Лаборатории для лучших умов

Их страсть – неизвестные миры: в растениях, в виртуальном пространстве, в морских глубинах, в космосе. Как ведущие ученые в Германии взрывают границы известного.

dpa/Swen Pförtner - Stefan Hell

Свыше 120 лет эта граница казалась незыблемой: предел разрешения для световых микроскопов. В 1873 г. физик Эрнст Аббе сформулировал постулат о том, что невозможно с детальной точностью отобразить однородные структуры размером меньше 200 нанометров. То есть нет никаких шансов на то, чтобы, например, понаблюдать за нервными клетками. Можно было бы охарактеризовать как юношеское легкомыслие – или как манию величия – желание преодолеть именно эту границу. Но «у меня было чувство уверенности в том, что здесь можно еще что-то сделать», говорит сегодня профессор Штефан Хелль. Точнее говоря, физик обошел эту границу с помощью одного трюка: благодаря хитроумным лазерным экспериментам он заставил светиться прикрепленные к клеткам флуоресцирующие молекулы поочередно, а не одновременно. Революционное достижение, которое в 2014 г. принесло ему Нобелевскую премию по химии. Вот он, зенит славы. То, что этому способствовало и преодоление государственных границ, Хелль не забыл. Еще ребенком он приехал из Румынии в Германию, над своими идеями по STED-микроскопу работал сначала в Финляндии. Затем все же увидел и обрел свою «научно-исследовательскую родину» в Германии: в Институте биофизической химии им. Макса Планка в Геттингене, где он с 2002 г. является директором отдела, Хелль получил шанс довести свой новый микроскоп до уровня рыночной зрелости. Не привлекло Хелля и предложение из Гарварда. Зато он активно сотрудничает с Германским онкологическим центром в Гейдельберге.

МИКРОСКОП, с помощью которого профессор Генри Чепмен измеряет биологические объекты, например белки, имеет гигантские размеры (длина – 315 метров): он называется лазер на свободных электронах и является частью ускорителя элементарных частиц в центре DESY в Гамбурге. Здесь британец, учившийся в Австралии и занимавшийся исследованиями в США, находит наилучшие предпосылки для своей работы. С 2007 г. он является директором-основателем Center for Free-Electron Laser Science. Биомолекулы – хрупкие образования, которые быстро разрушаются при воздействии на них высокоэнергетического лазерного излучения. Поэтому Чепмен разрабатывает сложные экспериментальные меры, требующие точного понимания взаимодействия между лазерным лучом и белком. За свои перспективные работы он получил в 2015 г. важнейшую немецкую научно-исследовательскую премию – Премию им. Лейбница. Работа по лазерам на свободных электронах затрагивает и многие другие сферы науки.

ПЕРЕШАГИВАТЬ ГРАНИЦЫ между научными дисциплинами – обычное дело и для опытного менеджера в сфере науки, профессора Йоханна-Дитриха Вёрнера. В качестве председателя правления Европейского космического агентства (ЕКА) он с середины 2015 г. станет «главным по космосу» в Европе. По образованию Вёрнер – инженер-строитель. Он был профессором статики и ректором ТУ Дармштадта, а с 2007 г. возглавляет Германский центр авиации и космонавтики (DLR). Под крышей этого учреждения в системе сообщества им. Гельмгольца сегодня трудятся свыше 8000 ученых, специалистов в области авиации и космонавтики, энергетики, транспорта и безопасности. «В Германии имеется уникальное многообразие тем и научно-исследовательских учреждений», – убежден Вёрнер. Новые задачи, стоящие перед ним как главой ЕКА в Париже, привлекают его возможностью содействовать укреплению трансграничного европейского духа и выступать за усиление позиций европейской космонавтики. И Вёрнер осуществляет мечту своего детства, ведь космос он полюбил еще ребенком: по его словам, он не раздумывая сел бы на космический корабль, отправляющийся на Марс.

НЕ ТОЛЬКО В КОСМОСЕ, но и на Земле различные особи постоянно завоевывают новое жизненное пространство. Особенно успешно при этом действует бычок-кругляк длиной около 20 см. Эта скорее малоприметная рыба изначально водилась в Черном море, а сейчас распространяется и в озерах Северной Америки. Там ее в течение нескольких лет изучала Элизабета Бриски, хорватка по происхождению. «Вопросы, которые я сейчас собираюсь изучать, связывают Европу, Азию и Америку. Поэтому я решила вернуться в Европу», – говорит она. Благодаря Премии им. Софьи Ковалевской для молодых ученых Бриски создает теперь рабочую группу в GEOMAR, Центре океанических исследований им. Гельмгольца в Киле. Поскольку среди рыб до сих пор почти не наблюдалось миграции в обратном направлении (Северная Америка-Азия), она изучает вопрос о том, не являются ли виды из Каспийского и Черного морей в генетическом плане более подготовленными к завоеванию чужих жизненных пространств.

И МОРСКОЙ БИОЛОГ, профессор Николь Дюбилье, является экспертом по необычным жизненным пространствам. Она достигает их с помощью германских научно-исследовательских судов Sonne, Maria S. Merian или Meteor. На больших глубинах или в богатых сульфидами прибрежных отложениях царят такие же неблагоприятные для жизни условия, как и в космосе. То, как беспозвоночные, например черви, умудряются там выживать несмотря на ограниченные ресурсы энергии и питательных веществ, американка с 2001 г. изучает в Институте морской микробиологии им. Макса Планка в Бремене, где она занимает пост директора отдела с 2013 г. «Я всегда хотела попасть в этот институт, так как он предлагает оптимальные рабочие условия», – говорит она. Дюбилье удалось добиться интересных научных открытий относительно симбиотических образов жизни: организмы-хозяева, например черви, питаются не напрямую, а вступая в тесное сотрудничество с бактериями, которые готовят им пищу, перерабатывая вещества из враждебной среды. Вот тот «дух коллективизма», который «Nicole von Wurm», как написано на табличке на ее двери, ценит превыше всего.

В КАКОЙ-ТО МЕРЕ дефицит ресурсов служит также мотором для Юргена Леохольда, руководителя научно-исследовательского отдела концерна Volkswagen. В повестке дня инженера-электрика стоят такие темы, как электромобильность, легкие конструкции и автоматическая езда. «Существует масса потребностей в научных исследованиях, мы должны работать на многих направлениях», – говорит он. Как руководитель отдела он координирует работу 9300 высококвалифицированных сотрудников. VW занимает одно из ведущих мест в мире по расходам на НИОКР и позволяет себе иметь в Вольфсбурге один из крупнейших центров разработок в автомобильной промышленности. При этом автомобилестроители часто сотрудничают с вузами и институтами Общества им. Фраунгофера.

ШПАГАТ между наукой и экономикой практикует технолог-пищевик Штефани Миттермайер как руководитель сектора в Институте производственных процессов и упаковки им. Фраунгофера под Мюнхеном. С помощью темы, моднее которой вряд ли что можно найти: основы для веганского питания – на базе люпина. «В отличие от сои это растение с очень высоким содержанием белка растет здесь, оно неприхотливо и не является генетически модифицированным», – говорит исследовательница. Правда, у люпина привкус травы и бобов. Вместе со своим коллегой Петером Айснером Миттермайер разработала производственный процесс, удаляющий неприятные на вкус вещества. Нейтральные на вкус белки можно перерабатывать в молоко, сыр, пироги или колбасу. В 2013 г. была запущена в эксплуатацию первая производственная установка спин-офф-компании Prolupin. Уже сегодня люпиновое мороженое – популярный продукт в биомагазинах. Именно это делает привлекательными научные исследования в Германии для Миттермайер: «Здесь я могу в условиях большой свободы, на высоком уровне и при наличии очень хорошего оборудования разрабатывать инновационные продукты, которые в конечном итоге будут доступны в супермаркетах». В 2014 г. Миттермайер и ее коллеги были удостоены Германской премии будущего. Высокую оценку получило и то, что люпин может внести вклад в ресурсосберегающее обеспечение продовольствием постоянно растущего мирового населения.

ДРУГОЙ ВЗГЛЯД на мировое население имеет профессор Джеймс Вопел – это взгляд статистика и демографа. Американец внес новую струю в демографические исследования. Он заметил, что люди живут все дольше, так как процесс старения начинается позднее – тезис, который противоречит предположению о максимальной продолжительности человеческой жизни. В 1996 г. Вопел стал директором-основателем Института демографии им. Макса Планка в Ростоке. Сегодня это – научное учреждение мирового уровня. Вопел убежден, что только с помощью биологии можно понять, что определяет продолжительность человеческой жизни. Относительно своего возраста у почти 70-летнего ученого четкие представления: до 85 лет он намерен и дальше заниматься наукой, преподавать и учиться.

ПОЧЕМУ МЫ ТЕРЯЕМ способность к обучению, когда становимся взрослыми? Как мы устанавливаем связь между зрением, слухом и осязанием? В какой мере мозг может адаптироваться к слепоте или глухоте? Зависит ли эта способность адаптироваться от возраста? Вопросы, которые могут дать важные импульсы для исследований в области образования и реабилитации здоровья и которые волнуют Бригитту Рёдер. Профессор биологической психологии и нейропсихологии считает превосходными условия для своих научных исследований при Гамбургском университете, не в последнюю очередь и потому что он является и частью гамбургского Center of NeuroScience. «Наши исследования функционируют только в рамках междисциплинарного союза психологии, медицины и информатики», – говорит Рёдер. Тот факт, что она после нескольких пребываний в США, в итоге приняла решение в пользу Германии, объясняется, в частности, замечательной системой поддержки научных исследований и наличием очень хорошо подготовленных молодых научных кадров.

И ОНУР ГЮНТЮРКЮН очарован способностями мозга – и голубями. «Это мои научные домашние животные», – говорит профессор биопсихологии. Он изучает этих удивительно способных к обучению и мышлению птиц в своих лабораториях при Рурском университете в Бохуме. Так, он обнаружил, что мозг голубей и других животных устроен ассиметрично – подобно человеческому мозгу, где правая половина отвечает больше за пространственную ориентацию, а левая – за речь. Таким образом эти животные идеально подходят для изучения того, как оба полушария мозга координируют свою деятельность. «Процесс нашего мышления рождается в мозге благодаря активности миллиардов нервных клеток. Как все это приводит к мышлению – центральный вопрос моей жизни», – говорит Гюнтюркюн. Еще будучи школьником в Турции, он был очарован психологией, затем получил высшее образование в Германии, занимался исследованиями во Франции и США, после чего стал профессором в Бохуме – и с тех пор передает студентам свое восхищение процессом мышления.

МОЗГ И ГОЛУБИ вполне могли бы быть главными действующими лицами в тех мирах, которые создает Лейф Коббельт: лауреат Премии им. Лейбница и профессор компьютерной графики в ТУ Ахена разрабатывает методы для создания цифровых 3-D-моделей сложных объектов. Специалист по информатике считается одним из выдающихся в мире экспертов в области обработки геометрических данных и является одним из пионеров 
нового подхода – «Point-based Graphics». Еще один важный шаг к тому, чтобы иметь возможность с максимальной точностью симулировать сложные машины, планировать целые города или хирургическое вмешательство или правдоподобно выстраивать фантастические миры для компьютерных игр. Тем самым Коббельт проявляет себя как мастер по разрушению границ: между реальным и виртуальным миром.

www.humboldt-foundation.de/web/dossier-kovalevskaja-preis.html

www.humboldt-foundation.de