Научный новостной веб-сайт Live Science опубликовал список 10 крупнейших научных событий минувшего десятилетия. В список вошли открытия, сделанные в различных областях — от физики и биологии до астрономии, и некоторые из них уже начинают влиять на нас с вами.
Я прочитала статью The 10 Biggest Science Stories of the Decade, написанную Стефани Паппас (Stephanie Pappas) и опубликованную сайтом Live Science, и перевела ее с английского для читателей yep.uz.
2010: Первая синтетическая «жизнь»
В 2010 году ученые размыли границу между созданным природой и искусственным путем построения первого за все время организма с синтетическим геномом. Ученые в институте Крейга Вентера (J. Craig Venter) собрали геном бактерии Mycoplasma mycoides из более чем миллиона пар оснований ДНК, а затем они вставили этот построенный человеком геном в другую бактерию, Mycoplasma capricolum, которая была предварительно очищена от своего собственного ДНК. Вскоре механизм второй бактерии, M. capricolum, стал претворять инструкции синтетического генома в действие, воспроизводя все точно также, как это сделала бы первая бактерия, M. Mycoides.
После этого открытия ученые продолжили свой путь к успеху в области синтетической биологии. В 2016 они создали самый маленький синтетический микроб, всего с 473 генами. В 2017 ученые объявили о построении пяти синтетических дрожжевых хромосом; в планах замена всех 16 хромосом в дрожжах синтетическими хромосомами, которые можно было бы подправлять для решения определенных задач, например, для массового производства антибиотиков или даже для создания выращенного в лаборатории мяса.
2011: Таблетки для профилактики ВИЧ
Сегодня многие люди, которые находятся в зоне риска заражения вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), который, в свою очередь, является причиной СПИДа, ежедневно принимают таблетку для уменьшения этого риска. Для этого в 2012 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (the U.S. Food and Drug Administration) одобрило лекарство под названием «Трувада» (Truvada). Однако итоги крупного исследования, заложившего основу для такого эпохального изменения в предотвращении ВИЧ, были опубликованы в 2011 году.
Это исследование, названное журналом Science («Наука») «прорывом года», было первым со времени 1994 года, которое смогло продемонстрировать новый путь предотвращения передачи ВИЧ от одного человека к другому (в 1994 исследователи сообщили, что они обнаружили фармацевтическую возможность предотвращения передачи ВИЧ от беременной женщины плоду). Исследование последнего десятилетия стартовало в 2005 году, а в 2011 были получены предварительные результаты. Согласно ученым, передача ВИЧ сократилась на 96 процентов. Окончательные данные, охватывающие все 10-летнее исследование, были обнародованы в «Медицинском журнале Новой Англии» (The New England Journal of Medicine) в 2016 году и показали сокращение на 93 процента в передаче ВИЧ-инфекции.
2012: Бозон Хиггса
В июле 2012 года ученые, работавшие на крупнейшем в мире ускорителе частиц, объявили, что они наткнулись на «золотую жилу». Эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК) в конечном итоге предоставили доказательство того, что последняя до тех пор неоткрытая частица, предсказанная Стандартной моделью физики, существует.
Был найден бозон Хиггса. Это частица, связанная с полем Хиггса, энергией поля как первопричиной того, почему частицы имеют массу. Частицы приобретали массу, проходя через трехмерное поле, создавая крошечные возмущения в поле (чем сильнее их взаимодействия с полем, тем большую массу они имеют). Когда поле переживает заметную вспышку энергии в определенном месте, оно испускает бозон Хиггса. В 2013 году физики подтвердили, что их наблюдения 2012 года на самом деле выявили ту самую неуловимую частицу, которую иногда называют «частицей Бога» из-за ее роли в обеспечении всех других частиц массой.
Обнаружение бозона Хиггса привело физиков к новым вопросам. Частица оказалась немного легче, чем можно было предсказать по некоторым из ее взаимодействий с другими элементарными частицами, означая тем самым, что либо кто-то ошибся с математическими подсчетами или, что существует более чем один тип бозона Хиггса – возможно, включая более тяжелые бозоны Хиггса, которые до сих пор не были обнаружены. Физики сегодня заняты поиском этих возможных тяжелых бозонов Хиггса с помощью БАКа.
«Вояджер-1» покинул солнечную систему
У автора эта часть называется Lucas Taylor/CMS, вероятно, в честь бразильского футболиста Лукаса Тейлора (или «Звездных войн») и программы «Системы мониторинга выбросов» Космического агентства (уже закрытой).
Спустя почти 35 лет полета мимо планет и лун зонд «Вояджер-1» (Voyager 1) космического агентства США (NASA) вошел в 2013 году в историю после того, как ученые объявили, что космический корабль «официально» покинул Солнечную систему в августе 2012 года.
Зонд был запущен с Земли в 1977 году и провел следующее десятилетие, исследуя Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и их луны. В 2013 году данные, посланные с зонда, сообщили об изменениях в электронной плотности вокруг «Вояджера-1», что является главной подсказкой о том, что космический аппарат покинул пределы солнечной системы. «Вояджер-1» будет посылать информацию на Землю о межзвездном пространстве приблизительно до 2025 года. После этого он отправится в долгую и спокойную «отставку» в глубоком космосе с сохранением возможности того, что однажды некая инопланетная форма жизни обнаружит маленький зонд и его золотую пластинку – капсулу времени с изображениями людей, картами нашей солнечной системы и другими ключами, раскрывающими существование цивилизации на Земле.
2014: Гравитационные волны
До 2014 года у ученых были лишь косвенные свидетельства Большого Взрыва, теории, которая описывает ошеломляющее расширение космоса, случившееся 13,8 млрд. лет назад и породившее нашу Вселенную. Но в 2014 году ученые впервые нашли прямое доказательство этого космического расширения, которые некоторые называют даже «неопровержимыми уликами» начала Вселенной.
Эти улики пришли в форме гравитационных волн, буквально «ряби пространства-времени», оставшейся от первой доли секунды после Большого Взрыва. Эти волны генерировали изменения в поляризации космического микроволнового фона, представляющем собой излучение, оставленное со времени раннего развития Вселенной. Изменения поляризации называют В-модами. Именно эти B-моды заметили ученые при использовании телескопа «Фоновая Визуализация Космической Внегалактической Поляризации 2» (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2, или BICEP2) в Антарктиде.
С тех пор гравитационные волны продолжают раскрывать тайны Вселенной, такие как динамика столкновений черных дыр и столкновений между нейтронными звездами. Гравитационные волны могут даже помочь определить, как быстро расширяется наша Вселенная.
2015: Первое редактирование человеческих эмбрионов с помощью CRISPR
Возможно самым большим биомедицинским достижением десятилетия является выход из относительной безвестности технологии генной инженерии, называемой CRISPR (от английского clustered regularly interspaced short palindromic repeats, что переводится как «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами» — МК). Эта технология происходит из естественных защитных механизмов некоторых бактерий. Речь идет о серии повторяющихся последовательностей генов, привязанных к ферменту под названием Cas9, который действует как пара молекулярных ножниц. Эти последовательности генов могут быть отредактированы, чтобы точно попасть «в мишень» на определенном сегменте ДНК, правильно направляя фермент Cas9.
Используя эту систему, ученые без особых затруднений могут стирать и вставлять кусочки ДНК в живые организмы, что имеет очевидное значение для лечения генетических заболеваний – и, возможно, приведет к получению младенцев, созданных под заказ. Первый шаг в этом направлении был предпринят в 2015 году, когда китайские ученые из университета Сунь Ятсена объявили о том, что они уже провели первые в мире генетические модификации в отношении человеческого эмбриона с использованием CRISPR. Эмбрионы оказались нежизнеспособны, то есть можно говорить лишь о частичном успехе процедуры, но при этом их эксперимент был первым, вышедшим на границы этики и его этичность ученое сообщество обсуждает по сей день.
2016: Экзопланета обнаружена в обитаемой зоне
Ближайшая к Земле экзопланета (планета, которая находится вне Солнечной системы — МК), обнаруженная в 2016 году, находится на расстоянии 4,2 световых лет и на ней может оказаться жизнь.
Это не означает, что планета, названная «Проксима b», обязательно должна быть обитаемой, но она расположена в обитаемой зоне ее звезды, что означает, что она вращается вокруг своей звезды на расстоянии, которое допускает наличие жидкой воды на поверхности планеты. Планета вращается вокруг звезды Проксима Центавра.
С момента обнаружения, ученые наблюдают вспышки повышенной радиации, исходящие от Проксимы Центавра, существенно влияющие на экзопланету и снижающие шансы на то, что жизнь могла бы остаться после них на Проксиме b. Однако они также выяснили, что могут быть и другие планеты, вращающиеся неподалеку от Проксима b.
2017: Останки самого старого Homo sapiens отодвигают происхождение вида на 100 тыс. лет назад
Как долго Человек разумный (Homo sapiens) скитается по нашей планете? Результаты исследования, объявленные в 2017 году, отодвинули этот период до эпохи в 300 тыс. лет от нашего времени.
Это на 100 тыс. лет больше, чем считалось ранее. Исследователи обнаружили кости возрастом в 300 тыс. лет в одной из пещер в Марокко, где во время охоты, по крайней мере, пять разных людей, возможно, нашли укрытие. Место находки располагается в Северной Африке, не в Восточной Африке, где предыдущие самые старые останки Homo sapiens были найдены. Все это подсказывает нам, что, вероятно, наш вид не развился сначала в Восточной Африке, а потом распространился повсеместно — на самом деле Человек разумный мог эволюционировать по всему континенту.
2018: Первые живые младенцы, к которым была применена CRISPR
Всего лишь три года спустя после первого редактирования нежизнеспособных человеческих эмбрионов с помощью CRISPR, кое-кто сумел достичь новых пределов в генной инженерии. На этот раз китайский ученый по имени Цзянькуя Хэ объявил, что он отредактировал геномы двух эмбрионов, которые были затем имплантированы посредством искусственного оплодотворения (IVF) в утробу матери и в конечном итоге появились на свет: девочки-близнецы, которые являются первыми в мире младенцами, отредактированными с помощью CRISPR.
Редактирование, которое ученый произвел по отношению к гену под названием CCR5, теоретически должно сделать детей менее уязвимыми к заражению ВИЧ. Многие ученые были шокированы тем, что Хэ сделал это в генной инженерии, особенно с учетом имеющихся сегодня в наличии и менее технологически напряженных методов недопущения ВИЧ (например, превентивная антиретровирусная терапия). Позднее обнародованные данные предположили, что в результате этого эксперимента в гене девочек была скорее всего спровоцирована ранее неизвестная мутация, а не воспроизведена известная мутация гена (ранее известная мутация гена делает человека невосприимчивым к ВИЧ-инфекции, но при этом увеличивает восприимчивость к лихорадке Западного Нила и может повысить риск развития рассеянного склероза — МК).
Потенциальные побочные эффекты для девочек все еще неизвестны, как и судьба самого ученого, который произвел это редактирование. В январе 2019 года издание The New York Times сообщило, что Хэ, вероятно, угрожает уголовное преследование в Китае, хотя оставалось неясным, по каким статьям он мог быть обвинен (в последних числах декабря 2019 года Хэ был приговорен в Китае к трем годам тюрьмы и штрафу в 430 тыс. долларов за незаконный эксперимент с рождением близнецов из генетически модифицированных эмбрионов — МК).
2019: Первый снимок черной дыры
Черные дыры всегда завораживали любителей астрономии: мы знаем, что они существуют, но поскольку свет не может покинуть пределы их горизонта событий, они как бы и невидимые.
(Но в 2019 году — МК) ученые впервые сфотографировали черную дыру. На снимке запечатлена черная дыра в центре галактики Messier 87, которая имеет такую же ширину, как вся наша солнечная система. Картинка выглядит как светящийся пончик из вещества, окружающего бездну тьмы — это пыль и газ, которые вращаются вокруг точки невозврата черной дыры. Ученые, сделавшие снимок, получили Breakthrough Prize («Премию за прорыв») 2020 года, одну из самых престижных наград в области науки. Сейчас они работают над тем, чтобы получить не только фотографии, но и заснять черные дыры на видео.
Веб-сайт Live Science («Живая наука») управляется британской компанией Future через нью-йоркскую компанию Purch. Live Science был запущен в 2004 году, но впоследствии закрыт и перезапущен уже в 2007 году. Два года спустя, в 2009, сайт был приобретен TechMediaNetwork, которая сегодня известна под названием Purch.
А какое научное открытие десятилетия больше всего вас впечатлило?
Yep.uz - независимый сайт-блог узбекской журналистки Marina Kozlova. Если вы хотите поддержать меня и мой проект, переведите любую сумму на карту UZCARD 5614681919010102 (из Узбекистана и любой страны в любой валюте).
Если вы находитесь за границей и предпочитаете работать с Visa, то можно перечислить доллары на VISA 4790912210889962. Также для зарубежных платежных систем у меня есть Patreon и Buy me a coffee. Вы можете просто подписаться там за небольшую сумму и тем самым показать, что мой труд нужен.