**Введение** Строительная генетика представляет собой междисциплинарную область научного знания, объединяющую принципы биологии, материаловедения, архитектуры и инженерии с целью изучения закономерностей формирования структурных и функциональных свойств строительных материалов и конструкций на различных уровнях организации. Данное направление возникло в ответ на необходимость разработки инновационных подходов к созданию материалов с программируемыми характеристиками, способных адаптироваться к изменяющимся условиям эксплуатации. Несмотря на значительный прогресс в области нанотехнологий и биомиметики, строительная генетика сталкивается с рядом фундаментальных и прикладных проблем, требующих комплексного решения. Одной из ключевых проблем является отсутствие унифицированной методологии, позволяющей прогнозировать поведение материалов на основе их генетических (структурно-иерархических) особенностей. Современные исследования в данной сфере зачастую фрагментарны и не обеспечивают системного понимания взаимосвязи между молекулярным строением, мезоскопической организацией и макроскопическими свойствами. Кроме того, сохраняется дефицит экспериментальных данных, подтверждающих теоретические модели, что ограничивает возможности их практического применения. Ещё одной актуальной проблемой выступает сложность интеграции биологических принципов в инженерные решения. В то время как природные системы демонстрируют высокую эффективность за счёт самоорганизации и адаптивности, их воспроизведение в искусственных материалах сопряжено с технологическими и экономическими ограничениями. Особую сложность представляет управление процессами самосборки и регенерации в неорганических и композитных системах, что требует разработки новых методов контроля наноструктурирования. Наконец, значимым вызовом остаётся обеспечение экологической устойчивости материалов, созданных с применением принципов строительной генетики. Внедрение биосовместимых и биоразлагаемых компонентов, а также минимизация энергозатрат на производство являются критически важными задачами в контексте глобальных экологических инициатив. Таким образом, дальнейшее развитие строительной генетики требует не только углубления фундаментальных исследований, но и создания междисциплинарных платформ для кооперации учёных, инженеров и промышленных предприятий. Актуальность темы обусловлена необходимостью преодоления указанных проблем для перехода к новому этапу развития строительных технологий, основанному на принципах устойчивости, адаптивности и ресурсосбережения. В данной работе рассматриваются основные теоретические и практические аспекты строительной генетики, анализируются существующие ограничения и предлагаются возможные пути их решения на основе последних достижений науки и техники.

Строительная генетика представляет собой междисциплинарное направление, объединяющее принципы генетики, биологии развития и строительных технологий с целью создания адаптивных, самовоспроизводящихся и эволюционирующих архитектурных систем. Основу данной дисциплины составляют несколько ключевых принципов, определяющих её методологическую и прикладную значимость. Первым принципом является биомиметика, предполагающая заимствование структурных и функциональных решений у живых организмов для проектирования строительных конструкций. В природе эволюция оптимизировала формы и материалы в соответствии с внешними условиями, что позволяет использовать аналогичные подходы при создании зданий, способных адаптироваться к изменяющейся среде. Например, изучение механизмов роста коралловых рифов или формирования древесных стволов даёт возможность разрабатывать композитные материалы с программируемыми свойствами прочности и гибкости. Вторым фундаментальным принципом выступает модульность, основанная на дискретной организации строительных элементов по аналогии с клеточными структурами. Модульные системы позволяют реализовать масштабируемость и реконфигурируемость архитектурных объектов, обеспечивая их способность к самовосстановлению и адаптации. Применение стандартизированных блоков, способных к автономной сборке и замене, открывает перспективы для создания зданий, способных эволюционировать в ответ на изменения эксплуатационных требований. Третий принцип — алгоритмизация проектирования — подразумевает использование генетических алгоритмов и методов искусственного интеллекта для оптимизации архитектурных решений. Данный подход позволяет моделировать процессы, аналогичные естественному отбору, генерируя множество вариантов конструкций и отбирая наиболее эффективные с точки зрения энергоэффективности, устойчивости и эргономики. Алгоритмические методы также применяются для прогнозирования поведения строительных систем в долгосрочной перспективе, что особенно актуально в условиях климатических изменений. Четвёртый принцип связан с интеграцией биологических и синтетических материалов, обладающих свойствами самовоспроизводства и самоорганизации. Разработка "живых" бетонов, содержащих микроорганизмы, способные к кальцификации, или полимеров с памятью формы демонстрирует потенциал синтетической биологии в строительстве. Такие материалы не только повышают долговечность конструкций, но и снижают антропогенную нагрузку на экосистемы за счёт биодеградируемости и рециклинга. Наконец, пятый принцип — системность — предполагает рассмотрение строительных объектов как динамических экосистем, взаимодействующих с окружающей средой. Это требует учёта факторов энергообмена, круговорота веществ и информационных потоков на всех этапах жизненного цикла здания. Реализация данного принципа возможна через внедрение "умных" сенсорных сетей, регулирующих микроклимат, освещённость и структурную целостность в реальном времени. Таким образом, строительная генетика базируется на синтезе биологических закономерностей и инженерных технологий, предлагая новые парадигмы для устойчивого развития архитектуры. Дальнейшее исследование этих принципов способно привести к созданию принципиально новых типов сооружений, сочетающих

представляют собой структурные или функциональные отклонения, обусловленные нарушениями на молекулярном, кристаллическом или фазовом уровнях. Эти дефекты возникают вследствие несовершенства технологических процессов, неоднородности сырья или внешних воздействий, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик материалов. Одной из ключевых проблем является наличие микродефектов в кристаллической решётке цементного камня, вызванных неравномерной гидратацией клинкерных минералов. Такие нарушения провоцируют образование микротрещин, снижающих прочность бетона на 15–20% по сравнению с теоретически рассчитанными значениями. Аналогичные аномалии наблюдаются в металлических сплавах, где дислокации, вакансии и межзёренные включения искажают кристаллическую структуру. Например, в низколегированных сталях наличие сернистых и фосфорных примесей приводит к хрупкости при отрицательных температурах (явление хладноломкости). В композитах на полимерной основе генетические дефекты проявляются в виде неполной полимеризации матрицы или неравномерного распределения армирующих волокон, что снижает ударную вязкость на 30–40%. Особую категорию составляют радиационно-индуцированные аномалии, возникающие в материалах, эксплуатируемых в условиях ионизирующего излучения. Под воздействием нейтронных потоков в бетоне происходит распад гидратных фаз с выделением газообразного водорода, что ведёт к образованию пор и снижению радиационной стойкости. В керамических материалах аналогичные процессы вызывают аморфизацию кристаллической структуры, сопровождающуюся увеличением коэффициента теплового расширения. Методы диагностики генетических аномалий включают рентгеноструктурный анализ, электронную микроскопию и акустическую эмиссию. Однако существующие технологии не всегда позволяют выявлять дефекты на ранних стадиях формирования материала. Перспективным направлением является разработка предиктивных моделей, основанных на машинном обучении, которые учитывают корреляцию между параметрами синтеза и вероятностью возникновения структурных нарушений. Устранение генетических аномалий требует оптимизации состава сырья, модификации технологических режимов и внедрения постобработки (например, термобарического упрочнения). Решение этих задач позволит повысить ресурс строительных конструкций на 25–30%, что имеет критическое значение для объектов с повышенными требованиями к надёжности.

Методы диагностики генетических дефектов в строительной генетике включают комплексный анализ структурных и функциональных нарушений, возникающих на различных уровнях организации строительных систем. Одним из ключевых подходов является молекулярно-генетический анализ, позволяющий выявлять мутации в генах, ответственных за синтез строительных белков и регуляцию процессов биоминерализации. Применение методов секвенирования нового поколения (NGS) обеспечивает высокую точность идентификации полиморфизмов в генах, ассоциированных с нарушением формирования костной, хрящевой и соединительной тканей. Важное значение имеет также цитогенетический анализ, направленный на обнаружение хромосомных аберраций, которые могут приводить к системным нарушениям в строительных процессах. Для оценки функциональных последствий генетических дефектов используются биохимические методы, включая масс-спектрометрию и хроматографию, позволяющие количественно определять метаболиты, участвующие в биосинтезе строительных материалов. Современные методы визуализации, такие как конфокальная микроскопия и атомно-силовая микроскопия, дают возможность изучать структурные аномалии на наноуровне. Компьютерное моделирование молекулярных динамик и методов конечных элементов применяется для прогнозирования влияния генетических мутаций на механические свойства строительных структур. Коррекция выявленных дефектов осуществляется с использованием методов генной терапии, включая CRISPR-Cas9-системы для направленного редактирования генома. Перспективным направлением является применение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), которые после генетической модификации дифференцируются в целевые типы клеток, участвующих в строительных процессах. Фармакологическая коррекция включает использование малых молекул, модулирующих активность сигнальных путей, таких как Wnt/β-катенин и TGF-β, что способствует восстановлению нормального морфогенеза. В случаях, когда генетические дефекты приводят к необратимым структурным изменениям, применяются методы тканевой инженерии, включающие создание биосовместимых каркасов с последующей клеточной колонизацией. Важную роль играет также разработка композитных материалов, имитирующих естественные строительные структуры и компенсирующих функциональные недостатки. Комбинирование этих подходов позволяет достичь значительных успехов в коррекции генетически обусловленных нарушений строительных систем, хотя ряд технологических и этических ограничений требует дальнейших исследований.

связаны с интеграцией передовых биотехнологических методов в инженерно-строительные дисциплины, что открывает новые возможности для создания материалов и конструкций с заданными свойствами. Одним из ключевых направлений является разработка биомиметических материалов, имитирующих структуру природных композитов, таких как кость, древесина или раковины моллюсков. Подобные материалы обладают высокой прочностью, устойчивостью к деформациям и способностью к самовосстановлению, что делает их перспективными для использования в условиях экстремальных нагрузок и агрессивных сред. Важным аспектом является применение методов генной инженерии для модификации микроорганизмов, способных синтезировать строительные компоненты. Например, бактерии рода *Bacillus* могут быть запрограммированы на производство карбоната кальция, что позволяет создавать самовосстанавливающийся бетон. Такие технологии не только повышают долговечность конструкций, но и снижают углеродный след строительной отрасли, что соответствует принципам устойчивого развития. Другим перспективным направлением является использование ДНК-оригами для конструирования наноматериалов с заданной архитектурой. Молекулярные структуры, собранные на основе ДНК, могут служить шаблонами для формирования композитных материалов с уникальными механическими и теплопроводными свойствами. Это открывает возможности для создания ультралёгких и сверхпрочных строительных элементов, применимых в аэрокосмической и высотной архитектуре. Развитие вычислительных методов, включая машинное обучение и молекулярное моделирование, ускоряет проектирование биосовместимых строительных систем. Алгоритмы на основе искусственного интеллекта позволяют прогнозировать поведение гибридных материалов на стыке биологии и инженерии, оптимизируя их состав и структуру. В перспективе это может привести к созданию «умных» строительных конструкций, адаптирующихся к изменяющимся внешним условиям. Этические и регуляторные аспекты также требуют внимания, поскольку внедрение генетически модифицированных организмов в строительные процессы сопряжено с потенциальными рисками для экосистем. Необходима разработка международных стандартов, регулирующих использование биотехнологий в строительстве, чтобы минимизировать негативные последствия. Таким образом, строительная генетика находится на стадии активного формирования, и её дальнейшее развитие зависит от междисциплинарного взаимодействия биологов, материаловедов и инженеров. Реализация указанных направлений позволит создать новое поколение экологичных, долговечных и адаптивных строительных материалов, трансформируя традиционные подходы к проектированию и возведению сооружений.

В заключение следует отметить, что проблемы строительной генетики представляют собой комплексный научный вызов, требующий междисциплинарного подхода для их решения. Несмотря на значительные достижения в области молекулярной биологии, генной инженерии и материаловедения, остаются нерешёнными ключевые вопросы, связанные с точностью редактирования генома строительных организмов, стабильностью модифицированных структур и экологической безопасностью их применения. Особую сложность представляет прогнозирование долгосрочных последствий внедрения генетически модифицированных строительных материалов в биосферу, что требует разработки новых методов биомониторинга и оценки рисков. Важнейшим направлением дальнейших исследований должно стать совершенствование CRISPR-технологий для минимизации off-target эффектов при конструировании биологических строительных систем. Параллельно необходимо развивать computational biology для моделирования поведения синтетических генетических конструкций в сложных экосистемах. Этическая составляющая проблемы также заслуживает пристального внимания научного сообщества, поскольку масштабирование строительной генетики неизбежно потребует пересмотра существующих регуляторных норм. Перспективным представляется синтез достижений нанотехнологий и синтетической биологии, который может привести к созданию принципиально новых самовосстанавливающихся и адаптивных строительных материалов. Однако для реализации этого потенциала требуется преодоление фундаментальных ограничений, связанных с энергетическим метаболизмом искусственных биологических систем. Таким образом, строительная генетика остаётся динамично развивающейся областью знаний, где решение теоретических вопросов должно идти параллельно с разработкой практических приложений, учитывающих как технологические возможности, так и биосферные ограничения.