Главные открытия 2018 года

Подземный мир, дети-мутанты, новые органы и другие главные открытия 2018 года. 

Научный коллектив, в который вошли 1 200 ученых из 52 стран, обнаружил гигантские микробные экосистемы в подводных и наземных скважинах глубиной более пяти километров. Как сообщили исследователи на конференции Американского геофизического союза, общая масса живого вещества, образованного бактериями и археями, в подземной биосфере оценивается в 15-23 миллиардов тонн. Таким образом, доля микроорганизмов, живущих под поверхностью, составляет до 70 процентов от количества всех бактерий и архей Земли. Глубинные микробы являются хемосинтезирующими автотрофами, то есть получают энергию за счет окисления неорганических веществ, а не солнечных лучей, как это делают фототрофы. Они способны выдерживать экстремальные условия среды, включая высокую температуру и дефицит питательных веществ. 

По мнению исследователей, эти микроорганизмы жили в бедных питательными веществами условиях в течение тысяч лет, иногда выходя на поверхность в результате извержений и других геологических процессов. Согласно предварительным выводам, общий объем подземных экосистем составляет два миллиарда кубических километров.

В конце ноября китайский ученый Хэ Цзянькуй объявил о рождении первых в мире генетически модифицированных девочек-близнецов. Генетик внес мутации в гены человеческих эмбрионов в рамках лечения бесплодия у семи бездетных пар, однако пока ему удалось добиться только одной беременности. В результате появившиеся на свет дети несут ДНК, которая способствует развитию устойчивости против вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Исследователи отключили ген CCR5, кодирующий белок, который вирус использует для того, чтобы прикрепиться к иммунным Т-клеткам. У одной девочки отсутствуют обе копии гена, а у второй — только одна. 

Многие ученые мира осудили действия Цзянькуя. Они заявили, что ученый провел эксперимент над людьми, который не может быть морально или этически оправдан. Руководство университета, где работал генетик, открестилось от сомнительной работы и заявило, что проведет разбирательство. Эксперименты, которые планировал опальный ученый, в настоящий момент приостановлены.

В журнале Science была опубликована статья международной команды ученых, которая впервые обнаружила источник нейтрино высоких энергий, чье происхождение долгое время оставалось загадкой. Он оказался блазаром — компактным квазаром TXS 0506+056, находящимся в центре галактики, удаленной от Земли на четыре с половиной миллиарда световых лет. Ученые зафиксировали вспышку высокоэнергетических гамма-лучей, произошедшую в блазаре, которая по времени и направлению совпадает с регистрацией нейтрино на антарктической обсерватории IceCube. До этого открытия астрофизики достоверно знали только о двух источниках космических нейтрино: Солнце и сверхновой 1987A.

Международная группа астрономов впервые обнаружила гигантский объект при высоком красном смещении, приблизительно равном 2,5. Другими словами, эта структура, названная Гиперионом и представляющая собой прото-сверхскопление галактик, образовалась всего лишь через 2,3 миллиарда лет после Большого взрыва. Масса Гипериона, удаленном от Земли примерно на десять миллиардов световых лет, более чем в квадриллион раз (10 в 15-й степени) превышает массу Солнца. Подобные структуры обычно встречаются на более близких расстояниях от Млечного Пути. 

Гиперион обладает необычно сложной структурой и состоит из семи плотных областей, которые связаны нитями из галактик. Он отличается от других сверхскоплений тем, что последние имеют более четко выраженные центры, в которых сконцентрировано вещество. Ученые считают, что со временем гравитация Гипериона сделает его более похожим на такие образования, как Сверхскопление Девы (в него входит Млечный Путь) или те, что включены в состав Великой Стены Слоуна.

Международная группа физиков, работающих на Большом адронном коллайдере (ЦЕРН) в составе коллабораций ATLAS и CMS, впервые наблюдали распад бозона Хиггса на два b-кварка (боттом-кварка). Таким образом, исследователям удалось доказать еще одно утверждение в рамках Стандартной модели, которая описывает свойства всех известных и предсказанных элементарных частиц. Согласно модели, распад на b-кварки происходит в 60 процентах случаев, однако до сих пор этот процесс было тяжело выявить из-за присутствия «шума» — побочных физических процессов, также приводящих к появлению b-кварков. 

Новые данные были получены при двух прогонах пучков заряженных частиц по кольцу Большого адронного коллайдера. Столкновения протонов происходили при энергиях 7, 8 и 13 тераэлектронвольт. Это позволило обнаружить не только распад бозона Хиггса на боттом-кварки, но и подтвердить, что его скорость соответствует предсказанному Стандартной моделью значению.

Международная группа астрономов под руководством Патрика Л. Келли из Университета Миннесоты случайно обнаружила голубой сверхгигант Икар или MACS J1149+2223, который оказался самой далекой звездой из известных. Этот объект располагается на расстоянии девять миллиардов световых лет от Земли. Звезду заметили на снимках космического телескопа Hubble. Ее обнаружение стало возможным благодаря эффекту гравитационного линзирования, когда свет от удаленного фонового объекта искажается гравитационным полем массивных тел, находящихся ближе к наблюдателю. 

Гравитационная линза увеличила изображение Икара в две тысячи раз, хотя обычно фоновые объекты увеличиваются в несколько десятков раз. Этому способствовали редкие условия, когда на линии между телескопом и MACS J1149+2223 прошла звезда. Ученым даже удалось определить спектральный класс Икара, который оказался в сотни тысяч раз ярче Солнца.

Астрофизики из Ирландии и с Гавайских островов открыли неизвестное космическое явление, названное «Коровой». Оно находится в галактике CGCG 137-068, удаленной от Земли на 195,7 миллиона световых лет. Исследователи не смогли однозначно отнести его ни к одному из известных объектов, включая сверхновые. 

Сначала астрофизики приняли «Корову» за катаклизматическую переменную, находящуюся в галактике Млечный Путь. Дальнейшие наблюдения показали, что объект находится гораздо дальше, а ее яркость сравнима с чрезвычайно мощными сверхновыми. Вспышка разрасталась со скоростью, сравнимой со скоростью света, а выброшенное при взрыве вещество должно было испытывать на себе эффекты замедления времени. Ученые полагают, что они, вероятно, зафиксировали очень редкий тип сверхновой класса Ic-BL или мощный гамма-всплеск.

Молекулярные биологи Университета Кейс Вестерн резерв (США) синтезировали первый искусственный прион человека для изучения неизлечимых прионных заболеваний. Прионами называют особый класс инфекционных агентов, которые представляют собой неправильно свернутые белки PrP. Эти дефектные молекулы способны катализировать превращение нормальных PrP-белков в такие же прионы, в результате чего возникает цепная реакция. Образуются белковые агрегаторы, которые накапливаются в мозговых тканях и вызывают гибель нейронов. 

В ходе работы исследователям удалось создать патогенный для человека прион из генетически модифицированного белка PrP, ДНК которого была внедрена в бактерию Escherichia coli. Ученые показали, что распространению прионов способствует белок ганглиозид GM1, участвующий в регенерации нервных тканей.

Группа ученых из Китайской академии наук впервые клонировала приматов — макак-крабоедов (Macaca fascicularis) — тем же способом, что привел к рождению овечки Долли. Метод, которым воспользовались исследователи, называется пересадкой ядра соматической клетки, он был разработан еще в 1996 году. Из неоплодотворенной яйцеклетки удаляют ядро, после чего в нее пересаживают ядро от соматической клетки, например, от фибробласта (клетки соединительной ткани) эмбриона. Ученым удалось сделать пересадку ядра успешной благодаря химическим веществам, блокирующим активность ферментов деацетилаз гистонов. 

Всего были использованы 127 яйцеклеток. Ученым удалось получить 109 эмбрионов, 79 из них были пересажены в матку 21 самки макака-крабоеда. Беременность была подтверждена лишь у четырех животных, но только две обезьяны родили здоровых детенышей. Результаты исследования помогут разработать подходы по созданию совершенных модельных организмов для разработок в области медицины, нейробиологии и поведения.

В феврале 2018 года National Geographic сообщил, что археологи обнаружили в Гватемале следы более 60 тысяч ранее неизвестных сооружений, принадлежащих цивилизации майя. Найденные с помощью лидаров (радаров с излучателями света) остатки оросительных каналов, дорог, крепостей и пирамид указывают на существование в древности на исследованных территориях десятков крупных городов. Согласно предварительным оценкам, в районе могли проживать до 10 миллионов человек, а не пять миллионов, как думали исследователи до открытия. Это делает цивилизацию майя гораздо более многочисленной, чем считалось до сих пор.