Знание и жизнь

Открытия и изобретения, рекорды и курьезы, факты и фактики

В науке подведением итогов года занимаются научные журналы, самым солидным и объективным принято считать рейтинг по версии журнала Science. Вот они, главные достижения года, хотя, конечно, было немало и других.

1. Десант на комету Чурюмова-Герасименко

Мы об этом только что написали («Партнёр» 2014(12(). Причем эта эпопея еще далеко не окончена, она в самом разгаре. Ученые надеются, что посадочный модуль «Philae» «проснется» и продолжит исследование кометы. А пока информацию о ней передает зонд «Rosetta», сопровождающий комету. Уже сейчас установлено, что изотопный состав воды на комете не соответствует земному, что весьма сильно поколебало теорию о занесении воды кометами на Землю. Будет проверяться в ходе эксперимента и теория о занесении на Землю жизни в виде сложных органических молекул. Уже есть данные о наличии на комете органических веществ.

2. Как динозавры стали птицами

Одна из важнейших задач науки, если не самая главная, выяснение происхождения жизни на Земле. Ключевое понятие тут – эволюция, развитие одних живых существ из других, их приспособляемость и совершенствование. Поэтому неудивительно, что второе место в рейтинге получило исследование превращения динозавра в птицу.

Обнаружено, что перья летающих динозавров («Партнёр» 2014/11) предназначались отнюдь не для полета. Было также выяснено, как происходила в ходе эволюции трансформация тела доисторических птиц, уменьшение их размера и утончение костей. Считается, что эти факторы позволили древним птицам пережить резкое ухудшение условий существования после катастрофы, вызванной падением гигантского Чикскулубского метеорита, что произошло около 65 млн лет назад в конце мелового периода. Эта катастрофа считается решающей в гибели динозавров.

3. Чтобы тело и душа были молоды...

Средство Макропулоса для вечной жизни называется GDF11. Конечно, если бы проблема вечной молодости была действительно решена, то это достижение стало бы самым значимым на все времена. Но оно заняло третье место в рейтинге Science, так как омолодить удается пока лишь... подопытных мышек. Впрочем, вся наука о человеке начиналась с мышек и кроликов. И ранее было известно омолаживающее действие крови молодого организма при введении ее в организм стареющий. Но что за механизм за этим скрывается, почему омолаживает и в чем это омоложение выражается – не было почти ничего известно. Ученые из Стэндфордского университета установили наличие в крови как животных, так и человека, фактораGDF11, ответственного за «омоложение». Пожилые мышки, получив молодую кровь, стали быстрее бегать, наблюдалось улучшение работы сердца, усиление мышц, ускорение роста мозговых нейронов.

Когда очередь дойдет до человека, то следует ожидать, в первую очередь, опытов по лечению болезни Альцгеймера.

4. Они умнее нас, а теперь еще и объединились

Можно легко представить, что одна команда вызывает одинаковую реакцию у всех исполнителей, даже если это – роботы. «Идти» – все идут, «стоять» – стоят, и неважно, сколько их. Однако способность к самоорганизации, будь то птичья стая или клетки в организме, была присуща только живым существам. Теперь этому коллективному поведению начали успешно учиться роботы, и это стало еще одним научным прорывом года.

В Гарвардском университете были созданы мини-роботы размером в несколько см, умеющие перемещаться и чувствовать других роботов. Они смогли совершать коллективные координированные перемещения все сразу, например, формировать образы каких-то букв или фигур. В эксперименте одновременно участвовало до тысячи одинаковых мини-роботов, которые действовали как единый механизм. Уже появились высказывания, что этими опытами прокладывается дорога к господству роботов над человеком, как и предсказывали фантасты.

5. Шаг к искусственному мозгу

Пятое место заняли роботы, готовые интеллектуально соперничать с человеком. Специалисты концерна IBM создали новые компьютерные чипы (neuromorphechips), моделирующие структуру головного мозга. Человеческий мозг состоит из 100 миллиардов клеток, для связи между ними существуют специальные соединительные элементы – синапсы, которых 5,4 миллиарда. А чип ThrueNorth фирмы IBM имеет «всего» 4 миллиарда транзисторов, эквивалентных мозговым клеткам, и 256 миллионов соединений-синапсов. Причем, как это следует из развития всей компьютерной техники, в недалеком будущем, безусловно, будут достигнуты показатели человеческого мозга по числу клеток и синапсов. Скорее всего это не будет полноценным мозгом сродни нашему, но станет очень серьезным шагoм в этом направлении. Аналогичные чипы созданы также в Гейдельбергском и Стэндфордском университетах.

6. Надежда диабетиков

Медики возлагают огромные надежды на эмбрионные стволовые клетки человека при лечении многих заболеваний. В прошедшем году эти клетки усилиями двух групп ученых были трансформированы в другие клетки, близкие к бета-клеткам иммунного механизма.

Почему это так важно? Одно из самых отвратительных заболеваний людей, поразившее 350 миллионов человек – сахарный диабет; 10% из них страдают сахарным диабетом первого рода (СД I), который является автоиммунным заболеванием. И причины его возникновения до сих пор не ясны. При заболевании СД I иммунная система начинает бороться с бета-клетками поджелудочной железы и уничтожает их, в результате чего в организм не поступает важнейший гормон – инсулин. Именно эти бета-клетки научились выращивать ученые из Гарварда. Они способны вырабатывать инсулин и могут явиться его пожизненным источником для людей, страдающих СД I. До сих пор эти больные были привязаны к инъекциям генно-инженерного инсулина, теперь у них появляется надежда забыть о своем недуге.

7. Самые древние художники

О передатировке наскальных рисунков в пещерах острова Сулавеси мы тоже недавно сообщали («Партнёр» 2014/12). Рисование – процесс творческий, требующий абстрактного мышления, так что рисунки древних людей являются индикатором их развития. И поэтому столь важной оказалась точная датировка наскальных рисунков на Сулавеси (Индонезия), составившая, как теперь установили, не 10, а 40 тысяч(!) лет. Ранее наскальную живопись примерно такого возраста находили только в пещерах Франции и Испании, что вызывало предположение о неравномерном развитии человечества в разных частях света. Теперь всё становится на свои места: эволюция охватывала, видимо, древних людей, расселившихся после исхода из Африки по всей Евразии, практически одновременно.

8. Забыть всё!

Опять наука воспроизводит научную фантастику пока только на мышках. В нервные клетки их мозга ученые Университета Сан-Диего внедрили специальные молекулы, реагирующие на свет. У животных, как и у людей, сохраняются воспоминания как о неприятных событиях (боль, голод), так и о приятных. У подопытных мышек ученым удалось стирать неприятные воспоминания, например, удар током, с которым был связан устойчивый условный рефлекс, который воздействует световыми импульсами на модифицированные клетки мозга. Более того, они научились замещать неприятные воспоминания приятными и наоборот, то есть боль от удара тока мышка в воспоминаниях сохраняла как удовольствие. Эта методика, появившаяся совсем недавно, называется оптогенетикой, такие эксперименты на людях пока не ставили. Но если удастся поставить, то они сохранятся в памяти как приятнейшие моменты в их жизни.

9. Спутник в кармане

Миниатюрные спутники серии CubeSat еще называют нано-спутниками, они очень невелики по размерам, но это не игрушки. Еще недавно такие мини-спутники были чем-то вроде учебных пособий для студентов, но теперь их рассматривают как полноценные научные аппараты, способные вести вполне серьезные исследования. Предпосылкой для их создания стало появление микроэлектроники. В конце прошлого века в американских университетах были созданы стандарты на подобные мини-спутники. Типичный CubeSat имеет форму куба с ребром 10 см и весит не более 1,33 кг; возможно соединение нескольких кубиков в один аппарат. Стандартизация сделала процесс их изготовления, выведения на орбиту и эксплуатации еще более дешевыми. Они стоят от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч долларов, их запуск производится «автостопом», то есть на солидных носителях «под боком у солидных спутников, и поэтому стоит немного. Такие спутники в стандартном исполнении запускали уже с международной станции МКС. В 1914 году было выведено на орбиту 75 мини-спутников, каждый с одним или двумя научными приборами. Есть уже стандарт на еще меньшие, «карманные» спутники PoketSat, их могут запускать даже учащиеся колледжей и частные лица.

10. Новая генетическая грамотность

Так называемый генетический алфавит состоял до прошлого года всего из четырех букв, означающих азотистые соединения аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) и тимин (T), составляющих ДНК. Сочетание этих букв полностью описывало генетический код всего живого на Земле, от бактерии до Homo sapiens. Раньше этого было достаточно, они в разных комбинациях обеспечивали синтез аминокислот, из которых состоят белки. И вот ученые из Scripps Research Institute (США) дополнили этот алфавит еще двумя буквами, X и Y. Раньше их не было, потому что они относятся только к генокоду искусственно созданной бактерии Escherichiacoli. Теперь новый, расширенный алфавит позволит синтезировать уже не 20, а 172 аминокислоты для строительства белков.

Результат выдающийся, а его возможное практическое следствие – создание новых медикаментозных средств для лечения опаснейших заболеваний.

Составил С.Мучник (Дортмунд)