2) Тема 2: Новые возможности медицины

Наглядные темы для обсуждения:

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (МУ: Всемогущие стволовые клетки)

Нобелевская премия в области медицины за 2012 год: Джон Гердон из Великобритании и японец Шинья Яманака удостоились Нобелевской премии в области медицины. Премия присуждена специалистам по клеточной биологии за открытие того, что зрелые клетки могут быть «перепрограммированы» и введены в состояние, из которого они, подобно эмбриональным, способны развиваться в клетки любого типа. Эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки стали известны как iPS-клетки. Именно над этой темой работает профессор Шелер из Мюнхена. В этом году исследователю стволовых клеток удалось перепрограммировать клетки кожи сразу в мультипотентные стволовые клетки, например, нейронные, миновав стадию плюрипотентности. Разработанный учеными метод также позволяет исключить онкогенность, свойственную плюрипотентным стволовым клеткам.

(http://www.mpg.de/5548297/koerperstammzellen_hautzellen?filter_order=L)

=> связь с модулем Мозг (Лечение стволовыми клетками)

Оптогенетика. Управление светом. (МУ: Дела сердечные)

Оптогенетика использует световые импульсы для контроля генетически модифицированных клеток. С этой целью исследователи используют светочувствительные белки, которые в естественном виде встречаются в стенках клеток определенных растений и бактерий. Чтобы сделать возможным управление нервной клеткой, они «встраивают» гены, содержащие инструкцию по синтезу таких мембранных белков в геном клетки. В зависимости от того, какие белки и используются учеными, с использованием этого метода клетки могут быть «оборудованы» включателями и выключателями, реагирующими на свет различной длины волн. Работа сердца простых позвоночных исследуется на модельных организмах, например, рыбке данио-рерио. Микроскопия с освещением в избирательной плоскости (SPIM) отображает отдельные клетки и позволяет выполнять с ними различные манипуляции (рисунок). Результаты исследований позволяют сделать ряд выводов, касающихся функций человеческого сердца, а также разработки новых подходов к лечению нарушений сердечного ритма. Так, например, ученым удалось остановить сердце рыбки данио-рерио и даже заставить его качать кровь в обратном направлении. Этот метод позволяет изменять частоту сокращения желудочков сердца и анализировать патологические состояния сердца. Также были сделаны важнейший выводы о проводящей системе сердца.

=> связь с модулем Мозг (Знакомьтесь: мозг)

=> связь с модулем Мозг (Во всех деталях)

=> связь с модулем Материя (Познание материи)

3) Тема 3: Глобальное здравоохранение

Наглядные темы для обсуждения:

Туберкулез (МУ: Туберкулез наступает)

Применявшаяся прежде живая вакцина против туберкулеза на сегодняшний день зачастую оказывается неэффективной для борьбы с мультирезистентными штаммами возбудителей. Кроме того, лечение туберкулеза по традиционной методике длится месяцы, что затрудняет точное соблюдение схемы и порядка лечения. Сегодня прежняя вакцина генетически модифицирована таким образом, что больше не может прятаться от иммунной системы и оптимально ее стимулирует. Кроме того, ученые встроили в бактерии вакцины специальный ген. Вакцинные бактерии захватываются так называемыми фагоцитами иммунной системы человека и там вокруг них образуются пищеварительные вакуоли. Теперь благодаря генетической модификации они могут высвобождаться из вакуолей, таким образом вооружая иммунную систему против возбудителей туберкулеза.

=> связь с модулем Комплексные системы (Анализ нейронной сети для спасения человеческой жизни)

Малярия / профессор Зеебергер (МУ: Помощь из химической лаборатории)

Наука глюкомика занимается исследованием комплексных углеводов и наряду с геномикой и протеомикой является третьим языком жизни. С открытием генома ученые надеялись, что им удалось найти ключ к излечению рака, аутоиммунных и наследственных заболеваний. Открытие позволило совершить определенный прогресс, однако вместе с ним — новые сведения, ставшие дополнительным подтверждением комплексности и сложности живой материи. Вскоре после этого основной надеждой исследователей стали белки, кодируемые ДНК. В течение двух последних десятилетий в этой области удалось добиться поразительных успехов. В настоящий момент в центре внимания находится третья область: сахара и их роль в биологических процессах. Гликаны — научный термин для обозначения сахаров — как правило локализованных преимущественно на внешней поверхности клетки. Они служат для коммуникации между клетками. Из этой функции становится ясным их значение: тот, кто разгадает «сахарный код», сможет отдавать приказы клеткам.

Профессору Зеебергеру удалось совершить прорыв: он изобрел полностью автоматизированный синтезатор сахара, способный создавать сложные цепи полисахаридов. До сих пор это было невозможно. Теперь молекулы сахара могут использоваться для производства вакцин, в том числе и против малярии. Клетки-возбудители имеют на своей поверхности характерные углеводные маркеры, которые обеспечивают им доступ к клеткам, а также распознаются иммунной системой. Однако зачастую это распознавание занимается слишком много времени. Вакцина, имитирующая углеводные структуры клетки-возбудителя, заставляет иммунную систему вырабатывать антитела, которые, как при возникновении инфекции, препятствуют развитию патогенных эффектов. Механизм эффективен также и против малярии.

=> связь с модулем Материя (Проектирование материи)

(http://www.mpg.de/322420/forschungsSchwerpunkt1?c=147242)

Изменение условий жизни (тема связана с глобальными трансформациями, описанными в начале)

Говоря на эту тему можно провести массу параллелей с глобальными трансформациями, описанными в начале брошюры: процесс урбанизации оказывает непосредственное влияние на состояние здоровья человека — причем как положительное, так и отрицательное.

=> связь с глобальными трансформациями

=> связь с модулем Общество (религиозная диверсификация в крупных городах)

Модуль 7: Энергия. Жизнь в эпоху антропоцена

‐ Фоновая информация:

Налаживание надежного и экономичного снабжения энергией является фактором, обеспечившим высокие темпы экономического, технического и общественного развития человечества в последние столетия. Только благодаря этому стало возможно создание комплексных экономических и социальных систем в том, виде, в каком мы имеем их сегодня.

Однако на сегодняшний день перед нами стоит ряд сложнейших задач связанных с тем, что современная энергетическая система абсолютно не соответствует критериям устойчивого развития. Глобальный энергетический голод продолжает набирать обороты, запасы горючих ископаемых истощаются, цены на сырье растут — а нынешний уровень выброса газов, создающих парниковый эффект, ставят под угрозу основы существования человечества. Уже в текущем столетии эпоха горючих ископаемых подойдет к концу. Какая же придет ей на смену? Будущее нельзя предсказать, но его можно предопределить. Для поддержания надежной и экономичной системы энергоснабжения и в будущем необходимы объединенные усилия международных политических, общественных и научных кругов. В среднесрочной перспективе нам необходимо решить вопрос повышения эффективности и экологичности существующей системы энергообеспечения по всем ключевым направлениям. Только такие меры позволят нам решить проблему энергетического голода, испытуемого постоянно растущим населением Земли, а также зафиксировать уровень потребления экономикой ресурсов на приемлемом уровне на время перехода. В долгосрочной перспективе нам не удастся избежать необходимости создания энергетики, основанной на возобновляемых или квазирегенеративных источниках. Центральными элементами энергосистемы будущего могут стать, например, солнечное топливо, фотогальваника или ядерный синтез. Однако на этом пути науке предстоит выполнить колоссальный объем подготовительных работ: необходимо во всех деталях изучить ключевые основообразующие процессы, разработать новые методики и процедуры, оптимизировать используемые материалы. Земля является «фундаментом», необходимым для существования человечества. Мы живем в эпоху, которую ученые называют эпохой антропоцена, — эпоху, характеризующуюся уровнем человеческой активности, играющим существенную роль в экосистеме Земли. Релевантными с этой точки зрения процессами, возникающими в результате человеческой деятельности, являются выброс углекислого газа и других газов, создающих парниковый эффект, изменения ландшафта в результате сельскохозяйственной деятельности, окисление океана, а также сильное сокращение численности и вытеснение видов. Человек осуществляет вмешательство в комплексную систему Земли, и последствия этого вмешательства для климата, океанов, биологического разнообразия сложно предсказать. Необходимо точное понимание системы Земли, чтобы разделить естественные факторы от созданных человеком и сформировать соответствующие меры и процедуры. Цель ясна: просто сохранения положения дел в нынешнем виде недостаточно для обеспечения основ существования человечества. Необходима трансформация системы энергообеспечения в сторону соответствия критериям устойчивого развития как основы общественной жизни, предусматривающая активное участие всего общества в целом. Без вовлечения в процесс всего общества время будет упущено безвозвратно.

‐ Модуль ЭНЕРГИЯ в трех ключевых словах

Три ключевых слова научные экскурсоводы всегда должны помнить и уметь объяснить. Энергоэффективность: Экономический рост, наблюдающийся во многих странах мира, прежде всего в Китае и Индии, стал причиной значительного повышения спроса на энергоресурсы. Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует, что к 2030 году энергетические потребности мира вырастут на 40 %. В этих условиях особую важность приобретает вопрос эффективного использования энергии. Высокоразвитым индустриальным странам, таким как Германия, под силу компенсировать растущий собственный уровень потребления энергии за счет эффективного использования энергии. Важным средством повышения производительности является эффективное использование энергии и материалов. Благодаря активной разработке технологий, направленных на обеспечение эффективного использования энергии, Германия становится привлекательной в качестве индустриального, т. е. производственного плацдарма. Это схема читается и в обратном направлении: активная разработка технологий ведется с целью поддержания привлекательности Германии в качестве индустриального, т. е. производственного плацдарма. С политических трибун и в прессе эта тема активно обсуждается, рассматриваемая сквозь призму «энергетического поворота», и наверняка станет не последним аргументом в предвыборных дебатах. Так что главное развитие событий еще впереди!

http://www.zeit.de/wirtschaft/2012‐01/energiesparen‐appell

http://www.zeit.de/wirtschaft/2012‐10/industrie‐standort‐deutschland‐weltweit‐studie

http://wirtschaft.t‐online.de/standort‐deutschland‐so‐stark‐ist‐die‐deutscheindustrie/id_60500852/index

Исследование термоядерного синтеза: Использовать источники энергии солнца и звезд на Земле — такова цель исследования термоядерного синтеза. Термоядерные электростанции будут представлять собой ЭС базисной нагрузки (базисная нагрузка — минимальный уровень потребления, опускание ниже которого в течение дня не происходит). Запас топлива для таких электростанций почти безграничен. Они не выбрасывают газов, создающих парниковый эффект. Не требуется могильников для захоронения радиоактивных отходов, исключена возможность аварий с катастрофическими последствиями. Исследование термоядерного синтеза представляет собой очень увлекательную область исследований. Во-первых, потому, что ученые и инженеры изо всех сил стремятся спустить процесс, происходящий на солнце на землю, приручить и заставить его работать на благо человечества. Во-вторых, потому что успехи на этом поприще возможны только в результате международного сотрудничества. Установки для исследования термоядерного синтеза будут иметь огромные размеры и одно только их возведение требует воплощения лучших достижений мировой научной мысли.

Однако в любом случае стоит прочесть имеющуюся об исследованиях термоядерного синтеза информацию и разделить с окружающими свое восхищение достигнутыми результатами! На странице Института физики плазмы им. Макса Планка имеется большое количество брошюр и фильмов, посвященных этой теме.

Особенно рекомендуем к просмотру фильм «Fusion 2100».

http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/pr/publikationen/filme/index.html

aber auch: http://www.zeit.de/2011/31/Fusionsenergie

Антропоцен: Термин получил широкое распространение в 2002 году после его использования Нобелевским лауреатом в области химии Паулем Крутценом. В одной из своих статей Крутцен заметил, что за последние 200‒300 лет человек значительно изменил естественную окружающую среду не только в локальном, но в глобальном плане. Одним из важнейших изменений Крутцен считает перемену климата в результате повышения концентрации в атмосфере газов, создающих парниковый эффект. Кроме того, ученый упоминает антарктическую озоновую дыру, освоение человеком 30‒50 % всей территории Земли (между тем на сегодняшний день говорят о 75 %), исчерпание ресурсов морей в результате рыболовного промысла, изменение ландшафта в результате возведения плотин, изменение русла рек и прочие явления. Крутцен предлагает начать отсчет эпохи антропоцена с промышленной революции конца 18-го века. (источник: Wikipedia). Цитата, приведенная на одном из стендов выставки, взята из этой статьи. Пауль Крутцен являлся директором Института химии им. Макса Планка в Майнце. Подумайте немного об этом и очень Вы поймете, что природа как таковая уже едва ли существует.

В марте 2012 в журнале «TIME» опубликована статья под названием «Nature is over»: http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,2108014,00.html

siehe auch: http://www.mpiwg‐berlin.mpg.de/Presse‐PDF/2012_07_06_Anthropoz%C3%A4n.pdf

Вопрос, который мы должны задать себе: возможен ли еще «возврат к природе»? Не лучше ли звучало бы: «В гармонии с природой»? См. также: http://www.langertagderstadtnatur.de/

Прочесть содержащуюся здесь информацию, привлечь внимание посетителей выставки, заинтересовавшихся проектами исследования климата, указав на огромную ответственность, которую мы несем перед нашей планетой. Ведь все это, без сомнения, не только крайне увлекает, но и наводит на очень серьезные размышления.

‐ Возможные варианты введения в модуль ЭНЕРГИЯ. Какие ассоциации возникают у посетителей при этом слове? Конечно, каждому приходит на ум немецкий энергетический поворот, который попал в заголовки многих международных изданий и продолжает привлекать интерес мировых научных кругов и общественности. Увлекательная информация по теме:

http://www.buergerdialog‐bmbf.de/energietechnologien‐fuer‐die‐zukunft/index.php

Здесь можно также прочесть основные положения Энергетической концепции правительство ФРГ: http://www.buergerdialog‐bmbf.de/energietechnologien‐fuer‐die‐zukunft/298.php Вероятно, самая важная фраза: «К 2050 году перестройка энергетического ландшафта должна быть завершена, и эпоха возобновляемых источников энергии должна стать реальностью. 80 % потребности Германии в электроэнергии должны покрываться за счет возобновляемых источников». Насколько это осуществимо? Сделать предстоит еще очень многое:

‐ экономия энергии (энергосбережение),

‐ разработка умных электросетей (на эту тему есть статья на терминале),

‐ разработка технологий накапливания и хранения (результат особых стараний Общества им. Макса Планка демонстрируется на стенде, посвященном каталитическим исследованиям; с помощью катализаторов выполняется преобразование одного вида энергии в другой, которое должно осуществляться с минимальными потерями),

‐ более эффективное использование возобновляемых источников энергии (на эту тему есть исследования по усовершенствованию солнечных батарей, например, органические солнечны батареи),

‐ создание принципиально новых концепций (например, исследование термоядерного синтеза) и многое другое.

Важно также не забывать рассматривать все процессы с глобальной точки зрения. В конце концов 2012 год был провозглашен Генеральной ассамблеей ООН «Международным годом устойчивой энергетики для всех»: «Sustainable Energy for all» http://www.sustainableenergyforall.org/

К 2030 году должен быть обеспечен всеобщий доступ к современным энергетическим ресурсам. 30 % потребности Германии в электроэнергии должны покрываться за счет возобновляемых источников Этот пункт является особенно смелым, поскольку на сегодняшний день около 20% населения Земли все еще не имеют доступа к электроэнергии. Для ООН ясно: Устойчивое социальное и экономическое развитие может быть гарантировано только при условии обеспечения устойчивого энергообеспечения.

Однако с другой стороны это будет означать значительный размах глобального энергетического голода. Здесь как нельзя к месту приходится высказывание лауреата Нобелевской премии в области физики Роберта Лафлина: «Все находящиеся в здравом уме люди, проживающие в развивающихся странах, — а таковых достаточно много — видят этот эффект и понимают, что расширение использования энергии означает улучшение качества жизни для них и их семей». (Цитата из книги «Уходя, гасите свет»). См таже: http://www.zeit.de/2012/21/Robert‐Laughlin

И другой ход мысли: Если Германия справится с энергетическим поворотом и сможет перейти исключительно на возобновляемые источники энергии, зачем нам тогда инвестировать, например, еще и в исследования термоядерного синтеза? Научные экскурсоводы должны быть готовы ответить на такие и подобные вопросы.

Три темы модуля (тексты на текстовых стендах)