Главные научные открытия 2015 года
В научном мире продолжают подводить итоги 2015 года. Вслед за журналом Nature, представившим первую десятку ученых, внесших наибольший вклад в развитие науки, Science — не менее авторитетное издание — обнародовал список главных научных прорывов года. Выбор редакции и читателей, голосовавшей на сайте журнала, совпал: пролет зонда New Horizons мимо Плутона и система редактирования генома CRISPR оказались вне конкуренции. «Лента.ру» вспоминает эти и другие научные достижения, которыми запомнился уходящий год.
Правки по-живому
Революция в генной инженерии началась с того, что в 2007 году журнал Science опубликовал статью, написанную сотрудниками производящей йогурты компании Danone в соавторстве со стоматологами из канадского Университета Лаваля. Исследователи рассказали о том, что обитающий в кисломолочных продуктах термофильный стрептококк борется с бактериофагами с помощью системы CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) — участками генома с короткими палиндромными повторами, регулярно расположенных группами.
Спустя пять лет другие ученые придумали, как превратить «иммунную систему» CRISPR в инструмент для редактирования генов, используя «генный скальпель» в виде белка Cas9. И вот сейчас базирующиеся на CRISPR технология генной инженерии признана журналом Science главным научным прорывом года. CRISPR уже фигурировал в списках прорывов 2012 и 2013 годов. Но тогда о нем говорили как об одном из методов генной инженерии.
Такому признанию способствовала серия громких исследований. CRISPR привлек интерес не только в связи с редактированием геномов младенцев и созданием сверхсобак в Китае, но и благодаря тому, что систему фактически сделали безошибочной.
Авторам системы CRISPR/Cas9 Эммануэлю Шарпантье из Германии и Дженнифер Дудна из США в 2015 году прочили Нобелевскую премию по химии. Премия их непременно найдет, а пока в научном сообществе продолжается дискуссия о том, этично ли редактировать геном человека. Первые клинические испытания на людях планируются в 2017 году.
Есть такая планета
Редакторы журнала Science предпочли генную инженерию, а читатели журнала назвали в качестве наиболее прорывного события 2015 года покорение Плутона. Затраты НАСА на миссию New Horizons превысили 600 миллионов долларов. Сам аппарат был запущен в космос 19 января 2006 года с космодрома на мысе Канаверал на ракете-носителе Atlas V.
Автоматическая межпланетная станция New Horizons 5 сентября 2015 года приступила к пиковой фазе передачи данных, полученных на главном этапе исследований 14 июля, когда аппарат максимально приблизился к Плутону и его спутникам. Ученые изучили основной массив данных и представили свои результаты публике, однако вся собранная станцией информация будет получена только через 16 месяцев.
Изображение Плутона, полученное станцией New Horizons
Миссия New Horizons признана успешной. Ею НАСА завершает общий мониторинг Солнечной системы и собирается сосредоточиться на детальном исследовании уже посещаемых автоматическими межпланетными аппаратами миров. Сейчас станция находится на расстоянии более пяти миллиардов километров от Земли. Ожидается, что в 2019 году она достигнет планетоида 2014 MU69 — это в поясе Койпера, 1,6 миллиарда километров от Плутона. Миссия завершится в середине 2020-х годов.
Узлы и скрепы
Еще в XVIII веке итальянский анатом Паоло Масканьи предположил, что в мозге у человека имеются лимфатические узлы. Спустя более двух веков его догадки подтвердили британские ученые. По мнению читателей журнала Science, это открытие — третье в ряду прорывных.
Лимфатическая система обезвреживает бактерии и токсины, а также избавляет организм от различного «мусора». Прежде считалось, что мозг настолько обособлен от всего тела, что в него не проникают антитела и иммунные клетки. Однако объяснить, как там происходят процессы, за которые традиционно отвечает лимфатическая система, наука не могла.
Теперь выяснилось, что каналы (именуемые синусами), которые образуются в результате того, что твердая оболочка внедряется в щели головного мозга, не входят в кровеносную систему, а обладают иммунными клетками и молекулярными маркерами, свойственными лимфатическим сосудам. Также удалось доказать, что синусы связаны с лимфатической системой. Это открытие позволит науке по-новому взглянуть на работу лимфатической системы и понять, откуда берутся патологии мозга и как с ними бороться.
Читателей Science взволновала и вакцина против Эболы, о которой минувшим летом сообщил журнал Lancet.
На пятом месте — работа, содержащая неопровержимые и достаточные доказательства существования квантовой запутанности. Ученые провели серию экспериментов с двумя кристаллами алмаза, находящихся в противоположных уголках научного городка на значительном расстоянии друг от друга. Оба кристалла облучались синхронными вспышками микроволнового излучения и лазера с определенными параметрами импульса.
Энергия вспышек заставляла электроны внутри этих «алмазных ловушек» возбуждаться и испускать фотоны света, которые, пройдя через оптоволокно, попадали внутрь регистрирующего прибора, удаленного от обоих алмазов на равное расстояние. Когда фотоны света, прибывшие от двух кристаллов, взаимодействовали друг с другом, между электронами, испускавшими фотоны, возникала квантовая запутанность.
Это было зафиксировано по направлению вращения электронов. Измерения всех параметров производились настолько быстро, что электроны не успели бы обменяться информацией, передаваемой со скоростью света.
Однако спины электронов были синхронизированы друг с другом, то есть электроны успели обменяться информацией при помощи чего-то, распространяющегося гораздо быстрее скорости света.
Это нарушает так называемый принцип локальности, объясняющий квантовую запутанность проще, чем то, что происходит в реальности.
По нескольким измеренным параметрам электронов ученые рассчитали их волновую функцию, оказавшуюся абсолютно одинаковой в обоих случаях. Это более весомый аргумент в пользу квантовой запутанности, нежели простое совпадение спинов.
Люди, нелюди и naledi
Журнал Science отметил также расшифровку ДНК кенневикского человека — одной из самых противоречивых находок американской археологии. Как выяснилось, мужчина возрастом 9300 лет — близкий родственник современных индейцев, что укрепляет претензии последних на эти останки: коренные жители континента давно требуют перезахоронения кенневикского человека согласно их традициям.
Среди современных народов (европейцев, полинезийцев, аборигенов Восточной Азии и Южной Америки) генетически ближе всего к кенневикскому человеку именно индейцы резервации, рядом с которой и обнаружили останки. Сходство черепа с айнскими и полинезийскими — не более чем случайность.
По мнению генетиков, племена Колвилля или отделились от предков кенневикского человека за 700 лет до его рождения, или же древний американец — прямой предок этих индейцев, а все генетические различия связаны лишь с притоком «свежей крови» в последние столетия.
Еще на редакцию Science произвел впечатление Homo naledi — новый вид предков человека. Большинство древних Homo известны по одной-двум окаменелостям, а тут удалось обнаружить сотни костей. На труднодоступную пещеру в 45 километрах от Йоханнесбурга антрополог Ли Бергер (Lee Berger) наткнулся еще в 2013 году. Оттуда извлекли более 1550 костей, принадлежащих как минимум 15 особям. Новый вид гоминидов назвали Homo naledi, в честь пещерного комплекса Диналеди.
Это существо отличается уникальным смешением черт различных видов, разделяемых сотнями тысяч лет эволюции. Кости таза и плеч по своему анатомическому устройству напоминают австралопитеков, появившихся четыре миллиона лет назад. А ступни — такие же, как у современного человека (кроме того, южноафриканский гоминид был прямоходящим). Однако объем мозга Homo naledi почти вдвое меньше, чем у Homo sapiens.
Остаются неразгаданными две ключевые загадки, подчеркивает Бергер. Во-первых, неизвестен возраст костей. Если Homo naledi жил около трех миллионов лет назад, то его необычные черты отражают разнообразие путей, которыми эволюция шла в эпоху возникновения рода Homo. Если кости значительно моложе, то Homo naledi — уникальный пример существа, сохранившего примитивные черты своих предков на сотни тысяч лет и превратился в настоящее «живое ископаемое».
Во-вторых, непонятно, как кости попали в далекую пещеру сквозь узкий проход (17,8 сантиметра). Самое очевидное объяснение — наледи практиковали погребение своих умерших сородичей. И это сенсация: пока никто не предполагал существование погребальных обрядов и верований у столь примитивных гоминид. Однако есть вероятность, что кости сбросили в далекую пещеру другие Homo, жившие на той же территории спустя тысячелетия.
Опиум и магма
Выделил Science и работу американских биологов, превративших обычные дрожжи в микробиологическую фабрику по производству морфия (алкалоида опия) и, возможно, многих других лекарств. Ученые заставили дрожжи осуществить первые этапы синтеза опиоидов: выработать S-ретикулин из глюкозы.
Биологи предупреждают, что их открытие делает практически возможным синтез наркотиков в домашних условиях, и призывают власти принять соответствующие меры по контролю над новой технологией. Чтобы исключить возможность злоупотреблений, они рекомендуют выделять генетически модифицированные штаммы дрожжей ограниченному числу лабораторий (по лицензии).
Сексисты и террористы
Не обошлось и без огорчений. Главным разочарованием 2015 года редакция журнала Science признала сексизм в науке. Одним из виновников — Джеффри Марси (Geoffrey Marcy), известный американский астроном, рекордсмен по числу открытых экзопланет и вероятный кандидат на Нобелевскую премию.
После жалоб четырех студенток на то, что Марси неоднократно вел себя неподобающим образом (делал им массаж, целовал и щупал против их воли), ученый получил выговор со стороны Калифорнийского университета в Беркли. Его призвали четко придерживаться установленных норм в контактах со студентками и предупредили, что в противном случае могут отстранить от преподавания или уволить.
Развалины Пальмиры (2009 год)
Возмущение научного сообщества вызвала деятельность запрещенного в России «Исламского государства», уничтожившего различные исторические памятники на территории Сирии и Ирака. Нет больше главного символа Пальмиры — двадцатиметровой Триумфальной арки, возведенной при императоре Септимии Севере в конце II века нашей эры в честь победы над парфянами. На вершине арки было выбито его имя. К слову, именно эта арка была изображена на советском учебнике «История древнего мира» за пятый класс, написанном Ф.П. Коровкиным, а также на сирийской купюре достоинством сто лир. Арку восстановили в 1930 году. По плану она треугольная. Это сделано для того, чтобы скрыть поворот главной улицы, поскольку римские улицы должны были быть прямыми. В результате арка со всех сторон кажется перпендикулярной улице древнего города. Джихадисты взорвали ее 5 октября.
Наконец, научное сообщество разочаровано продолжающимся противостоянием ведущих астрономов мира, которые строят три разных телескопа. «Лента.ру» рассказывала, как к этому привела вражда между Обсерваторией института Карнеги и Калифорнийским технологическим институтом.
Завершает 2015 год журнал Science прогнозами. Редакция надеется, что гравитационные волны все-таки будут открыты, тайна происхождения собак перестанет быть тайной, а французский мини-спутник Microscope проверит на прочность теорию Эйнштейна, проанализировав свободное падение двух тел из разных металлов.
Комментарии 0
