Перейти к материалам
истории

Главные научные итоги—2020. Не поверите, но ученые весь год занимались не только ковидом! Вот самые важные открытия по версии журналов Science и Nature

Источник: Meduza
истории

Главные научные итоги—2020. Не поверите, но ученые весь год занимались не только ковидом! Вот самые важные открытия по версии журналов Science и Nature

Источник: Meduza

Кажется, что весь год ученые были заняты только коронавирусом, но это не так. На самом деле в науке произошло много важных событий, о которых по традиции вспомнили два самых авторитетных журнала мира — Science и Nature. Астрономы ловили загадочные сигналы из космоса и пробы лунного грунта, а биологи проникали в сознание ворон. Чем еще занимались исследователи — читайте в материале «Медузы».

МАКСИМАЛЬНО СУБЪЕКТИВНЫЙ

Список Science

Рекордно быстрая разработка вакцин от COVID-19, или «инъекция надежды»

Agustin Marcarian / Reuters / Scanpix / LETA

Что произошло? Эпидемия новой коронавирусной инфекции затронула весь мир. И чтобы справиться с ней, научное сообщество еще никогда не работало так быстро и сообща. По состоянию на середину декабря, 162 вакцины-кандидата находились в стадии разработки, а 52 уже проходили клинические испытания. Такого результата удалось добиться меньше чем за год. Вакцины не могут остановить передачу заболевания, но если хотя бы часть из них окажется эффективной, это уже может стать переломным моментом в борьбе с заболеванием.

Где почитать? Почитать новости о коронавирусной эпидемии можно в специальном разделе на сайте «Медузы». Также можно посмотреть таймлайн на английском языке в журнале Science. 

Лечение наследственных заболеваний крови с помощью отредактированных клеток

Что произошло? Гемоглобинозы — группа генетических заболеваний, связанных с изменением или нарушением структуры белка гемоглобина, который отвечает за перенос кислорода по крови. Среди них наиболее часто встречаются серповидноклеточная анемия и бета-талассемия. В первом случае речь идет о мутации, из-за которой гемоглобин меняет структуру и это проявляется в том, что красные кровяные тельца становятся серповидными и могут начать прилипать друг к другу, стимулируя образование тромбов. Во втором клетки крови не могут производить достаточно гемоглобина и развивается анемия (малокровие), то есть нехватка красных кровяных клеток в тканях. До сих пор действенных методов лечения этих болезней не было — кроме подавления симптомов и поддерживающей терапии. Но, кажется, скоро ситуация может измениться. Компании Therapeutics и Vertex добились первого успеха в борьбе с гемоглобинозами с помощью технологии генетического редактирования CRISPR/Cas9. Клинические испытания, проведенные на двух пациентках, показали первые положительные результаты.

Где почитать? О новом подходе к лечению гемоглобинозов писали издания N+1 и «Наука и Жизнь». Кроме того, вот оригинальная научная публикация

Открытие источника быстрых радиовсплесков

Что произошло? Быстрые радиовсплески долгое время оставались загадкой. Они длятся всего доли секунд и за это время выделяют столько же энергии в радиодиапазоне, сколько суммарно энергии Солнце производит за год. Уже более десяти лет астрономы пытались найти ответ на вопрос, откуда же к нам приходят эти сигналы. Теории были самые разные: от «позывных» инопланетных цивилизаций до белых дыр. Самыми надежными кандидатами считались магнитары и радиопульсары, но чтобы сказать с уверенностью, что всплески приходят от того или иного объекта, нужно поймать его на «месте преступления». В этом году ученым повезло: международная команда исследователей не только впервые зарегистрировала вспышку FRB 200428 прямо в нашей галактике, но и смогла сопоставить ее с источником. Им оказался магнитар в созвездии Лисички.

Где почитать? На «Медузе» есть отличное интервью о быстрых радиовсплесках с Сергеем Поповым.

Уточнение климатических моделей

Что произошло? Если мы продолжим и дальше выбрасывать в атмосферу парниковые газы, это приведет к серьезным последствиям для планеты, но к каким именно — сказать трудно. Раньше климатические эксперты говорили о том, что если содержание углекислого газа в воздухе вдвое превысит доиндустриальный уровень, температура Земли вырастет от 1,5 до 4,5 градуса Цельсия. Такой разброс слишком велик: он допускает как и просто тревожные, так и катастрофические сценарии. Теперь же климатологи уточнили модели и сузили диапазон до 2,6-3,9 градуса Цельсия.

Где почитать? Похоже, на русском языке про эту конкретную работу никто не писал. Первоисточник вышел в журнале Science. Базовые вещи о климате вроде того есть все-таки потепление или нет, и будет ли России от него хорошо или нет, можно прочитать на «Медузе».

Самое древнее наскальное изображение охоты

Ratno Sardi / Griffith University / EPA / Scanpix / LETA

Что произошло? Более 40 000 лет назад на индонезийском острове Сулавеси доисторический Пабло Пикассо на стене в глубине пещеры запечатлел вооруженных копьями и веревками охотников, загоняющих в угол свиней и буйволов. Возраст наскального рисунка делает его самым старым фигуративным изображением в мире. Кроме того, он также может быть и древнейшем свидетельством творчества, отражающим проявление человеческой фантазии. Некоторые человекоподобные фигуры, вооруженные копьями и веревками, имеют звериные головы — это означает, что сцена хотя бы отчасти могла быть выдумана художником. Впрочем, возможно, автор пытался изобразить маски или камуфляж.

Где почитать? В журнале N+1 есть новостная заметка на эту тему. Более подробную статью можно найти на «Элементах».

Искусственный интеллект предсказал форму белка

Что произошло? Вот уже пять десятилетий ученые пытались предсказать трехмерную структуру, в которую сложится цепочка аминокислот, когда станет рабочим белком. В этом году им удалось добиться этой цели благодаря алгоритму на основе машинного обучения, который оказался настолько точным, что в некоторых случаях почти идеально угадывал, какой результат получится в эксперименте. Поскольку именно трехмерная форма белка определяет его биохимические функции, новая компьютерная программа может помочь исследователям раскрыть механизмы заболевания, разработать новые лекарства и даже создать устойчивые к засухе растения.

Где почитать? Недавно в «Медузе» вышел большой материал, подробно рассказывающий о фундаментальной проблеме белка и его современном решении.

Как «элитные контроллеры» справляются с ВИЧ

Что произошло? У ВИЧ, как и у всех ретровирусов, есть неприятная особенность, позволяющая вирусу уклоняться от атак иммунной системы хозяина: он интегрирует свой генетический материал в хромосомы человека, создавая «резервуары», в которых он может на время спрятаться. Избавиться от инфекции самостоятельно еще никому не удавалось (хотя недавно появилось предположение, что одна женщина все же смогла излечиться от ВИЧ естественным путем), однако есть люди, способные обходиться без противовирусных лекарств, которые обычно вынуждены принимать пациенты — их называют «элитными контроллерами» (иногда — «нонпрогрессорами»). Ученым удалось установить связь между таким везением и тем, в какие участки генома встраивается вирус. Выяснилось, что у «элитных контроллеров» вставки ВИЧ находятся в так называемых «генных пустынях» — некодирующих участках ДНК. И это не случайное совпадение: по всей видимости, иммунная система этой группы людей оставляет только те клетки, в которых провирус незаметен, то есть встроился в неактивную часть генома.

Где почитать? В новостной заметке на N+1, а еще на сайте благотворительной организации NAM.

Сверхпроводимость при комнатной температуре

Что произошло? Традиционно считалось, что сверхпроводимость — способность материалов проводить электрический ток без сопротивления — достигается только при очень низких температурах. Первые «сверхпроводники» теряли свои свойства нагревшись всего до −240 градусов Цельсия. Чтобы найти соединение, которое позволяло бы проводить ток без сопротивления при комнатной температуре, физикам понадобилось не одно десятилетие. Тем не менее, это удалось: новый кристалл, содержащий водород и углерод, сохраняет свои свойства до 15 градусов Цельсия. У потенциально очень важного материала есть один, но очень существенный недостаток: для достижения сверхпроводимости ему требуется колоссальное давление — приближающееся к тому, что существует в центре Земли. 

Где почитать? Есть большая статья на Forbes. Впрочем, можно попробовать осилить первоисточник

Очень умные птицы

Shutterstock.com

Что произошло? Некоторые пернатые отличаются удивительным умом и сообразительностью — да-да, прямо как птица-говорун. Они умеют использовать орудия труда, запоминать человеческую речь, открывать задвижки, работать в паре. Причем с некоторыми задачами порой они справляются даже лучше человекообразных обезьян. Такие выдающиеся способности могут объясняться тем, что часть птичьего мозга напоминает неокортекс (кору больших полушарий) человека, источник наших продвинутых когнитивных навыков и осознанного мышления. Более того, оказалось, что вороны-падальщики могут быть способны к некоторому сознательному мышлению тоже.

Где почитать? На русском языке можно прочитать заметку N+1.

максимально субъективный

Список Nature

Британский журнал, в отличие от своего американского конкурента, традиционно подошел к составлению «научных рейтингов» иначе — рейтингов оказалось несколько, причем посвящены они не столько самим открытиям, сколько важным для науки людям и событиям. В список людей года журнала Nature вошли, в основном, борцы с эпидемией COVID-19. Кроме того, редакция посвятила новой коронавирусной инфекции отдельную статью, которая рассказывает, как заболевание распространялось в течение года и как менялась ситуация в мире. Впрочем, редакция Nature, конечно отметила и события, не связанные с COVID-19. В их число вошли следующие:

Освоение космоса

Китайский лунный модуль «Чанъэ-5» установил на поверхности Луны флаг Китая. «Чанъэ-5» прилунился 1 декабря; основная цель миссии — сбор лунного грунта и его доставка на Землю. 4 декабря 2020 года
CNSA / Xinhua / Sipa / Scanpix / LETA

В июле одна за одной стартовали сразу несколько миссий на Марс. Объединенные Арабские Эмираты отправили к Красной планете зонд «Надежда», который будет изучать ее атмосферу и взаимодействие с солнечным ветром. Китай запустил космический аппарат «Тяньвэнь-1», состоящий из орбитальной станции и марсохода — первого для страны. И, наконец, к Марсу начал путь американский ровер «Персеверанс»: он поможет оценить, насколько пригодна для жизни была планета в прошлом.

Также успеха удалось добиться и в добыче внеземного материала. В октябре миссия OSIRIS-Rex успешно собрала образцы грунта астероида Бенну, которые она привезет обратно на нашу планету в 2023 году. Однако в этом деле аппарат не станет первопроходцем. В начале декабря капсула с грунтом астероида Рюгу японской миссии «Хаябуса-2» успешно приземлилась в Австралии.

Еще одним большим событием стал новый виток «лунной гонки». Китай сделал амбициозный шаг в исследовании Луны, запустив свой первый в истории космический корабль, предназначенный для возвращения материала с ее поверхности на Землю. 1 декабря аппарат совершил успешную посадку на поверхность Луны, после чего собрал образцы грунта. 16 декабря автоматическая станция сбросила 300-килограммовую капсулу с веществом на территорию Внутренней Монголии.

Доказательство существования энионов

Что случилось? После десятилетий поисков физики наконец получили убедительные доказательства существования энионов. Предсказанные теоретиками еще в начале 1980-х годов, эти квазичастицы не подчиняются правилам квантовой статистики и могут существовать только в двухмерных системах и то только при определенных обстоятельствах — например, при температурах, близких к абсолютному нулю, и в присутствии сильного магнитного поля. Но открытие важно не только потому, что подтверждает предположения ученых: энионы могут пригодиться при создании квантовых компьютеров.

Где почитать? Если вы хотите разобраться в том, что такое энионы, можете посмотреть старый материал «Популярной Механики». О том, как именно подтвердили их существование, можно узнать в заметке N+1, или в материале Nature.

Конденсат Бозе-Эйнштейна получили на МКС

Что случилось? Наверняка, многим из вас ничего не скажет словосочетание «конденсат Бозе-Эйнштейна» — и это не удивительно. Меж тем, эта специфическая форма вещества крайне интересна, ее порой приравнивают к его пятому состоянию — наряду с газообразным, твердым, жидким и плазмой. Когда материя находится в этом состоянии, она больше всего похожа на газ, который ведет себя как единый атом. Получив конденсат Бозе-Эйнштейна из атомов рубидия-87 в условиях микрогравитации, физики смогли достичь рекордных характеристик, которых на Земле добиться не получалось.

Где почитать? РИА-Новости написали об этом событии довольно понятную статью. 

Публикация доказательства abc-гипотезы

Что случилось? Всем нам со школьной скамьи знакомо уравнение a + b = c. Именно с него начинается abc-гипотеза — одно из главных утверждений теории чисел, которое может стать важнейшим математическим открытием столетия. В 2012 году Синъити Мотидзуки, которого иногда называют «японским Перельманом», заявил, что нашел ее доказательство, и выложил в интернет серию статей общим объемом более полтысячи страниц, что вызвало немало дискуссий в научном сообществе. Теперь же, после восьмилетней проверки, они должны появиться в журнале Publications of the Research Institute for Mathematical Sciences.

Где почитать? Похоже, на русском языке об этом никто не писал. Но можно почитать заметку на английском в Nature.

Рекордное разрешение криоэлектронных микроскопов

Что случилось? Сегодня криоэлектронная микроскопия набирает большую популярность благодаря тому, что позволяет исследовать биологические образцы в «родной» среде — то есть не подкрашивая их и не фиксируя. Кроме того, сейчас этот метод используется для определения трехмерной структуры белков, когда невозможно получить их кристаллы для рентгенографии. Зная, как устроены белки, можно понять происходящие в них молекулярные процессы и, что более важно, упростить поиск лекарств от многих болезней. Теперь, когда криоэлектронные микроскопы научились различать в белках отдельные атомы, исследователи получат возможность исследовать макромолекулы на новом уровне.

Где почитать? Новость на сайте N+1, а также разбор о том, почему криоэлектронная микроскопия важна в принципе, на «Медузе». 

еще субъективнее

Вне конкурса

Некоторые события нельзя причислить к открытиям, но они так или иначе повлияли на мир науки, и главные научные журналы мира не обошли их своим вниманием. Чтобы рассказать о них, мы выделили их в отдельную категорию. 

Природные катаклизмы

Saeed Khan / AFP / Scanpix / LETA

2020 год начался с разрушительных лесных пожаров в Австралии, которые привели к опустошению экосистем. Несмотря на срыв полевых исследований, биологи смогли задокументировать воздействие стихийного бедствия на биоразнообразие, а археологи оценили ущерб, нанесенный тысячам древних поселений коренных народов.

Среди других природных катаклизмов — пожары в Сибири, в Южной Америке и на Западе США. Сезон ураганов в Атлантике также побил рекорды: их общее число за год достигло 30. Кроме того, в 2020 году годовой минимум арктического морского льда стал вторым рекордно низким за всю историю наблюдений, а данные роботизированной подводной станции, работавшей в Антарктике, показали, что быстро тающий ледник Туэйтса, который прозвали «ледником Судного дня», движется к обрушению.

Борьба против расовой дискриминации

На фоне убийства афроамериканца Джорджа Флойда, когда белый полицейский Дерек Шовин прижал его шею коленом к асфальту и держал до тех пор, пока тот не задохнулся, в научном сообществе начались бурные дискуссии о том, как создать более благоприятную среду для людей разной этнической принадлежности в том числе в академическом мире. Это отразилось и в «забастовках» журналов и совместных акциях многочисленных специализированных научных обществ. Подробнее об этих событиях можно прочитать здесь. Трудно сказать, приведут ли события этого года к долговременным изменениям, но нельзя отрицать, что борьба с расовой дискриминацией в 2020-м была особенно сильной.

Кристина Уласович