Science и Nature – научные журналы, одни из старейших и самых компетентных в мире. Они публикуют исследования по широкому кругу вопросов, преимущественно в области естественных наук.
В конце декабря оба журнала подвели итоги года. Рассказываем, что Science назвал прорывными и провальными исследованиями, и кого Nature включил в список личностей, повлиявших на развитие науки и связанных с ней общественно-значимых событий.
Прорывные и провальные исследования по версии Science
Прорыв года – получение первого изображения сверхмассивной чёрной дыры.
Слаженная работа более 200 исследователей стала главным прорывным событием года. 10 апреля у науки появились первые визуальные доказательства существования чёрных дыр, предсказанных Альбертом Эйнштейном в 1915-1916 гг. в его теории относительности. Изображение получили с помощью телескопа Event Horizon, который представляет из себя комплекс из 8 наземных телескопов. Event Horizon связывает все телескопы между собой, создавая таким образом огромный виртуальный телескоп размером с Землю с высокой чувствительностью и разрешением.
В оставшийся топ-9 прорывов в этом году вошли не только исследования, выбранные редакцией, но и читателями журнала – с помощью онлайн-голосования.
Последствия падения метеорита Чиксулуба
Метеорит Чиксулуб упал на Землю 66 миллионов лет назад на северной части полуострова Юкатан в Мексиканском заливе. Падение этого метеорита навсегда изменило климат планеты. Место падения установили давно, в 2016 году там начались масштабные исследования, и в этом году команда учёных смогла разобраться с хронологией последствий. В исследовании рассказывается, как после удара землю покрыла лава, смешанная с кусками камней. Это стало причиной цунами и массовых пожаров, из-за чего поднялись клубы дыма с серными соединениями, обеспечив планете темноту и похолодание. Сейсмические волны привели к подъёму воды. Вымерли многие растения и животные, сократилось количество органики в океане, что подавило развитие там жизни. За следующую тысячу лет пальмы сменили папоротники, а ещё через 300 тысяч лет появились первые каштановые и ореховые виды. За 100 тысяч лет после падения Чиксулуба видовое разнообразие млекопитающих удвоилось, и их представители увеличились в размерах.
Восстановленный облик денисовцев – предков человека (выбор читателей)
Костей денисовцев находили не слишком много и в основном — в Сибири и на Алтае, из-за чего долгое время считалось, что ареал их обитания был ограничен. В 1980 году в Тибете обнаружили челюсть с 2 коренными зубами, анализ которой завершили только сейчас. Такая длительность связана с тем, что во фрагменте не сохранилась ДНК. Учёные выделили из фрагментов кости коллаген и сравнили его с коллагеном из костей денисовской девушки. Они проследили изменения в геноме и на этом основании реконструировали образ денисовцев: покатый лоб, выпуклая нижняя челюсть, широкое лицо и длинный свод зубов вдоль челюстной кости.
Лекарство от лихорадки Эбола (выбор читателей)
В 1976 году в тропических лесах Демократической Республики Конго (тогда – Заир) обнаружили новый вирус, который получил название по близлежащей реке Эбола. Это название стало обозначать смертельную неизлечимую инфекцию. Но в этом году впервые появились эффективные лекарства на основе антител mAb114 и REGN-EB3. В рандомизированном исследовании 4-х препаратов на основе этих антител выжило около 70% пациентов. Результаты оказались настолько многообещающими и убедительными, что исследование прекратили досрочно.
Превосходство квантового компьютера
Привычные нам компьютеры использует при работе информацию, закодированную в битах и представленную "нулём" или "единицей". Квантовый компьютер работает на иных принципах: использует кубиты, которые могут быть одним "нулём" и одной "единицей" одновременно, или оба "нулями" и "единицами". Квантовые компьютеры – это не мощные компьютеры, и они не заменят привычные нам устройства, потому что бесполезны для обычных задач. Но они могут проводить сложные вычисления со скоростью гораздо выше, чем у обычных компьютеров. Физики из Google утверждают, что достигли квантового превосходства: использовали квантовый компьютер Sycamore для вычисления того, что не смог бы сделать обычный компьютер. Заявление оспаривали конкуренты, но пока достижение считается признанным. При этом до появления квантового компьютера, который сможет решать практические задачи, может пройти ещё несколько десятков лет.
Асгард-археи – промежуточное звено эволюции
Учёные из Японии обнаружили и на протяжении 12 лет выращивали штамм глубоководных микроорганизмов Prometheoarchaeum syntrophicum MK-D1. В этом году штамм официально причислили к археям – древней ветви жизни, ставшей важным звеном для появления растений, животных и человека. Геном архей MK-D1 удалось расшифровать, и в нём обнаружилось подтверждённое присутствие эукариотических генов. Это означает, что эти микроорганизмы могут быть родственниками ядерных организмов – эукариот. Также учёные обнаружили, что эти археи лучше всего растут в компании с конкретными бактериями, которые они захватывают с помощью щупалец. Это наблюдение может помочь объяснить происхождение митохондрий – органелл клеток, которые работают как "энергетические станции".
Изображение рекордно далёкого астероида
Космический зонд New Horizons сделал чёткие снимки астероида Аррокот, одного из объектов Пояса Койпера. Название Аррокот присвоили официально, долгое время он был просто серым пятном в тёмном космосе и обозначался как (486958) 2014 MU69 или неофициальным названием Ультима Туле. Но теперь мы знаем, что он похож на жёлтого снеговика. Аррокот – самый далёкий объект, посещённый земным зондом. Исследование Аррокота и подобных ему объектов позволяет понять, какой по составу была Солнечная система до возникновения планет.
Лекарство от муковисцидоза (выбор читателей)
FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) одобрило препарат Trikafta для лечения муковисцидоза. Это тяжёлое наследственное заболевание лёгких. Клинические испытания подтвердили эффективность препарата, он поможет 90% пациентов. Это хорошие новости, единственный минус в стоимости лечения: годовой курс в США стоит 300 тысяч долларов, а препарат нужно будет принимать всю жизнь.
Кишечный микробиом для спасения недоедающих младенцев
Недоедание у младенцев считается медицинским состоянием. Многие дети, страдающие от острой недостаточности питания, не могут полностью восстановиться, болеют и отстают в росте позднее, даже когда их питание нормализуется. Десятилетние исследования определили причину этого явления: у недоедающих детей не формируется нормальный кишечный микробиом, поэтому впоследствии они не могут эффективно переваривать пищу. Учёные нашли способ решить эту проблему и разработали специальную добавку, стимулирующую рост полезных кишечных бактерий. В добавку включили нут, бананы и сою. Её уже протестировали и результат оказался положительным.
Искусственный интеллект освоил многопользовательский покер
ИИ Pluribus победил некоторых из лучших игроков мира в самой популярной версии покера – неограниченном техасском холдеме. Ранее ИИ выиграл в нардах, потом в шахматах и стратегической игре го. Покер отличается тем, что это игра с закрытой информацией: игроки не видят чужих карт. Это существенно усложняет компьютеру возможности решения задачи перебором. Pluribus искал наиболее эффективные действия для каждой ситуации. Программа также научилась играть во время работы на одном сервере с 64 процессорами, тогда как программе, игравшей в го, требовалось более 1200 процессоров.
Провалы года в науке
Провалами Science назвал горящие леса Амазонии (новый президент Бразилии Больсонаро отказался от помощи ООН в тушении пожаров, а ранее сократил бюджет на охрану окружающей среды), масштабная вспышка опасной кори в США (вирус, против которого существует высокоэффективная вакцина, убил почти 150 тысяч человек), сокращение количества североамериканских птиц на 30% (в том числе с исчезновением редких видов), а также отмену политиками из администрации Трампа некоторых соглашений с отказом от усилий по регуляции климатических изменений.
Значимые личности для науки в 2019 году по версии Nature
В специальном выпуске определили 10 значимых личностей, которые повлияли на общество и развитие науки.
Рикардо Гальвао: защитник науки
Физик и глава Национального института космических исследований в Сан-Паулу выступил в защиту амазонских лесов. Он выступил с докладом о сокращении лесов Бразилии на 80% в период с 2004 по 2012 годы, основываясь на данных учёных из института. Новый президент Бразилии Больсонаро обвинил Гальвао в сговоре с экологами и намеренном предоставлении ложных данных. Гальвао занял твёрдую позицию: отверг обвинения и вскоре потерял работу в институте. Ситуация приобрела общественный резонанс, и Гальвао восстановили в должности. Сейчас он продолжает отстаивать позиции учёных и науки перед лицом политического давления.
Виктория Каспи: небесный сыщик
Астрофизик руководила масштабным проектом по доработке инновационного радиотелескопа CHIME. Изменения основывались на её исследованиях и работе большой команды, представителей которой она собрала из разных стран. Доработанный телескоп зафиксировал 8 новых быстрых радиовсплесков. Такие быстрые радиовсплески – малоизученный феномен в астрофизике, они формируются в области нейтронных звёзд и недоступны для фиксации обычными телескопами. Благодаря этому у учёных появилось больше данных о Вселенной. Виктория Каспи также работала над созданием нового поколения учёных, помня, насколько сложно стать учёным-физиком. В 2016 году она получила высшую национальную научную премию Канады – золотую медаль имени Герхарда Херцберга в области науки и техники и приз в размере 1 млн канадских долларов (760 тысяч долларов США). Эти деньги она использовала для найма студентов и исследователей, недавно получивших докторскую степень, в проект CHIME.
Ненад Сестан: перезагрузивший мозг
Команда исследователей под руководством нейробиолога Ненада Сестана создала систему, восстанавливающую некоторые функции мозга млекопитающих после биологической смерти. Исследование планировалось как проект по поиску оптимальных способов сохранения тканей мозга для последующих исследований. Обнаружив реакцию мозга, учёный поступил максимально ответственно: прекратил эксперимент, связался с Национальным институтом здоровья США, финансирующим его исследования, а также пригласил невролога и специалиста по этике исследований. Обеспокоенность вызывал вопрос о том, могло ли сохраниться какое-либо сознание (что оказалось ошибочным предположением). Учёные не торопятся с выводами и отмечают, их открытие – лишь способ искусственно поддерживать работу нейронов в течение нескольких часов. Возможно, так появятся новые способы помочь сохранить жизни людей при инсульте или травмах мозга.
Сандра Диаз: хранитель биоразнообразия
Сандра Диаз в команде со 144 исследователями из 51 страны проанализировала данные о темпах исчезновения видов животных и растений. Она представила результаты, показывающие, что виды исчезают в десятки и сотни раз быстрее, чем за последние 10 миллионов лет. Прогнозы показывают, что в ближайшие десятилетия могут исчезнуть около миллиона видов. Она активно представляет свои идеи в политике, выдвигая предложения для создания новой экономической модели развития мира. Сандра Диаз отказывается смотреть на ситуацию пессимистично и считает, что новая модель экономики способна её изменить: "Я должна быть оптимистом, потому что у человечества нет плана Б".
Жан-Жак Муембэ Тамфум: борец с лихорадкой Эбола
Жан-Жак Тамфум – один из первооткрывателей вируса Эбола. Он работал в исследованиях Эболы все 43 года и проделал огромную работу. В 1995 году он разработал ключевые меры по сдерживанию вируса. В 2019 года стал координировать работу врачей во время борьбы с самой масштабной эпидемией лихорадки. В ноябре 2019 года одобрили 2 вакцины против вируса Эбола (это событие читатели Science отнесли к научным прорывам), одну из них (mAb114) разработал Жан-Жак Тамфум.
Йоханнес Хейл-Селасси: исследователь происхождения
Обнаружил череп анамского австралопитека, известный под названием MRD и датируемый 3,8 млн лет. До этой находки самым ранним считался скелет Люси – афарского австралопитека, жившего примерно 3,2 млн лет назад в Эфиопии. Находка палеоантрополога Йоханнеса Хейл-Селасси приоткрывает новые сведения из древней истории предков человека: анамские австралопитеки существовали параллельно с афарскими на протяжении примерно 100 тысяч лет. Этот период истории был фактически пуст с точки зрения окаменелостей, но находка взбудоражила и других исследователей – стали выдвигаться разные теории. Учёный говорит, что это важнейшее из всех его открытий. Как ежедневное напоминание об этом, он поменял номерной знак автомобиля на MRD.
Венди Роджерс: защитник этичной трансплантации
Венди Роджерс вместе с командой исследователей расследовала 85 тысяч случаев пересадки органов и выявила подозрительные факты о донорских органах в Китае. Учёные пришли к выводу, что органы насильно изымаются у китайских заключённых. Правительство Китая не раз заявляло, что ничего подобного в стране не происходит. Но в 17 научных публикациях китайских врачей информация о пересадке органов была невнятной, и никаких подтверждений о добровольной пересадке получить не удалось. После расследования Роджерс 2 научных журнала уже отозвали статьи со спорными фактами. Биоэтик не собирается останавливаться и заявляет, что будет бороться за прекращение злоупотребления в трансплантологии. В июне расследование пришло к выводу, что политических и религиозных заключенных в Китае убивали, чтобы получить органы. Вероятна, эта практика продолжается. Китай никак не отреагировал на это заявление. Роджерс считает, что страна вряд ли станет прозрачной в отношении трансплантации, но проверка могла бы остановить насильственное извлечение органов.
Дэн Хонкуй: редактор CRISPR
Китайский генетик подтвердил безопасность CRISPR-редактирования клеток для лечения ВИЧ. Учёный выбрал ген CCR5 и выключил его, что помешало организму вырабатывать белок, с помощью которого ВИЧ проникает в человеческие клетки. Команда исследователей изменила только 18% клеток, которые пересаживала пациенту, чтобы терапия была безопасной. Доказательства безопасности оказались важным шагом для дальнейшего развития технологии. Эффективность при таком лечении пока низкая, но исследователи рассчитывают изменить это.
Джон Мартинс: квантовый архитектор
Продемонстрировал первый квантовый компьютер Sycamore (прорыв в науке по версии журнала Science). Глава лаборатории Google, в конце октября его группа сообщила, что представленный ими квантовый компьютер решил задачу, непосильную для современных суперкомпьютеров. У Мартинса ещё много идей для реализации: он планирует создать более качественные квантовые чипы, освоить методы исправления ошибок, открыть доступ к Sycamore в облаке для использования сторонними исследователями. Хартмут Невен, друг и коллега Мартинса, возглавляющий лабораторию квантового искусственного интеллекта Google, говорит: "По мнению Джона расслабляющее воскресенье – это пойти в лабораторию и спаять что-нибудь вместе".
Грета Тунберг: климатический катализатор
Учёные-климатологи несколько десятилетий предупреждали общественность об изменениях климата и возможных последствиях, но не могли привлечь внимание к проблеме. Но шведский подросток смогла сделать это благодаря эмоциональному напору и откровенности. Соня Сеневиратне, специалист по климату в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе, говорит: "Некоторые задаются вопросом, почему девочка-подросток должна получать больше внимания и уважения за публичные протесты по известной дилемме, чем большинство исследователей климата с годами напряжённой работы. Но Тунберг откровенна и её возмущение искренне, и это оказало сильное влияние. Будучи учёными мы не можем выражать правду в такой искренней простоте". По этой причине многие учёные приветствуют Тунберг: она смогла обратить на это внимание. Климатологи продолжают исследования, которые помогут выработать реальные действия, пока позиция Греты Тунберг подогревает необходимость политических изменений, которые всегда происходят медленно.
