Итоги года: версия Science

В конце года принято подводить разнообразные итоги. Журнал Science развил идею: кроме итогов года здесь опубликовали итоги всего десятилетия 2001-2010 гг. В обоих случаях редакция ограничилась десятью темами, причем чаще всего называла не одну прорывную работу, а целое направление. Статьи специального отдела www.sciencemag.org/site/special/insights2010/ выложены в сети, и их можно прочитать после регистрации на сайте журнала.

1. Первый в списке и, по мнению редакции, наиболее интересный результат — создание первой «квантовой машины»: макроскопического (по меркам квантовой физики) устройства, которое может находиться в двух состояниях одновременно. Результат принадлежит исследовательской группе под руководством Эндрю Клеланда (Andrew CLeLand) и Джона Мартиниса (John Martinis) из Калифорнийского Университета в Санта-Барбаре (США).

2. На втором месте — пересадка «собранной» в лаборатории ДНК в клетку бактерии Mycoplasma capricolum. В результате этих манипуляций бактерия оказалась вполне жизнеспособной: в ней началась выработка новых белков, а сам микроорганизм не утратил способности размножаться. Успешный результат принадлежит группе исследователей из Института Дж. Крейга Вентера в Мэриленде и Калифорнии (США) под руководством самого Вентера (J. Craig Venter). Подробнее об этой работе можно прочитать в ТрВ-Наука (№ 54 от 25.05.2010, «Химеры Крейга Вентера») [1].

3. Расшифровка генома неандертальца и сравнение его с геномом современного человека. В 2010 г. была опубликована первоначальная версия расшифрованного генома неандертальца. Международную группу исследователей возглавляет Сванте Паабо (Svante Paabo) — руководитель отдела эволюционной генетики в Институте эволюционной антропологии Общества им. Макса Планка (Германия). Полученные данные и сравнение их с геномом человека позволили сделать сенсационное заявление: оказывается, европейцы и азиаты несут от 1 до 4% «неандертальских» генов (ранее полагалось, что предки человека вытеснили неандертальцев без межвидового скрещивания). И об этой работе рассказывалось в ТрВ-Наука (№ 59 от 03.08.2010, «Геном другого человека») [2].

4. Ряд результатов, касающихся расшифровки человеческого генома. В первую очередь, упоминаются результаты международного проекта «1000 геномов», цель которого — максимально детально охарактеризовать вариативность генетических последовательностей человека. В 2010 г. была завершена пилотная фаза проекта. Основной фактор успеха таких исследований, по мнению редакторов Science, — распространение достаточно дешевых способов секвенирования, а также прицельное изучение лишь той части генома, что кодирует белки.

5. Новый способ «перепрограммирования» соматических клеток в плюрипотентные клетки с использованием синтетической РНК. Как указывает редакция, полученные в результате экспериментов клетки по своим характеристикам более близки к эмбриональным стволовым клеткам, чем полученные с помощью других методик.

6. Серия результатов по поиску причин так называемых менделевских заболеваний — генетических заболеваний, в основе которых лежит мутация одного гена. К концу 2010 г. таким образом удалось разгадать причину около дюжины болезней. Среди обнаруженных — гены, которые вызывают порок развития мозга, низкий уровень холестерина и лицевые уродства.

7. Первые проверки контролируемых «квантовых симуляторов», которые позволяют воспроизвести динамику реальных квантовых систем (в таком симуляторе роль ионов в кристаллической решетке играют точки лазера, а роль электронов — атомы). Эти работы, как ожидается, могут дать ключ к открытию сверхпроводимости при комнатной температуре. Однако, как подчеркивают создатели списка, главная задача сейчас — подтвердить, что квантовые симуляторы корректно воспроизводят поведение квантовых систем.

8. Очередной прорыв в вычислениях, на этот раз — в молекулярной динамике. Группе исследователей под руководством Дэвида Шоу из компании D.E. Shaw Research и Центра вычислительной биологии и биоинформатики Колумбийского университета (США) (как и в случае Крейга Вентера, речь идет о работе в организации имени себя) удалось смоделировать 15 циклов сворачивания и разворачивания молекулы белка — в 100 раз дольше, чем удавалось смоделировать до сих пор. Исследование проводилось на специально созданном суперкомпьютере.

9. Удалось разработать несколько методов, позволяющих манипулировать с ДНК крысы столь же удобно, как с ДНК мыши. Благодаря этому пальма первенства среди лабораторных животных может перейти от мышей к крысам, которые по своим физиологическим и интеллектуальным параметрам находятся ближе к человеку.

10. Профилактика ВИЧ. Два способа защиты от инфекции доказали свою эффективность. Использование вагинального геля, содержащего противовирусный препарат тенофовир, уменьшило заболеваемость в тестовой группе женщин на 39% за 30 месяцев (в исследовании приняло участие около 900 женщин из Южной Африки). Результат был доложен на XVIII Международной конференции по СПИД, которая прошла в Вене (Австрия). Другой метод — превентивный прием препарата профилаксис привел к снижению заболеваемости в тестовой группе примерно на 43,8% (в исследовании участвовало 2499 мужчин). Это исследование также проводила международная группа исследователей. О поисках вакцины против ВИЧ и связанных с этим проблемах см. ТрВ-Наука, №37 15.09.2009 «Антитела против ВИЧ: была ли сенсация?» и №62, 14.09.2010 «Планирование в науке? Пример из области ВИЧ-вакцин» [3].

«Десятка» десятилетия Science более разнообразна: здесь речь идет не только о биологии, но и об исследованиях космоса и физике. Редакторы практически не называют конкретные имена, лишь указывают область исследований.

1. Прорывы в генетических исследованиях: открытие того, что «мусорная ДНК» не такая уж «мусорная», а, напротив, может выполнять регуля-торные функции для значимых участков ДНК; детальное изучение функций РНК и ее роли в клетке.

2. Начало эры точной космологии. Благодаря новым инструментам, в первую очередь космической обсерватории WMAP, появилась возможность с достаточно большой точностью измерять неоднородности реликтового излучения и, следовательно, проверять различные гипотезы относительно происхождения и эволюции нашей Вселенной.

3. Вновь расшифровка геномов древних созданий: не только неандертальцев, но и мамонтов, определение фрагментов последовательностей коллагенов динозавров. Впрочем, с последним открытием, опубликованным как раз в Science, не все ясно: многие ученые считают его артефактом (ТрВ-Наука писал об этом в № 12 от 16.09.2008 в статье «Парк Юрского периода: открытие откладывается?» и интервью с одним из скептиков, профессором университета Калифорнии Сан-Диего Павлом Певзнером, которые недавно стал одним из победителей «конкурса мегагрантов»). Благодаря этим работам появляется возможность узнать те детали древнего мира, которые невозможно восстановить по ископаемым остаткам (www.scientific.ru/trv/12N.pdf).

4. Поиски воды — и жизни — на Марсе. Собственно (добавим от себя), о том, что вода на Марсе есть, писали уже несколько десятилетий не только зарубежные, но и наши планетологи. Однако надо отдать должное, именно в 2001-2010 гг. результаты марсианских миссий позволили не просто подтвердить наличие воды, но и детально исследовать ее распространение (в виде подповерхностного льда), а также ту роль, что вода играла в далеком прошлом Марса. См., например, ТрВ-Наука: «На Марсе найдены древние горячие источники?», №22, 17.02.2009; «Новые интересные снимки Марса», №33, 21.07.2009; «Последний островок жизни на Марсе», №66, 09.11.2010 [4].

5. Перепрограммирование клеток: превращение дифференцированных клеток различных тканей в плюрипотентные, способные вновь развиться в любой тип клеток. В последние годы были разработаны различные методики, и, хотя их эффективность в целом пока невелика (лишь малая доля клеток вновь превращается в плюрипотентные), исследователи надеются, что в перспективе перепрограммирование будет не просто лучше изучено, но даже найдет применение в медицинских целях.

6. Изучение микроорганизмов и вирусов в человеческом организме (и организмах других млекопитающих). В последнее десятилетие поменялся сам подход к этому явлению: считавшиеся безусловными вредителями бактерии и вирусы, населяющие нас, стали восприниматься как комменсалы, т.е., безопасные сожители (по крайней мере большинство из них), а то и симбионты, наличие которых необходимо для нормального функционирования организма.

7. Экзопланеты. На конец 2010 г. их насчитывается уже более 500, и поиски продолжаются, в том числе и на специально «заточенной» под эту задачу обсерватории «Кеплер» (НАСА, запуск 2009 г.). Постепенно развиваются методы детектирования и улучшается чувствительность: удается обнаружить все менее и менее крупные планеты. Уже полученные результаты (в частности, большое число «горячих Юпитеров» вблизи центральной звезды) заставляют если не пересмотреть существовавшие представления о формировании нашей Солнечной системы, то по крайней мере отнестись к ним с существенно большим скептицизмом. Об экзопланетах рассказывала ТрВ-Наука, в частности: №49, 16.03.2010 «Экзопланеты (современные факты)» и №51, 13.04.2010 «Есть ли жизнь на…?» [5].

8. Исследование воспалительных процессов: согласно данным, полученным за последние десятилетия, воспаление может оказаться довольно опасным явлением. В частности, найдены свидетельства того, что воспалительные процессы губят нейроны, а также способствуют развитию диабета II типа.

9. Разработка метаматериалов — сложных материалов, а вернее, даже устройств, позволяющих управлять распространением электромагнитных волн. Возможное применение — создание «суперлинзы» с разрешающей способностью, превышающей дифракционный предел. Более любим у журналистов другой вариант использования — создание «шапок-невидимок», делающих объект невидимым (а точнее, изгибающих траектории электромагнитных волн особым образом, так что приемник не видит спрятанного предмета). Интересно, что свойства таких материалов теоретически разрабатывались в СССР с 40-х годов, обзор можно найти в статье Веселаго (1967)».

10. Климатические исследования: одним из главных результатов десятилетия редакторы Science считают тот факт, что ученым удалось достичь консенсуса в вопросах изменения климата. По мнению редакции, сегодня большинство климатологов согласилось с тем, что глобальное потепление действительно имеет место, его корень — в антропогенной деятельности и, судя по всему, естественным образом это потепление сдержать не удастся. О «климатгейте» и том, насколько обоснован полученный консенсус, см., в частности, «Бондиана глобального потепления», ТрВ-Наука №43, 08.12.2010 [6].

Подготовила
Ольга Закутняя

1. http://trv-science.ru/2010/05/25/ximery-krejga-ventera/

2. http://trv-science.ru/2010/08/03/genom-drugogo-cheloveka/

3. http://trv-science.ru/2009/09/15/antitela-protiv-vich-byla-li-sensaciya/, http://trv-science.ru/2010/09/14/planirovanie-v-nauke-primer-iz-oblasti-vich-vakcin/

4. http://trv.nauchnik.ru/22N.pdf, http://trv-science.ru/2009/07/21/novye-interesnye-snimki-marsa/, http://trv-science.ru/2010/11/09/poslednij-ostrovok-zhizni-na-marse/

5. http://trv-science.ru/2010/03/16/ekzoplanety-sovremennye-fakty/, http://trv-science.ru/2010/04/13/est-li-zhizn-na/.

6. http://trv-science.ru/2009/12/08/bondiana-globalnogo-potepleniya/