Открытия в науке 2018 года: Десять главных научных достижений 2018 года

Десять главных научных достижений 2018 года

Научный прогресс идет все более быстрыми темпами. Уходящий 2018 год ознаменовался рядом ярких открытий и настоящих прорывов в области медицины, астрономии, высоких технологий. Так, прошли испытания первого беспилотного летающего такси, появился протез руки, управляемый силой мысли, а в Китае не утихают споры вокруг рождения генно-модифицированных детей. «МИР 24» вспоминает самые значимые научные достижения последних 12 месяцев.

Редактирование ДНК человека

Новость о том, что в Китае появились на свет первые генно-модифицированные дети, за несколько часов облетела весь земной шар.

Профессор Хэ Цзянькунь заявил, что смог отредактировать ДНК эмбрионов и сделал их невосприимчивыми к ВИЧ-инфекции, удалив ген CCR5. Две девочки-двойняшки родились в положенный срок и полностью здоровыми, хотя их отец заражен.

Несмотря на успех эксперимента, он вызвал бурю негодования в научном сообществе. Многие сочли, что опыты на людях неприемлемы с этической точки зрения.

Южный университет науки и технологий Китая, где работал Хэ Цзянькун, официально заявил, что не имеет отношения к этому проекту – профессор временно оставил свою должность еще в феврале 2018 года.

Из-за поднявшейся шумихи ученый остановил клинические испытания, хотя, по некоторым данным, в скором времени ожидается рождение еще одного малыша с измененной ДНК.

Загадочный саркофаг

Во время раскопок в Александрии, Египет, археологи обнаружили весьма необычный саркофаг. Он отличался огромными размерами и был выполнен из черного гранита.

Никаких опознавательных надписей на его поверхности не сохранилось. В той же гробнице лежала крупная голова статуи из алебастра, но также безымянная.

Артефакт отнесли к эпохе Птолемеев (322 – 30 год до н.э.). Некоторые ученые даже предположили, что найдена гробница Александра Македонского.

Когда саркофаг вскрыли, внутри увидели сразу три скелета. Исследования показали, что они принадлежали двум мужчинам, в возрасте 35-39 и 40-44 лет, и молодой женщине 20-25 лет.

Захоронения были сделаны в два этапа, а на черепе одного из мужчин сохранились следы хирургического вмешательства.

Ученые отметили, что установить личность этих людей, а также обстоятельства их погребения уже вряд ли удастся. Но ясно одно – к великому полководцу саркофаг не имеет никакого отношения.

Изучение Солнца

Американская автоматическая станция Parker Solar Probe смогла подлететь к Солнцу ближе, чем какой-либо другой аппарат за всю историю освоения космоса человеком – 27,2 миллиона километров.

Предыдущий рекорд, установленный в 1976 году кораблем Helios 2, составлял 43 млн км.

Станция стартовала 12 августа 2018 года с космодрома на мысе Канаверал. Ее миссия рассчитана на семь лет.

Parker Solar Probe будет собирать информацию о звезде, постепенно подбираясь к ней все ближе и ближе, пока не достигнет расстояния в шесть миллионов километров. Предполагается, что к 2025 году аппарат совершит 24 витка вокруг светила.

Зонд, на борту которого установлена особая камера с теплозащитой, уже передал первые снимки поверхности звезды, а также первой по счету планеты – Меркурия.  

Борьба с раком

Нобелевская премия в области медицины в 2018 году была вручена за прорыв в области лечения рака. Американец Джеймс Эллисон и японец Тасуко Хондзе нашли способ обратить против злокачественных опухолей собственные иммунные ресурсы организма.

Новая терапия позволила улучшить состояние людей, страдавших неизлечимыми формами болезни. Кроме того, она не так токсична, как «химия», и воздействует направленно на пораженные клетки.

Эксперты назвали открытие ученых «революцией» в области онкологии. В настоящий момент идет работа по созданию инновационных препаратов, эффективных и лишенных побочных эффектов. Впрочем, она может занять еще несколько лет.

Робот-нейрохирург

Уходящий год ознаменовался важными достижениями в области робототехники и искусственного интеллекта.

Машины «научились» собирать кубик Рубика, создавать духи и даже писать картины. Но максимальную практическую пользу они могут принести в области медицины.

В 2018 году голландские ученые объявили о создании робота для нейрохирургических операций. Вмешательство можно будет проводить под любым углом и с высокой точностью, что особенно важно для процедур на головном мозге.

Предполагается, что робота начнут применять на практике уже спустя два года, после завершения клинических испытаний.

Уникальный гибрид

В 2018 году ученым удалось выделить ДНК из останков древних людей, обнаруженных в Алтайской пещере несколько лет назад.

Помимо прочих, был исследован скелет девочки-подростка. Именно она и преподнесла научному сообществу самый большой сюрприз.

Оказалось, что ее матерью была женщина-неандерталец, а отцом – денисовец. Она стала первым известным гибридом этих двух ветвей рода Homo.

Считалось, что неандертальцы и денисовцы жили в разных регионах и не должны были пересекаться. Но, как показало открытие, иногда это все же происходило. Но, вероятно, потомство от смешанных браков было не слишком жизнеспособным.

Генетический анализ также раскрыл подробности связей неандертальцев и кроманьонцев, предков современных людей. Они скрещивались как минимум дважды – вскоре после исхода из Африки (50-60 лет назад) и после разделения на европейскую и азиатскую популяции.

Экзорука, управляемая силой мысли

Люди, перенесшие инсульт, проходят длительную реабилитацию и в некоторых случаях так и не могут восстановиться до конца. Но в ближайшие годы терапия станет более эффективной.

В России началось производство уникальной экзокисти-перчатки. Она управляется мысленными командами и может оценить правильность сделанных пациентом движений.

Перчатка помогает восстанавливать функции руки, парализованной после тяжелого заболевания. Ее интерфейс реагирует на электромагнитный импульс мозга, распознает команду и передает ее как сигнал к действию. Разработчики отмечают, что, если начать занятия в первые несколько месяцев после инсульта, можно надеяться на полное возвращение функций конечности.

Обитаемые экзопланеты

В 2018 году астрономы продолжили изучение экзопланет, расположенных вне Солнечной системы. Особое внимание уделялось тем из них, которые могут быть пригодны для жизни.

Исследования показали, что ближайшая к нам планета, которая вращается вокруг Проксимы Центавры на расстоянии в 4,22 световых года от Земли, возможно, обладает жидким океаном.

Планета находится в «зоне обитаемости», одна ее сторона все время обращена к звезде, а вторая находится в тени. Такое положение предполагает огромный перепад температур. Но циркулирующие океанские волны могут «переносить» тепло из одного полушария в другое, вследствие чего в экваториальных областях способна сохраняться жидкость.

Также ученые продолжили изучение системы TRAPPIST-1, которую называют «двойником» Солнечной системы. Вокруг звезды вращается семь планет, по меньшей мере три входят в обитаемую зону. Смоделировав климат на каждой из них, специалисты установили самую пригодную для развития живых организмов планету TRAPPIST-1e – четвертую от светила.

Волокно для космического лифта

В Китае создали сверхпрочное волокно, кубический сантиметр которого способен выдержать вес 160 слонов (более 800 тонн). Сам материал при этом весит 1,6 г.

Волокно сконструировали из углеродных нанотрубок. Это цилиндрические молекулы из атомов углерода, связанные шестиугольными формами диаметром меньше одного нанометра. Ученые смогли соединить их воедино в форме кабеля, хотя это невероятно сложный процесс.

Авторы разработки заявили, что волокно имеет сопротивление при растяжении около 80 гигапаскалей – для сравнения, кабелям космического лифта нужно выдержать всего семь.

В ходе экспериментов материал доказал свои выдающиеся качества, так что, возможно, в будущем его используют для самых инновационных проектов.

Беспилотное летающее такси

В 2018 году в Новой Зеландии начались испытания первого в мире беспилотного летающего такси. Работа над проектом заняла восемь лет.

Транспортное средство работает на электрическом двигателе, оно способно вертикально подниматься и опускаться. Салон рассчитан на двоих пассажиров.

Модель назвали Cora. Она способна подниматься на высоту от 150 до 900 метров и разгоняться до 177 километров в час. Одного заряда батареи должно хватить как минимум на сто километров пути.

Создали новинку специалисты компании Zephyr Airworks. По их словам, такси может появиться на улицах новозеландских городов уже в ближайшие месяцы. Его можно будет заказать через приложение, как и обычную машину, а за передвижениями аппарата проследит оператор на земле.

Важные научные открытия и достижения 2018 года

Вместе с биологами, астрофизиками и медиками Esquire рассказывает о достижениях в науке и технике, которые дарят надежду на лучшее будущее.

1. Роговица человеческого глаза, созданная на 3D-принтере

Британским ученым впервые в истории удалось напечатать роговицу человеческого глаза. Специалисты смешали стволовые клетки здорового донора роговицы с альгинатом и коллагеном и создали, так называемые, биочернила, годные к использованию в биопринтере. Сама печать занимает не дольше 10 минут. В итоге стволовые клетки полученной формы начинают расти сами, создавая новую роговицу. Примечательно, что размер наружной оболочки глаза можно индивидуально подобрать для любого человека – делается это при помощи сканирования на 3D-принтере.

2. Новая форма льда

Ученые из Университета Невады впервые зафиксировали образование новой формы льда, получившей известность как лед VII. Он был обнаружен в естественных земных условиях внутри алмаза. В журнале Science отмечается, что эта форма в два раза плотнее обычного льда. Новые исследования также показали, что этот тип льда может распространяться со скоростью более 1 610 км/час. Ученые предполагают, что дальнейшие исследования льда VII могут изменить представления о поиске живых организмов во всей Вселенной.

3. Первая бионическая рука, обеспечивающая осязание

Группа итальянских ученых смогла разработать протез, который передает владельцу ощущение прикосновения. Через серию миниатюрных электродов и датчиков, компьютер переводит информацию, поступающую с искусственных пальцев, на язык, который понятен человеческому мозгу. Правда, для использования такого протеза придется носить рюкзак со специальным оборудованием.

4. Пересадка памяти одного живого существа другому

Ученые из Университета Калифорнии осуществили пересадку памяти одной морской улитки другой посредством инъекции специфических рибонуклеиновых кислот (РНК). Разделив улиток на две группы, ученые подвергали их слабому воздействию электротока. В первой группе воздействие электродами осуществлялось каждые 20 минут с перерывами в 24 часа. Через некоторое время у животных выработался защитный рефлекс: мышцы моллюсков сокращались в течение 50 секунд при контакте с электродами. У улиток, у которых ученые не вызывали сенсибилизацию, длительность реакции составила всего 1 секунду. Далее биологи извлекли РНК у улиток из обеих групп и поменяли их местами. В результате у несенсибилизированных улиток появился защитный рефлекс длительностью до 40 секунд.

5. Первые генно-модифицированные дети

Китайский врач Хэ Цзянькуй внес изменения в ДНК эмбрионов во время репродуктивного лечения семи пар. Все отцы, которые участвовали в эксперименте, имеют ВИЧ, все матери здоровы. У одной из семи пар в ноябре родились девочки-двойняшки, они и стали первыми в мире генетически модифицированными детьми. По словам ученого, его цель состояла не в том, чтобы вылечить или предотвратить наследственное заболевание у детей, а в том, чтобы попытаться наделить детей способностью противостоять заражению. Подобная мутация встречается у обычных людей, но крайне редко. Ожидается, что генно-модифицированные дети будут иметь иммунитет к смертельным заболеваниям.

Действия китайского медика были широко осуждены международными комитетами, врачами и его коллегами. На данный момент в Китае проводится расследование деталей и процессов проведенного им эксперимента.

6. Частный сверхзвуковой самолет

Самый быстрый частный самолет в мире еще не взлетел, но компания Spike Aerospace уже успела его анонсировать. Самолет сможет вместить 18 пассажиров и не будет иметь иллюминаторов, вместо них будут установлены экраны, транслирующие изображение окружающего мира. Благодаря высоким технологиям, продолжительность полета сможет сократиться в два раза.

7. Озеро на Марсе

Наличие воды на Марсе было особым интересом астрофизиков со времен начала изучения планеты. Первым подтверждением ее присутствия на поверхности планеты стали снимки, произведенные межпланетной станцией «Маринер-9». На них видны сети долин, указывающие на присутствие жидкой воды в прошлом. Прорыв в исследовании был совершен радаром Европейского космического агентства MARSIS, который обнаружил наличие подледного озера на Марсе. Озеро шириной около 20 километров находится на глубине 1,5 километров подо льдом Южной полярной шапки и является первым известным постоянным водоемом на Марсе.

8. Заменить электричество растениями

Идея светящихся растений предлагалась многими учеными, осуществить ее смогли инженеры из Массачусетского Технологического Института. Они разработали особые наночастицы и внедрили их в листы жерухи обыкновенной. В итоге листья растения светились в течение четырех часов. Свет был тусклый, но заметный. Ученые продолжают работать над увеличением продолжительности и яркости свечения. Авторы эксперимента предполагают, что подобная инновация поможет снизить цены на электроэнергию.

9. Древнейший цвет в истории

Ярко-розовый стал самым древним из обнаруженных на сегодняшний день пигментов, согласно результатам исследования ученых из Австралийского национального университета. Они нашли ярко-розовый пигмент внутри морских осадочных пород в пустыне Сахара в Мавритании. Их возраст составляет 1,1 млрд лет – это на 500 миллионов лет больше, чем возраст предыдущего древнейшего оттенка. Отмечается, что изначально цвет был намного ярче, чем полученный результат. Цвет производился микроорганизмами, обитавшими в древнем океане, который давно исчез.

10. Создан новый класс антибиотиков

Антибиотики, получившие название «одилорабдины» (odilorhabdins, ODLs), способны бороться с теми микроорганизмами, которые уже успели выработать устойчивость к остальным видам антибиотиков. Их выведением занималась группа из американских и французских ученых, данные о своей находке они опубликовали в научном журнале Molecular Cell. Исследователи выявили, что эти препараты способны взаимодействовать с участком рибосомы, который ранее не подвергался контакту с антибактериальными веществами и, следовательно, не выработали к ним иммунитет. Препарат уже был протестирован на мышах с положительными результатами.

Составила Дана Амиркенова

Поделиться:

статьи и гранты — да, открытия — нет

Нам не дали денег, следовательно, мы вынуждены думать.

Э. Резерфорд

Совершенствуя дилижанс, можно создать совершенный дилижанс; но первоклассный автомобиль — едва ли.

Эдуард Де Боно (британский психолог и писатель, эксперт в области творческого мышления)

Мощный компьютер, сложный алгоритм и длительная работа не эквивалентно науке.

Роберт Джентльмен (
Robert Gentleman
), один из лидеров биоинформатики

Введение: «С наукой очень неблагополучно»

Так начинается публикация журналистов VOX MEDIA Julia Belluz, Brad Plumer, Brian Resnick: «The 7 biggest problems facing science, according to 270 scientists» (https://www. vox.com/2016/7/14/12016710/science-challeges-research-funding-peer-review-process). Проведен опрос 270 ученых, в том числе руководителей лабораторий, профессоров, аспирантов, а также лауреатов премии Филдса на тему: «Если бы вы могли изменить что-то в том, как сегодня работает наука, то что бы это было и почему?». Тональность их ответов можно обобщить так: «Моя работа в профессии подорвана из-за порочных стимулов. В результате — скверная наука».

Формулировка идеального научного процесса элегантна: поставь вопрос, организуй объективное исследование и получи ответ. Но сегодня, говорят ученые, они вынуждены отдавать приоритет самосохранению, а не стремлению поставить самые интересные вопросы и совершить открытия. Успех измеряется не качеством формулирования проблем и строгостью методов их решения, а количеством денег, выигранных по грантам, числом публикаций и умением привлечь внимание публики.

Ответы ученых привели к следующей классификации проблем науки и «порочных стимулов», первый из которых — деньги.

Я дам их со своими комментариями, а затем на некоторых остановлюсь подробнее.

1. У научного сообщества огромные денежные проблемы. И дело не только во все уменьшающемся федеральном финансировании и необходимости «отвоевывать» гранты, но и в условиях их получения, связанных с обязательной публикацией множества статей, что порождает конфликт интересов и поощряет ученых устраивать рекламную шумиху около их работ. Кроме того, гранты даются на короткие сроки, что вынуждает отказываться от долгосрочных проектов, между тем для совершения открытий и их обоснования часто требуются десятилетия.

Я думаю, что в западных странах денег слишком много, но расходуются они принципиально неправильно. А почему — сказано в начале этого и в следующем пункте.

2. Слишком многие исследования некачественно спроектированы, виной чему неправильные стимулы. Об ученых судят по тому, что они публикуют. Чтобы соответствовать условиям получения грантов, ученые не только множат число публикаций, но и стараются предъявить «броские», «революционные» результаты, привлекательные для престижных журналов. В связи с этим исследователи вольно или невольно идут на сделку с совестью и занимаются «подгонкой» полученных данных к какой-либо гипотезе с помощью статистических уловок (p-hacking). В результате в медицинской области, например, до 30% результатов наиболее заметных исследований оказываются ошибочными или преувеличенными.

Именно об этом я буду говорить в своем обзоре.

3. Воспроизводимость результатов имеет принципиальное значение. Но ученые редко этим занимаются. Проверка, подтверждение, перепроверка — медленный и скучный путь к открытию научных истин. У ученых мало стимулов усердно заниматься «повторностями», тем более что журналы неохотно публикуют данные повторных исследований. Этой проблеме мы недавно посвятили специальные обзоры, отсылаю читателей к ним [1, 2]. Также важно посмотреть обзор в «Nature» [3], где опубликован опрос ученых, который показал, что более 70% опрошенных безуспешно пытались воспроизвести опубликованные результаты. Я в своей лаборатории также неоднократно сталкивался с невозможностью воспроизведения некоторых опубликованных в солидных журналах данных. Проблеме невоспроизводимости посвящена интересная статья голландского профессора J. Kirchherr [4] «Почему мы не можем быть уверены, что научные журналы говорят научную истину» (Why we can’t trust academic journals to tell thes scientific truth).

Здесь я еще добавлю данные по материальному ущербу, который является следствием невоспроизводимых доклинических испытаний лекарств. Эта невоспроизводимость оценивается цифрой 50%, и это приносит потерю примерно US$ 28,000,000,000 (US$28B) в год только в США [5]. Цифра производит сильное впечатление.

Причин этого явления множество. Они были проанализированы в вышеприведенных обзорах. Одна из наиболее важных упомянута выше в п. 2. Но я попробую посмотреть на проблему с другой точки зрения, в значительной степени проанализированной Брюсом Альбертсом (B. Alberts), бывшим главным редактором «Science», бывшим президентом Национальной академии наук США и главным автором знаменитой книги «Молекулярная биология клетки», переиздаваемой каждые 5 лет.

4. Экспертная оценка разлажена. Задача экспертной оценки — отсев и недопущение «фальшивой науки» к публикации. Однако, как считают многие ученые, этот процесс терпит провал, будучи не в состоянии выявить фальсификацию или другие проблемы с рукописями и сильно затягивая сроки публикации. Мнения о путях усовершенствования экспертной оценки резко разделились. Я не буду останавливаться на этом подробно.

5. Слишком многое в науке заблокировано из-за платного доступа.

Думаю, что это очевидно.

6. Ученые неудачно общаются с общественностью.

Это можно не объяснять.

7. Жизнь молодого ученого — невероятный стресс.

Это, наверное, правильно, но, думаю, что это второстепенный фактор. Это было всегда. И, полагаю, что главная проблема — это инкрементный характер науки, который частично вызывается тем, что опрошенные ученые в п. 2 определили как неправильные стимулы. Я добавлю к этому еще инерцию парадигмы.

Определение инкрементного характера современных исследований

Я употребил слово инкрементный от английского слова incremental — «постепенно нарастающий», в том смысле, что это наука, которая нацелена на постепенное увеличение имеющихся знаний. В качестве простейшего примера я как бывший химик могу использовать галоидирование углеводородов и исследование свойств полученных продуктов. Некто разработал, скажем, метод получения CH₃CH₂Br, таким же путем — CH₃CH₂CH₂Br, таким же путем — CH₃CH₂CH₂CH₂Br и так далее и исследовал изменение их свойств. Более близкий к биологии пример: исследовали структуру инсулина человека, затем мыши, крысы, шимпанзе и т. д. и сопоставили их структуры и свойства. Нужно? Да. Полезно? Да. Но открытий, которые серьезно повлияли бы на развитие науки, как, например, структура ДНК, или всего человечества, как, например, пенициллин, здесь ждать не приходится. При этом именно такие исследования максимально гарантированы с точки зрения публикабельности результата. В хорошем престижном журнале. Риск быть отвергнутым минимален.

Вот с этим определением я и постараюсь максимально кратко изложить свой взгляд (и использовать для его поддержки авторитетных ученых) на проблему, почему биологическая наука находится в очевидном кризисе.

Факторы, способствующие инкрементализации науки

Консервативность парадигмы. Томас Кун (T. Kuhn) и его концепции научных революций и смены парадигм

Вооруженное всеми возможностями, наслаждаясь всем богатством, которым оно обязано науке, наше общество все еще пытается практиковать и учить системам ценностей, уже уничтоженных в корне этой самой наукой»

Жак Моно (Jacques Monod, Chance and Necessity. https://www.goodreads.com/author/quotes/275446)/i>

В статье, опубликованной в 2012 г. в «Science», мы прочтем следующее: «С того момента, как книга Куна «Структура научных революций» [6] была опубликована в 1962 г., было продано более 1 млн экземпляров, и она была переведена на 16 языков. Эта книга — редчайшее событие: академический бестселлер. Возьмите список 100 наиболее влиятельных книг XX века или даже наиболее влиятельных книг всех времен, и очень вероятно, что она окажется в этом списке» [7].

До T. Kuhn историки науки полагали, что наука развивается постепенно, добавляя новые блоки знания к уже существующим. T. Kuhn выдвинул идею, что прогресс происходит революционными скачками путем появления новых парадигм. Парадигма по T. Kuhn — это пример (exemplar): конкретное решение проблемы в данной области, которое направляет другие исследования в этой области. Этими парадигмами могут быть новые теории, новые технические методы, которые открывают новые возможности наблюдения и анализа.

T. Kuhn разделяет развитие науки на различные периоды:

1. В науке наблюдаются периоды, названные им нормальной наукой — «normal science», в которых преобладает поразительное согласие между исследователями. Это поразительно, поскольку нет никаких официальных правил, которыми руководствуются исследователи. Однако они действуют однотипно в выборе новых проблем, выборе методов исследования и стандартов решения. Что определяет согласованное поведение в отсутствие официальных правил? Ответ T. Kuhn — примеры (exemplars), которые действуют как правила и используются по принципу сходства [8]. T. Kuhn говорил, что ученые в своей работе начинают с изучения типичной (exemplary) проблемы, а не с выработки общих правил исследования. Успешные примеры стимулируют исследователей браться за сходные проблемы сходными методами, со сходной логикой и сходной оценкой получаемых результатов. Постепенно накапливается научное знание.

2. Затем наступает кризисный период, когда примеры продолжают порождать новые проблемы, но перестают находить адекватные решения. Неразрешимые проблемы накапливаются, стройная система представлений становится шаткой, многие казавшиеся надежными представления вдруг оказываются не такими надежными, как казались.

3. Наконец, наступает период научной революции, когда набор парадигм отбрасывается в пользу других. Появляются новые идеи, новые технологии, которые позволяют отвергнуть отжившие части научной структуры и сделать следующий шаг к истине.

Парадигма, которая инициировала молекулярную биологию регуляции генов

Механизм регуляции генов, предложенный Жакобом и Моно (F. Jacob, J. Monod) и соавт., один из которых написал статью, использованную мной для данного параграфа, функционировал как революционная парадигма в точности так, как это описал T. Kuhn. В предшествующий период выдвигалось множество теорий, пытающихся объяснить, как регулируется синтез белков. Статья F. Jacob и J. Monod внесла ясность в область, где множество довольно мутных теорий конфликтовало друг с другом. F. Jacob и J. Monod работали с кишечной палочкой. Кроме того, я уверен, что вы прекрасно знаете теорию, основанную на регуляции лактозного оперона. Этот механизм был настолько убедительным, имел такое серьезное экспериментальное обоснование и к тому же предлагал общую концепцию регуляции, которая с совершенной очевидностью могла быть использована во множестве других случаев. Кроме того, F. Jacob и J. Monod создали модель выстраивания экспериментов для исследования регуляторных механизмов генетических систем. Множество ученых, исследовавших регуляцию в бактериальных клетках, подхватили эти идеи и методы и начали применять их к своим системам. Следует отметить, что большую роль в быстром признании парадигмы сыграла ее простота. В своей нобелевской лекции J. Monod сказал: «Красивая модель может быть неправильной, но уродливая — обязана быть неверной».

Были, конечно, и другие факторы, которые способствовали утверждению теории F. Jacob и J. Monod в качестве парадигмы. Они были признанными учеными, их результатам и интуиции доверяли, они были прекрасными ораторами и писали свои статьи в чрезвычайно научном и убедительном стиле. Эти, казалось бы, побочные обстоятельства часто играют первостепенную роль в утверждении парадигмы, но не в длительности ее существования. Последнее определяется всецело ее плодотворностью. Десять лет (большой срок, хорошая парадигма), последовавшие после презентации теории репрессии как способа регуляции генов, знаменовали собой период нормальной науки.

В 1965 г., однако, стали появляться сомнения — позитивный контроль в случае арабинозного оперона. Тем не менее прошло еще несколько лет перед тем, как молекулярно-биологическое сообщество признало, что могут быть и другие пути регуляции. Это во многом объясняется жесткой позицией F. Jacob и J. Monod, отрицавших возможность любых других вариантов регуляции, кроме репрессии. (Классика эволюции парадигмы, см. ниже высказывания Бреннера.) Вот что пишет Беквис (J. Beckwith) в своем обзоре [9]: «Харрисон Эхолс (Harrison Echols) рассказывает о персональном опыте, который иллюстрирует силу J. Monod в защите своей теории. Харрисон в докладе о регуляции синтеза щелочной фосфатазы в 1961 г. упомянул, что контроль может быть позитивным — регуляторный продукт может быть индуктором, требуемым для включения фосфатазного гена. Моно вышел вперед и воскликнул: «Нет, нет, мы знаем, что вся регуляция негативна». После чего Харрисон решил, что будет лучше переключиться с фосфатазы на другой объект». Такие примеры не единичны.

Смена парадигм — это процесс борьбы и жесткого сопротивления старой парадигмы. И тем не менее примерно через 10 лет после первой статьи Жакоба и Моно стало пробиваться понимание, что возможны разные варианты регуляции. Обнаружились гены или опероны с множественными системами контроля. Первым прорвался контроль арабинозного оперона активатором, т. е. позитивный контроль.

Здесь приведу один пример, который я вспомнил уже после публикации вышеупомянутой статьи. История, которую рассказал Нобелевский лауреат J. Bishop на Кей-Стоунском симпозиуме в 1995 г., посвященном памяти Говарда Темина, нобелевского лауреата, открывшего обратную транскриптазу. В течение длительного времени возможность возникновения рака вследствие инфекции некоторыми вирусами не признавалась ученым миром. В результате в 40-х годах прошлого столетия Джон Биттнер (J. Bittner), открывший вирус опухоли молочной железы мышей (Mouse Mammary Tumor Virus, MMTV), зная, что это вирус, назвал его «фактор молока». Когда десятилетия спустя его спросили, почему он так странно поступил, он ответил: «если бы я назвал его вирусом, моя заявка на грант немедленно была бы отнесена к категории несерьезных. А фактор — это была бы уважаемая генетика».

Как писал Бреннер (S. Brenner) [10]: «Часто новая волна встречает сильное сопротивление, но, как указывал Макс Планк, она побеждает, потому что оппоненты стареют и умирают. Процесс затем повторяется. Радикалы становятся либералами. Либералы становятся консерваторами, консерваторы — реакционерами, и реакционеры исчезают. Студенты, изучающие эволюцию, узнают здесь процесс прерывистого равновесия (punctuate dequilibrium): организмы остаются неизменными очень долгое время, которое прерывается взрывом, когда появляются новшества, и затем опять наступает стагнация».

Великие умы часто воевали против новых идей и открытий: лорд Кельвин — против расщепления атомов и электромагнитной теории света, Дэви — против Дальтона, выдвинувшего закон кратности отношений, Гюйгенс и Лейбниц — против теории тяготения Ньютона. Рентген запрещал употреблять в своей лаборатории слово «электрон». Кювье, Пастер, Вирхов, К. Бернар — против теории эволюции Дарвина. Изобретатель паровой машины Д. Уатт, выступая против нового варианта паровой машины, изобретенной его соотечественником Тревитиком, говорил, что это идет во вред прогрессу и что Тревитика мало повесить за его изобретение.

В свете сказанного легко понять, что получить грант или опубликовать статью с идеями, не согласующимися с существующей парадигмой, трудно или невозможно. Я писал на эту тему недавно [2]. Это вынуждает ученых, которые обязаны публиковать множество статей, в лучшем случае поступать, как Биттнер, а в худшем — фабриковать результаты, согласующиеся с имеющимися парадигмами.

Канализация научных направлений по принципу «тренировочной инерции»

Сегодня существует серьезная проблема, которая препятствует новому открытию в науке: канализация научных направлений по принципу «тренировочной инерции». Ее сформулировал Брюс Альбертс: «Многие очень важные области клеточной биологии остаются совершенно не исследованными с помощью современных методов. И в то же время есть переполненные экспериментальные пространства, где многие ученые проводят одни и те же эксперименты. Причина этого ясна. Очень успешный ученый, работающий, например, с белком Ras (чтобы взять исторический пример), привлечет многих студентов, а в Соединенных Штатах — многих докторантов. Эти молодые ученые часто будут создавать свои собственные лаборатории и продолжать работать над чем-то, тесно связанным с тем, что они делали раньше. Все эти люди работают над одними и теми же вопросами, пытаясь опубликовать результаты за 2 недели до своих конкурентов, и это не весело. Это нехороший способ заниматься наукой. Это также не является продуктивным для научного предприятия, потому что нам нужно еще много людей, работающих над неисследованными пространствами. Где биохимики работают над ними? Вряд ли найдется хотя бы один» [11].

Примером того, что исследователи боятся риска, по мнению Альбертса, является Escherichia coli. В этой бактерии, которая служила модельной системой с самого начала развития молекулярной биологии, выявляется немногим более 4000 различных белков. Но даже сегодня мы понятия не имеем, что делает 1000 из них. Тысяча! Это одно из «белых» пространств, в котором сегодня почти никто не работает. Здесь могут быть открытия, Нобелевские премии, здесь можно найти новые типы функций для белков [11]. Но никто не рискует — это риск, что ничего не выйдет, не будет публикаций со всеми вытекающими отсюда последствиями, о которых я писал раньше [2]. Такая ситуация существует и в более сложных организмах. Но если у нас в наших познаниях существуют такие черные дыры, мы не можем претендовать на «понимание» даже простейших живых клеток, не говоря уже о клетках человека.

Существующие системы оценки научной успешности

Брюс Альбертс далее пишет, что системы поощрения успешных ученых также очень важны. Существующие системы должны быть изменены так, чтобы активно стимулировать риск и оригинальность. Это проблема во всем мире. Если мы скажем молодым ученым, что важно — это количество ваших публикаций, мы поощрим науку инкрементную и угробим творческую. Цитирую Альбертса дословно: «Если ученый должен быстро выпускать множество публикаций, он или она ничего нового не сделает. Если вы хотите сделать что-то действительно важное, не может быть никаких публикаций в течение нескольких лет, поскольку вы разрабатываете новую систему. Если бы старшие ученые говорили мне, когда я был молод, что мне необходимо публиковать несколько статей каждый год, я бы никогда не провел продуктивных исследований системы репликации ДНК бактериофагов T4». И в другой статье он высказывает мысль: чудовищная идея, что профессорско-преподавательский состав ценится по тому, сколько грантов и накладных расходов они приносят в университет, — это катастрофа [12].

На Западе (но не у нас) это хорошо поняли. Я об этом писал в упомянутом выше обзоре [2]. В декабре 2012 г. сотни научных руководителей, редакторов журналов (включая «Science», но не «Nature») собрались в Сан-Франциско и приняли Декларацию об оценке исследований (Declaration on Research Assessment, DORA), в которой критиковалась зависимость от воздействия импакт-фактора, и которая обязывала подписавшие стороны оценивать исследования на основе их научных достоинств. К декларации присоединились более 9000 человек и 360 учреждений. Последствия решений этой конференции приведены в недавней статье «Пять лет пост-DORA: поощряя наилучшую практику оценки исследований» [13]. Ученые, финансирующие организации и академические институты, начали разрабатывать новые, более эффективные средства оценки качества вклада отдельных лиц в исследования. За последнее 5-летие произошло несколько весьма положительных изменений. Одно из них состоит в том, что финансирующие организации в Европе (EMBO, Wellcome Trust и др.), США (Национальные институты здравоохранения, Национальный научный фонд), Австралии, Канаде и других странах создали, усовершенствовали и/или более четко изложили свои руководящие принципы по сокращению использования импакт-факторов. Научные общества, в частности EMBO и ASCB, используют теперь импакт-факторнезависимые механизмы для оценки потенциальных претендентов на должности младшего и старшего уровней.

Нужна система вознаграждения ученых, которая признает, что хорошие исследования не всегда дают открытия, меняющие мир. Те, кто не приносят неожиданных результатов, но создают полезную информацию, должны иметь возможность публиковать ее в журналах с солидной репутацией. И академическая карьера также должна продвигаться, если человек преуспевает в преподавании, но в течение нескольких лет не может найти что-то стоящее публикации в элитном журнале.

Наконец, неправильное распределение средств на исследования

Была найдена корреляция между пожизненным риском возникновения рака в данной ткани со скоростью деления ее стволовых клеток. Эта корреляция соблюдается на протяжении 5 порядков величин частоты заболеваемости. Понятно, что если все так, то большинство видов рака (по оценкам авторов, от 60 до 80%) не может быть предотвращено изменениями, допустим, экологического окружения. Причиной являются неизбежные стохастические ошибки репликации, которые приводят к мутациям [14].

А если так, то основное финансирование должно быть направлено не на предотвращение, а на выявление рака на ранних стадиях. Естественно, что эта теория активно обсуждается [15, 16]. Накал дискуссии высок. Причины накала понятны. Согласно Томасетти и Фогельштейну (C. Tomasetti, B. Vogelstein), за исключением некоторых абсолютно ясных экологических рисков, таких как ионизирующее и ультрафиолетовое облучение в больших дозах и курение, рак не может быть предотвращен изменением образа жизни.

Помимо экономии жизней, профилактика и раннее обнаружение могут снизить это финансовое бремя за счет сокращения расходов на лечение. Шансы выживания больше, если рак обнаружен, когда еще ограничен органом происхождения (этап I). Выживание снижается по мере того, как опухоли растут и распространяются на региональном уровне (этапы II, III) или отдаленно (этап IV).

При этом сейчас большинство исследований рака сосредоточено на лечении поздней стадии заболевания. В 2008 г. на лечение рака потрачено $93 млрд в США. Менее 15% финансирования исследований идет на раннее обнаружение, хотя раннее вмешательство гораздо более эффективно, чем лечение на поздней стадии. Наибольшие успехи могут быть получены путем переориентации исследований на профилактику и раннее обнаружение.

Расходование средств на теоретически недостижимые задачи

Оставив в стороне преимущественное распределение средств на исследования в рамках существующих парадигм, о чем речь шла выше, следует иметь в виду, что много средств тратится на привлекательные, но неосуществимые в принципе задачи. Одним из ярких примеров являются попытки одержать окончательную победу над раком ([17] и ссылки в этом обзоре).

В декабре 2016 г. Конгресс США принял закон о лекарствах (Cures Act) XXI века, выделив $1,8 млрд долларов на 7 лет для финансирования «лунного выстрела» по раку (Cancer Moonshot). Вице-президент США Д. Байден по этому поводу сказал, что он надеется, что к 2030 г. мы будем жить в мире, где рак как таковой не будет существовать.

Когда Джон Ф. Кеннеди в президентской речи 1961 г. пообещал посадить человека на Луну и благополучно вернуть его на Землю, он создал метафору «выстрел по Луне». Сегодня эту метафору используют для характеристики начала грандиозных и амбициозных проектов, призванных поднять общество на новую ступень развития. Обещание вылечить рак, которое дал президент Никсон в 1971 г., объявив войну раку и вложив в этот проект $100 млн долларов, — пример такого выстрела. Он закончился формальной неудачей. Рак не был побежден. Неудачей закончилась и вторая война против рака, хотя и менее амбициозная, объявленная в 2005 г. Андре фон Эшенбахом, тогдашним главой Национальных институтов рака США. Целью ее было победить рак к 2015 г. Идея, что 1 млрд долларов может ликвидировать рак, вводит общество в заблуждение, каждый год новых исследований все более отчетливо показывает, насколько проблема рака сложна, и делает все менее реальной мысль о полной ликвидации рака, несмотря на то, что имеются реальные успехи в терапии онкологических заболеваний (например, химиотерапия излечивает более 85% детей с острым лимфоцитарным лейкозом). Несомненно, потрясающим является прорыв в иммунотерапии рака, когда новые фундаментальные знания о механизмах иммунной организации организма привели к терапии, дающей небольшому числу пациентов такие длительные ремиссии, что речь может идти даже об излечении. Исследование рака находится в середине революции, и, может быть, на грани еще большего успеха. Тем не менее в целом мы весьма далеки от победы над раком.

«Выстрел по луне» имеет потенциал дать дополнительный импульс исследованию рака. Все успешные «лунные выстрелы» прошлого (атомный проект, высадка на Луну, проект «Геном человека»), несмотря на их видимое различие, имели одно общее: предшествующие поколения исследователей создали фундаментальную основу для их осуществления путем исследований, зачастую никак не нацеленных на практические цели. При этом исследователи вообще не имели представления о том, что в результате произойдет.

Готова ли сегодня наука о раке к «лунному выстрелу»? Существующие громадные пробелы в наших базовых знаниях в области биологии рака делают «лунный выстрел» по раку задачей, уникальной по малости понимания его механизмов. Тем не менее история показала, что интенсивные исследовательские усилия часто приводили к концептуальным и технологическим прорывам с непредвиденными выгодами для общества. Поэтому научный «лунный выстрел» — это серьезное и достойное риска предприятие. Но проект не должен вводить общественность в заблуждение и наносить ущерб ее доверию науке. В этом отношении конечная цель проекта, как ее формулировал бывший вице-президент Д. Байден, нереальна. По случаю 25-й годовщины инициативы президента Никсона, объявившего войну раку, Журнал Национального института рака опубликовал интервью с выдающимся онкологом Альфредом Кнадсоном, где последний сказал: «Пока гены продолжают спонтанно мутировать, рак никогда не будет искоренен полностью. Думать иначе нереалистично… Но можно надеяться, что через четверть века мы минимизируем смертность от рака тех, кому сейчас 60 лет» [18].

Другие обещания, отличающиеся нереальностью, даются в экстремистских вариантах проектов персонализированной медицины. Таких как Р4 персонализированная медицина. Я писал об этом в обзоре [19].

Лерой Худ (Leroy Hood) — выдающаяся фигура в области геномики, протеомики и системной биологии. Он внес большой вклад в технологию исследований геномики и протеомики, создав белковый секвенатор, ДНК-синтезатор, автоматический секвенатор ДНК и др. Он основал Институт системной биологии в Сиэттле, США. И он является главной движущей силой в развитии Р4 медицины. Я процитирую выдержки из его статьи «Системная биология и P4 медицина: прошлое, настоящее и будущее» [20]: «Изучение сложных биологических систем с использованием холистского (целостного) подхода вместо подхода один ген или один белок в одном исследовании требует координированных взаимодействий ученых из разнообразных отраслей знания. Системная биология интегрировала разнообразные области, чтобы создать междисциплинарную платформу и культуру, в которой работает принцип: биология движет технологию, технология движет компьютацию (computation — использование компьютерных технологий в обработке информации)… Системный подход в изучении болезней привел к дисциплине, названной системной медициной. Технологические достижения в области геномики, протеомики и других «омик» послужили катализатором поразительных достижений в системной медицине, которые уже трансформировали и продолжают трансформировать стратегии диагностики и терапии.

Она (системная медицина — Е.С.) сделала кровь окном (через которое можно наблюдать организм — Е.С.) в болезни и здоровье. Она приводит к стратификации (делению на дискретные субгруппы) для правильного определения устойчивости к лекарствам и стратификации пациентов на субгруппы, которые подобным образом откликаются на воздействия окружающей среды (на лекарства, токсины и т. д.)…

Объединение социальных сетей с привлечением пациентов (patient-activated social networks), крупномасштабных данных и результатов их анализа и системной медицины приводит к P4 медицине, которая является Predictive, Preventive, Personalized, and Participatory (т.е. по-русски — предсказательной, предупредительной, персонализированной и привлекающей пациента к участию в процессе диагностики и лечения). Медицина будет фокусироваться на каждом индивидууме персонально. Она станет предупреждающей, профилактической (proactive). Она будет во все возрастающей степени фокусироваться на сохранении здоровья, а не на лечении болезней. Например, через 10 лет [обещания, как уже было в геномике] каждый пациент будет окружен воображаемым облаком, состоящим из миллионов островков данных (datapoints), и у нас появятся средства, с помощью которых мы будем сводить эту громадную сеть данных к простым гипотезам относительно способов оптимизации здоровья и избегания болезней для каждого индивидуума».

И системная биология, и персонализированная медицина имеют много трактовок. Задачи, формулируемые в некоторых из них, вполне реальны. Речь пойдет о той трактовке понятия «системная биология», в которой предлагается на основе данных геномики, протеомики и других «омик» описать полные свойства организма, начиная с клетки и кончая человеком, и предсказывать их изменения при различных воздействиях. Такая системная биология — порождение «омик» — призвана интегрировать громадные массивы получаемых данных относительно компонентов живых систем, чтобы выявить их сложные взаимодействия, происходящие в процессах жизнедеятельности, и понять возникающие свойства сложных биологических систем [21].

В свою очередь идеи и надежды на успех Р4 персонализированной медицины полностью зависят от надежд на успех системной биологии целых организмов, начиная с отдельных клеток и продолжая сложными эукариотическими системами, такими как человек. Я в цитированном обзоре пытался показать, что в такой интерпретации ни то, ни другое невозможно, по крайней мере, на том уровне теоретических и экспериментальных возможностей, которыми мы располагаем и которые можем предвидеть в обозримом будущем. Более того, основанные на этих идеях обещания полностью революционизировать медицину подрывают авторитет науки, как это, к сожалению, произошло в области геномики, где обещания исследователей сильно превысили реальные итоги. Вот как это формулирует D. Noble [22]: «Биологические исследования в течение примерно декады XXI столетия выявили крайне сложную картину. Много больше [причин], чем последовательности ДНК, вовлечено в определение здоровья и болезней человека. Оптимистические обещания проекта «Геном человека» в части прогноза и лечения сложных заболеваний просто не были выполнены. Предостерегающая информация в полной мере имелась на грани тысячелетий (например, см. [23—25]). Она была по большей части проигнорирована».

Подобные мысли я высказывал в своих цитированных выше обзорах.

Крайне желательно, чтобы подобное не повторилось с нереальными обещаниями в области системной биологии и персонализированной медицины. Прогресс в исследованиях молекулярной патологии и снижение затрат, увеличение скорости и более всесторонняя оценка молекулярных нарушений инспирировали инвестиции в персонализированную (или прецизионную) онкомедицину. Концепция, лежащая в основе этого исследования, заключается в том, что молекулярный анализ опухоли у отдельного пациента позволит выбрать эффективные лекарственные средства для контроля этой опухоли и тем самым продлить выживание. Эта концепция привлекательна для пациентов и фондов, которые поддерживают исследования рака, несмотря на отсутствие доказательств полезности. Авторы статьи [26] полагают, что клиническая польза от персонализированной медицины, как она практикуется в настоящее время, будет ограничена. Развитие внутриопухолевой неоднородности создает серьезные ограничения для потенциального нацеленного использования мутировавших путей на основе молекулярного анализа одной биопсии опухоли. Молекулярный анализ одного образца биопсии из опухоли не относится к другим ее частям, и лечение, основанное на этом анализе, вряд ли будет иметь большую пользу, поскольку в других частях активны другие клетки, с другими молекулярными характеристиками, и они не будут поддаваться данному воздействию. Пациенты должны быть информированы, что персонализированная лекарственная терапия не привела к увеличению выживаемости и является подходящей стратегией только в рамках хорошо разработанных клинических испытаний [26].

Около 50% открытий делается случайно

Ученые обычно предпочитают приписывать открытия своей академической компетентности. Однако в одном исследовании было установлено, что до 50% всех научных открытий может быть результатом случайности, серендипити.

Возможно наиболее важное открытие, изменившее мир, — пенициллин, было сделано Александром Флеммингом случайно. Если до него средняя продолжительность жизни европейца была около 47 лет, то после него она стала выше 70. Исчез естественный регулятор продолжительности жизни — инфекционные болезни. Популяция выросла до 7 млрд человек, и мир, пройдя через пик благополучия, стал на грань экологической катастрофы. Я об этом писал в своей статье, посвященной преподобному отцу Томасу Мальтусу [27].

Парадоксально, но похоже: в поисках эликсира вечной жизни китайские алхимики IX века обнаружили, что смешивание селитры, серы и древесного угля не является рецептом бессмертия, получается порох.

В 1889 г. два врача из Страсбургского университета, Оскар Минковски (Oscar Minkowski) и Йозеф фон Меринг (Josef von Mering), пытались понять, как поджелудочная железа влияет на пищеварение. Они удалили поджелудочную железу здоровой собаки. Несколькими днями позже они заметили, что мухи роятся вокруг мочи этой собаки. Это было что-то ненормальное и неожиданное. Они проверили мочу и нашли в ней сахар. Они поняли, что, удалив поджелудочную железу, вызвали у собаки диабет, но не выяснили, что поджелудочная железа выделяет нечто, что регулирует уровень сахара в крови. Но между 1920 и 1922 г. исследователи из Университета Торонто смогли выделить секрет поджелудочной железы, который назвали инсулином. Их команда была удостоена Нобелевской премии, и в течение года фармацевтическая компания Eli Lilly занялась производством и продажей инсулина.

Радиоактивнос

8 научных открытий года — от строения Марса до нейросети для сельского хозяйства — Будущее на vc.ru

В честь Дня науки рассказываем о самых заметных прорывах в мире науки и технологий, случившихся в 2021 году.

651
просмотров

Технологию редактирования генома впервые испытали внутривенно

В прошлом году систему CRISPR-Cas9 впервые опробовали на целом организме: ввели «молекулярные ножницы» внутривенно шести пациентам и отредактировали ген, вызывающий транстиретиновый амилоидоз — болезнь, при которой белок транстиретин накапливается в жизненно важных органах. Уже через месяц концентрация белка в крови пациентов снизились на 50–90%, а серьёзных побочных эффектов не возникло. При этом сама CRISPR-Cas9 известна давно, а консолидированное мнение учёных сводится к тому, что она способна произвести революцию в лечении генетических нарушений. Раньше технологию использовали очень осторожно, чтобы избежать случайных правок в ДНК человека. Но теперь молекулярные ножницы ввели напрямую в кровоток — и это настоящий прорыв.

Для врачей создали ИИ-помощника, способного быстро оценить тяжесть заболевания Covid-19

Сотрудники Лаборатории по искусственному интеллекту Сбера создали модель для интерпретации компьютерной томографии пациентов с Covid-19 с использованием технологий глубокого обучения. Используя данные КТ из различных медицинских центров — партнёров исследования, — нейросети сегментируют поражения, оценивают динамику состояния пациентов, относительный объём поражения и стадию повреждения лёгких.

Расчёты ИИ сравнили с результатами работы шести опытных радиологов. Оказалось, нейросети классифицируют тяжесть заболевания точнее врачей. Конечно, технология не заменит докторов, но поможет им быстрее принимать верные решения.

Ещё пять интересных патентов Сбера-2021

Способ и система распознавания лиц и построения маршрута с помощью технологии дополненной реальности.

Способ и система сонификации событий кибербезопасности.

Способ и система предиктивного избегания столкновения манипулятора с человеком.

Способ и система для создания мимики на основе текста.

Способ и система поиска принадлежности IP-адреса территориальному кластеру на основе данных транзакции.

Термоядерный синтез вернул 70% потраченной энергии

Потенциально термоядерная энергетика — решение многих проблем человечества. Она дешевле традиционного горючего топлива: один грамм дейтерия стоит $16 и эквивалентен 10 000 литров бензина. Она безопаснее атомной энергетики. А еще она не работает. Если коротко: во время термоядерной реакции получают меньше энергии, чем тратят на ее запуск.

Но американские физики из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса смогли получить 1,3 МДж энергии — примерно в 25 раз больше, чем их предыдущий рекорд 55 кДж, зафиксированный в январе 2018 года. Да, на запуск установки потратили 1,9 МДж, но эффективность 70% означает, что производство безопасной и дешёвой энергии стало ближе.

Мы научились лучше понимать немую речь

Научная работа SberDevices обещает прорыв в области немой ЭЭГ-речи. В ходе испытаний наши коллеги использовали данные электроэнцефалограмм 270 людей, чтобы распознавать слова, которые они произносили мысленно. Распознавание немой ЭЭГ-речи вели с использованием сверхточной и рекуррентной нейронной сети.

В среднем по группе точность распознавания составила 88%. Работа направлена на развитие человеко-машинных интерфейсов, а её результаты помогут создать устройства распознавания речи для людей с нарушениями слуха и речи.

Стало известно строение Марса

4 года назад геологический зонд InSight отправился на Марс. Теперь NASA опубликовала данные, полученные благодаря этому устройству. В частности, стало известно, что марсианское ядро состоит в основном из железа и никеля, а его диаметр — 3 660 км. А ещё, что внешняя кора Марса в среднем толще земной, а мантия сильно отличается по составу от мантии нашей планеты.

Открытия позволяют утверждать, что Марс и Земля сформированы из разных материалов, и помогут лучше понять геологическую историю каменистых планет.

Сбер разработал самую большую нейросеть в России

Команды Sber AI, SberDevices и SberCloud представили первую в мире нейросеть ruDALL-E, которая умеет генерировать картинки по заданному описанию на русском языке. Сеть стала самым большим нейросетевым вычислительным проектом в России и СНГ. Есть два варианта: сверхбольшая ruDALL-E XL с 1,3 млрд параметров (код и набор параметров есть на Github) и гигантская ruDALL-E 12B XXL с 12 млрд параметров (доступна в подборке ruGPT-3 & family DataHub ML Space).

Изображения создаются в три этапа: одна нейросеть принимает текст и генерирует некоторое количество картинок, следующая выбирает самые удачные, а третья увеличивает их в размере без потери качества. Нейросеть можно испытать на демосайте, в мобильном приложении «Салют» и на умных устройствах Sber.

ИИ научился предсказывать структуру белков

Раньше структуру белков определяли только с помощью кропотливых лабораторных анализов, процесс длился годы и стоил тысячи долларов. Сейчас ИИ-процесс стал быстрее и дешевле: программа RoseTTAFold раскрыла структуры сотен белков, а неделю спустя учёные DeepMind сообщили, что они сделали то же самое для 350 000 белков — 44% всех известных человеческих белков. К тому же, у этих алгоритмов открытый код, а значит, пользоваться им могут учёные со всего мира.

Редакция научного журнала Science назвала открытие одним из важнейших в 2021 году. По их мнению, предсказание конформации белковых молекул с помощью искусственного интеллекта навсегда изменит биологию, медицину и сам взгляд на жизнь человека.

Институт AIRI: ещё один шаг Сбера по развитию ИИ в России

Год назад при поддержке Сбера создан Институт искусственного интеллекта AIRI — самый большой в России автономный некоммерческий НИИ, занимающийся фундаментальными и прикладными исследованиями в области искусственного интеллекта. Сейчас там трудятся 18 научных групп из Data Scientist, AI-инженеров, молодых учёных, докторов и кандидатов наук. За 2021 год общее число публикаций сотрудников института приблизилось к 70, а отдельные научные группы представили новые архитектуры нейронных сетей, алгоритмы для помощи медикам и решения для промышленности.

Появился новый метод обработки космических спутников

Сколтех и Sber AI разработали методику обработки космических снимков MixChannel, которая поможет повысить точность обработки данных. Главная проблема подобных снимков в том, что за один проход спутника получается кадров немного и, как правило, с низким разрешением. Для обучения нейронных сетей нужно гораздо больше данных высокого качества, поэтому инженеры используют аугментацию — преобразование изображений.

Раньше не существовало эффективного средства аугментации сложных мультиспектральных данных, поэтому MixChannel стал большим событием в отрасли. Алгоритм значительно повышает точность в решении задач сегментации и классификации спутниковых снимков, что уже доказано на примере изучения лесов Архангельской области. У учёных было всего шесть кадров, но по результатам тестирования на трёх нейронных сетях новый метод превзошёл самые современные решения. Разработчики утверждают, что MixChannel можно применять для экологических исследований и точного земледелия.

Стали известны победители Golden Goose Awards среди неочевидных научных открытий — Газета.Ru

Как пишет CNN, научные открытия, связанные с лабораторным происшествием, ядовитыми улитками и научным инструментом из бумаги, являются одними из самых неочевидных или запутанных достижений, отмеченных наградами Golden Goose Awards 2022.

Организаторы премии отметили, что в конечном итоге эти открытия имеют большое значение.

Одну из наград получил бумажный микроскоп, который потряс научное сообщество, пишет CNN.

Более десяти лет назад биоинженер из Стэнфордского университета Ману Пракаш находился в джунглях Таиланда в экспедиционной поездке для исследования бешенства. Именно там ему пришла в голову идея создания дешевого и простого в использовании микроскопа.

Изначально он использовал в работе микроскоп за $50 тыс. Он был громоздким и неудобным для транспортировки, требовал обучения перед работой и был сложным в обслуживании, указал Пракаш. Тогда ученый представил себе недорогой микроскоп, которым мог бы пользоваться кто угодно и где угодно, но который был бы достаточно мощным, чтобы увидеть бактерию. Вместе со своим коллегой Джимом Цибульски он придумал Foldscope — микроскоп в плоской упаковке, сделанный из бумаги и одной круглой линзы.

«Это потребовало огромного количества инженерных разработок. На самом раннем этапе я много работал с лабораториями, у которых микроскопы стоимостью в миллион долларов. Мы хотели сделать микроскоп по цене один доллар».

По словам Пракаша, поначалу люди думали, что эта идея немного глупая, и получить финансирование для работы было проблемой.

В итоге Пракаш получил финансирование и создал микроскоп с названием Foldscope. Он так прокомментировал свое изобретение: «Я хочу, чтобы наука была в руках каждого. Сделайте это более личным. Мы отделили повседневную жизнь от научного процесса».

Другую премию получило открытие, которое внесло значимые изменения в нейронауку.

На Филиппинах в 1970-х годах биохимики Бальдомеро Оливера и Лурдес Крус столкнулись с трудностями при получении нужных материалов для исследований ДНК.

«Нам нужно было найти что-то, что не требовало бы сложного оборудования, потому что у нас его не было», — сказал Оливера, выдающийся профессор Школы биологических наук Университета Юты. Оливера и Круз обратился в яду улиток-конусов. Ученые обнаружили, что биоактивные соединения в яде представляют собой крошечные белки — пептиды. Переехав в США и объединившись с аспирантами Университета Юты доктором Майклом Макинтошем и покойным Крейгом Т. Кларком, Оливера и Круз узнали, что некоторые пептиды яда реагируют на мышей иначе, чем на рыб и лягушек. Оказалось, что у млекопитающих эти соединения связаны с восприятием боли, а не с мышечным параличом.

Работа над одним типом соединений из ядов, известным омега-конотоксином, привела к разработке сильнодействующего болеутоляющего средства зиконотида, имеющего коммерческое название Prialt.

Их работа над конотоксинами также изменила нейронауку. Другие ученые в настоящее время изучают возможность использования конотоксинов для лечения широкого спектра заболеваний, включая наркоманию, эпилепсию и диабет.

Третью премию ученые получили, благодаря несчастному случаю в лаборатории.

Самая известная лабораторная ошибка в истории науки, когда плесень заразила одну из чашек Петри Александра Флеминга, привела к открытию в 1928 году первого антибиотика – пенициллина.
Гораздо менее известен несчастный случай в лаборатории, который способствовал разработке LASIK, лазерной процедуры для исправления проблем со зрением, включая близорукость и дальнозоркость. Эта процедура позволила миллионам людей во всем мире навсегда отказаться от очков.

В начале 1990-х Детао Дю был аспирантом Мичиганского университета в лаборатории Жерара Муру, французского физика и профессора. Муру вместе с канадским физиком Донной Стрикленд разработали оптическую технику, которая генерирует короткие интенсивные лазерные импульсы, с помощью которых можно сверлить точные точки, не повреждая окружающий материал. Это открытие принесло Муру и Стрикленду, профессору кафедры физики и астрономии Университета Ватерлоо в Канаде, Нобелевскую премию по физике 2018 года.

Однажды вечером, работая в лаборатории, Дю случайно поднял свои очки, настраивая зеркала фемтосекундного лазера, тогда еще очень нового типа лазера, испускавшего очень короткий световой импульс. Глазное яблоко Дю поймало блуждающий луч.

«Он пришел ко мне в офис очень взволнованный. Он боялся, что они закроют лабораторию», — сказал Муру, который призвал Дю обратиться к врачу.

Дю лечил доктор Рон Курц, в то время студент-медик, проходящий стажировку в Глазном центре Келлогга Мичиганского университета.

«Когда мы расширили глаз, я увидел очень небольшое количество очень четких, как мы бы сказали, ожогов сетчатки в самом центре», — рассказал Курц. — Мне было любопытно, что это за лазер».

Убежденный, что это может иметь медицинское применение, Курц встретился с командой Муру и в итоге провел исследование с Дю, который быстро оправился от травмы. Через год они представили свои результаты на конференции по оптике в Торонто в 1994 году. Там они встретились и объединились с исследователем, который уже исследовал лазеры для коррекции зрения, по имени Тибор Юхас, в то время научный сотрудник Калифорнийского университета. К 1997 году Курц и Юхас основали IntraLase, компанию, которая занималась коммерциализацией безлезвийной методики LASIK для корректирующей хирургии глаза.

хорошие открытия, плохие открытия и крысы, играющие в прятки!

Традиционно «Биомолекула» подводит научные итоги уходящего года. Для вас мы прочитали всё самое важное в журналах Nature и Science (ну и, кстати, уже рассказали об их рейтинге в последнем дайджесте), покопались в главных научных конфликтах года, добавили немного от себя, а также присмотрели новостных поводов на 2020 год!

Итак, Nature отмечает, что на научную повестку 2019 года огромное влияние оказали массовые климатические протесты, политическая неопределенность и интенсивные дебаты об этике редактирования человеческого генома [1]. Журнал Science куда меньше ударяется в абстрактные прогнозы и размышления и перечисляет главные прорывы года на отдельном сайте. Среди них — лекарства, дающие надежду больным муковисцидозом и зараженным вирусом Эбола, а также более фундаментальные вопросы эволюции человека: на очень (ооочень) ранних этапах, у истоков разделения на бактерий и архей, и совсем недавно — во времена, когда по Земле наравне с сапиенсами бродили денисовцы и неандертальцы. Среди прочих открытий года — более точное редактирование геномов, регенерация нейронов в мертвом мозге свиньи, и самое главное — крысы, играющие в прятки ради удовольствия! А чтобы добраться до того, что научный мир заготовил нам на 2020-й — нужно дочитать до конца. Кое о чем из этого мы уже написали в последнем дайджесте («SciNat за декабрь 2019 #3: подводим итоги года, знакомимся с научными героями и голосуем за самые интересные статьи» [2]), ну а тут разберем эти и другие инфоповоды подробнее!

Эбола может уйти в прошлое

Эпидемия лихорадки Эбола разразилась с новой силой в середине 2018 года в Демократической Республике Конго (ДРК) и за полтора года убила более двух тысяч людей («Уколы от Эболы» [3]). Борьба с вирусом осложнялась нестабильным политическим состоянием в стране: «Биомолекула» подробно писала об эпидемиологической ситуации в ДРК на 2018 год («Возвращение домой: вирус Эбола снова атакует ДРК» [4]). В 2019 году у пациентов появилась надежда: ученые нашли два лекарства от лихорадки, сильно снижающие смертность пациентов. Оба представляют собой антитела: одно было выделено из крови пациента, выжившего во время эпидемии лихорадки Эбола в 1996 году, а второе — комбинация трех антител, полученных в опытах на мышах. В отличие от ранее разработанных лекарств, менее эффективных и вызывающих тяжелые побочные эффекты, новые антитела повысили выживаемость пациентов до 70%, а журнал Nature пишет, что при условии раннего начала лечения выживает до 90% больных [5]. Результаты оказались настолько ошеломляющими, что клинические испытания были прекращены досрочно.

В этом же году, в ноябре, Европейское медицинское агентство одобрило вакцину против вируса Эбола, разработанную американской компанией Merck и запатентованную еще в 2003 году [5]. Ранее вакцина использовалась только эпизодически, но в 2019 году в ДРК уже были иммунизированы более 250 000 людей, почти четверть из которых — работники здравоохранения, борющиеся с эпидемией.

Мир увидел, как могли выглядеть наши родственники — денисовцы

В этом году сразу несколько интересных научных работ и находок о Homo denisova — наших ближайших родственниках — сошлись вместе. Научные открытия об анатомии денисовцев занимают первое место в шортлисте научных открытий года по версии Science — следом за прорывом года: фотографией черной дыры.

В отличие от неандертальцев, только редкие и небольшие фрагменты костей денисовцев были обнаружены преимущественно в Денисовой пещере в Алтайском крае — несколько зубов и фаланга мизинца. Ученые секвенировали ДНК из фаланги мизинца в 2010 году. Также кусок челюсти, предположительно принадлежавший денисовцу, нашел буддийский монах в Тибетском высокогорье около 40 лет назад, но его происхождение до недавних пор оставалось неподтвержденным, так как не удавалось извлечь ДНК. Для стандартной анатомической реконструкции внешности денисовцев костей было слишком мало, и ученые продолжали гадать, как могли бы выглядеть наши родственники.

В этом году европейским ученым удалось выделить белок коллаген из челюсти, найденной на Тибетском плато, и доказать, что челюсть принадлежала денисовскому человеку, сопоставив его с коллагеном, полученным из останков в Денисовой пещере [6]. Чуть позже в этом же году другая группа применила новейший метод анатомической реконструкции по ДНК, используя карту метилирования генома и сравнивая паттерны метилирования с геномами других видов — Homo sapiens, Homo neanderthalensis, шимпанзе и прочих видов древних людей [7]. Такое сравнение позволило обнаружить отличающиеся участки и предсказать направление изменений — на основе этих данных проводилась анатомическая реконструкция.

Рисунок 1. Реконструкция лица девочки, чей мизинец найден в Денисовой пещере в Сибири

Эти два открытия — подтверждение происхождения тибетской челюсти и реконструкция анатомии денисовца — позволили не только увидеть, как выглядели наши древние предки, но и доказать, что ареал их обитания был гораздо шире, чем изначально предполагалось.

Эукариоты (включая нас) лишаются отдельной ветви на эволюционном древе

Традиционно на дереве происхождения жизни в учебниках рисуются три ветви — бактерии, археи и эукариоты (то есть группа организмов, обладающих ядром, включающая в себя в том числе человека): «Эволюция между молотом и наковальней, или Как микробиология спасла эволюцию от поглощения молекулярной биологией» [8]. Новые открытия свидетельствуют о том, что эукариоты могут лишиться отдельной ветви на древе и оказаться среди архей. Эта новость может не показаться настолько важной для читателя, далекого от биологии, но для биологов и интересующихся эволюцией жизни на Земле она действительно революционная. Ведь всё это время где-то скрывался небольшой организм — переходное звено от архей к эукариотам, — имеющий черты и архей, и эукариот!

На самом деле такой организм (точнее его геном) был обнаружен еще в 2015 году и причислен к новой группе архей, которую назвали Lokiarchaeota [9]. Дальнейшим же исследованиям помешал досадный факт из микробиологии — более 90% микроорганизмов, известных сегодня, невозможно культивировать в лаборатории, и ученые знакомы с ними лишь по их геному. Lokiarchaeota оказались среди таких организмов.

Прорывом же 2019 года, по версии журнала Science, стала работа японских ученых, которым удалось культивировать в лаборатории один из микроорганизмов — Prometheoarchaeum syntrophicum (штамм MK-D1). «Биомолекула» подробно писала об этом открытии («Собственной персоной: ученым удалось вырастить в лаборатории вероятного предка эукариот» [10]), а журнал Nature посвятил ему красочную статью с историческим обзором, где локиархей называют микробами-трикстерами [11].

Рисунок 2. Локи, в скандинавской мифологии считающийся богом хитрости и обмана, отрубает у эволюционного древа ветвь с эукариотами, которая теперь должна переместится к археям. Такие вот суровые открытия несет 2к19!

[11], иллюстрация Fabio Buonocore

Создано комбинированное лекарство от муковисцидоза, работающее для 90% пациентов

Муковисцидоз — моногенное заболевание, при котором мутации нарушают функции хлорного канала CFTR, находящегося в эпителиальных клетках легких и других органов. В результате в органах скапливается слизь, которая нарушает их работу, а также благоприятствует развитию инфекций. С симптоматическим лечением и применением нескольких не очень эффективных и не всем подходящих препаратов средняя продолжительность жизни больных муковисцидозом не превышает 40 лет. Так как патология хлорного канала может возникать из-за различных мутаций в гене, большинство существующих на рынке препаратов целится только в одну из мутаций и из-за этого помогает лишь небольшому проценту пациентов. Про патогенез и некоторые варианты лечения «Биомолекула» подробно писала в 2018 году — «Муковисцидоз — первые надежды» [12].

В этом году ученые разработали новый препарат для лечения пациентов с мутацией Phe508del, которая встречается в 90% случаев. Лекарство под названием Trikafta комбинирует три компонента — два использовались ранее, а один добавили для новых клинических испытаний. Новый препарат одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в США, но имеет один недостаток — его стоимость составляет около 300 000 долларов в год, а принимать его необходимо пожизненно.

Разработано более точное редактирование генома с помощью CRISPR-Cas9

Несмотря на весь шум вокруг событий 2018 года [13], когда китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил о редактировании геномов человеческих эмбрионов с целью сделать их устойчивыми к ВИЧ, ученые продолжают совершенствовать систему CRISPR-Cas9, делая ее более точной и вносящей меньше ошибок в случайные места генома.

Классическая система CRISPR-Cas9 надрезает обе цепи ДНК в месте, где требуются изменения, а затем оставляет всё как есть, надеясь, что система репарации внесет необходимые изменения («Разнообразие и эволюция систем CRISPR/Cas» [14]). Но система репарации не настолько надежная, и ее работа часто ведет к неверному и неконтролируемому латанию участка генома даже при наличии «шаблона» для редактирования. Новый метод, опубликованный в октябре 2019-го группой Дэвида Лиу, называется prime editing и позволяет искать и заменять желаемые участки ДНК без внесения двухцепочечных разрывов или использования донорской ДНК [15]. Белок Cas9 модифицировали специальным образом, чтобы делать надрез только на одной цепи ДНК, куда затем вставляется желаемая (измененная) последовательность ДНК, а оригинальная — отрезается. Затем делается надрез и на второй цепи ДНК, а обратная транскриптаза вшивает в нее новый участок ДНК. Так ученые внесли в человеческие клетки более 175 изменений, включая вставки, делеции и точечные мутации. В культуре человеческих клеток им также удалось очень прицельно отредактировать мутации, ведущие к серповидноклеточной анемии и болезни Тея—Сакса, так что в 2020 году в области геномного редактирования точно будет, за чем понаблюдать!

Кстати, возвращаясь к Хэ Цзянькую и событиям этого года — в начале 2019-го китайское правительство подтвердило рождение девочек-близняшек — Лулу и Нана — с отредактированными геномами. Девочек признали здоровыми, но Хэ Цзянькуя уволили из Университета Шеньчжэня за нарушение использования генетической инженерии в репродуктивных целях, и теперь он может предстать перед судом [16].

Событие, которое Science и Nature полностью проигнорировали, но которое является важнейшей новостью года для нейробиологов и всех сочувствующих области нейроинтерфейсов и трансгуманизму: Илон Маск наконец-то провел большую презентацию компании Neuralink, разрабатывающей технологии инвазивного доступа в человеческий мозг для записи активности нейронов и для их стимуляции, обещая в будущем превратить людей в киборгов и переписать их мозг в компьютер!

Никаких официальных публикаций у компании пока нет, поэтому полагаться можно только на техническую white paper и данные, представленные на презентации.

«Биомолекула» писала подробно про нейроинтерфейсы и разработки компании Илона Маска («Нейротехнологии Илона Маска» [17]). Главным прорывом Neuralink можно назвать разработку очень тонких нитей-электродов шириной 5–50 мкм, каждая из которых несет 32 электрода, а также специального автоматизированного робота для вживления «нитей» в мозг. В совокупности такой робот и миниатюрный размер «нитей» делает вживление электродов минимально повреждающим ткань мозга и сосуды. Эксперименты Neuralink пока что проводил на крысах и обезьянах, но Илон Маск пообещал как можно скорее перейти к клиническим испытаниям на людях — в первую очередь пациентах с болезнью Паркинсона.

Рисунок 3. Крыса с вживленным имплантом от компании Neuralink — в ее мозге находится 96 «нитей» с 3072 каналами, способными записывать активность отдельных нейронов.

Frankenscience года: можно ли «оживить» мозг мертвой свиньи? Вы это серьезно?!

Мозг любых живых существ — это орган, невероятно чувствительный к недостатку кислорода. При гипоксии глобальная электрическая активность мозга и сознание угасают в течение секунд, а запас глюкозы и АТФ истощается в течение нескольких минут («Прожорливый мозг» [18]). За этим неминуемо нарушаются важнейшие клеточные функции: ионный гомеостаз, функции митохондрий, баланс глутамата (всё это происходит, например, при ишемическом инсульте). Ранее считалось, что эти процессы ведут к неминуемой смерти нейронов, а затем и мозга («Спасти сердце и не потерять разум» [19]). Однако некоторые исследования показали, что клеточная смерть не наступает в течение часов, либо функции клеток поддаются восстановлению [20]. Так, например, происходит в срезах мозга, в которых ученым удается записывать нейронную активность спустя часы после смерти животного. Другое клиническое исследование на людях показало, что удаление тромба в период до 16 часов после инсульта часто ведет к благоприятному исходу и восстановлению пациента [21].

Группа ученых из Йельского университета во главе с Ненадом Сестаном (которого журнал Nature включил за это в список ученых года — читайте на «Биомолекуле»: «SciNat за декабрь 2019 #3: подводим итоги года, знакомимся с научными героями и голосуем за самые интересные статьи» [2]) решила подойти к проверке этих противоречий довольно радикально — ученые построили систему для «оживления» мозгов мертвых свиней [22]. Мозги свиней раздобыли на скотобойне (где, в противном случае, они были бы выброшены, как отмечают авторы статьи). Для проведения процедуры группа Сестана разработала специальную хирургическую процедуру, перфузат — бесклеточный коктейль, состоящий из гемоглобина, цитопротекторов и других химических элементов, защищающих клетки от гипоксии и отека и стимулирующих метаболизм, — а также специальную перфузионную систему BrainEx, с помощью которой перфузат подавался в мозг пульсами, имитирующими удары сердца. Перфузию мозга ученые начали через 4 часа после наступления смерти и поддерживали мозг подключенным к системе до 10 часов post mortem.

После начала перфузии мозга «живительным коктейлем» клеточная смерть пошла на спад, анатомия и целостность нейронов сохранялась, проявилась метаболическая активность клеток. Ученые наблюдали активность сосудов — их расширение (вазодилатацию), а также воспалительные реакции глиальных клеток. Некоторые нейроны даже генерировали спонтанные потенциалы действия — то есть их ионный баланс соблюдался. При всем этом говорить о настоящем «оживлении» всё еще рано — ученые также мониторили глобальную активность мозга с помощью электрокортикографии — сетки электродов на поверхности мозга — и не зафиксировали никакой глобальной активности. Любые процессы в мозге, связанные с восприятием, мышлением, поведением или сознанием сопровождаются глобальной активностью мозга, а не сигналами отдельных нейронов. Активность, которую ученые нашли в «оживленном» мозге свиньи, можно представить как хор нейронов, спонтанно и разрозненно болтающих по отдельности, но не производящих никакой скоординированной глобальной деятельности, порождающей мышление.

Важно добавить, что ученые и не пытались воскресить мозг и вызвать в нем когнитивные процессы (наоборот, при малейших признаках глобальной активности или подозрении, что мозг свиньи может что-то почувствовать, ученые были готовы применить наркоз и прекратить эксперимент, так как такой эксперимент крайне неэтичен). Идея работы заключалась в том, чтобы показать возможность регенерации нервной ткани спустя часы post mortem — что невероятно важно для лечения пациентов после инсультов или гипоксии, и именно за это Nature отметил Ненада Сестана.

Funscience года: «Раз, два, три, четыре, пять, я иду тебя искать!» Крысы играют в прятки ради развлечения

И еще одно важное открытие года: крысы легко учатся играть в прятки и получают удовольствие от процесса [23]. Чтобы показать это, группа ученых в Берлине построила специальную площадку размером 30 квадратных метров, наполненную различными объектами, за которыми может спрятаться крыса или человек. На протяжении двух недель несколько крыс учились играть в прятки с исследователем и после уверенно выполняли все правила игры в роли и того, кто ищет, и того, кто прячется. Более того, когда крысам удавалось найти исследователя, они явно выражали знаки радости, типичные для их вида — «подпрыгивали» на месте и издавали ультразвуковой писк, который ранее ученые назвали аналогом смеха и радости у крыс по результатам исследований, где крыс щекотали [24].

Шутки в сторону, исследование, где крысы играют в прятки, показывает, что их мышление может быть сложнее, чем ученые ранее предполагали. Ведь для такой игры, как прятки, нужно не только формировать сложное представление о пространстве, но еще и представлять это пространство в перспективе другого игрока — это способность считается главной чертой разумного существа в теории разума.

Кстати, на это исследование автора вдохновили ролики с «Ютуба», на которых владельцы рассказывают, что их питомцы с радостью играют с ними в прятки. Так что желаем всем исследователям побольше креативности в 2020 году!

Видео. Кто не спрятался — я не виноват! Крыса играет в прятки: находит исследователя, спрятавшегося за картонной коробкой, и радостно кружится вокруг.

За чем следить в 2к20

Когда дело доходит до прогнозов, то легче всего угадывать направление развития в областях, вызывающих шквал публичных дебатов и разногласий. В 2019 году такой областью безусловно стало глобальное изменение климата. С прославившейся экоактивисткой Гретой Тунберг, ставшей человеком года по версии журнала Times и отмеченной Nature («SciNat за декабрь 2019 #3: подводим итоги года, знакомимся с научными героями и голосуем за самые интересные статьи» [2]), и с миллионами подростков, выходящих на акции протеста против бездействия политиков и старшего поколения в вопросах глобального потепления — Пятницы за будущее — по всему миру. С правым консервативным президентом Бразилии Больсонару (которого журнал Nature называет «тропическим Трампом» [25]), чье избрание повлекло за собой кризис бразильской науки в целом и чье бездействие привело к вырубке и выгоранию огромных участков амазонского леса в частности [26]. И конечно же, с Дональдом Трампом, который продолжает процедуру выхода Америки из Парижского соглашения, призванного сократить содержание углекислого газа в атмосфере и ограничить рост глобальной температуры на планете. Процедуру выхода Трамп начал сразу после своего избрания, а завершить предполагает к ноябрю 2020 года.

Рисунок 4. Дональд Трамп

Однако в 2020 году следует ожидать и мероприятий, направленных на борьбу с глобальным изменением климата [27]: в августе Программа ООН по окружающей среде должна выпустить доклад, посвященный научным и техническим аспектам геоинженерии — ряду мер, призванных бороться с глобальным потеплением путем направленных изменений в атмосфере (таких как извлечение углекислого газа из атмосферы и блокирование солнечного света). Международная организация по изучению морского дна собирается запустить в 2020 году глобальный проект по изучению… морского дна, чтобы лучше исследовать влияние изменения климата на морскую экосистему. Наконец, в ноябре 2020 года пройдет конференция COP26 — встреча стран, разделяющих Парижское соглашение, на которой страны-участницы должны будут отчитаться о мерах против глобального потепления, принятых за последние пять лет, а также определиться с целями на грядущее пятилетие.

Еще одна не самая оптимистичная новость, за которой в 2020 году следует присматривать, это эпидемия кори, заболеваемость которой неуклонно росла в 2019 году. Особо тяжелая ситуация наблюдается в таких странах как Украина [28], Мадагаскар, Бразилия, Индия и Филиппины. На фоне таких открытий, как лекарство от вируса Эбола и муковисцидоза, борьба с эпидемией кори выглядит особенно беспощадно: ведь вакцина от кори уже давно существует («Корь: война с детской чумой продолжается» [29]), так что борьба скорее политическая. Но она однозначно затрагивает ученых, так как разворот антипрививочного движения свидетельствует о кризисе доверия к науке. Чтобы кризис доверия преодолеть, «Биомолекула» выпустила комикс о том, как Паша заболел корью [30]!

Наконец, можно надеяться, что 2020 год подведет нас еще ближе к выращиванию картошки на Марсе, ведь планы по колонизации Красной планеты набирают обороты [27]. NASA планирует в 2020 году запустить на Марс ровер, который вернет на Землю первые образцы грунта [31]. Россия и Китай тоже планируют отправить свои роверы на Марс. А Илон Маск не только будет копаться в мозгах, но и продолжит разработку инфраструктуры и космических кораблей для колонизации Марса! Впрочем, за последним придется следить не только в 2020, но и в последующие годы.

1. Davide Castelvecchi, David Cyranoski, Elizabeth Gibney, Heidi Ledford, Amy Maxmen, et. al.. (2019). The science news events that shaped 2019. Nature. 576, 350-353;
2. SciNat за декабрь 2019 #3: подводим итоги года, знакомимся с научными героями и голосуем за самые интересные статьи;
3. Уколы от Эболы;
4. Возвращение домой: вирус Эбола снова атакует ДРК;
5. Ewen Callaway. (2019). ‘Make Ebola a thing of the past’: first vaccine against deadly virus approved. Nature. 575, 425-426;
6. Fahu Chen, Frido Welker, Chuan-Chou Shen, Shara E. Bailey, Inga Bergmann, et. al.. (2019). A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau. Nature. 569, 409-412;
7. David Gokhman, Nadav Mishol, Marc de Manuel, David de Juan, Jonathan Shuqrun, et. al.. (2019). Reconstructing Denisovan Anatomy Using DNA Methylation Maps. Cell. 179, 180-192.e10;
8. Эволюция между молотом и наковальней, или Как микробиология спасла эволюцию от поглощения молекулярной биологией;
9. Anja Spang, Jimmy H. Saw, Steffen L. Jørgensen, Katarzyna Zaremba-Niedzwiedzka, Joran Martijn, et. al.. (2015). Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes. Nature. 521, 173-179;
10. Собственной персоной: ученым удалось вырастить в лаборатории вероятного предка эукариот;
11. Traci Watson. (2019). The trickster microbes that are shaking up the tree of life. Nature. 569, 322-324;
12. Муковисцидоз — первые надежды;
13. David Cyranoski, Heidi Ledford. (2018). Genome-edited baby claim provokes international outcry. Nature. 563, 607-608;
14. Разнообразие и эволюция систем CRISPR/Cas;
15. Andrew V. Anzalone, Peyton B. Randolph, Jessie R. Davis, Alexander A. Sousa, Luke W. Koblan, et. al.. (2019). Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA. Nature. 576, 149-157;
16. David Cyranoski. (2019). CRISPR-baby scientist fired by university. Nature;
17. Нейротехнологии Илона Маска;
18. Прожорливый мозг;
19. Спасти сердце и не потерять разум;
20. RONALD W. H. VERWER, WIM T. J. M. C. HERMENS, PAUL A. DIJKHUIZEN, OLIVIER TER BRAKE, ROBERT E. BAKER, et. al.. (2002). Cells in human postmortem brain tissue slices remain alive for several weeks in culture. The FASEB Journal. 16, 54-60;
21. Gregory W. Albers, Michael P. Marks, Stephanie Kemp, Soren Christensen, Jenny P. Tsai, et. al.. (2018). Thrombectomy for Stroke at 6 to 16 Hours with Selection by Perfusion Imaging. N Engl J Med. 378, 708-718;
22. Zvonimir Vrselja, Stefano G. Daniele, John Silbereis, Francesca Talpo, Yury M. Morozov, et. al.. (2019). Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem. Nature. 568, 336-343;
23. Annika Stefanie Reinhold, Juan Ignacio Sanguinetti-Scheck, Konstantin Hartmann, Michael Brecht. (2019). Behavioral and neural correlates of hide-and-seek in rats. Science. 365, 1180-1183;
24. Emily Underwood. (2016). Watch these ticklish rats laugh and jump for joy. Science;
25. Jeff Tollefson. (2019). ‘Tropical Trump’ sparks unprecedented crisis for Brazilian science. Nature. 572, 161-162;
26. Herton Escobar. (2019). Brazil’s deforestation is exploding—and 2020 will be worse. Science;
27. Davide Castelvecchi. (2020). The science events to watch for in 2020. Nature. 577, 15-16;
28. Meredith Wadman. (2019). Measles cases have tripled in Europe, fueled by Ukrainian outbreak. Science;
29. Корь: война с детской чумой продолжается;
30. Как Паша заболел корью;
31. Alexandra Witze. (2017). The $2.4-billion plan to steal a rock from Mars. Nature. 541, 274-278;
32. Michael Price. (2019). Ancient DNA puts a face on the mysterious Denisovans, extinct cousins of Neanderthals. Science.

главных открытий 2018 года в области биологических наук

Каждый год ученые совершают удивительные открытия, которые расширяют, но бросают вызов нашему пониманию жизни и окружающего мира. Как только мы начинаем понимать биологический процесс, например, как работает наследственность или старение, новое открытие может перевернуть его с ног на голову или открыть совершенно новый путь для исследований. Поскольку 2018 год подходит к концу, настало время для обзоров лучших продуктов, подарков, фильмов, технологий и т. д. Мы решили внести свою лепту с главными открытиями года в области наук о жизни.

Эти прорывы 2018 года изменили наше фундаментальное понимание биологии, раздвинули научные (и, возможно, этические) границы и подняли нас на новые высоты в плане лечения болезней. Хотя не существует научного метода измерения влияния открытия, эти семь определенно произвели фурор в 2018 году. Сколько из них вы уже знаете?

1. Ученые обратили старение у мышей

Как раз в начале 2018 года исследователи опубликовали предварительное исследование, в котором они ускорили старение молодых мышей с помощью VCAM1, белка, вырабатываемого в мозге и через гематоэнцефалический барьер. Кровь из мозга старых мышей вводили молодым мышам и вызывали признаки ухудшения состояния мозга, такие как воспаление и снижение выработки новых нервных клеток. Кроме того, молодые мыши начали продуцировать более высокие уровни VCAM1.

Ученые продвинулись в исследовании еще дальше и продемонстрировали, что плазма старых мышей не влияет на молодых мышей, которые были генетически модифицированы с отсутствием VCAM1, или у мышей, получавших антитела, блокирующие активность VCAM1. Если эти результаты подтвердятся, вмешательство в VCAM1 или его сборку может помочь предотвратить старение мозга.

2. Родители однополых мышей рожают

В октябре ученые впервые успешно использовали генетическое редактирование и стволовые клетки для получения детенышей от двух родителей. Опубликовано в Cell Stem Cell , в ходе исследования изучались области импринтинга, явление, существующее у плацентарных млекопитающих. В отличие от некоторых рептилий и рыб млекопитающие с плацентой в природе не могут иметь однополых потомков.

В результате импринтинга разные гены у матери и отца включаются или выключаются. В этом исследовании исследователи смогли лучше понять, какие области импринтинга можно отредактировать, чтобы смягчить проблемы, препятствующие однополому потомству. Используя CRISPR, исследователи удалили различные комбинации этих областей импринтинга и обнаружили, что для детенышей от двух отцов требуется семь. Исследование также было успешно проведено для получения двухматеринских мышей, которые жили и росли нормально после делеции трех областей импринтинга. Хотя двуполые мыши умерли вскоре после рождения, исследование продвинуло наше понимание того, как однополые млекопитающие могут производить потомство.

3. Достижения в области биоинженерных легких

В августе исследователи описали первую успешную трансплантацию выращенных в лаборатории легких свиньям в журнале Science Translational Medicine . Ученые сконструировали легкие, используя клетки сосудов и тканей свиней, предназначенных для их получения, и повторно заселили тканью легочные каркасы, взятые у свиньи-донора. В будущем исследователи ожидают использования донорских органов или распечатанных на 3D-принтере строительных лесов для людей. После выращивания сконструированных легких в течение 30 дней исследователи заменили левые легкие свиней сконструированными версиями.

 В предыдущих попытках трансплантации легких грызунам часто отказывали в течение нескольких часов. Однако эти свиньи выживали от 10 часов до двух месяцев. Ни один из органов не был отторгнут, и вскрытие показало, что они хорошо интегрировались в систему кровообращения каждого человека. Это крупное достижение в области биоинженерных органов может снизить риск отторжения органов и значительно сократить время ожидания трансплантации людям.

4. Воспоминания могут храниться в РНК

Один из величайших вопросов биологии, на который еще предстоит дать полный ответ, заключается в том, как воспоминания сохраняются и вызываются. В мае сотрудники лаборатории Гланцмана из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе опубликовали в eNeuro статью, в которой подробно описали, как они передавали воспоминания морским улиткам с помощью инъекций РНК. Нанося слабые удары электрическим током, ученые научили улиток втягивать свои чувствительные сифоны и жабры почти на минуту. РНК, извлеченная из нервной системы этих улиток, была введена улиткам, которые никогда не подвергались электрошоку. Без предварительного обучения обработанные улитки также отдергивали свои сифоны и жабры таким же образом при слабых толчках. Исследование предполагает, что воспоминания могут храниться внутри ядра нейронов (где производится РНК), идея, которая бросает вызов более давнему соглашению о том, что воспоминания сохраняются за счет повышенной активности в синапсах между нейронами.

5. Генетически модифицированные младенцы входят в мир

В конце ноября ученый Цзянькуй Хэ объявил о появлении первых в мире генетически модифицированных человеческих младенцев. В интервью Associated Press он сообщил, что родились девочки-близнецы, генетически модифицированные для снижения риска заражения ВИЧ. Он использовал CRISPR/Cas9.чтобы отключить ген CCR5 , который производит белок, позволяющий ВИЧ проникать в клетки. в оплодотворенных яйцах.

Эта новость немного шокировала научное сообщество, поставив под сомнение этический характер процедуры. Хотя большое внимание в современных исследованиях уделяется редактированию генов для лечения болезней, многие согласны с тем, что технология недостаточно развита и что мы не готовы к редактированию генов людей.

6. CRISPR, используемый для лечения мышечной дистрофии

В отличие от детей с отредактированными генами, общественность гораздо более благосклонно отнеслась к исследованию, в котором ученые использовали CRISPR для лечения мышечной дистрофии Дюшенна у 1-месячных щенков бигля. Хотя это заболевание встречается редко, оно прогрессирует и смертельно опасно, и люди с ним обычно умирают в возрасте 20 лет. Мышечная дистрофия Дюшенна вызывается мутациями в гене, кодирующем белок дистрофин. В этом исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые создали вирусы с генетическим механизмом, чтобы исправить мутировавшие гены дистрофина, которые затем были введены щенкам. Через восемь недель уровень дистрофина у биглей увеличился, а гистология мышц также улучшилась.

7. Митохондриальная ДНК, унаследованная от отцов тоже

Мы заканчиваем наш список за 2018 год довольно большим сюжетным поворотом, бросающим вызов нашему давнему убеждению, что митохондриальная ДНК исходит только от наших матерей. В недавнем исследовании PNAS исследователи выявили 17 человек, унаследовавших митохондриальную ДНК (мтДНК) от обоих родителей. Открытие было впервые сделано Таошэном Хуангом, медицинским генетиком, когда он секвенировал мтДНК четырехлетнего ребенка с митохондриальным заболеванием. Подтвердив результаты вторым образцом крови, Хуанг подтвердил, что у ребенка действительно было две популяции митохондриальных геномов. После идентификации 17 человек и секвенирования мтДНК членов их семей исследование предоставило убедительные доказательства того, что биродительская мтДНК может передаваться по аутосомно-доминантному типу наследования.

10 главных научных открытий 2018 года

Генетическое редактирование позволило родителям однополых мышей родить
Исследователи из Китая впервые помогли паре мышей-самцов вынашивать детенышей до полного срока. Этот подвиг ранее был достигнут с парой самок мышей, которые родили детенышей, которые в дальнейшем размножались. Однако детеныши самцов мышей умерли вскоре после рождения. Из 12 родившихся только двое прожили более 48 часов. Технология, используемая для мышей, далека от готовности для применения на людях. Хотя есть несколько видов, которым для размножения не требуются представители противоположного пола, людям для создания потомства требуется равный генетический вклад как матери, так и отца. Однако результаты этого исследования показали, что биологические барьеры для однополого размножения могут быть преодолены, по крайней мере технически.
Ученые открыли самое большое животное на Земле — динозавр весом 26 000 фунтов
Ледумахади мафубе был динозавром весом 26 000 фунтов, который когда-то ходил по Земле. Поскольку окаменелость была обнаружена в Южной Африке, она была названа на языке региона, в котором была найдена. Ledumahadi mafube на сесото означает «гигантский удар грома на рассвете». Ледумахади был близким родственником динозавров-зауроподов, таких как бронтозавр и другие, которые питались растениями и ходили на всех четырех ногах. Но окаменелость показывает, что он развился раньше и независимо от зауроподов. Открытие Ледумахади доказывает, что млекопитающие начали ходить на четвереньках еще 200 миллионов лет назад, что также сделало их крупнейшими позвоночными, когда-либо ходившими по Земле. Это открытие также подтверждает существование Пангеи, поскольку Ледумахади является близким родственником гигантских динозавров, живших в то же время в Аргентине, что подтверждает идею о том, что в раннеюрский период большую часть суши в мире составлял суперконтинент.
Австралийские ученые идентифицировали самое старое известное животное в мире
Дикинсония — странное овальное существо с ребристыми сегментами вдоль тела, которое жило на Земле 558 миллионов лет назад. Дикинсония, выросшая до 1,4 метра в длину, была частью эдиакарской биоты, которая жила на Земле за 20 миллионов лет до «кембрийского взрыва» современной жизни животных. Исследователи из Австралийского национального университета обнаружили окаменелость настолько хорошо сохранившейся в отдаленном районе у Белого моря на северо-западе России, что в ткани все еще содержались молекулы холестерина — типа жира, который является отличительной чертой жизни животных. Диккинсония является частью древней и загадочной группы организмов, называемых эдиакарскими. Эти существа являются одними из самых ранних сложных организмов на Земле, но их место в эволюционном древе долгое время озадачивало ученых, и эта проблема, наконец, решена. Согласно науке, этот организм представляет собой самый ранний расцвет сложной многоклеточной жизни на нашей планете, которая существовала в мире, лишенном хищников и не нуждавшемся в жестких защитных панцирях или скелетах.
Археологи нашли древнейший из известных человеческих рисунков
Древний рисунок представляет собой перекрестный узор из девяти линий, нарисованных на каменном отщепе. Он был обнаружен в пещере Бломбос, примерно в 200 милях к востоку от Кейптауна. Археологические отложения на этом месте датируются периодом от 70 000 до 100 000 лет назад, в эпоху среднего каменного века. Внутри пещеры ученые обнаружили зубы Homo sapiens, наконечники копий, костяные орудия, гравюры и бусины, сделанные из морских раковин. они были сделаны из красной охры, природного пигмента, который часто использовался для создания доисторических наскальных рисунков. На самом деле древние люди в пещере Бломбос делали краску из охры еще 100 000 лет назад. Они определили, что древний крест-накрест был рисунком, а не картиной, сделанной охристым карандашом, толщина которого, скорее всего, составляла всего от 1 до 3 миллиметров.
Подтвержденная ископаемая черепаха возрастом 228 миллионов лет жила без панциря в прошлом
Eorhynchochelys sinensis жила 228 миллионов лет назад и не имела панциря, который мы видим у современных черепах. У недавно обнаруженной ископаемой черепахи был клюв, но, хотя ее тело имело форму фрисби, ее широкие ребра не срослись, чтобы сформировать панцирь. Он был более шести футов в длину и, вероятно, жил на мелководье и копался в иле в поисках пищи. В то время как Eorhynchochelys означает «черепаха с рассветным клювом» — первая черепаха с клювом, sinensis означает «из Китая». Это открытие имеет решающее значение, поскольку оно свидетельствует о мозаичной эволюции — идее о том, что признаки могут развиваться независимо друг от друга и с разной скоростью. У современных черепах есть и панцирь, и клюв, но путь эволюции не был прямым. Вместо этого некоторые родственники черепах получили частичный панцирь, в то время как другие получили клювы, и, в конце концов, генетические мутации, создавшие эти черты, произошли у одного и того же животного. Еще одна загадка, которую разрешила эта окаменелость, заключалась в том, были ли предки черепах частью той же группы рептилий, что и современные ящерицы и змеи — диапсиды. Череп Eorhynchochelys доказывает, что черепаха связана с эволюционно более продвинутыми диапсидными рептилиями, чем с ранними анапсидными рептилиями. Это зацементировано, и дебаты окончены.
Палеогенетики обнаружили останки древнего человека-гибрида
Денни — первый, кто умер около 90 000 лет назад, был наполовину неандертальцем, наполовину денисовцем. Неандерталец и денисовец — вымершие виды древних людей. Родословная Денни была раскрыта после того, как исследователи провели анализ генома на одном фрагменте кости, извлеченном из Денисовой пещеры в Горном Алтае, Россия. Пещера также была домом для неандертальцев. Учитывая закономерности генетической изменчивости у древних и современных людей, ученые уже знали, что денисовцы и неандертальцы, должно быть, скрещивались друг с другом, а также с Homo sapiens, но никто ранее не находил потомство в первом поколении. от таких пар, отсюда актуальность этого открытия. Денни является лучшим доказательством такой тесной связи, обнаруженной в ДНК образца Homo sapiens, предком которого был неандерталец в предыдущих 4–6 поколениях. Толщина найденной кости предполагала, что Денни было по крайней мере 13 лет. Палеогенетики согласны с тем, что неандертальцы и денисовцы легко скрещивались друг с другом, когда встречались, но такие встречи были редки. Останки неандертальцев были обнаружены по всей западной Евразии, тогда как денисовцы до сих пор были обнаружены только в их одноименной сибирской пещере. Хотя родные территории двух групп пересекались в Горном Алтае и, возможно, в других местах, эти районы были малонаселенными.
Итальянское космическое агентство обнаружило жидкую воду на Марсе
Хотя уже давно известно, что на Марсе имеются значительные залежи льда, ученые впервые обнаружили на планете стабильный водоем в жидкой форме. Из-за тонкой атмосферы и охлаждения Марса большая часть его воды заключена во льду. Радиолокационное исследование Mars Express обнаружило подповерхностную структуру, охватывающую около 20 км в поперечнике под слоем льда и пыли толщиной 1,5 км, интерпретируемую как погребенный пруд жидкая вода, которая может быть насыщена солеными водонасыщенными отложениями. Открытие было сделано с помощью радиолокационного прибора на борту орбитального аппарата Mars Express, который работает, отражая низкочастотные электромагнитные волны от поверхности планеты, а затем анализируя данные, которые возвращается. Согласно отчету, идея о наличии воды в основании ледяных шапок Марса была предметом споров на протяжении более трех десятилетий. Поиски жидкости на планете со стороны MARSIS ведутся последние 12 лет.
Ученые обнаружили первый окаменелый эмбрион змеи в янтаре возрастом 105 миллионов лет.
Окаменелость Xiaophis myanmarensis была найдена в Мьянме и датируется мезозойским периодом мелового периода. с южных континентов, Гондваны, в середине мезозоя. Используя компьютерную томографию, научная группа изучила янтарную окаменелость и сравнила ее с эмбрионами современных змей. То, что они обнаружили, помогло исследователям уточнить свое понимание ранней эволюции змей, поскольку змеи возрастом 100 миллионов лет известны только из 20 или около того относительно полных видов ископаемых змей. Xiaophis, вероятно, связан с некоторыми современными группами змей, обитающими в Юго-Восточной Азии, включая неядовитых азиатских трубчатых змей и змей-солнечников. Хрупкое ископаемое также является самой древней известной змеей, которая жила в лесной экосистеме. ранние змеи вылуплялись из яиц или рожали живорожденных, как это часто бывает у современных змей, но, судя по размеру и стадии развития, Xiaophis был новорожденным. Богатые залежи янтаря в северной провинции Мьянмы Качин ранее предлагали хорошо сохранившиеся окаменелости птиц. , самые старые из известных тропических лесных лягушек, древние кровососущие клещи и даже оперенный хвост динозавра.
Ученые определили происхождение призрачной частицы
Нейтрино являются одними из самых легких из примерно двух десятков известных субатомных частиц, из которых около 100 триллионов нейтрино проходят через наши тела каждую секунду, но их невозможно увидеть и трудно обнаружить. Нейтрино также не имеют заряда, поэтому для их захвата нельзя использовать электрические или магнитные силы. Отсюда и название «частица-призрак». Физики устанавливали детекторы глубоко под землей, в заброшенных шахтах, под водой и во льдах Антарктики. Почему исследователи так интересуются нейтрино, так это потому, что они практически беспрепятственно путешествуют в космосе, нарушая фундаментальные законы, известные людям. В 2018 году обсерватория Южного полюса под названием IceCube обнаружила мощное нейтрино, специально предназначенное для улавливания частиц. Он состоит из кубического километра льда, украшенного более чем 5000 детекторами. Когда высокоэнергетическое нейтрино было захвачено, обсерватории по всей Земле начали исследовать ту часть неба, откуда, по-видимому, исходило нейтрино, в поисках чего-то, что могло его породить. Черенковский телескоп увидел всплеск гамма-энергии, исходящий из того же места, что и нейтрино. Объект, известный в просторечии как TXS 0506+056, был чем-то вроде блазара примерно в 4 миллиардах световых лет от Земли. В конце концов было подтверждено, что он является источником захваченных нейтрино. Физики надеются захватить нейтрино, чтобы получить больше информации о физике, управляющей черными дырами.
Астрономы нашли самый яркий объект из младенчества Вселенной.
Блестящая загадка — это квазар, этап, через который проходят некоторые галактики, когда большое количество материала попадает в сверхмассивные черные дыры в их ядрах, испуская при этом свет. Квазар, получивший название ULAS J1120+0641, является самым далеким из обнаруженных на сегодняшний день. Это, безусловно, самый яркий объект, обнаруженный в ранней Вселенной, испускающий в 60 триллионов раз больше света, чем наше Солнце. Чтобы обнаружить этот квазар, ученые изучили 20 миллионов объектов, обнаруженных в течение пяти лет в рамках исследования глубокого неба с помощью инфракрасного телескопа Соединенного Королевства. Анализируя свет от ULAS J1120+0641, исследователи пришли к выводу, что квазар питался от черной дыры, масса которой в 2 миллиарда раз превышает массу Солнца. Трудно объяснить, как черные дыры стали такими массивными вскоре после Большого взрыва. В то время как этот квазар добавляет загадочности этим ранним массивным черным дырам, он может помочь решить еще одну загадку с самых ранних времен Вселенной, по оценкам, 13,7 миллиардов лет: этап, известный как реионизация. По словам Мортлока, свет от недавно открытого квазара предполагает, что Вселенная все еще была заполнена значительным количеством нейтрального водорода даже через 770 миллионов лет после Большого взрыва.

14 самых странных научных открытий 2018 года

Ого, какая странная наука

(Изображение предоставлено LiveScience.com)

Нет никаких сомнений в том, что наука полна объяснений, которые бросают вызов нашим ожиданиям здравого смысла. И каждый год исследователи находят все больше загадочных открытий о Вселенной, в которой мы живем. От отвратительных медицинских аномалий до черничных планет и гигантских головастиков — вот 14 самых странных открытий 2018 года.0007

(Изображение предоставлено: Лаборатория Катании, Университет Вандербильта)

Осы-паразиты являются одними из самых разнообразных животных, на каждое другое известное насекомое приходится почти один вид, согласно исследованию, опубликованному в этом году в журнале BMC Ecology. Один конкретный злодей, известный как изумрудная оса, охотится на тараканов. Нанеся парализующий укус в ноги жертвы, оса затем жалит ее мозг и наполняет его нейротоксинами, которые захватывают нервную систему таракана, превращая непритязательного ползуна в управляемого разумом зомби. Когда-то считалось, что у тараканов нет защиты от этого ужасного нападения, но новые исследования показывают, что добыча может сбить своего хищника-паразита ударом карате по голове, который заставляет ос искать более легкую цель.

Давний ком в горле

(Изображение предоставлено Синьцзянской больницей Мэйкуан)

Некоторые люди рождаются с серебряной ложкой во рту. Другие проглатывают их на спор. Так было с пациентом, известным только как «господин Чжан», который прибыл в больницу общего профиля Синьцзян Мэйкуан в Китае в октябре. Ложка, которая на самом деле была сделана из стали, застряла в пищеводе мужчины годом ранее и, по-видимому, не причиняла ему особых страданий, пока у него не начались боли после удара кулаком в грудь. (Похоже, г-н Чжан живет интересной жизнью.) Трое врачей удалили 8-дюймовый (20-сантиметровый) объект во время процедуры, которая длилась 2 часа. «Я был очень удивлен», — сказал в своем заявлении доктор Сиу, заведующий больницей по заболеваниям уха, носа и горла. «Я никогда не сталкивался с подобным пациентом».

Шестиугольник, додекаэдр,… скутоид?

(Изображение предоставлено Университетом Севильи)

Треугольники и квадраты так устарели. Любители геометрии будут в восторге, узнав, что вокруг появилась новая форма — скутоид. Выглядящий как странный трехмерный кристалл, скутоид был назван в честь примерно треугольной части грудной клетки жука. Недавно обнаруженная форма уже давно существует в природе. Эпителиальные клетки, обнаруженные на поверхности тел животных, часто упакованы вместе в скутоидную форму, что минимизирует их потребление энергии и максимизирует их стабильность.

Что, если бы Земля превратилась в чернику?

(Изображение предоставлено LiveScience.com)

Это не тот вопрос, о котором думает большинство людей, но один вычислительный нейробиолог задался вопросом, что произойдет, если вся Земля внезапно превратится в гроздь черники. Андерс Сандберг, работающий в Институте будущего человечества Оксфордского университета, написал об этой фантастической идее в статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv (статьи которой еще не прошли рецензирование) в июле. Первое, что, по-видимому, произойдет, — это резкое уменьшение силы гравитации, поскольку черника менее плотная, чем каменистый субстрат нашей планеты. Сокрушительная сила ягод черники с внешних краев затем сжала бы и нагрела внутренние ягоды в густое варенье, которое вызвало бы шумные землетрясения. В центре черничной Земли должно быть горячее ядро ​​черничного гранитного льда, спрессованного в твердое тело экстремальным давлением. Можно только предположить, что любые разумные существа, развивающиеся на такой планете, скорее всего, изобретут блин раньше колеса.

Головастик длиной с ваше лицо

(Изображение предоставлено Earyn McGee/SWRS/The Frog Conservation Project)

Сначала они подумали, что это рыба. Но как только добровольцы, стремящиеся удалить инвазивных лягушек-быков ( Lithobates catesbeianus ) из Аризоны, присмотрелись поближе, они поняли, что наткнулись на чудовищного головастика. В своем блоге герпетолог Эрин МакГи описал открытие, назвав его Голиафом и предположив, что головастик, который намного крупнее среднего детеныша лягушки-быка, страдает от какого-то гормонального дисбаланса, как ранее сообщала Live Science. Голиаф больше банки из-под газировки, почти такой же длины, как банан, и определенно достаточно большой, чтобы удобно расположиться на человеческом лице. О, да, он все еще жив и растет.

Собака лижет человека, мужчине требуется ампутация

(Изображение предоставлено Shutterstock)

Владельцы собак говорят себе, что их питомцы никогда не причинят им вреда намеренно. К сожалению, мужчина из Висконсина по имени Грег Мантейфель на собственном горьком опыте понял, что ему, вероятно, не следовало позволять своему лучшему другу слишком много лизать себя. После госпитализации у Мантейфеля обнаружили бактериальную инфекцию под названием Capnocytophaga , что привело к ампутации его ног и частей рук. Бактерии живут в большинстве домашних животных, не вызывая проблем, но если они передаются человеку через укус или царапину и распространяются через кровоток человека, они могут вызвать смертельные последствия. Доктор Сильвия Муньос-Прайс, специалист по инфекционным заболеваниям, сообщила Live Science, что этот случай крайне редок. «Более 9У 9 процентов людей, у которых есть собаки, никогда не будет этой проблемы. Это просто случайность», — сказала она.

Древняя китайская гробница содержит кости вымерших гиббонов. Ши Хуан, живший между 259 г. до н.э. , исследователи объявили, что обнаружили ранее неопознанный гиббон, который вымер где-то после последнего ледникового периода, назвав его 9.0017 Junzi Imperialis

. При жизни обезьяна, вероятно, весила около 13 фунтов. (6 кг) и съел смесь фруктов и листьев, а также случайное насекомое или птичье яйцо, рассказала Live Science

Хелен Чаттерджи, профессор биологии Университетского колледжа Лондона.

(Изображение предоставлено The New England Journal of Medicine © 2018)

Даже фильмы ужасов не такие отвратительные. Когда русская женщина обнаружила у себя под левым глазом небольшую шишку, она не подумала, что это особенно ее беспокоит. Но после того, как шишка начала перемещаться над ее глазом, а затем и в губу, она обратилась за медицинской помощью. Врачи удалили нитевидного червя, известного как Dirofilaria repens , который естественным образом заражает собак, кошек, лисиц и других диких млекопитающих. Черви распространяются через укусы комаров и обычно живут в тканях под кожей. Оказывается, люди — всего лишь случайные хозяева, которых червь не собирался осквернять. Небольшое утешение для тех, кому теперь будут сниться кошмары об этом происшествии.

Уран пахнет тухлыми яйцами

(Изображение предоставлено Лоуренсом Сромовским, Университет Висконсина/Обсерватория В. М. Кека)

Шутки практически сложились в апреле после того, как астрономы объявили, что атмосфера Урана битком набита сероводородом, вонючим газом, который выходит из канализации на Земле. Исследователи давно обсуждают состав атмосферы седьмой планеты, и новые данные телескопа Gemini North, который находится на Мауна-Кеа на Гавайях, выявили характерные признаки вонючего вещества в свете планеты. «Если бы несчастный человек когда-либо спустился через облака Урана, он столкнулся бы с очень неприятными и зловонными условиями», — заявил соавтор исследования Патрик Ирвин, профессор планетарной физики Оксфордского университета. время . Затем он добавил, что «удушье и воздействие отрицательных 200 градусов по Цельсию [минус 328 градусов по Фаренгейту] атмосферы, состоящей в основном из водорода, гелия и метана, возьмут свое задолго до появления запаха».

Оранжевый снег падает на Восточную Европу

(Изображение предоставлено Google)

Те, кто мечтает о чем-то другом, кроме белого Рождества, могут захотеть посетить российский город Сочи. Еще в мае посетители начали выкладывать в Instagram фотографии потустороннего оранжевого снега в горах. Метеорологи объяснили это явление песком и пылью, поднятыми штормами в Африке. Глубокий снег выпал также в некоторых частях Болгарии, Украины, Румынии, Молдовы и Греции. CNN цитирует Афинскую обсерваторию, заявившую, что это была «одна из самых крупных перебросок пустынного песка в Грецию из Сахары».

• 1

Текущая страница:
Страница 1

Следующая страница Страница 2

Адам Манн — независимый журналист с десятилетним стажем, специализирующийся на астрономии и физике. Он имеет степень бакалавра астрофизики Калифорнийского университета в Беркли. Его работы публиковались в New Yorker, New York Times, National Geographic, Wall Street Journal, Wired, Nature, Science и многих других изданиях. Он живет в Окленде, штат Калифорния, где любит кататься на велосипеде.

Ten Big Science Stories 2018

от Paul Rincon
Научный редактор, веб -сайт BBC News

• Опубликовано

  26 декабря 2018

7 интересуется наукой и окружающей средой. Этот год был незабываемым, начиная с резкого предупреждения ученых-климатологов об опасности повышения температуры выше 1,5°C и заканчивая открытием озера с жидкой водой шириной 20 км на Марсе.

Вот краткое изложение некоторых самых ярких историй 2018 года.

«Безопасный» предел потепления

Источник изображения, Getty Images

Повышение глобальной температуры на 2°C к концу этого века уже давно рассматривается как путь к опасному изменению климата. Исследователи утверждали, что соблюдение этого предела необходимо, чтобы избежать наиболее разрушительных последствий глобального потепления.

Но некоторые настаивают на еще более низком уровне 1,5C. В октябре ученые-климатологи выпустили крупный отчет, в котором подробно описывается, что необходимо для удержания повышения температуры в пределах этого более жесткого предела.

Это приведет к тому, что миллионы людей потеряют свои дома из-за повышения уровня моря, уменьшится количество видов, которым грозит исчезновение, и резко сократится число людей, испытывающих нехватку воды.

Но это также будет очень дорого и потребует «быстрых, далеко идущих и беспрецедентных изменений» в обществе. В отчете не говорится правительствам, что делать, но излагается ряд подходов, включая резкое сокращение выбросов парниковых газов, быстрый переход на возобновляемые источники энергии, изменение образа жизни и диеты.

Другие новости об изменении климата за 2018 год

Изменение климата — «самая большая угроза», ООН заявила

Последние четыре года — «самые жаркие в мире»

Изменение климата: где мы находимся на семи диаграммах

Источник изображения, ANU

Более миллиона видов животных, живущих сегодня, поразительно разнообразны, от гигантского океанического синего кита до извивающихся дождевых червей под нашими ногами. Но их ранняя эволюция от одноклеточных предков остается окутанной тайной.

В поисках древнейшей жизни животных большое внимание было уделено группе загадочных форм жизни, известной как «Эдиакарская биота», существовавшей более 500 миллионов лет назад. Это были одни из первых сложных организмов, появившихся на Земле.

Но их положение на древе жизни трудно расшифровать. Эти любопытные существа были по-разному классифицированы как лишайники, грибы и даже как дом на полпути между растениями и животными.

В сентябре ученым удалось извлечь молекулы холестерина из окаменелой эдиакарской формы жизни под названием 9.0241 Dickinsonia , который напоминал плоскую медузу. Холестерин — один из молекулярных признаков животного мира, ясно демонстрирующий, что эдиакарская биота была животными.

Other palaeontology stories from 2018

• Oldest ‘footprints’ found in China
• Fur flies over new pterosaur fossils
• How the ‘chickens from hell’ nested

Giant plastic berg

The world’s plastic Кризис с отходами был одной из главных тем 2018 года. Эта проблема была освещена в сериале BBC «Голубая планета 2», представленном Дэвидом Аттенборо, который содержал шокирующие кадры опустошения, нанесенного океанам и морской жизни нашей зависимостью от пластика.

В апреле наш научный редактор Дэвид Шукман посетил Индонезию, чтобы сообщить о болоте пластиковых отходов, забивших реки и каналы в Бандунге, на индонезийском острове Ява. Кризис был настолько острым, что была вызвана армия, чтобы помочь очистить огромный пластиковый арык от бутылок, пакетов и другой пластиковой упаковки.

К сожалению, проблема только усугубляется. В марте в отчете, подготовленном по заказу правительства Великобритании, говорилось, что количество пластика в океане может утроиться за десятилетие, если не будет сокращено количество мусора.

Другие истории пластиковых отходов 2018 года

• Пластиковые улавливающие головки для очистки океана
• Антипластиковый фокус «опасное отвлечение»

Разрушители частиц ,

Иллюстрация: Блазары питаются массивными черными дырами

Нейтрино являются одними из фундаментальных строительных блоков Вселенной. Эти субатомные частицы летают по космосу более или менее беспрепятственно, почти не взаимодействуя. На самом деле, считается, что одна частица нейтрино может пройти через световой год (около 10 триллионов километров) свинца, не задев ни одного атома.

Многие нейтрино, с которыми мы сталкиваемся на Земле, исходят от Солнца или земной атмосферы. Но происхождение одной группы нейтрино сверхвысоких энергий оставалось загадкой до этого года. В июле международная команда проследила путь одного из них до далекой галактики, испустив «луч» частиц прямо на Землю.

Этот тип галактик называется блазаром. У него очень яркое ядро, вызванное энергией его центральной массивной черной дыры. Когда материя падает в дыру, появляются огромные струи заряженных частиц, превращая эти галактики в огромные ускорители частиц.

Эксперимент IceCube в Антарктиде собирал данные об этих нейтрино сверхвысоких энергий в течение шести лет, но впервые исследователи смогли сопоставить их с источником в небе.

Другие истории астрономии с 2018 года

• First ‘Exomoon’ могли быть найдены
• Световой сарай на загадочном космическом радиопульсах
• Exoplanet нашел Orbiting Near

0202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020072 Источник изображения, NASA/JPL/Malin Space Science Systems

Подпись к изображению,

Предлагаемое озеро находится подо льдом недалеко от южного полюса Марса

Мы знаем, что на Марсе есть вода в виде льда, и есть возможные признаки периодические выделения жидкости. Но в июле группа ученых сообщила об открытии озера шириной 20 км, расположенного под южной полярной ледяной шапкой планеты.

Марсоход НАСА Curiosity исследовал остатки горных пород дна древнего озера, но сегодня это первый признак устойчивого водоема. Результат был захватывающим, потому что ученые долго охотились за признаками современной жидкой воды на Марсе.

«Мы не приблизились к фактическому обнаружению жизни, — сказал Маниш Патель из Открытого университета Великобритании, — но эта находка дает нам место, где искать на Марсе».

Марс был не единственным космическим телом, попавшим в туманные заголовки. В августе исследователи опубликовали то, что, по их словам, было наиболее убедительным доказательством существования льда на поверхности Луны.

Данные индийского космического корабля «Чандраян-1» свидетельствуют о наличии ледяных отложений на северном и южном полюсах. Эта древняя вода может быть доступна в качестве ресурса для будущих миссий человека на Луну.

Другие истории планетарной науки за 2018 год

• Луна Сатурна на шаг ближе к тому, чтобы приютить жизнь
• Curiosity наблюдает метановые колебания Марса
• Газ тухлых яиц вокруг планеты Уран

2 902 Что случилось со строителями Stonehenge?

Источник изображения, Getty Images

Подпись к изображению,

Строителей Стоунхенджа в значительной степени заменили люди из кубков, но некоторые карманы, возможно, остались

Область древней ДНК, которая включает в себя извлечение и анализ генетического материала давно умерших людей — предоставил нам беспрецедентное понимание прошлого. Одним из поразительных результатов 2018 года стало открытие, что древние люди Британии были почти полностью заменены в результате массовой миграции с континента около 4500 лет назад.

Британцы эпохи неолита только что возвели большие камни в Стоунхендже, когда они были захвачены пришельцами, известными как люди кубков. Это привело к тому, что всего за несколько сотен лет было заменено 90% британского генофонда. Почему это произошло, неизвестно. Но болезни, голод и конфликты — все это потенциальные кандидаты.

В другом исследовании, опубликованном в 2018 году, исследователи показали, что фрагменты кости возрастом 50 000 лет из России принадлежали девушке, которая была наполовину денисовкой, наполовину неандерталькой. Денисовцы и неандертальцы были отдельными видами людей, которые населяли Евразию до нашего вида — Homo sapiens — покинул Африку.

Другие древние истории ДНК с 2018 года

• Ранний британец имел темную кожу и голубые глаза
• ДНК -сарай свет на поселение Pacific

ICY ICMEST

Изображение. ,

Космос: полукруглая граница ледяного щита повторяет контур кратера

В ноябре ученые обнаружили под гренландским льдом то, что выглядело как большой ударный кратер. Впадина шириной 31 км была обнаружена, когда ученые изучили радиолокационные снимки коренной породы острова.

Чаша, вероятно, была выкопана железным астероидом шириной 1,5 км где-то между 12 000 и 3 миллионами лет назад. Некоторые исследователи сомневаются в представленных доказательствах. Но это открыло некоторые интригующие возможности, в том числе потенциальную связь с периодом сильного похолодания, которое перемежало климатическое потепление, наблюдаемое, когда Земля вышла из пика последнего ледникового периода.

Существует давняя гипотеза о том, что это падение температуры могло быть результатом того, что солнечные лучи были заблокированы обломками, выброшенными в атмосферу в результате удара, а также дымом и пеплом от лесных пожаров, которые они вызвали. Если дальнейшая работа подтвердит, что возраст кратера близок к нижней границе возрастного диапазона, это может вновь разжечь интерес к этим старым дебатам.

Другие научные истории Земли с 2018 года:

• Восточной Антарктики ледниковые Челюстная кость из пещеры Мисля в Израиле датируется 185 000 лет назад

  Многочисленные данные свидетельствуют о том, что предки большинства людей, живших за пределами Африки, покинули континент в ходе одной миграции 60 000 лет назад. Но есть некоторые свидетельства того, что современные люди стали пионерами ( Homo sapiens ) до этого времени совершал набеги за пределы Африки.

  В январе ученые обнаружили челюстную кость современного человека, умершего в Израиле 185 000 лет назад, на десятки тысяч лет раньше, чем предыдущие доказательства. Принято считать, что эти более ранние экспедиции не смогли обеспечить современным людям постоянную точку опоры в Евразии.

  Но челюстная кость соответствует формирующейся картине более ранних миграций из Африки, которые распространились дальше в Евразию, чем многие предполагали. Эти первопроходцы, похоже, жили вместе с другими человеческими видами, такими как неандертальцы и денисовцы. Но остается загадкой, почему их генетические подписи не сохраняются у людей, живущих сегодня.

  Other human evolution stories from 2018

  • ‘Oldest animal painting’ discovered
  • Neanderthals were capable of making art
  • Humans ‘thrived’ after Toba eruption
  • Finger bone points to early human exodus

  Rocks с Марса

  Источник изображения, НАСА

  Подпись к изображению,

  Работа: Миссия позволит изучить образцы марсианской породы и почвы в лабораториях на Земле

  После многих лет дискуссий и одного фальстарта европейское и американское космические агентства их первый значительный шаг к возвращению камней с Марса.

  В апреле НАСА и ЕКА подписали письмо о намерениях, которое должно было привести к первому «путешествию туда и обратно» на другую планету.

  Предприятие позволит ученым начать отвечать на ключевые вопросы об истории Марса, в том числе о том, была ли когда-то на этой планете жизнь. Но это также позволило бы геологам начать строить точную хронологию событий марсианской истории.

  Миссии США за последние несколько десятилетий внесли огромный вклад в наше понимание Красной планеты in situ , но существуют массовые ограничения на эксперименты, которые могут поместиться на полезной нагрузке, предназначенной для Марса.

  Нет никакого сравнения с информацией, которую ученые смогут получить, изучая марсианские камни и почву с помощью научных инструментов, доступных в земных лабораториях.

  Другие истории космических исследований 2018 года

  • Каковы шансы найти жизнь на Марсе?
  • Триумфальное приземление марсианского зонда НАСА
  • Совместная миссия взлетает к Меркурию

  Пластик в нашей воде

  Источник изображения, Элис Тревейл

  Подпись к изображению,

  Некоторые из фрагментов очень маленькие

  Пластиковые отходы все больше проникают в нашу повседневную жизнь, и это распространяется на нашу питьевую воду. Исследование, проведенное журналистской организацией Orb Media, выявило в среднем 10 частиц пластика на литр бутилированной воды основных брендов.

  В крупнейшем в своем роде расследовании было исследовано 250 бутылок, купленных в девяти разных странах. Почти все они содержали крошечные частицы пластика.

  Крайний север нашей планеты часто называют нетронутой дикой природой. Но в этом году исследователи выразили обеспокоенность по поводу больших скоплений пластика в арктическом морском льду.

  Количество частиц только в одном литре растаявшего арктического морского льда оказалось больше, чем в открытом океане. Ученые заявили, что необходимы дополнительные исследования его воздействия на зоопланктон, беспозвоночных, рыб, морских птиц и млекопитающих.

  Подписывайтесь на Пола в Твиттере.

  Десять лучших научных книг 2018 года | Наука

  Амазонка

  Мы живем в захватывающие и немного тревожные времена. Всего за последний год были опубликованы новые открытия о происхождении нашего вида, генетики продолжают раскрывать работу составляющих нас ДНК, драматические находки перевернули наше представление о жизни в далеком прошлом, а космические корабли летали во многие неизведанные уголки мира. Солнечная система. Попытка уследить за всем этим может вызвать головокружение, тем более что ученые продолжают предупреждать о надвигающемся климатическом бедствии, а мошенники пренебрегают регулированием, чтобы проводить генетическое редактирование людей. К счастью, 2018 год также был богат замечательными научными книгами, и это идеальный способ сделать шаг назад и рассмотреть последствия новых открытий и экспериментов. Хотите ли вы заглянуть внутрь науки о человеческой наследственности или заглянуть вовне, на Плутон и дальше, лучшие научные книги года научат вас тому, что само человечество только начинает изучать.

  В погоне за новыми горизонтами: внутри эпической первой миссии к Плутону

  В первый день 2019 года космический корабль NASA «Новые горизонты» пролетит мимо Ultima Thule, ледяной космической скалы, вращающейся по орбите во внешних пределах Солнечной системы. Пролет ознаменует собой самое далекое столкновение с планетой в истории человечества, и ожидается, что изображения и научные данные, переданные на Землю, изменят наше понимание пояса Койпера, в значительной степени неисследованной области за пределами Нептуна. Но почти за четыре года до встречи с Ultima Thule New Horizons завершил свою основную миссию: первое в истории сближение с Плутоном. Когда космический корабль был запущен в 2006 году, Плутон все еще считался планетой, и пролет New Horizons завершил первоначальную разведку Солнечной системы. В В погоне за новыми горизонтами , главный исследователь Алан Стерн делится с планетарным ученым Дэвидом Гринспуном политическими битвами и инженерными прорывами, которые привели человечество на Плутон и дальше.

  Отряд ядов: целеустремленный крестовый поход одного химика за безопасность пищевых продуктов на рубеже двадцатого века

  По мере того, как 19 век подходил к концу, промышленная упаковка и распространение продуктов питания и напитков превратились в смертельно опасное предприятие. Молоко, смешанное с бальзамирующими жидкостями, и гниющее мясо, консервированное чистящими средствами, — это лишь некоторые из кошмаров, с которыми могут столкнуться потребители при покупке продуктов питания в крупных городах США. В 1883 году профессор химии Purdue Харви Вашингтон Уайли был назначен главным химиком Департамента сельского хозяйства и начал крестовый поход, чтобы избавить США от испорченных расходных материалов. Лауреат Пулитцеровской премии журналист и писатель Дебора Блюм пересказывает историю кампании Уайли по расследованию случаев мошенничества с едой и напитками, неустанной кампании по защите прав потребителей вместе с такими персонажами, как писатель Аптон Синклер, и сбору «отряда ядов» из молодых добровольцев для тестирования различных пищевых консервантов. использовавшихся в то время — кульминацией всего этого стал знаменательный Закон о чистых пищевых продуктах и ​​лекарствах от 1906.

  Взлет и падение динозавров: новая история затерянного мира

  Освещенный десятками иллюстраций и фотографий, Взлет и падение динозавров рассказывает о правлении ужасных ящериц и их внезапном исчезновении с Земли 66 миллионов лет назад. В этом всестороннем обзоре новейших открытий и взглядов на жизнь динозавров американский палеонтолог Стив Брусатте подробно описывает эволюцию этих существ от маленьких обитателей пещер до гигантов доисторических лесов и равнин. От происхождения динозавров в начале триасового периода до их господства над планетой в юрский период и, наконец, удара астероида в конце мелового периода, совпавшего со всемирным вымиранием, Взлет и падение динозавров содержит новые подробности об удивительных существах, которые процветали задолго до появления homo sapiens .

  Заблудшие в математике: как красота сбивает физику с пути

  Математика и ее прямое применение в теоретической физике часто красивы, элегантны и глубоки до такой степени, что различие между математикой и философией стирается. Физики уже давно твердо придерживаются мнения, что объяснения мира природы могут быть выражены в усовершенствованных уравнениях и универсальных законах, и что более сложные или противоречивые теории с меньшей вероятностью будут правильными, чем простые, элегантные решения: E = mc ² . Но автор и физик-теоретик Сабина Хоссенфельдер, изучающая отношения (или их отсутствие) квантовой механики и гравитации, утверждает в своей книге «Затерянные в математике », что этот поиск математического эстетизма стал догматическим упражнением в заблуждении. Хоссенфельдер отбрасывает математику, чтобы бороться с возможностью того, что космос — это не гармоничная, сбалансированная структура, ожидающая описания следующего изящного прозрения, а скорее царство загадочного хаоса, который, если мы хотим понять его с большей ясностью, должен подходить с беспристрастным научным наблюдением и измерением, чтобы выявить то, что есть, а не то, что должно быть.

  Художник-динозавр: одержимость, предательство и поиски главного трофея Земли

  Отчасти урок палеонтологии и отчасти международная детективная история, Художник-динозавр — это история чрезмерно усердного коллекционера окаменелостей, который оказался по ту сторону закона. Право собственности на окаменелости динозавров — сложный вопрос: многие страны заявляют, что все окаменелости в пределах их границ являются научной собственностью штата, но в США, если окаменелость найдена на вашей территории, она принадлежит вам. Землевладельцы на западе даже сдают свою землю в аренду охотникам за окаменелостями для поиска, и в результате появился оживленный рынок динозавров как для частных коллекционеров, так и для музеев. Автор и участник Житель Нью-Йорка , Пейдж Уильямс, рассказывает историю уроженца Флориды Эрика Прокопи, который становится экспертом в поиске, сборке и продаже окаменелостей динозавров. Но когда один из его образцов, почти полный скелет Tyrannosaurus bataar , продается на нью-йоркском аукционе более чем за миллион долларов, быстро возникают вопросы о том, откуда взялась эта изысканная окаменелость, и палеонтологи на другом конце света У Монголии есть идея.

  Первые летающие: исследования дрозофилы и биологические открытия

  Главным кандидатом для физиологических исследований обычно является лабораторная мышь, но еще менее вероятное существо внесло значительный вклад в наше понимание биологии: обыкновенная плодовая муха. Плодовая мушка ( Drosophila melanogaster ) ценится в исследованиях за короткий жизненный цикл и способность воспроизводиться в больших количествах и во многих отношениях является идеальным организмом для изучения генетики, клеточной биологии, иммунологии и поведения. Как и люди, мухи могут учиться и сохранять информацию, они начинают деградировать с возрастом, и у них есть иммунная система для борьбы с болезнями и инфекциями. Преподаватель генетики из Гарварда Стефани Элизабет Мор рассказывает, как плодовая мушка уже более века является краеугольным камнем научных исследований. От исследований рака и диабета до анализа данных генома человека плодовая мушка является бесценным организмом в лабораториях по всему миру.

  У нее смех матери: силы, извращения и потенциал наследственности

  В своей новой книге научный журналист Карл Циммер исследует множество факторов, от генетики до микробов и окружающей среды, которые мы унаследовали от наших предков, чтобы сделать нас такими, какие мы есть. По мере того, как изучение генов становится все более доступным и всесторонним, ученые пришли к пониманию того, что наши геномы — это не просто наследственный материал от мамы и папы, а наша ДНК склеена из многочисленных источников, восходящих к расходящимся линиям предков. Генетический результат часто столь же сложен и многогранен, как и личность человека, а ДНК — это только основа наших наследственных черт. По мере того, как клетки размножаются, образуя наши тела, а бактерии культивируются в нашем кишечнике, мы берем больше, чем просто нити ДНК от тех, кто был до нас, и это не говоря уже о факторах окружающей среды, которые формируют наш разум и тело. Прозорливо взглянув на ведущие современные исследования, Циммер исследует, что мы знаем о наследственности и что нам еще предстоит узнать.

  Близкие контакты с человечеством: палеоантрополог исследует наши эволюционирующие виды

  С того момента, как наши предки-гоминиды встали на ноги и начали заселять мир, наш вид эволюционировал. Наши предки создали социальные структуры, переселились в новые климатические условия, научились сеять и пожинать и разработали все более сложные технологии по мере того, как цивилизации начали покрывать земной шар. С тех пор археологические находки далекого прошлого, такие как черепа и каменные орудия, дают палеоантропологам все более полное представление о человеческих предках, откуда они пришли и куда ушли. В Близкие контакты с человечеством , ведущий корейский палеоантрополог Санг-Хи Ли исследует возникновение homo sapiens , ведет хронику последних открытий и исследований и исследует вопрос о том, почему наш вид выжил, в то время как наши собратья-предки, такие как неандертальцы, остались позади. .

  Уайлдинг: Возвращение природы на британскую ферму

  Придя к выводу, что возделывание их покрытых глиной земель к югу от Лондона экономически невыгодно, автор Изабелла Три и ее муж сделали драматический выбор: вернуть землю дикой природе. В Wilding , Tree рассказывает об «эксперименте Кнеппа» — попытке вернуть 3500 акров земли Англии из сельскохозяйственных угодий в дикую природу. Внедрив крупных млекопитающих, которые напоминают животных, которые когда-то свободно бродили по Англии, таких как крупный рогатый скот, свиньи, лошади и олени, эксперимент Три создал удивительно живой заповедник всего после десяти лет восстановления дикой природы. Уязвимые и редкие виды, такие как горлицы и императорские бабочки, теперь свободно размножаются в заповеднике Кнеппа. В истории, которая является отчасти личными воспоминаниями, отчасти работой по сохранению, Дерево раскрывает способность дикой природы восстанавливать землю — до тех пор, пока люди уходят с дороги.

  Как выглядит будущее: ученые предсказывают следующие великие открытия и показывают, как сегодняшние открытия уже формируют наш мир

  Анализируя состояние многочисленных областей исследований, физик-теоретик Джим Аль-Халили редактирует сборник эссе ведущих ученых по всему, от искусственного интеллекта до телепортации. Расселятся ли люди на других планетах? Дополним ли мы себя бионикой? Можем ли мы навсегда избавиться от болезней или сбалансировать нашу ненасытную потребность в энергии с быстро меняющимся климатом нашей планеты? Эти и другие вопросы рассматриваются с использованием недавних открытий и прорывов в качестве возможного взгляда на то, что еще впереди. Когда дело доходит до того, как будет выглядеть будущее, мы не можем знать наверняка, но эта книга дает некоторые обоснованные предположения.

  Не можете найти наш список книг? Отключите блокировщик рекламы, и все будет готово. Дополнительные рекомендации см. в разделе «Лучшие книги 2018 года».

  Рекомендуемые видео

  5 крупнейших научных открытий 2018 года

  Перейти к основному содержанию

  Анализ

  От клонированных обезьян до рождения планеты

  robuart/iStock

  byThe Week Staff

  30 декабря 20180003

  30 декабря 2018 г.

  1. Клонирование обезьян

  Спустя более 20 лет после того, как ученые клонировали овцу Долли, ученые из Китая клонировали двух обезьян — впервые этот метод был применен на приматах. Исследователи перенесли ДНК, взятую из эмбриональных клеток обезьяны, в яйца, из которых была удалена собственная ДНК, стимулировали развитие яиц в эмбрионы и имплантировали их суррогатным женщинам. В результате были получены самки длиннохвостых макак с идентичными близнецами. Производство больших групп генетически идентичных обезьян может произвести революцию в исследованиях болезней. Но некоторые эксперты опасаются, что эта техника может быть использована для людей — опасения, которые китайские исследователи отвергли. — Мы не собираемся этого делать, — сказал Му-мин Пу.

  Пропустить объявление

  2. Была ли жизнь на Марсе?

  Ученые НАСА обнаружили убедительные доказательства того, что когда-то на Марсе могла процветать микробная жизнь. Новое свидетельство получено из двух образцов осадочных пород, которые марсоход космического агентства Curiosity пробурил на дне кратера Гейла, который, как полагают, содержал мелкое озеро около 3,5 миллиардов лет назад, когда Красная планета была более теплым и влажным местом. Образцы содержали несколько сложных органических молекул — химических соединений, содержащих углерод — элемент, необходимый для жизни на Земле.

  3. Помощь параличу нижних конечностей при ходьбе

  Три человека, парализованные ниже пояса, снова ходят после имплантации электродов в позвоночник. Паралич часто возникает после травмы позвоночника, потому что сигналы, посылаемые из головного мозга, больше не могут достигать нервов, которые активируют мышцы. Подозревая, что спинной мозг может усиливать эти сигналы, исследователи имплантировали крошечные электроды между позвонками пациентов, ниже места повреждения, и подавали слабый электрический ток. Результаты были впечатляющими: после нескольких месяцев интенсивной физиотерапии один пациент, Джеред Чиннок, смог пройти с посторонней помощью футбольное поле. «Это похоже на научную фантастику, — сказал он.

  Пропустить рекламу

  4. Лечение мышечной дистрофии

  Ученые исправили мутации, лежащие в основе одной из форм мышечной дистрофии у собак, и вселили надежду, что то же самое можно сделать и у людей. Мышечная дистрофия Дюшенна вызвана генетической мутацией, которая препятствует выработке организмом дистрофина, белка, необходимого для сильных мышечных волокон. Если ген мутировал, мышцы, в том числе сердце и диафрагма, могут истощаться. Но с помощью технологии редактирования генов на четырех собаках ученые восстановили белок до 9.2 процента от нормы в сердце животных и до 58 процентов в их диафрагме. По оценкам авторов исследования, 15-процентное восстановление значительно поможет людям с болезнью Дюшенна.

  Пропустить рекламу

  5. Наблюдение за рождением планеты

  В этом году астрономы впервые получили изображение формирующейся новой планеты. На этом снимке, сделанном обсерваторией в Чили, видно яркое желтоватое пятно — молодую планету — появляющуюся из диска газа и пыли, окружающего ее родительскую звезду, известную как PDS 70, примерно в 370 световых годах от Земли. Новорожденные миры трудно обнаружить, потому что свет родной звезды может подавить любой свет, отражающийся от самой планеты.