вять лет статистику. Мы рассчитываем, в частности, обработать данные по содержанию в атмосфере оксидов серы (SO2) — изучить их широтное распределение, а также суточные и годовые изменения. SO2 — основной косвенный индикатор сегодняшней вулканической активности на Венере, прямых доказательств которой пока нет.
© Беляев Д.А., кандидат физико-математических наук Институт космических исследований РАН
Москва
Геофизика
Паровая машина вулкана Горелый
Сотрудники Института нефтегазовой геологии и геофизики им.А.А.Трофимука СО РАН (г.Новосибирск) получили уникальные данные о сейсмическом строении вулкана Горелый. Расположенный в 70 км от Петропавловска-Камчатского, он относится к наиболее активным в Дальневосточном регионе. В последние столетия относительно небольшие излияния магмы здесь происходят регулярно с периодичностью 30—50 лет. Вместе с тем крупная кальдера с почти идеальной формой круга диаметром 15 км свидетельствует о катастрофическом извержении, произошедшем на вулкане около 40 тыс. лет назад, в результате чего на поверхность вырвалось примерно 100 км3 пород. Если бы такое извержение произошло в наши дни, оно бы изменило климат планеты и существенно повлияло на жизнь всего человечества. В настоящий момент активность Горелого проявляется в постоянном выбросе газов из отверстия-фума-ролы, расположенного в центральном кратере.
В 2013—2014 гг. новосибирские ученые при поддержке Института вулканологии и сейсмоло-
гии ДВО РАН и Камчатского филиала Геофизической службы РАН изучали внутреннее строение вулкана. С этой целью была организована экспедиция, участники которой установили на огнедышащей горе временную сейсмическую сеть. Ранее на Горелом работала только одна станция, еще две располагались на соседних вулканах Мутновский и Асача. Но такого количества было недостаточно для получения информации о структуре геологического образования. Во время экспедиции ученые смонтировали 22 станции, которые записывали трехкомпонентные колебания почвы в автономном режиме в промежутке от 6 до 12 мес. Среди сейсмических сетей, когда-либо использовавшихся для изучения вулканов, эта по плотности оказалась одной из лучших в мире. Исследователям повезло: в ходе работы сети Горелый проявлял весьма высокую активность, что позволяло регистрировать десятки и даже сотни событий в сутки. Используя времена прихода продольных (Р) и поперечных волн от локальных землетрясений, удалось определить их точные координаты, а также получить информацию о внутреннем строении вулкана.
С помощью метода сейсмической томографии (при наличии достаточного количества данных о временах прихода волн на станции) можно построить трехмерное распределение скоростей пробега Р- и S-волн. Эти параметры, в свою очередь, отражают процессы, происходящие внутри Земли. Например, отношение скоростей Р- и S-волн (^/^ может дать информацию о свойствах флюидов в поровом пространстве пород. Так, высокое значение Vp/Vs говорит о преобладании жидкой фазы, а низкое — сухого газа. Обычно в активных вулканах наблюдается доминирование жидкой фазы, вследствие чего среднее значение определяется высокой величиной (1.75—2). В случае об-
$ 4
Распределение отношения Vp/Vs на вертикальном сечении вкрест вулкана Горелый и интерпретация. Слева точки показывают проекции землетрясений на профиль. Справа белыми кружками отмечены области, насыщенные «сухим» газом; голубые кружки — области с некоторым содержанием жидкой фазы, приводящей в повышению значения
^ работки данных по вулкану Горелый задание стартового значения vP/vS в этом диапазоне не приводило к устойчивому результату. Оптимальное решение было обнаружено благодаря случайности: ^ по ошибке исследователи задали значение 1.5 вме-5 сто 1.75 и неожиданно получили стабильный результат. Низкое среднее значение vv/vS — четкий 3 индикатор присутствия большой концентрации газов в недрах под вулканом. Вместе с тем непосредственно под кратером наблюдается область с относительно повышенными значениями этого параметра, что можно объяснить выносом по некоторому каналу горячей жидкости, преобразующейся в пар на глубине 2—3 км от поверхности вследствие декомпрессии.
Таким образом, на основании полученных сейсмических данных сделан вывод о том, что Горелый буквально надут газом и представляет собой огромный паровой котел. Выходу газов на поверхность препятствует прочный базальтовый покров, формировавшийся в течение тысяч лет в результате регулярных излияний лавы. Роль предохранительного клапана в этой системе играет единственная фумарола размером около 2 м, из которой ежесуточно выбрасывается примерно 11 тыс. т газов. Если по какой-то причине он окажется заблокированным, возникнет риск крупного взрыва.
Надо сказать, энергию этого «парового котла» уже используют на знаменитой Мутновской геотермальной электростанции, расположенной недалеко от вулкана Горелый. Несмотря на то что она находится на периферии главного сосредоточения газов, обнаруженного в ходе данного исследования, энергии пара, вырывающегося из нескольких скважин, достаточно для производства существенного количества энергии.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 14-17-000430).
© Кулаков И.Ю.,
доктор геолого-минералогических наук, Кузнецов П.Ю.
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им.А.А.Трофимука СО РАН г. Новосибирск
Молекулярная биология
Маленькая люцифераза с большим будущим
Биолюминесценция — один из ярких примеров конвергентной эволюции, при которой внешне одинаковое явление свечения неродственных живых организмов обеспечивается разными молекулярными системами клетки. Сегодня ученые насчитывают около 40 вариаций биолюминесцентных систем, и, скорее всего, это число будет расти.
Сотрудникам лаборатории фотобиологии Института биофизики СО РАН (г.Красноярск) под руководством Е.С.Высоцкого удалось расшифровать молекулярные механизмы свечения ряда организмов. Недавно здесь при участии Сибирского федерального университета клонировали и описали люциферазу беломорского рачка Met-ridia longa*. Этот представитель морского планктона размером до 1.2 мм при опасности выбрасывает, обескураживая хищника, светящееся облачко и «убегает» под его прикрытием. Люминесценция рачка обеспечивается несколькими сек-ретируемыми люциферазными изоформами различных свойств и температурных оптимумов активности. Это позволяет ему светиться одинаково ярко во время быстрой вертикальной миграции на глубине при температуре около -1°С и на поверхности, где вода может прогреваться до 20°С. Одна из таких изоформ, причем самая активная, оказалась и самой маленькой из известных науке люцифераз: ее размер не превышает 16.5 кДа (для зрелого белка).
Получить в условиях лаборатории люциферазу из M.longa в природной форме чрезвычайно трудно, поскольку в клетках кишечной палочки (Esche-richia coli), традиционно используемых для синтеза белков такого типа, отсутствуют системы правильного созревания люциферазы M.longa. Проблема была решена, когда для синтеза этого белка стали использовать клетки насекомых. После очистки удалось получить препараты нативной люциферазы в количестве, достаточном для дальнейших исследований и планируемых работ по кристаллизации белка с целью установления его пространственной структуры.
Изученные свойства новой люциферазы M.lon-ga (например, высокая активность и экстремальная термостабильность) открывают перспективу ее практического использования в качестве биолюминесцентного маркера не только in vitro, но и in vivo. Одно из преимуществ люциферазы -маленький размер, позволяющий снизить метаболическую нагрузку на клетку-хозяина при синтезе генетически кодируемого маркера.
Дело в том, что биолюминсцентные белки, обладающие уникальными свойствами (чувствительностью, сопоставимой с радиоизотопной меткой, широчайшим динамическим диапазоном регистрации активности и отсутствием токсичности) давно и эффективно применяют как высокочувствительные маркеры в биологических исследованиях, в частности, для визуализации внутриклеточных процессов. Практически все клонированные биолюминсцентные белки были опробованы
* Markova SV., Larionova M.D., Burakova L.P., Vysotski E.S. The smallest natural high-active luciferase: doning and characterization of novel 16.5-kDa luciferase from copepod Metridia longa // Bio-chem. Biophys. Res. Commun. 2015. V.457. P.77—82. doi:10.1016/ j.bbrc.2014.12.082
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.