Самые важные научные достижения 2014 года

К сожалению, посадка модуля Philae прошла не слишком гладко: не сработал двигатель, который должен был «прижать» аппарат к поверхности кометы, и гарпуны, которые должны были закрепиться на поверхности, не удалось отстрелить. В результате посадочный модуль два раза отскакивал от поверхности, и приземлился в тени, так что возможности зарядить аккумуляторы с помощью солнечных батарей не осталось (ученые надеются, что при приближении к Солнцу ситуация изменится). Тем не менее, заряда хватило на целый ряд научных экспериментов, результаты которых были переданы на Землю. После обработки этих данных ученые сделали вывод, что кометы – пришельцы с окраин Солнечной системы — не являются источниками земной воды. Так что вопрос о происхождении воды пока остается открытым, следующий на очереди кандидат – это астероиды, большие камни, летающие во внутренней части Солнечной системы.

Веками алхимики и философы искали способ омолодиться, но успехом их поиски не увенчались. Многие из них считали, что все дело — в крови. И, как показывают современные исследования, они были не так уж и далеки от истины. Исследователи медицинского факультета Стэнфордского университета показали, что переливание плазмы крови от молодых мышей улучшает память и способности к обучению у старых грызунов. Правда, ученые пока не смогли установить, какое именно вещество в составе плазмы так благотворно воздействует на мозг старых мышей (а точнее, на ту часть, которая называется гиппокамп), но активно занимаются этими поисками. Находка сулит серьезные возможности по продлению интеллектуального активного возраста и защиту от болезни Альцгеймера.

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего, используя технику работы с мозгом, которая называется оптогенетика (включение и выключение нейронов с помощью световых сигналов, подаваемых по оптическому волокну), смогли впервые стереть воспоминания лабораторной крысы (об ударе током). А потом — вновь записать их обратно в мозг. Эта техника позволит изучить механизмы работы памяти с такой точностью, о которой ученые раньше даже не могли мечтать. До прикладных аспектов еще придется ждать многие десятилетия, но этот подход, без всякого сомнения, может привести к настоящей революции в психиатрии: подумайте о возможности стереть самые страшные кошмары простым нажатием кнопки.

Без воды нет жизни. По крайней мере, известной нам жизни – такова современная научная точка зрения. Именно поэтому одной из основных задач марсианских и лунных роверов является поиск воды. Нахождение ее следов в виде льда или в минералах, с точки зрения науки, будет являться признаком того, что в этом месте когда-то могла быть жизнь. Поэтому любые новости об обнаружении воды (в основном в виде льда) привлекают горячее внимание научного сообщества. Водяной лед обнаружен на Луне, Марсе, а также спутниках планет-гигантов – Юпитера и Сатурна. Существовало множество предположений того, что на некоторых из этих спутников есть и жидкая вода, но их не удавалось подтвердить, пока в этом году не были опубликованы новые данные гравитационной съемки, выполненной аппаратом NASA Cassini, согласно которым под ледовым покровом толщиной 30-40 километров Энцеладе (спутник Сатурна) находится океан жидкой соленой воды. А это означает, что там (гипотетически) есть все условия для существования жизни. Конечно, не братьев по разуму, но хотя бы простейших бактерий.

Бактерии тоже болеют – вирусами. Но всего лишь несколько лет назад биологи обнаружили, что у бактерий есть некое подобие адаптивного иммунитета. Система, названная CRISPR/Cas9, действует примерно так же, как служба безопасности в каком-нибудь казино, где на стенке висят фотографии лиц клиентов «нон грата». У вирусов, конечно, нет лиц, но есть «генетические отпечатки пальцев», по которым бактерия их распознает и обезвреживает. Эта система очень точно наводится и разрезает ДНК или РНК в нужном месте, и к тому же позволяет делать это не только в лабораторных условиях, но и в живом организме. Поэтому важным научным достижением является эксперимент ученых из Массачусетского технологического института, которые в марте 2014 года смогли скорректировать с помощью CRISPR/Cas9 дефектный ген, вызывающий редкое заболевание печени (тирозинемию) у живой взрослой мыши – простой единичной инъекцией. Это гигантский шаг вперед по направлению к лекарствам, способным лечить многие генетические заболевания у людей (хотя до этого пока еще далеко).

В мире насчитывается 35 миллионов больных сахарным диабетом (СД) I типа. У этих людей иммунная система ошибочно распознает вырабатывающие важный гормон инсулин бета-клетки как «чужаков» и уничтожает их. А без инсулина организм не может усвоить глюкозу. До открытия инсулина больные СД I типа (пик заболеваемости приходится на возраст 10-15 лет) были обречены на недолгую и довольно мучительную жизнь. Сейчас их качество жизни практически не отличается от такового у обычных людей – при условии, что они регулярно измеряют уровень глюкозы в крови и делают инъекции инсулина. Они привязаны к этому пожизненно, другого лечения пока не существует. Но в этом году исследователи из Гарварда сделали очень важный шаг в этом направлении – они смогли вырастить из эмбриональных стволовых клеток человека бета-клетки, способные вырабатывать инсулин. Теперь они работают над защитой бета-клеток от иммунной системы, и когда эта задача будет решена, СД I типа, возможно, перестанет быть пожизненным приговором.

Раньше, как известно, все было больше – и люди, и животные. А в наше время все измельчали – и это касается не только рубля, но и, скажем, вирусов. Представьте себе изумление французских ученых из Университета Экс-Марсель, когда они обнаружили в образце почвы из зоны вечной мерзлоты вирус, названный ими Pithovirus Sibericum. И что еще более интересно, вирус размером 1,5 микрона (сравним с некоторыми бактериями), пролежавший в замороженном виде 30 тысяч лет, удалось «оживить»! Не правда ли, как в каком-то фильме ужасов? Впрочем, не стоит волноваться – этот вирус поражает лишь амеб. С другой стороны, кто знает, какие сюрпризы таит вечная мерзлота, подтаивающая в результате глобального потепления?

Все создания в живой природе, от бактерий до человека – используют один и тот же генетический код, состоящий из «букв», обозначающих азотистые основания. Всего таких букв пять, их комбинации определяют синтез аминокислот (которых всего двадцать), из которых строятся белки. И вот теперь в этот созданный миллиардами лет эволюции конструктор лего, ученые Института Скриппс смогли добавить в генетический алфавит еще две дополнительные «буквы», которые позволяют синтезировать 172 аминокислоты. Кроме того, им удалось создать бактерии с новым, расширенным генетическим кодом. Правда, пока эти бактерии не способны размножаться самостоятельно.

Тридцать лет назад считалось, что с Земли невозможно увидеть планеты в других звездных системах (экзопланеты). Однако с тех пор технологии и научные методы стали гораздо более совершенными, и подобные планеты стали открывать десятками и сотнями. Сейчас экзопланет насчитывается чуть меньше двух тысяч. Сначала это были гиганты, ну а потом настала очередь и небольших планет земного типа. А вот теперь международная группа астрономов, объединяющая ученых из Японии, США и Новой Зеландии, объявила о возможном открытии первой экзолуны – спутника далекой планеты.

Сразу несколько групп исследователей и инженеров добились в этом году серьезных успехов в разработке процессоров, построенных по образцу и подобию человеческого мозга. Команда из Стэнфорда создала чип Neurocore, исследователи IBM Research – чип TrueNorth, а ученые из Гейдельбергского университета — чип HICANN. Эти чипы имеют множество «нейронов» и связей между ними — синапсов, в результате чего в некоторых задачах способны показывать фантастическое быстродействие при фантастически малом же энергопотреблении. В основном это как раз те задачи, которые решает человеческий мозг— обработка сигналов от многочисленных датчиков и распознавание образов. Такие чипы очень пригодятся для роботизированных систем общественной безопасности, мониторинга окружающей среды и других.