Айгерим Карина уже несколько лет живёт в Швеции и работает криофизиком. Она изучает, как биологические материалы остаются живыми при экстремально низких температурах, выращивает межзвездный лёд в лаборатории и мечтает о внедрении криозаморозки в медицинские учреждения.
Мы поговорили с Айгерим. Она рассказала о своих экспериментах, международной науке, кочевом образе жизни учёных и важности открытости к миру.
Текст Данияр Бейсембаев
Я родом из Актобе. Высшее образование получила в Астане, где шесть лет училась на факультете естественных наук ЕНУ по специальности «Химия». После завершения магистратуры уехала в Швецию и поступила в докторантуру Стокгольмского университета.
Мы с мужем выбрали Швецию из-за сочетания ценностей и практичных причин. Нам была близка скандинавская идея минимализма не только в дизайне, но и в образе жизни и отношениях, а также известный баланс между работой и личной жизнью, что было особенно важно для молодой семьи. Для меня также имело значение то, что это родина Нобелевской премии и страна, часто упоминаемая в истории науки.
Ключевым фактором стала финансовая сторона. Мне было 23 года, и я понимала, что получу докторскую степень примерно в 27–28 лет. Я не хотела проводить эти годы в статусе финансово незащищенного студента, когда мои одногруппники уже работали и получали полноценную зарплату.
В Швеции докторантура считается полноценной работой с зарплатой, отпуском и страховкой. Для меня это стало решающим фактором. Я хотела быть в системе, где к докторантам относятся как к взрослым профессионалам, у которых есть ответственность и личная жизнь, в том числе семья.
Сейчас я работаю в области физики криоконсервации и изучаю, как биологические материалы могут оставаться живыми при очень низких температурах. Я не упускаю возможности напомнить близким и родным о научно-фантастических фильмах, где люди спят в криокамерах, чтобы пережить долгие межгалактические перелеты. На первый взгляд кажется, что ничего сложного в этом нет. Ну заморозили и заморозили.
На самом деле в центре всего здесь находится вода, естественная среда биомолекул в наших организмах. И хотя в повседневной жизни она кажется чем-то самым обычным, с точки зрения физики вода является одним из самых необычных и странных веществ. Чтобы приостановить любую биологическую или химическую активность в организме, необходимы очень низкие температуры, вплоть до температуры жидкого азота (-196 C).
При этом систему нужно резко охладить до этих значений, не позволяя воде превратиться в лёд, который разрушает биоматериал. В отличие от многих других веществ, у воды очень сильная склонность к кристаллизации. Чтобы она не успела нанести повреждения, охлаждение должно происходить со скоростью около миллиона градусов в секунду. Технически это крайне сложно.
Во время докторантуры я изучала аморфный лёд. Это лёд, который по своей структуре ближе к жидкости и не разрушает биоматериалы. Именно эта экспертиза и привела меня к моему нынешнему проекту.
Для меня в этом и заключается суть науки. Даже самые привычные вещи, такие как вода, до конца не поняты, и именно это делает их особенно интересными для изучения
Хотя для нас на Земле такой лёд кажется редкостью, на самом деле аморфный лёд является самым распространенным типом воды во Вселенной. В таком виде вода существует в космосе, на кометах и в межзвездном пространстве. В лаборатории я научилась создавать разные типы такого льда и изучать, как они формируются и изменяются. У воды множество удивительных свойств, особенно при очень низких температурах и высоком давлении.
При этом даже сегодня учёные продолжают спорить о самой природе воды. Например, существует гипотеза, что она может существовать в двух разных жидких состояниях. Для меня в этом и заключается суть науки. Даже самые привычные вещи, такие как вода, до конца не поняты, и именно это делает их особенно интересными для изучения.
Большую часть времени моя работа выглядит спокойно и привычно. Я работаю за компьютером, анализирую данные, пишу статьи, общаюсь со студентами и коллегами, участвую во встречах и иногда провожу рутинные измерения в лаборатории. Со стороны это выглядит как обычная научная работа.
Но есть и другая часть, которую мы называем beamtime. Это ключевые эксперименты на крупных установках с мощным рентгеновским излучением, таких как синхротроны и лазеры на свободных электронах. В эти периоды работа становится интенсивной. Эксперименты идут непрерывно, по 12-14 часов в день, часто ночью, и длятся около недели.
Доступ к таким установкам ограничен, поэтому проекты проходят строгий отбор, а подготовка начинается задолго до поездки. Во время beamtime мы выезжаем в другие страны, работаем в контрольной комнате и в реальном времени наблюдаем за поступающими данными. Несмотря на усталость, именно эта динамика делает мою работу по-настоящему увлекательной и ради таких моментов я и занимаюсь наукой.
Вода лежит в основе жизни, климата и экосистем Земли, но с точки зрения физики остается одним из самых сложных веществ. Несмотря на повседневную привычность, её поведение часто не укладывается в классические модели, и научные споры продолжаются до сих пор.
Когда я начинала докторскую работу, было известно 16 кристаллических фаз льда. Сегодня их уже 21, и это число растёт, что показывает, насколько неполным остается наше понимание воды.
Моя PhD была посвящена фундаментальным вопросам строения воды и возможности существования альтернативного жидкого состояния. Это было исследование ради понимания природы без прямой прикладной цели.
Сейчас моя работа находится на стыке фундаментальной и прикладной науки. Я изучаю физические механизмы поведения биомолекул в криогенных условиях и их изменения при замораживании. Эти исследования напрямую связаны с криоконсервацией. Например, я работаю с антителами, критически важными для медицины. Понимание их поведения при низких температурах позволяет улучшать условия хранения и повышать надежность медицинских технологий.
Мы выращиваем межзвездный лёд прямо на Земле и изучаем его свойства
Существуют виды льда, которые обычно встречаются в открытом космосе, на кометах и в межзвездном пространстве. При этом они могут существовать и в моей лаборатории. Мы воссоздаем условия космоса, сверхнизкие температуры и почти полный вакуум. В таких условиях мы выращиваем межзвездный лёд прямо на Земле и изучаем его свойства. Для меня в этом и заключается настоящая магия науки, когда то, что звучит как научная фантастика, становится реальностью, к которой можно прикоснуться руками.
Мне бы хотелось увидеть медицинские криокапсулы, стандартизированные системы для длительного хранения биологических препаратов, таких как антитела. Каждая криокапсула должна сопровождаться готовым набором инструкций и инструментов, поскольку каждая биомолекула или клетка по-разному ведёт себя в криогенных условиях и требует своего подхода при возвращении к рабочему состоянию.
Как уже ясно, моя докторская работа была связана с поездками, и когда пандемия началась через три месяца после моего переезда в Стокгольм, все эксперименты были отменены. Моя руководительница направила моё внимание на простой спектрометр в нашей лаборатории. Я не ожидала, что смогу с его помощью чего-то добиться, ведь все это время говорили о больших установках и сверхбыстрых измерениях.
Однако мне было нечего терять, и я начала получать спектры разных форм аморфного льда. Эти результаты я смогла опубликовать во время пандемии, и они оказались ценными для астрохимии.
Шведские учёные, на мой взгляд, отличаются стилем общения и работы. Здесь принято говорить простым и понятным языком, в том числе в научных обсуждениях. Атмосфера менее напряженная, что помогает свободно высказывать идеи и задавать вопросы. Юмор, например в названиях презентаций или иллюстрациях, воспринимается как нормальный способ сделать науку более доступной.
В Казахстане академическая среда, с которой я сталкивалась, была более формальной и иерархичной. В Швеции же профессора часто работают в джинсах и футболках, потому что сами участвуют в настройке экспериментов. Научное сообщество здесь очень разнообразное по возрасту, опыту и культурному фону, и это воспринимается как норма, создавая открытую и комфортную рабочую среду.
Жизнь ученого может сильно отличаться от кинообразов и во многом зависит от отношения к профессии. Если наука является просто работой, в ней много рутины. Но когда она становится частью личности, в ней появляется романтика, и реальность иногда начинает напоминать фильм.
Кино опускает долгие часы анализа данных, переписывания статей и ожиданий, но именно за этой рутиной иногда случаются моменты, которые невозможно спланировать заранее.
Один из таких эпизодов произошел во время пандемии, когда мне нужно было лететь в Корею для проведения ключевого эксперимента. Несмотря на большую международную команду, в поездку отправили только меня, тогда ещё неопытного исследователя, и мою коллегу. Границы были закрыты, но мы получили специальное разрешение на въезд и освобождение от карантина. Это ощущалось нереально и одновременно усиливало ответственность. За нами стояла работа многих людей, и любой сбой мог сорвать эксперимент.
До последнего было неизвестно, состоится ли поездка. Было много стресса и неопределенности, но именно в такие моменты я особенно остро чувствую романтику науки, доверие внутри команды и понимание важности происходящего.
Уже более 30 лет физики по всему миру пытаются экспериментально обнаружить так называемую вторую критическую точку. Проще говоря, это особые условия температуры и давления, при которых, согласно теории, могут сосуществовать и переходить друг в друга две разные формы жидкости с разными свойствами.
Эта проблема настолько сложная, что внутри научного сообщества даже сформировались лагеря: одни уверены, что вторая критическая точка существует, другие считают это красивой, но неверной теорией. Дискуссии иногда напоминают почти религиозные споры.
Причина в том, что наблюдать эту точку напрямую крайне трудно. В таких условиях жидкость становится нестабильной и ускользает от эксперимента. Прямое подтверждение могло бы завершить многолетний спор.
Небольшой спойлер: эксперимент в Корее стал началом долгого пути в поиске второй критической точки. Результаты этой работы, которые могут поставить точку в научных дебатах, скоро будут опубликованы.
Со временем все стремится к беспорядку, и существование жизни — почти исключение. На ограниченное время и в локальных условиях порядок берет верх
Физики говорят, что энтропия Вселенной (мера беспорядка или хаоса в ней — прим.ред.)постоянно растёт, а значит со временем все стремится к беспорядку. На этом фоне существование жизни выглядит почти как исключение: на ограниченное время и в локальных условиях порядок берет верх, позволяя возникать сложным структурам.
Как криофизика, меня особенно интересует возможность локально замедлить этот процесс. Криогенные условия сильно уменьшают тепловое движение и энтропийное давление, почти приглушая хаос. Я хочу использовать крио, чтобы понять, какие свойства сложных систем сохраняются, когда рост энтропии перестает доминировать.
Изучение биомолекулярных систем в таком почти замороженном во времени состоянии даёт уникальный взгляд на физические основы жизни и на то, как возможны порядок и сложность в мире, который в целом стремится к беспорядку.
Если смотреть шире, мне хотелось бы, чтобы понимание криоконсервации помогло сократить потери дорогих биологических препаратов. Это особенно важно для больниц и стран с ограниченными ресурсами, где каждая испорченная доза фактически является потерянной возможностью лечения.
Кроме того, такие технологии имеют важное этическое значение. Возможность надежно и долго хранить биологические материалы, кровь, органы или другие образцы снижает зависимость медицины от экстремально срочных ситуаций. Хороший биобанк позволяет пациентам не ждать донора, что часто критично для жизни.
Этот вопрос для меня пока остается открытым. Говоря о науке, я со временем перестала чувствовать сильную привязанность к конкретному месту. Став частью международного сообщества, я поняла, что современная наука во многом не имеет границ, сотрудничать и работать можно из разных стран.
Для ученого ключевым остается доступ к ресурсам, мотивированным студентам и докторантам, финансированию, оборудованию, возможности ездить на эксперименты и конференции. Большинство исследователей работают там, где государство или институт обеспечивают эти условия.
Я сохраняю связь с Казахстаном и желание внести вклад в узнаваемость страны в науке, но понимаю, что вопросы финансирования и бюрократии остаются серьёзным вызовом. Поэтому я рассматриваю разные варианты и смотрю на будущее открыто. Для меня главное — продолжать заниматься сильной наукой. Если при этом моя работа поможет Казахстану стать заметнее в международной науке, это будет дополнительным бонусом.
Я в контексте науки смотрю на это скорее как на естественный процесс, а не просто «уехали и все». Для исследователя поездки и работа за границей часто необходимы: многие научные темы очень узкие, и в мире бывает всего несколько групп и лабораторий, где можно получить нужный опыт именно в этом направлении, или доступ к уникальным методикам.
Кроме того, физическая мобильность часто даёт и ментальную открытость. Новые культуры, новые научные стили и среда расширяют мышление и действительно повышают креативность. Поэтому то, что учёные кочуют, для меня довольно нормально.
При этом я понимаю чувствительность вопроса: кому достанутся лавры за успехи, и не теряет ли страна людей. Но мне кажется, что у большинства учёных все равно остается желание сделать что-то полезное для своей страны, просто пути разные. Кто-то остается и развивает науку локально, кто-то набирается опыта в мире и затем возвращает его через сотрудничество, совместные проекты, студентов, коммуникации, публикации и видимость страны на международной карте.
Для международной науки есть несколько действительно важных качеств. Во-первых, знание английского языка, это базовый инструмент для общения, работы и сотрудничества.
Во-вторых, открытость. Это важно и в человеческом плане, ведь ты постоянно встречаешь людей из разных стран и культур, и в научном, потому что закрытый ум легко пропускает новые идеи и открытия.
И, наконец, «я знаю, что я ничего не знаю». В науку нужно идти не чтобы быть тем, кто все знает, а чтобы постоянно учиться, исследовать и пытаться понять окружающий мир.
