Тайны генома и космоса

Научные достижения 2018 года

Москва. 5 января. INTERFAX.RU - Оценивая научные открытия 2018 года, можно выделить следующие сферы, в которых идет активное развитие, - это медицина, генная инженерия и космос.

Затерянный мир в недрах Земли

Под конец года стало известно, что ученые обнаружили огромную и богатую экосистему в недрах Земли. Количество микроорганизмов там, по оценкам, составляет 70% биомассы, это тысячи неизвестных науке видов бактерий.

В условиях высокой температуры, большого давления и отсутствия света в подземной биосфере обитает 15-23 млрд тонн микроорганизмов. Это в сотни раз больше, чем общий вес людей на планете. Микробы глубоко под землей сильно отличаются от своих собратьев на поверхности. В некоторых случаях они получают питательную энергию только из камней. Генетическое разнообразие жизни под поверхностью при этом сравнимо или превосходит аналогичное на поверхности. По словам исследователей, разнообразие подземных видов можно сравнить с побережьем Амазонки или Галапагосскими островами.

Новый динозавр

Палеонтологи описали новый вид динозавров, живших около 200 млн лет назад на территории современной Южной Африки. Ящеры относились к завроподоморфам и, вероятно, были крупнейшими сухопутными животными своего времени. Динозавра назвали Ledumahadi mafube, что на языке сесото (одном из официальных языков в ЮАР) означает "гигантский удар грома на рассвете". По оценкам ученых, динозавр весил около 12 тонн.

Медицина и генная инженерия

В этих областях науки постоянно происходит что-то новое. Несколько лет подряд самые значительные и впечатляющие открытия делаются в области медицины.

В 2017 году американские ученые впервые попытались отредактировать геном в организме живого взрослого человека, страдающего синдромом Хантера, редким наследственным заболеванием, связанным с X-хромосомой. В 2018 году стали известны первые результаты этого эксперимента, и они оказались не слишком обнадеживающими: пациенту стало лучше, но следов генного редактирования, то есть "починки" генетической поломки, у него не увидели. Дальнейшая судьба этого проекта пока под вопросом.

Если отредактировать гены во взрослом человеке пока не удалось, то редактирование его клеток "снаружи" с возвращением обратно в организм постепенно становится медицинской рутиной. Этот метод применяется в иммунотерапии рака, для которой используются генетически модифицированные иммунные клетки пациента. В прошедшем году с помощью этого способа впервые удалось излечить пациентку с последней стадией метастазирующего лекарственно-устойчивого рака груди.

Сейчас все активнее начинают применять открытия, сделанные более десяти лет назад, и присуждать награды их авторам. В этой связи нельзя не отметить получение Джеймсом Эллисоном и Тасуко Хондзе Нобелевской премии за разработку основ иммунотерапии рака. Вместе с тем Нобелевскую премию по химии тоже можно отнести к биологии и медицине. Ученые научились методом подбора создавать белковые ферменты, которые за счет регулирования химических процессов в организме также способны помочь в борьбе с раком. Это направление может принести качественные изменения в онкологию уже в ближайшие 5 лет и значительно увеличить эффективность терапии во многих случаях.

Первые генно-модифицированные дети

На фоне новости о рождении первых в истории генно-модифицированных детей прошедший 2018 год можно назвать еще более прорывным в генетике, чем 2017 год.

Китайский ученый Цзянькуй Хэ из Южного университета науки и технологий в Шэньчжэ объявил, что способствовал рождению первых в мире людей с искусственно измененными генами – двух девочек близнецов. По его словам, ДНК новорожденных подверглось изменению с помощью нового метода редактирования генов (CRISPR), что сделало их, возможно, неуязвимыми для ВИЧ.

Рассказывая об этом событии, нельзя обойтись без оговорок. С точки зрения техники биотехнологий ничего сверхъестественного ученый не сделал - схожие эксперименты с эмбрионами уже проводились. Во-вторых, судя по материалам доклада Хэ Цзянькуя, цель модификации - сделать детей менее уязвимыми для ВИЧ - была достигнута не полностью, так как у одной девочки создать в точности нужную мутацию не удалось. В-третьих, результаты не были опубликованы в научных журналах, ученый объявил о своей работе не общепринятым способом - с помощью публикации в научном журнале, а в видеоролике на YouTube. Таким образом, научное сообщество не может точно понять, насколько заслуживают доверия заявления ученого.

От этически сомнительного эксперимента открестился университет, где работал генетик, коллеги осудили его, а китайские власти начали расследование. Журнал Science, один из самых авторитетных научных журналов в мире, подводя итоги года, причислил опыты с редактированием эмбрионов китайским ученым к числу трех главных провалов года.

В то же время другой крупный журнал, Nature, включил Хэ Цзянькуя в десятку самых влиятельных персон в науке за 2018 год.

Некоторые ученые считают, что рождение "дизайнерских" детей рано или поздно должно было произойти, и китайский генетик оказался достаточно смелым, чтобы сделать это первым. В любом случае это событие знаменует крупную веху в истории научно-технологического прогресса.

Прямой потомок денисовцев и неандертальцев

Еще одной генетической сенсацией года стала находка кости девочки неандертальско-денисовского происхождения. Ученые впервые нашли прямого потомка двух вымерших видов. Новые антропологические данные свидетельствуют о неоднократном пересечении генетических линий людей и неандертальцев. Денисовским человеком называют вымерший вид или подвид людей, которые населяли Южную и Восточную Азию и вымерли около 40 тыс. лет назад. Благодаря расшифровке их генома выяснилось, что денисовцы скрещивались как с людьми современного типа, так и с неандертальцами, с которыми они разделились, по разным оценкам от 390 до 500-600 тысяч лет назад.

Потомство мышей от однополых родителей

В октябре стало известно, что китайские биологи впервые вывели ГМ-мышей от однополых родителей - пары самок. Мышата ничем не отличались от сородичей и даже завели собственное потомство. При этом у некоторых наблюдались "некоторые отклонения". Кроме этого, ученые впервые вывели потомство от пары самцов, но эти животные прожили всего пару дней.

Цель работы - понять механизмы регуляции эмбрионального развития. В будущем это позволит однополым парам обзаводиться собственными детьми, а также поможет корректировать серьезные нарушения развития еще на ранних стадиях. Технологии получения потомства от родителей одного пола могут пригодиться для спасения вымирающих видов, таких как северные белые носороги, последний самец которых умер около полугода назад.

Астрономия и исследования космоса

"Вояджер-2" в межзвездном пространстве

Значительной вехой в освоении космоса стал выход аппарата "Вояджер-2" в межзвездное пространство. Аппарат был запущен в 1977 году и сейчас находится в 18 млрд км от Земли.

"Вояджер-2" стал вторым рукотворным объектом в истории человечества, который оказался в межзвездном пространстве. В декабре НАСА объявило, что аппарат вслед за своим "близнецом" - "Вояджером-1" - вышел за пределы гелиосферы и оказался в межзвездной среде, свойства которой уже определяются не Солнцем, а галактическими факторами. Несмотря на то, что аппараты вышли за пределы гелиосферы, это не означает, что они покинули Солнечную Систему, граница которой находится за пределами внешнего края Облака Оорта, на расстоянии около ста тысяч астрономических единиц от Солнца. "Вояджеру-2" потребуется около 300 лет, чтобы достичь Облака Оорта, и, возможно, около 30 тыс. лет, чтобы пролететь сквозь него.

Межзвездный астероид

В то время как "Вояджер-2" улетает в межзвездное пространство, оттуда к нам в прошлом году прилетал астероид необычной формы, получивший название Оумуамуа. Судя по его орбите, он не принадлежит Солнечной системе, а путешествует между звездами. Первый в истории пришелец из галактического пространства отличается странной сигарообразной формой, красноватым оттенком и необъяснимым дополнительным ускорением. Его нельзя обосновать ни гравитацией Солнца и планет, ни солнечным ветром. Это навело некоторых астрофизиков из Гарварда на мысль, что "гость" может быть межзвездным парусником. Участники проекта по поиску внеземных цивилизаций Breakthrough Listen даже специально "слушали" межзвездный астероид, чтобы узнать, не испускает ли он искусственные сигналы, но ничего необычного не услышали.

InSight на Марсе

Исследование Марса – одна из самых важных тем в исследовании космоса, и в 2018 году в этом направлении были сделаны значимые шаги. 26 ноября американский космический аппарат InSight успешно совершил посадку на Марс - в западной части вулканической области Элизиум вблизи экватора. До 2018 года к Марсу запустили свыше двух десятков различных аппаратов, но все они изучали лишь внешнюю сторону планеты.

Исследовательский зонд позволит впервые заглянуть внутрь планеты и дать ответы на вопросы о тектонической активности и внутреннем строении Марса - его коры, мантии и ядра. Миссия рассчитана на два года. На аппарате имеется микрочип, на котором записаны имена 2,4 млн человек, в том числе 60 тыс. россиян, принявших участие в акции "Отправь свое имя на Марс".

Новая карта Млечного пути

Важным событием в астрономии стал второй релиз данных космического телескопа Gaia. Он содержит информацию о точном расположении и передвижении почти 1,7 млрд звезд, а также о 14 тыс. астероидах Солнечной системы. Телескоп Gaia был создан Европейским космическим агентством, и его главная задача - составить наиболее детальную карту нашей Галактики. В апреле британские астрономы создали новую подробную трехмерную карту Млечного пути, основанную на новых результатах телескопа.

Конец миссии телескопа Кеплера

Вместе с тем в 2018 году можно отметить также и завершенные проекты. Была окончена миссия космического телескопа имени Кеплера.

Аппарат работал в космосе девять лет и обнаружил более 2,6 тысячи планет за пределами Солнечной системы, из них небольшое количество планет земного типа. Хотя нельзя сказать, что эти открытия были сделаны в прошлом году, телескоп изменил наше представление об устройстве планетных систем и открыл дорогу для новых исследований. После завершения миссии Кеплера искать экзопланеты остался космический телескоп TESS, запущенный в космос в апреле.

Путешествие Tesla Roadster к Марсу

Для российского космоса 2018 год оказался не очень удачным - достаточно вспомнить дырку в обшивке космического корабля "Союз МС-09" и аварийный запуск к МКС пилотируемого корабля "Союз МС-10".

Тем временем американская аэрокосмическая компания SpaceX показала самый впечатляющий запуск: старт сверхтяжелой ракеты-носителя Falcon Heavy, построенной на базе уже используемой Falcon 9. Через восемь минут после запуска боковые ускорители приземлились на космодроме. Центральный ускоритель должен был приземлиться на морскую платформу, но разбился о поверхность воды. В качестве полезной нагрузки компания выбрала личный автомобиль Илона Маска Tesla Roadster, который с манекеном по имени Starman на водительском сиденье, полетел к Марсу под музыку Дэвида Боуи.

В планах Маска - построить многоразовую ракету-носитель BFR, чтобы в 2023 году отправить в полет вокруг Луны первого туриста. Пассажира уже подыскали, им стал японский миллиардер Осака Маэдзава.

"Осирис-Рекс" прибыл к Бенну

Американская автоматическая космическая станция "Осирис-Рекс" (OSIRIS-REx) в декабре, преодолев более 4 млн км, прибыла к астероиду Бенну. Аппарат, запущенный в сентябре 2016 года, занял орбиту на высоте 4,5 км над поверхностью астероида диаметром около 550 метров, который вращается по эллиптической орбите вокруг Солнца.

Научная программа миссии продлится около двух лет. В рамках программы полета планируется, что зонд в марте 2021 года возьмет пробу грунта астероида и в сентябре 2023 года сбросит в атмосферу Земли капсулу с образцом грунта.

Spectre и Meldown

В мире ИТ серьезной проблемой стали уязвимости Spectre и Meldown. Выяснилось, что большинство современных процессоров, построенных на архитектурах Intel, AMD и ARM, имеет две уязвимости. С помощью них злоумышленники способны перехватывать зашифрованные пользовательские данные, пароли и другую важную информацию.