь во время лекций и мастер-классов задать правильный вопрос, чтобы мой ребенок лучше понял тему. Некоторые темы рассчитаны на детей постарше, но мы задавали вопросы, все объясняли достаточно понятно, ребята поняли все, им было интересно. Когда можно попробовать сделать опыты своими руками, это еще больше увлекает в науку».

Микромир
Для юных посетителей фестиваля состоялся мастер-класс «Микромир», в рамках которого дети узнали про разнообразие жизни, скрытое от человеческих глаз микроскопическими размерами. На мастер-классе участники научились пользоваться стереоскопическими микроскопами и разглядели мельчайших существ. Ирина – ведущая «Микромира», рассказала о том, как проходит мероприятие:
Сегодня в рамках фестиваля Наука 0+ мы проводим занятия на микроскопах. Дети получают не только теоретические знания, но практические навыки. Сама программа рассчитана на детей 7+, но к нам часто приходят и взрослые, потому что им тоже интересно посмотреть в микроскоп, узнать что-то новое. Сегодня мы рассматриваем разные организмы. Например, у нас представлены инфузории-туфельки и черви. Мы и в обычные дни проводим занятия разовые. У нас есть самые разные программы, рассчитанные на любой возраст и интерес ребенка. Но в рамках фестиваля «Наука 0+» занятия более демонстративные и более интерактивные. Упор делается именно на практическую часть.

Made on
Tilda