Итоги года в науке

Ирина Лагунина: В Международный год астрономии в небо запустили самый крупный в истории человечества телескоп "Гершель". В это время на Земле 200 тысяч человек из разных стран подключились к проекту «Зоопарк галактик». Эти добровольцы, любители астрономии хотят принять участие в составлении карты Вселенной. А в молекулярной биологии так быстро накапливаются новые данные, что ученые не успевают сами их обрабатывать и доверили это делать роботам. В этом году была опубликована первая научная статья с результатами, полученными «автоматическими учеными».

Об этих и других интересных научных событиях минувшего года рассказывают научный редактор журнала «Вокруг света» Александр Сергеев, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН Александр Марков и заместитель главного редактора журнала «Экология и жизнь» Юрий Елдышев. С ними беседует Ольга Орлова.

Ольга Орлова: Александр, каковы на ваш взгляд, самые важные и самый интересные астрономические результаты этого года?

Александр Сергеев: Прежде всего в этом году отмечается Международный год астрономии, объявленный на уровне ООН и ЮНЕСКО. Это сделано в связи с тем, что четыреста лет назад Галилео Галилей впервые создал телескоп специально для астрономических изучений. Изобрели телескоп чуть раньше, но именно в конце 1609 года Галилей специально построил телескоп для астрономических наблюдений. В этом отношении как раз знаменательно, что в этом году, четыреста лет спустя, на орбиту стартовали сразу три крупных важных космических телескопа, от которых ждут очень больших и интересных результатов. Это в первую очередь телескоп "Кеплер", запущенный НАСА, который должен будет в течение нескольких лет заниматься одной-единственной задачей – искать планеты, подобные Земле. Сегодня существует только один способ поиска таких планет - по затмению, по тому, как эти планеты проходят на фоне своих звезд и чуть-чуть затеняют их свет. Телескоп будет два с половиной года смотреть как бы в одну точку, в одну область млечного пути, где сто тысяч таких звезд и следить за всеми колебаниями блеска там. Как только будут замечены периодические колебания, так сразу говорится – планета засечена. А уже дальше пойдут новые проекты, которые будут исследовать эти планеты ближе. Это первый проект.

Два других больших космических телескопа – это телескоп "Планк", который должен заниматься изучением микроволнового космического излучения, того, которое осталось от древней Вселенной, то самое, в котором характерная пятнистая карта появляется в интернете, показывают ее, самые древние неоднородности Вселенной, которые удается наблюдать. Телескоп "Планк" должен максимально повысить точность измерения этой карты древнего неба и понять, каковы же тогда были условия, в которых родилась наша Вселенная.

И наконец, третий крупный телескоп, самый большой на сегодня космический телескоп вообще из всех запущенных, диаметр зеркала три с половина метра, телескоп "Гершель". Он будет работать в довольно далеком инфракрасном диапазоне, из-за этого он будет работать в особых криогенных условиях, это телескоп, охлаждаемый жидким гелием до температуры 2 градуса Кельвина, то есть минус 271 градус ниже нуля. Телескоп запущен был в мае месяце и сейчас уже начинает давать первые результаты. Но пока еще научных публикаций с готовыми результатами по "Гершелю" и "Планку" нет, нужно ждать их будет в течение ближайших двух-трех лет, пока будут работать эти телескопы.

Ольга Орлова: Александр, помимо того, что были запущены замечательные телескопы, в этом году в связи с юбилеем Галилея, в связи с Международным годом астрономии были интересные публичные проекты, которые привлекали бы интерес широкой непрофессиональной публики к астрономии?

Александр Сергеев: Да, и один из самых интересных такого рода проектов называется "Зоопарк галактик". Проблема следующая: сейчас ведутся так называемые обзоры неба. Их проводят большие наземные телескопы, которые систематически осматривают все небо. На этих фотографиях видны миллионы галактик. И галактики имеют разную форму, разную структуру, разные типы. Никто кроме человека своим глазом не может разобраться, какая именно сфотографирована галактика. ЭТа систематизация пока не автоматизированна. И поэтому астрономы решили привлечь добровольцев, желающих подключиться к проекту "Зоопарк галактик". Набралось двести тысяч человек по всему миру. Они подключаются к базам данных НАСА, им дают картинки, и они должны по определенным инструкциям, определенным правилам отождествлять какого типа галактики где видны. В общем, получены достаточно интересные результаты, в том числе обнаружены объекты нового типа, которые раньше не обнаруживались, необычные скопления галактик. Мотивы у людей самые разные: кто-то просто хочет созерцать небо, пусть и через интернет. А например, были случаи, когда люди пишут, что у них семейный проект. Ребенок подключился к участию в этом проекте в школе через астрономический кружок, а тут родители решили тоже помочь ему присоединиться, увлеклись, и у них стало семейным проектом отождествление галактик на снимках, полученных профессиональными астрономами.

Ольга Орлова: Александр, вы заговорили о том, что был открыт новый необычный класс скопления галактик, но ведь в этом году были открыты и другие необычные объекты, типы объектов. Расскажите, пожалуйста, о них.

Александр Сергеев: Например, было обнаружено две необычных вспышки сверхновых. Вспышки сверхновых, вообще говоря, для астрономов явление повседневное, их обнаруживают сотнями каждый год. Но в этом году было зарегистрировано два взрыва сверхновых звезд. Одна самая слабая из всех известных и другая самая яркая из всех известных, имеется в виду самая яркая и самая слабая по абсолютной мощности, именно по количеству выделившейся энергии. Правда, обе звезды вспыхнули в прошлом году, но только в этом году получили научный результат. Слабая вспышка для астрономов интереснее, чем сильная, потому что им оказалось гораздо труднее объяснить, каким образом звезда может взорваться так слабо. Как взрывается слишком сильно - это более-менее понятно, а каким образом этот взрыв оказывается недостаточно сильным, почему он не в полную силу сдетонировал – это гораздо более интересный вопрос и с ним сейчас серьезно работают.

Другой случай, тоже очень интересная тема, вот я уже говорил про телескоп "Кеплер", который будет искать экзопланеты, планеты других звезд и такие планеты сейчас постоянно ищут и находят, которые вращаются вокруг своей звезды не в той плоскости, в которой сама звезда вращается вокруг своей оси. А это очень трудно объяснить, потому что стандартное объяснение - космогоническое. Как образуются планеты у звезд? Возникает газопылевое облако, диск, который закручивается при сжатии звезды, он должен вращаться по экватору вокруг звезд, как кольца вокруг Сатурна, и тут вдруг оказывается, что планеты вращаются под большим углом, чуть ли не перпендикулярно вращению звезды. Значит что-то должно было их развернуть. Есть одна теория, как это может произойти, но она еще нуждается в своем подтверждении. И то, что появляется третий объект с такой аномалией - это чрезвычайно интересная ситуация.

Ольга Орлова: А можно ли провести такую параллель, что в астрономии открытие новых классов объектов и новых типов необычных объектов похоже на открытие новых видов в биологии?

Александр Сергеев: Есть такая аналогия, я про нее задумывался в последнее время. Но скорее нужно говорить, что это новизна не в астрономии, а в биологии. В массовом представлении астроном - это немножко не в себе человек, не от мира сего, сидящий у окуляра телескопа и глядящий куда-то в небо и что-то там рассматривающий. На самом деле такое представление о работе астронома устарело даже не в прошлом веке, а в позапрошлом, потому что уже с начала прошлого века 20 века астрономы работали с фотопластинками и работали только с фотографиями, но в конце 20 века произошел переход от фотографий к цифровой фотосъемке неба. И как только пошла цифровая фотосъемка, пошли накапливаться гигантские базы данных астрономических наблюдений. Естественно, что в большинстве случаев анализ идет автоматически, то есть разрабатываются сложнейшие программы, которые анализируют данные. И на сегодняшний день астрономы сидят за компьютерами и эти данные собирают. Автоматика сама выдает все интересные объекты, сама большую часть из них наводит статистику, астрономам нужно только подводить общие итоги. И лишь некоторые объекты выделяются для индивидуального изучения.

Интересно, что в последнее время подобная ситуация стала складываться и в биологии. Вот в этом смысле биология догоняет астрономию. Дело в том, что в последнее время с работой с работой проектов по расшифровке генома объем информации, поступающей от вот этих секвенаторов, устройства чтения генетического кода, растет в геометрической прогрессии. Была статья недавно, где говорилось, что количество данных, поступающих от биологических секвенаторов генома, растет быстрее, чем закон Мура, то есть скорость наращивания скорости объема памяти у компьютеров. В скором времени намечается нехватка объемов памяти в компьютерах и быстродействие компьютеров для обработки новых биологических данных. И в этих условиях естественно, что обрабатывать все эти данные и анализировать каждый случай индивидуально ученые уже не могут, они могут концентрироваться только на отдельных интересных объектах. И появляются специальные программы, так называемые роботы-ученые, которые сами выдвигают гипотезы о функции тех или иных, например, белков в клетке или генов определенных, сами ставят эксперименты, сами их проводят, сами делают выводы. И ученым, собственно говоря, остается только потом проверять и немного корректировать стратегию работы. Появление таких автоматических ученых - это результат совершенно новый для 2009 года, первая статья, результаты которой получены в биологии автоматическим ученым, была опубликована в журнале "Science" в этом году в апреле месяце.

Ольга Орлова: Александр, теперь вы расскажите об открытиях, которые сделали настоящие живые ученые-билоги. Давайте начнем с таких результатов, которые развивают и показывают современное представление об эволюции.

Александр Марков: В этом году все биологи отмечали 200-летие со дня рождения Чарльза Дарвина. Наверное, неудивительно, что этот год был отмечен целым рядом очень важных открытий в области механизмов эволюции.

Ольга Орлова: Какие самые значительные вы бы назвали?

Александр Марков: Сделано было два новых важных шага в решении проблемы происхождения жизни, две крупные загадки решены. Одна из них – это происхождение рибосом, а другая - это каким образом могли синтезироваться из простейших молекул те строительные блоки, кирпичики так называемые, нуклеатиды, из которых состоят нуклеиновые кислоты, из которых состоит вещество наследственности.

Ольга Орлова: Давайте сначала о рибосоме.

Александр Марков: Рибосома – это одна из важнейших составных частей любой живой клетки, это такая очень сложная молекулярная машинка для синтеза белков. Такой молекулярный аппаратик, который считывает информацию, записанную в ДНК, потом переписанную на РНК, считывает наследственную информацию превращает ее в соответствии с инструкцией записанной в РНК, синтезирует в молекулу белка. Это машинка, которая реализует наследственную информацию. Она устроена достаточно сложно, она состоит из двух очень сложных молекул РНК и еще дополнительно молекулы белков. И было непонятно, как такая сложная конструкция могла развиться постепенным путем. Казалось, что это такой случай того, что креационисты называют "нередуцированная сложность". То есть думали так, что если от рибосомы хоть что-нибудь отломать, то она разрушится и работать не будет. И вот появились новые мощные компьютерные методы изучения пространственной структуры свойств очень сложных больших органических молекул и оказалось, что на самом деле рибосома устроена как большая игрушка из лего, она вся разбирается. От нее можно по одной детальке убирать аккуратно, а остается в середине такое ядро, оно постепенно уменьшается, но продолжает выполнять свою функцию. Вот как мы ее разбирали, так в обратном порядке шла эволюция. Было доказано, что рибосома могла появиться постепенным путем из очень простого начала, путем постепенного добавления новых фрагментов, которые все улучшали и улучшали ее работу.

Ольга Орлова: Здесь опять напрашивается аналогия с астрофизикой, когда космологи пытаются увидеть первые фрагменты зарождения Вселенной. Так и в этом случае, если становится ясно, как рибосома могла возникать и развиваться, то этот результат отсылает к первым моментам зарождения жизни.

Александр Марков: Да, вы знаете, да, просто дух захватывает, когда читаешь такие статьи. Действительно мы погружаемся в какую-то глубочайшую древность, в самое начало жизни. А второе великолепное открытие сделали химики, оно относится к еще более раннему периоду становления жизни, когда шла только предбиологическая эволюция. Каким-то образом должны были синтезироваться из простейших молекул первые нуклеатиды - это те составные блоки, из которых состоит молекула ДНК и РНК тоже. До сих пор не могли понять, как мог идти такой синтез. Там отдельные этапы можно было воспроизвести, но один ключевой этап никак не происходил. И вдруг химики нашли замечательный, неожиданный, очень красивый путь. Там побочные продукты ранних реакций используются как катализаторы на поздних реакциях, образуется что-то странное посередине, но потом оказывается, что оно нужно в конце, присоединяется или катализирует или убирает мешающий продукт. И очень чисто и красиво получаются либо нуклеатиды фактически из ничего, из молекул, которых есть много в метеоритах, и в кометах, и так далее.

Ольга Орлова: Ну а если подумать о том, как дальше развивалась жизнь, когда появились полноценные живые организмы, древние животные? Какие открытия сделали палеонтологи?

Александр Марков: Палеонтологи в этом году тоже отличились. Они уточнили моменты происхождения и животных, и высших растений, сосудистых растений. Оказалось, что в отложениях возрастом 635 миллионов лет уже присутствуют бесспорные химические следы присутствия животных, а именно губок - это самые примитивные многоклеточные животные, так называемый креагеновый период протерозойской эры. До сих пор животные были известны из следующего идиокарского периода. И растения тоже оказались более древними, наземные сосудистые растения, нашли их споры возрастом около 450 миллионов лет.

Кроме того, палеонтологи нашли несколько классических переходных форм. До сих пор существовала загадка археоптерикса - это форма, жившая в конце юрского периода, которая сочетает признаки птиц и рептилий. Хрестоматийный пример переходной формы, но у него с археоптериксом была связана одна проблема, что он жил очень давно, а все другие известные на сегодняшний день переходные формы между рептилиями и птицами - это разнообразные пернатые динозавры. Они жили позже археоптериксов, а археоптерикс ближе к птицам, чем они, и это считалось неким парадоксом. И тут наконец нашли пернатого динозавра, который, по-видимому, мог летать, который жил раньше археоптерикса, еще глубже в юрском периоде. Причем этот динозавр имел крупные моховые перья на передних и на задних ногах. Поскольку таких динозавров уже находили раньше в более молодых отложениях, сейчас складывается впечатление, что предки птиц были четырехкрылые. Первоначально они осваивали полет на четырех крыльях. И конечно же, было найдено целых два новых удивительных чудовища древних крупных хищных - предки членистоногих. Членистоногие – это самый разнообразный тип животных, куда относятся насекомые, паукообразные и так далее. С их происхождением не все было ясно, а теперь найдено две хорошие переходные формы, которые связывают древнейших членистоногих с другими группами животных.

Ольга Орлова: Вы так говорите"чудовища". Они действительно такие огромные?

Александр Марков: Некоторые из этих переходных форм, такие как аномалокарис, были очень большие, метр, полтора метра. Это были на тот момент, когда они жили, в кембрийском периоде самые крупные хищники.

Ольга Орлова: Мы двигаемся от первых моментов зарождения жизни, потом появление древних животных. А если еще приблизиться к нашим временам: что нового стало известно про древних людей?

Александр Марков: В палеоантропологии тоже очень важный был сделан шаг. Вышел в этом году специальный целый выпуск журнала "Science", посвященный результатам исследования ардипитека. Это такая обезьяна, которая жила четыре с половиной миллиона лет назад в Восточной Африке. Первые косточки ардипитека были найдены некоторое время назад, более 10 лет назад. С тех пор в этом районе велись очень тщательные раскопки и удалось найти кости нескольких десятков особей и в том числе такой более-менее полный скелет одной особи, по-видимому, женского пола, которую назвали Арди. Оказалось, что этот ардипитек представляет замечательную, интересную, необычную, неожиданную переходную форму между общим предком человека и шимпанзе, который жил около 6 миллионов лет назад, и более поздними австралопитеками, которые были уже изучены ранее, это известная Люси. А теперь заполнился пробел, который существовал между самыми древними гоминидами, близкими к общему предку человека и шимпанзе, и австралопитеками. Например, на ногах у него еще были сильно противопоставлены большие пальцы, но при этом уже ступни были приспособлены для того, чтобы ходить на двух ногах. То есть этот ардипитек сохранял способность хвататься ступнями за ветки, но уже мог ходить на двух ногах. Эта находка подкрепила одну из теорий происхождения человека, которую предлагал давно американский антрополог Оуэн Лавджой. Он считал, что важным таким событием в ранней эволюции наших предков был переход к моногамной семье, не случайные половые связи, а устойчивые пары. И это было связано с уменьшением агрессии между самцами в группах, и это позволило развить кооперацию внутри групп, сотрудничество. В конце концов, это привело к развитию разума, то есть способствовало развитию разума. И вот действительно этот новый материал по ардипитеку подтвердил косвенно эту теорию, потому что оказалось, что у ардипитеков были маленькие клыки, а это для приматов верный признак того, что не было агрессии между самцами внутри групп. Те обезьяны, которые конкурируют за самок, у них огромные клыки у самцов, а у ардипитеков уже не было. До сих пор оставалось неясно, в какой момент это произошло. Оказалось, что рано в эволюции наших предков.

Ольга Орлова: Судя по тому, что рассказали Александр Сергеев и Александр Марков, мы все лучше и детальнее узнаем о нашем прошлом. Я хочу теперь спросить, а что же мы знаем про наше настоящее? Юрий, у меня к вам вопрос. Помимо того, что в астрономии был Международный год астрономии, в биологии был год Дарвина, боюсь, что для очень многих жителей нашей планеты этот год был год серьезных экологических потрясений, споров, дебатов.

Юрий Елдышев: Да, но сначал мне хотелось бы несколько слов сказать об астрономии. Потому как астрономия едва ли не единственная наука, которая сегодня в состоянии символизировать изначальное предназначение науки, а именно попытка понять, как устроен мир. Все больше и больше мы вынуждены констатировать, что меняется система приоритетов, система ценностей в науке, что все важнее и важнее становится не получение нового знания, а попытка из того, что мы знаем, извлечь как можно больше для того, чтобы изменить наш мир. В этом смысле символом для подражания, эталоном становится не Фарадей, а Эдисон. Апофеозом этого я считаю присуждение Нобелевской премии по физике в этом году за блестящие инженерные разработки, за великолепные воплощение известного, но никакого нового знания мы не произвели.

Что касается экологии, то это то, что сегодня больше всего тревожит мировое сообщество. Задача сверхсложная, не было ничего подобного в истории, но и то, что происходит вокруг этой задачи, стало абсолютно беспрецедентным. Сколько политиков оказывается вовлеченным в эту "черную дыру", столько мнений они там переплавляют и вопрос о том, что думают по этому поводу ученые, становится не второй, не третий, а даже десятой степени. На самом деле что-то они ведь могут посчитать, но уже неважно, что они там себе считают.

Ольга Орлова: Да, но заметим, в научном сообществе нет единства. Все-таки легче было бы вести дискуссию, если бы мы могли сказать, что вот интересы политиков разных стран, а вот консолидированное мнение ученых.

Юрий Елдышев: Совершенно верно. И в реузльтате существует тезис о том, что " если мы не знаем истинного положения вещей, это не оправдывает нашего бездействия". И есть люди, которые успешно, взяв тезис на вооружение, призывают нас сегодня, например, выбрасывать сернистую аэрозоль. К чему это приведет на самом деле, не знает никто. Ведь есть еще заповедь, которую никто не отменял, "не навреди". В этом смысле экология как бы все дальше и дальше уходит от науки и все больше и больше погружается в пучину политико-экономических интересов, сфер. Мне кажется, что это общая картина. В какой-то степени обществу все менее и менее интересно становится, как устроен мир, а все более и более становится важным на основании накопленного знания попытаться его изменить. Сегодня уже известно, что люди пытаются подводить итоги не только года научные, а скажем, десятилетия. И если вполне серьезный канал Discovery объявляет высшем достижением десятилетия то, что ученые убедились, что лед может таять с разной скоростью, простите, быстрее, а может медленнее, и вот он, оказывается, тает быстрее, чем считалось ранее, и это высшее достижение в науке истекшего десятилетия. Я, честно говоря, не понимаю этого.

Ольга Орлова: Я хочу напомнить: когда мы начинали подводить итоги прошлого года, в этой же студии в первую очередь мы говорили о Большом андронном коллайдере, о том, как его запускали, о том, что была поломка и как это было. И теперь я хочу вспомнить о нем уже в конце наших итогов. Огромнейший проект, который прежде всего призван ответить на вопросы фундаментальные, этот проект как-то вызывает оторопь, когда теперь думаешь о том, что с ним происходит. Может быть вы пару слов о нем скажете.

Юрий Елдышев: С моей точки зрения, Большой андронный коллайдер стал в некотором роде символом курьезов в науке, что очень горько, конечно, потому что это один из самых дорогих проектов. Мы в прошлом году говорили о нем, весь этот год говорили о нем, о причинах поломок, почему не открылся, а открылся, снова затопили, кто-то уронил булку, таракан заполз и так далее. То есть наука заменяется такими околонаучными, квазинаучными новостями из ЦЕРНа, который всегда был символом фундаментальной науки. Сегодня БАК становится, с моей точки зрения, одним из претендентов на "шнобелевскую премию" в связи с этими новостями, совершенно непонятно какое отношение имеющих к науке. Ничего не произошло за этот год, а ведь большой срок, и денег много, и людей там много работает. Очевидно, что новые знания достаются все тяжелее, все более дорогим становится.