Десять научных прорывов 2017 года

Награжденный Нобелевской премией детектор LIGO и 70 других телескопов благодаря совместной работе сумели впервые зафиксировать, как сплавились воедино две нейтронные звезды. Согласно изданию Science, это самый значительный научный прорыв 2017 года. 

В десятку лучших вошли также ранее неизвестный наш кузен, новые средства лечения тяжелых заболеваний, новый способ починки генов и сведения о гораздо более древнем происхождении нашего вида.

1. Столкновения нейтронных звезд

Детектор LIGO вновь показал, что в астрономии началась совершенно новая эпоха. 17 августа этого года он зарегистрировал самый сильный сигнал за всю историю, идущий от двух нейтронных звезд, которые сплавились воедино в галактике, находящейся на расстоянии 130 миллионов световых лет от нас.


Детектор LIGO и в прошлом году занимал первое место в списке величайших научных прорывов, а в этом году Нобелевская премия по физике досталась Райнеру Вайсу (Rainer Weiss), Барри Бэришу (Barry Barish) и Кипу Торну (Kip Thorne) за их работу с ним.

Американский физик и астроном Кип Торн

Но событие 17 августа достойно еще одного первого места. Ранее LIGO зарегистрировал гравитационные волны, идущие от четырех столкновений черных дыр. В этот раз астрономы впервые увидели столкновение двух светящихся звезд, которые может зафиксировать и обычный телескоп, и тут же послали сообщение своим коллегам по всему миру: на звездном небе происходит что-то интересное.

LIGO и европейский детектор гравитационных волн Virgo, а также около 70 разнообразных телескопов, следили за смертельным танцем двух нейтронных звезд и каскадами света, золота, платины и других тяжелых элементов, которые они, столкнувшись, выбрасывали в пространство.

Нейтронные звезды очень плотны, они — как гигантские атомные ядра диаметром в 10 километров и могут весить в полтора раза больше Солнца. Сейчас астрономы впервые получили возможность проверить свои теории насчет того, как во время их столкновений образуются тяжелые элементы.

Гравитационные волны, измеряемые LIGO и Virgo, — лишь небольшая рябь в пространстве, состоящем из по-настоящему тяжелых небесных тел. Возможность измерить их дает доступ к совершенно новому знанию, словно мы подключаем звук к немому фильму о симфоническом оркестре. 17 августа впервые этот звук от LIGO и Virgo был совмещен с картиной, полученной в других обсерваториях, и мы смогли услышать первый кусочек всего концерта вселенной.

2. Новая человекообразная обезьяна в семействе

В этом году у нас появился новый кузен — ранее неизвестный орангутан, обитающий на севере Суматры. До этого момента к человекообразным обезьянам причисляли шесть видов: шимпанзе, карликовый шимпанзе, два вида горилл, а также калимантанский орангутан (Pongo pygmaeus) на Борнео и суматранский орангутан (Pongo abelii) на Суматре. Новый вид, который получил название тапанульский орангутан (Pongo tapanuliensis), живет на другой стороне озера Тоба, всего в ста километрах от суматранского орангутана, и отличается от него генетически и по поведению. Судя по всему, это старейший из трех видов. В природе осталось лишь 800 представителей этого вида, и их существованию угрожает запланированное строительство плотины.

3. Заснята жизнь на атомном уровне

То, что в десятку Science вошел прорыв, вознагражденный в этом году Нобелевским комитетом, весьма необычно. Как правило, у комитета уходит на это гораздо больше времени. Но в этом году в десятке — не только событие, отмеченное Нобелевской премией по физике, но и криоэлектронный микроскоп, основу для создания которого заложили лауреаты премии по химии. Благодаря этой технологии ученые могут вплоть до атомного уровня исследовать молекулы клеток, неразличимые никаким другим микроскопом, и даже создавать фильмы из этих отдельных моментов, чтобы показать, как молекулы двигаются и взаимодействуют между собой.

4. Биологи делятся статьями

За физиками идут биологи, которые нашли способ делиться друг с другом неопубликованными научными статьями. Подписка на научные издания дорога, к тому же проходит немало времени, прежде чем результаты работы попадают туда. Для работ по физике, математике и астрономии с 1991 года существует база данных arXiv. Там все могут быстро получить доступ к результатам работы и высказать конструктивную критику, прежде чем автор отправит статью на официальное рассмотрение в научное издание. В этом году набрал обороты проект аналогичной базы для биологов под названием bioRxiv.

5. Исправить ген

Известны до 60 тысяч генетических отклонений, связанных с заболеваниями человека. Почти 35 тысяч из них объясняются одной-единственной ошибкой в одном-единственном составном блоке генетического кода A, C, G и T. Генетические ножницы Crispr, занявшие первое место в рейтинге Science 2015 года, могут отрезать и изолировать ген, но гораздо хуже подходят для того, чтобы заменить одну «букву» генетического кода. Ученые Гарвардского университета создали новый инструмент, позволяющий химическим способом превращать ошибочное C в T, а потом и ошибочное G в A. Группе ученых из Института Броуда удалось сделать то же самое с «кузиной» молекулы ДНК — РНК.

6. Лечение, не зависящее от того, где притаился рак

В мае в США было одобрено лекарство от рака пембролизумаб (которое продается под названием «Кейтруда»). Казалось бы, не так уж примечательно. Медикамент уже был одобрен для лечения, например, злокачественной меланомы. Но теперь его можно использовать для всех форм рака, если у пациентов неправильно работают механизмы, которые исправляют ошибки, возникающие при копировании нашего ДНК. 86 тяжело больных пациентов с 12 различными типами рака получили лечение пембролизумабом, и более чем у половины из них опухоли уменьшились. Эти данные могут привести к созданию новой стратегии борьбы против рака.

7. Атмосфера Земли 2,7 миллиона лет назад

Во льдах Антарктики есть пузыри, в которых сохранился воздух прошлого. Ученым удалось пробурить лед возрастом 2,7 миллионов лет: это на 1,7 миллиона лет старше, чем предыдущий рекорд. Лед относится к тому периоду, когда колебания между ледниковыми периодами и потеплениями только начались, и первые анализы демонстрируют, что доля углекислого газа в атмосфере тогда была значительно ниже, чем сегодня. Теперь ученые хотят пробурить лед возрастом пять миллионов лет, относящийся ко времени, когда количество парниковых газов было примерно такое же, как сегодня.

8. Homo sapiens старше, чем мы думали

В этом году изменились представления о месте и времени появления нашего вида. До сих пор самыми древними окаменелостями, которые считаются принадлежащими Homo sapiens, были останки из Эфиопии возрастом 200 тысяч лет, но наши прародители, похоже, существовали уже 300 тысяч лет назад на территории нынешнего Марокко. Об этом свидетельствуют черепа и инструменты, найденные в пещере Джебель-Ирхуд в ста километрах к западу от Марракеша. Горняки нашли там череп еще в 1961 году, но, пока антрополог Жан-Жак Юблен (Jean-Jacques Hublin) не провел новые раскопки, считалось, что этот череп моложе и принадлежит африканскому неандертальцу.

9. Прорыв в области генной терапии

Атрофия спинного мозга — разрушительная болезнь. Дети с самой тяжелой ее формой первого типа чаще всего умирают, не дожив до двух лет. Мышечная функция постепенно угасает, и в итоге дети теряют способность самостоятельно дышать. Но теперь появилась надежда. Из 12 детей, получавших высокие дозы генной терапии, все, кроме одного, смогли есть, сидеть и говорить. Двое начали ходить.

И это был не единственный прорыв в генной терапии за год. Например, один мальчик получил новый кожный покров, а также были одобрены два варианта лечения рака крови, оптимизирующие собственные иммунные клетки пациентов.

10. Маленький детектор нейтрино

Нейтрино — это маленькая незаряженная частица, которая весит меньше миллионной доли электрона и беспрепятственно может пройти сквозь всю Землю. Поэтому ее очень трудно изучать. До сих пор требовались огромные детекторы вроде «Супер-Камиоканде» (Super-Kamiokande) — гигантского стального резервуара с 50 тысячами тонн сверхчистой воды в шахте в Японии, или «Ледяного куба» (IceCube), в котором для исследования этих частиц используются кубические километры антарктического льда. В этом году ученым удалось увидеть нейтрино при помощи совершенно нового типа детектора, который вполне мобилен и весит лишь чуть более 14 килограмм.

Нейтринная обсерватория IceCube находится в окрестностях южного полюса в Антарктиде.

Научные фиаско года

Еще до того, как Дональд Трамп занял пост президента США, многие ученые выражали большое беспокойство по поводу его отношения к науке. И это не было преувеличением. За первый год у власти Трамп в том числе решил, что США должны выйти из Парижского соглашения по климату, сделал враждебно относящихся к науке лиц руководителями, например, департамента окружающей среды, и урезал выделяемые на науку средства. Кроме того, он не назначил себе никакого советника по науке. Но все это также привело к тому, что ученые всего мира вышли на Марш в защиту науки, чего раньше никогда не случалось.

В числе других фиаско — отказ от попыток спасти от вымирания калифорнийскую морскую свинью (вид зубатых китов — прим. перев.) и информация о сексуальных домогательствах в научной среде.