Jūgendstila mantojums un neironu mašīntulks – spilgtākie šāgada Latvijas sasniegumi zinātnē  (8)

Šogad LZA zinātnes sasniegumu konkursam tika iesniegts 51 pieteikums.

Kā vienu no lielākajiem sasniegumiem teorētiskajā zinātnē 2018. gadā LZA izceļ Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centra, Latvijas Universitātes un Rīgas Tehniskās universitātes pētījumu par cilvēka šūnām, kurās izdevies atrast neparastu DNS formu ar neparastu iepakojumu un genoma apkalpošanas funkciju.

Dr.biol. Kristīne Salmiņa, LZA akadēmiķe Dr.habil.med. Jekaterina Ērenpreisa, Dr.biol. Tālivaldis Freivalds, Dr.biol. Turs Selga, Mg. Germanis Sorokins, Jēkabs Krīgerts (Mg. students) ar citofiziskiem un citoķīmiskiem paņēmieniem atklāja neparastas DNS Akonformācijas formas ar neparastu iepakojumu cilvēka šūnu kodolos. Līdz šim tā bija zināma tikai vīrusos un sausajā raugā.

LZA paskaidroja, ka ar savu unikālo struktūru un iepakojumu šī nelielā DNS daļa (5%) normāli kalpo hromosomu sakārtotai telpiskai organizācijai šūnu kodolā. Pateicoties savai struktūrai, tā var veikt DNS transporta līdzekļa funkciju (kā vagoniņi vilciena sastāvā) ģenētiskā materiāla regulārai tīrīšanai "no pārrāvumu atlūzām", rūpējoties par to veselīgumu.

Tika parādīts, ka B-forma pāriet A-formā samazinot kamerā mitrumu, un ka pārēja atpakaļ uz B-formu ir atgriezeniska. Pirmo reizi DNS Aformu reizē ar kanonisko B-formu, izmantojot rentgenstrukturālo analīzi, aprakstīja Rozalinda Franklina kopā ar studentu Goslingu, vienā žurnāla "Nature" 1953. gada numurā publicējot kopā ar Vatsona un Krika rakstu par DNS dubultspirāli.

Latvijas Universitātes Literatūras, folkloras un mākslas institūts pirmo reizi starpdisciplināri aplūkoja izcilā 18. gadsimta Baltijas vācu teologa un literāta Gotharda Frīdriha Stendera personību un darbību plašā Eiropas apgaismības kontekstā.

LZA īstenā locekle Dr.philol. Māra Grudule piedalījās kolektīvās monogrāfijas tapšanā par Stenderu. Savu artavu pielika arī igauņu, lietuviešu, vācu, čehu, gruzīnu un amerikāņu literatūras, mūzikas un mākslas zinātnieki, filozofi un teologi, valodnieki un pedagoģijas vēsturnieki.

Latvijas Universitātes Literatūras, folkloras un mākslas institūtā pirmo reizi pēc valsts neatkarības atjaunošanas sniegta aptveroša pēckara desmitgades (1944 –1953) mūzikas norišu aina uz Latvijas PSR politisko un sabiedrisko kolīziju fona.

Arnolds Laimonis Klotiņš izpētījis komponistu un atskaņotāju darbību, kā tā rādīta tā laika ideoloģiskā diktāta apstākļos, kad starp mākslas pasauli un varu izveidojās pakļaušanās un pretošanās svārsts, tās savdabīgās, nepārtrauktās vienlaikus konflikta un koeksistences attiecības, kam bija jāturpinās vairākus gadu desmitus un tomēr jānodrošina mākslas, tostarp mūzikas, izdzīvošana un attīstība. Zinātniski izvērtēti ideoloģisko spaidu dēļ radītie zaudējumi Latvijas mūzikai, kā arī radošie sasniegumi.

Jānis Krastiņš izdevis grāmatu, kurā pirmo reizi zinātniskajā apritē ievada datus par 20. gadsimta sākuma arhitektūras mantojuma vietu un nozīmi Latvijas mūsdienu kultūrvidē.

Starptautiski plaši pazīstamais Rīgas jūgendstila mantojums grāmatā analizēts atsevišķu arhitektūras meistaru daiļrades kontekstā. Liepājas jūgendstila mantojums samērots ar vairākiem atzītiem Eiropas jūgendstila centriem. Detalizēti atspoguļota jūgendstila arhitektūra Ventspilī, Jelgavā un Cēsīs.

Analizēti mākslinieciski augstvērtīgie jūgendstila paraugi Daugavpilī, Kuldīgā, Talsos, Bauskā, Smiltenē un citviet. Atsevišķa nodaļa veltīta savdabīgajam jūgendstila mantojumam Jūrmalā.

Atspoguļota arī jūgendstilā veidoto muižu kungu namu, medību piļu un citu lauku vides objektu arhitektūra. Grāmatas pielikumos doti speciālo arhitektūras terminu skaidrojumi, kā arī tekstā minēto celtņu un personu rādītāji.

LZA akadēmiķe Baiba Rivža, zinātniskā redaktore Dr.oec. Elita Jermolajeva un atbildīgā redaktore Ausma Mukāne radījušas monogrāfiju "Simtam pāri. Viedā Latvija". Tā ietver valsts pētījumu programmas EKOSOC-LV (2014–2018) 10 projektos veikto pētījumu par jaunām pieejām zināšanu sabiedrības (ekonomiskais, telpiskais – lauku un reģionu, sabiedriskais, tiesiskais aspekts) veidošanā rezultātu apkopojumu, kurā ir plaši secinājumi un ieteikumi par nepieciešamajām pārmaiņām kompleksi izpētītajā pašreizējā situācijā, instrumenti to veikšanai, tostarp novadu viedās attīstības indekss, Saeimas debašu korpuss, vadlīnijas ekosistēmas ilgtspējai, modelis darbinieku līdzdalībai uzņēmuma kapitālā, metodika sociālās inovācijas attīstībai.

To papildina ekspertu viedokļi, viedo procesu labās prakses piemēri, attīstības scenāriji, kā Latvijai nebūt lētā darbaspēka zemei. Sniegtā kopaina nozīmīga informācijas sadrumstalotības apstākļos, izmantojama lēmumu pieņemšanā, studijās, pētījumos.

Kā vienu no labākajiem sasniegumiem lietišķajā zinātnē LZA izceļ Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtā veikto pētījumu par ilgi spīdošo pārklājumu iegūšanu uz
metāliem.

Mg.phys. Ivita Bite, Mg.phys. Guna Krieķe, Mg.phys. Aleksejs Zolotarjovs, Mg.phys. Katrīna Laganovska, Bc.phys. Krišjānis Auziņš, Virgīnija Vītola, Dr.phys. Krišjānis Šmits, Dr.habil.phys. Larisa Grigorjeva, Dr.habil.phys. Donats Millers un LZA akadēmiķis Dr.habil.phys. Linards Skuja izstrādāja jaunu stroncija alumināta pārklājuma izveides metodi uz alumīnija un ieguva pārklājumu ar fosforiscentām īpašībām.

Stroncija alumināti ir vispopulārākie mūsdienīgie fosforiscējošie materiāli ar vairāku stundu ilgu pēcspīdēšanu istabas temperatūrā. Neskatoties uz lielo komercializācijas potenciālu un lielo pētījumu skaitu, kuros ir arī Cietvielu fizikas institūta ieguldījums, šādu materiālu sintēzes metodes joprojām ir salīdzinoši neefektīvas un videi nedraudzīgas.

Savukārt, jaunā izstrādātā metode, kurā izmanto plazmas elektroķīmisko oksidāciju, ir energoefektīvāka un videi draudzīgāka, kā arī iespējams iegūt fosforiscento pārklājumu uz metāla vienā tehnoloģiskajā ciklā.

AS "Tilde" un Latvijas Universitāte izstrādājusi jaunu mašīntulkošanas tehnoloģiju – neironu mašīntulku.

Dr.sc.comp. Mārcis Pinnis, Mg.sc.comp. Rihards Krišlauks, Mg.sc.comp. Matīss Rikters, B.sc.comp. Roberts Rozis, Dr.sc.comp. Raivis Skadiņš, Mg.sc.comp. Valters Šics, B.mgt. Artūrs Vasiļjevs, Dr.sc.comp. Andrejs Vasiļjevs, LZA korespondētājloceklis Dr.habil.sc.comp. Juris Borzovs un Dr.sc.comp. Jānis Zuters izstrādāja tehnoloģiju, kas balstās neironu tīklu dziļās mašīnmācīšanās metodēs un ir īpaši piemērota tulkošanai latviešu un citās mazākās valodās.

Pētījumā izstrādātais risinājums divus gadus pēc kārtas (2017. un 2018. gadā) ir uzvarējis starptautiskās sacensībās, ko katru gadu organizē Mašīntulkošanas konferences ietvaros. Tas parāda Latvijas pētnieku spējas pārspēt pasaules vadošo pētnieku un uzņēmumu, kā "Google" un "Microsoft", radītās tehnoloģijas, atzīmēja LZA.

Risinājums tiek izmantots praktiskos lietojumos, kas ir pieejami Latvijas sabiedrībai (translate.tilde.com), valsts pārvaldes valodas tehnoloģiju platformā "Hugo.lv" un nodrošina tulkošanu Eiropas Savienības Padomes tulkošanas risinājumā "translate2018.eu", kuru izmantoja Igaunijas, Bulgārijas un Austrijas prezidentūrās.

Rīgas Tehniskā universitāte, Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultāte, Funkcionālo materiālu tehnoloģiju zinātniskā laboratorija un Tehniskās fizikas institūts radījuši jauna veida ierīci – triboelektrisko nanoģeneratoru.

Dr.sc.ing. Andris Šutka, Dr.sc.ing. Kaspars Mālnieks, Dr.phys. Artis Linarts, Mg.sc.ing. Linards Lapčinskis, Dr.phys. Juris Blūms, Mg.sc.ing. Ilgvars Gorņevs, Mg.sc.ing. Vilnis Jurķāns, Mg.sc.ing. Astrīda Bērziņa un LZA akadēmiķis Dr.habil.phys. Māris Knite izstrādāja ierīci, kas ļauj apkārtējā vidē esošo mehānisko (vēja, skaņas, svārstību) enerģiju pārvērst elektriskajā.

Pirmie darbi šajā jomā pasaulē publicēti salīdzinoši nesen – 2012. gadā, bet jau šobrīd šīm ierīcēm ir augsts potenciāls, lai sniegtu artavu portatīvo elektrisko ierīču uzlādē vai radītu alternatīvu baterijām dažāda veida sensoros un detektoros, skaidroja LZA.

Šādas mehāniskās enerģijas savākšanas ierīces tiek izgatavotas no fleksibliem, speciāli izvietotu vadošu elektrodu un triboelektrisku polimērmateriālu slāņiem, kas savā starpā periodiski kontaktējas un tādējādi elektrizējas, ļaujot mehānisko enerģiju pārvērst elektriskajā.

Pētījumu rezultātā tapuši jauna tipa nanoģeneratori, kuru darbības mehānisms līdzīgs triboelektriskajiem ģeneratoriem, bet triboelektriskie slāņi ir aizvietoti ar elektriski polarizētu segnetoelektrisku materiālu slāņiem, tādējādi ļaujot ģenerēt ievērojami lielākus spriegumus un strāvas.

Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā tapusi uz augu vīrusu bāzes izveidota universāla vakcīnu tehnoloģija hronisku saslimšanu ārstēšanai.

Dr.biol. Ina Baļķe, Mg.biol. Gunta Reseviča, Vilija Zeltiņa un LZA korespondētājloceklis Dr.biol. Andris Zeltiņš sadarbībā ar Šveices kolēģiem no Bernes un Cīrihes universitātēm, Lielbritānijas kolēģiem no Oksfordas un Dandijas universitātēm no inficētiem liliju augiem ir klonējuši gurķu mozaīkas vīrusa apvalka proteīna gēnu, ievietojuši tā struktūrā fragmentu no stingumkrampju vakcīnas un izveidojuši universālu vakcīnu platformu.

Ar šīs tehnoloģiskās platformas palīdzību ir izveidotas eksperimentālās vakcīnas tādu hronisku saslimšanu ārstēšanai, kā psoriāze, atopiskie dermatīti un insektu izraisītas zirgu alerģijas, kā arī Alcheimera slimības profilaksei.

Izveidoto eksperimentālo vakcīnu efektivitāte ir parādīta dzīvnieku modeļos. Vairākas no šīm vakcīnām ir sasniegušas tehnoloģijas pārneses fāzi un tiek ieviestas ražošanā, kā arī tiek pārbaudītas veterināri klīniskajos pētījumos.

Veiktajiem pētījumiem ir ievērojama teorētiska un praktiska nozīme, jo tie parāda līdz šim nezināmus terapeitiskās vakcinācijas aspektus un nodrošina efektīvu vakcīnu radīšanas tehnoloģiju pret alerģijām un autoimūnajām saslimšanām, kas var aizvietot ārstēšanu ar monoklonālajām antivielām.

Latvijas Universitātes Medicīnas fakultātē tapis pētījums par perifērās inervācijas lomu ādas brūču dzīšanas procesā.

Dr.pharm.Vadims Parfejevs, Prof. Una Riekstiņa un Prof. Lukass Sommers no Cīrihes Universitātes izpētīja sarežģīto ādas brūču dzīšanas procesu. Līdz šim maz bija zināms, kādā veidā ādas dermas slānī esošie perifērie nervi piedalās brūču dzīšanā. Pētījuma rezultātā noskaidroja, ka pēc traumas ap nervu šķiedru izvietotās mielīna apvalka šūnas (Švāna šūnas) migrē uz brūces rajonu un veicina brūces aizvēršanos.

Šajā procesā Švāna šūnās notiek ievērojamas izmaiņas un tās iegūst cilmes šūnām raksturīgas iezīmes. Spriežot pēc izmaiņām aktivēto Švāna šūnu gēnu ekspresijas programmās, tās izdala brūces vidē dzīšanu stimulējošos proteīnus, kas sekmē citu ādas šūnu (piemēram, fibroblastu) dalību dzīšanas norisē.

Šis atklājums paver iespējas turpmākiem pētījumiem par inervācijas lomu ādas un citu orgānu reģenerācijas procesos, uzsvēra LZA.

Latvijas Lauksaimniecības universitātē tapusi ar zinātniskiem pētījumiem pamatota smiltsērkšķu ekstraktu izstrāde jaunlopu veselības uzlabošanai.

LZA korespondētājlocekle Dr.sc.ing. Dalija Segliņa, Dr.sc.ing. Pāvels Gornas, Dr.sc.ing. Vitalijs Radenkovs, Dr.med.vet. Laima Liepa, Dr.med.vet. Ilmārs Dūrītis, Dr.med.vet. Inga Pigiņka-Vjačeslavova un Mg.med.vet. Evita Zolnere pētīja smiltsērkšķu audzēšanas un pārstrādes blakusproduktus, kas satur bioloģiski aktīvus savienojumus.

Tos saturošie ekstrakti pozitīvi ietekmē jaundzimušo teļu imunitāti, turpmāko dzīvnieku augšanu un produktivitāti. Iegūtie klīnisko pētījumu rezultāti ir ieguldījums jaunu, dabīgu barības piedevu ražošanā ar iespēju mazināt antibiotiku lietošanu, kas svarīgi bioloģiskajās saimniecībās.

Latvijas Valsts Koksnes ķīmijas institūtā izstrādāts inovatīvs process multifunkcionāla nanoporaina oglekļa iegūšanai.

Dr.habil.chem. Gaļina Dobele, Mg. Aleksandrs Volperts, LZA īstenais loceklis Dr.ing. Aivars Žūriņš, Mg. Lilija Jašina, Mg. Ance Pļavniece un Ing. Dmitrijs Djačkovs izstrādāja oriģinālu tehnoloģiju nanoporainu oglekļa materiālu ieguvei ar termoķīmisko aktivāciju no koksnes un tās atliekām.

Procesā, kas ietver biomasas karbonizāciju, aktivāciju ar sārmu un demineralizāciju, notiek poliaromatiskās struktūras veidošanās ar poru virsmas laukumu līdz 3000 m2/g.

Noteiktas likumsakarības starp oglekļa poraino struktūru un tās elektroķīmiskiem rādītājiem, kā arī optimizēti aktivācijas režīmi un izpētīta to ietekme uz oglekļa materiāla struktūru un funkcionālo sastāvu.

Izpētītas oglekļa materiālu īpašības un izmantošana vides aizsardzībā, elektroenerģijas akumulēšanai superkondensatoru elektrodos, kuru kapacitāte par 20% pārsniedz pašreizējos komerciālos paraugus, un skābekļa reducēšanai degvielas šūnās, kurās tā īpašības ir salīdzināmas ar komerciālo 20% Pt/C katalizatoru.