Айгерим Карина уже несколько лет живет в Швеции и работает криофизиком. Она изучает, как биологические материалы остаются живыми при экстремально низких температурах, выращивает межзвездный лед в лаборатории и мечтает о внедрении криозаморозки в медицинские учреждения.

Мы поговорили с Айгерим. Она рассказала о своих экспериментах, международной науке, кочевом образе жизни ученых и важности открытости к миру.

Текст Данияр Бейсембаев

 

О себе

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.

О выборе страны

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.

 

 

О своей научной области

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 лед, 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 лед. Это лед, 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 лед кажется редкостью, на самом деле аморфный лед 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 ученые 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.

 

 

О своем рабочем дне

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.

 

 

О значимости исследований

Вода лежит в основе жизни, климата и экосистем Земли, но с точки зрения физики остается одним из самых сложных веществ. Несмотря на повседневную привычность, ее 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 растет, 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 лед прямо на Земле и изучаем его свойства

 

 

О магии научных исследований

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 лед 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.

 

 

О реализации исследований в жизни

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 ведет себя в криогенных условиях и требует своего подхода при возвращении к рабочему состоянию.

О неожиданных результатах экспериментов

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 мое 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.

Об отличиях между учеными в Казахстане и Швеции

Шведские ученые, 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.

 

 

Об образе ученого в кино и реальной жизни

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 еще 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.

О самой большой проблеме в своей сфере

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

 

 

Что исследовала бы при неограниченном бюджете

Физики говорят, что энтропия Вселенной (мера беспорядка или хаоса в ней — прим.ред.)постоянно растет, 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 дает уникальный взгляд на физические основы жизни и на то, как возможны порядок и сложность в мире, который в целом стремится к беспорядку.

О пользе криоконсервации в будущем

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.

 

 

О возвращении в Казахстан

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 серьезным 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.

Об утечке мозгов из Казахстана

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 дает и ментальную открытость. Новые культуры, новые научные стили и среда расширяют мышление и действительно повышают креативность. Поэтому то, что ученые 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 ученых 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.

О качествах для работы в международной науке

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.