Два главных мировых научных журнала, Science и Nature, традиционно подводят итоги года в конце декабря. Делают они это, впрочем, по-разному: первый объявляет один главный «прорыв года», который дополняют участники шорт-листа, а второй, помимо собственно научных «новостей», составляет отдельные топы людей, повлиявших на науку и политические события. Как и где были сделаны одни из самых важных открытий в этом году?
ЧАСТЬ 1
2019 Breakthrough of the Year (Science Magazine)
Что это? Как должна выглядеть сверхмассивная черная дыра, все мы хорошо знаем из фильма «Интерстеллар». Однако Гаргантюа из картины Нолана — всего лишь модель, пусть и очень тщательно просчитанная и удостоенная подробного научного описания. Увидеть же настоящую черную дыру, казалось, у нас нет никаких шансов: слишком это редкое событие — оказаться на линии тени дыры. И все-таки в апреле этого года сделать это удалось. Полученное изображение — результат работы не оптических, а радиотелескопов, так что его раскраска полностью условна, но это, конечно, не отменяет ценности самого открытия.
Что это? После того, как 66 миллионов лет на Землю упал гигантский астероид, вымерли примерно три четверти видов, живших к тому моменту на планете, в том числе динозавры. Место падения этого метеорита было установлено уже довольно давно — оно получило название кратер Чиксулуб и находится в районе северной оконечности полуострова Юкатан в Мексиканском заливе. В 2016 году в этом районе начались масштабные исследования методом бурения, и их результаты сейчас позволили установить — порой поминутно — те процессы, которые происходили на планете после падения астероида.
Что это? Денисовцы — наши полноправные родственники, оставившие свой след в генофонде человечества наряду с неандертальцами. Но в отличие от последних, от денисовцев почти не осталось костей. Поэтому на основе обычных анатомических реконструкций узнать о том, как они выглядели, мы не можем. Сейчас ученые применили удивительно креативный подход к анализу ДНК и восстановили облик наших давно вымерших родственников буквально на основании вещества, выделенного из единственного зуба.
Что это? Спустя примерно 40 лет после первого обнаружения смертельного вируса у медиков, похоже, появилось относительно эффективное лекарство. Формально даже два: это антитела с названиями mAb114 и REGN-EB3. В рандомизированном исследовании, в котором четыре разных препарата противопоставлялись друг другу, около 70% пациентов, получавших одно из этих антител, выжили. Результат оказался настолько убедительным, что исследование было прекращено досрочно.
Что это? В последние два года не только американские университеты, но и IT-гиганты (IBM, Google, Intel) и стартапы, и даже «Сколтех» и РКЦ — словом все, кто может, включились в гонку постройки квантовых компьютеров. «Квантовый» — не значит самый мощный. Это значит — работающий на других, квантовых принципах. При решении большинства обычных задач, нужных человеку, квантовые компьютеры были и будут беспомощными. Однако они потенциально могут делать такие виды вычислений, которые из-за своей сложности, наоборот, совершенно недоступны для компьютеров обычных. В этом году «потенциально могут» превратилось в реальный эксперимент: группе Джона Мартиниса из Google удалось продемонстрировать такое вычисление — то есть достичь того самого «квантового превосходства».
Что это? Вот уже более 30 лет в учебниках биологии написано, что все разнообразие жизни делится на три ветви: ядерных организмов, бактерий и архей. Последних иногда еще называют архебактериями: археи действительно на них внешне похожи — такие же микроскопические и довольно простые. Однако в самых глубинных, основных своих особенностях эти организмы гораздо ближе к нам, чем к «настоящим» бактериям. Археи — это древняя ветвь жизни, которая сыграла важнейшую роль в появлении растений и животных, однако какую именно — до сих пор вызывало множество вопросов. Сейчас японским исследователям удалось обнаружить и даже вырастить археи, которых можно вполне назвать «недостающим звеном» в эволюции ядерных организмов — и растений, и животных, и человека.
Что это? Астероид в форме снеговика, который заснял зонд «Новые горизонты», сменил со времени открытия свое название, но от этого не изменился сам. Исследование трансннептуновых объектов, подобных Аррокоту, позволяет лучше понять, из чего была сделана Солнечная система до возникновения планет.
Что это? Астероид в форме снеговика, который заснял зонд «Новые горизонты», сменил со времени открытия свое название, но от этого не изменился сам. Исследование трансннептуновых объектов, подобных Аррокоту, позволяет лучше понять, из чего была сделана Солнечная система до возникновения планет.
SwRI / JHUAPL / NASA
Что это? Препарат Trikafta является результатом исследований молекулярных причин муковисцидоза в последние 30 лет и сочетает в себе несколько механизмов работы. Испытания говорят о том, что препарат может существенно помочь как минимум 90% больных. Однако стоимость лечения грозит быть астрономической — годовой курс в США стоит около 300 тысяч долларов, и препарат, судя по всему, придется принимать в течение всей жизни.
Что это? Недоедание у младенцев — это не только экономическая проблема простой доступности пищи, но и медицинское состояние. Которое, как говорят последние исследования, связано с состоянием микробиома новорожденных. Статья американских исследователей в Science дает простой рецепт борьбы с недоеданием: для этого нужно изменить диету, добавив в нее такие простые продукты, как нут, бананы и сою — оказывается, этого достаточно, чтобы микробиом кишечника «созрел» для более эффективного переваривания пищи.
Что это? Сначала искусственному интеллекту поддались нарды, потом шахматы, пару лет назад — го, в этом году почти сдался Starcraft. Отличительная черта покера в том, что это игра с закрытой информацией — игроки не видят чужих карт, и это существенно усложняет компьютеру возможности решения задачи перебором. Впрочем, как видно из последних работ, это еще не значит, что ИИ с покером не справится: первым сдался ограниченный техасский холдем, потом неограниченный холдем, теперь игра на шестерых.
ЧАСТЬ 2
Что это? Большое исследование, главный вывод которого довольно прост: сейчас в мире, особенно в бедных странах, у людей в рационе часто наблюдается недостаток важных микроэлементов. Между тем в непосредственной близости от многих из этих регионов добывается рыба. Если бы ее потребляли на месте, то большей части ущерба здоровью удалось бы избежать. Этого не происходит по очень простой причине — глобальный рынок делает рыбу глобальным товаром, поэтому она просто идет на экспорт.
Что это? Неизлечимая на данный момент болезнь, наиболее известная по сериалу «Доктор Хаус» — там ей болела Тринадцать. В новой работе ученые придумали оригинальный способ бороться с накоплением патологических белков, которым сопровождается развитие болезни. Для этого они разработали специальные молекулы-адаптеры, которые одновременно связывались как с белковым «мусором», так и с теми рецепторами на поверхности клеток, которые инициируют фагоцитоз — процесс поедания клеткой внешних частиц через образование специальных пузырьков.
Что это? Внутри орбиты крупнейшей луны Нептуна, Тритона, до сих пор были известны шесть небольших спутников — их удалось заснять в 1989 году космическому аппарату «Вояджер-2». Новая луна — результат работы телескопа «Хаббл» и сложного анализа данных. Гиппокамп оказался действительно очень маленьким — всего 34 километра среднего диаметра. Неудивительно, что «Вояджер» его пропустил.
Что это? Сверхпроводимость при комнатной температуре давно стала «Святым Граалем» физики твердого тела. Сейчас к комнатной температуре удалось приблизиться как никогда близко. К сожалению — только при гигантском давлении, используя для экспериментов специальные алмазные тиски, так что о практическом применении таких сверхпроводников речи пока не идет. Это все равно большой прорыв — в области, на которую так долго возлагаются надежды, а результатов в последние годы почти не видно, похоже, наступает некий ренессанс.
Что это? Метод редактирования геномов с труднозапоминаемым названием CRISPR/Cas9 стал самой громкой темой десятилетия в биологии и медицине. Между первой статьей с описанием метода в 2012 году и появлением генетически модифицированных детей прошло каких-то шесть лет — для медицины срок немыслимый. Однако до сих пор редактирование генов было лишь экспериментальным, довольно грубым методом, подходящим для лабораторных исследований и биотеха — новая работа стремится это изменить. Суть технологии — целенаправленное изменение генома в любом месте — остается той же, только ошибок при этом возникает принципиально меньше, чем раньше. Похоже, это та самая технология, которую следовало дождаться перед тем, как начинать испытания на людях.
Что это? Метан — один из важнейших парниковых газов наряду с углекислотой и водяным паром. Чтобы понимать пути развития климата в будущем, нужно хорошо представлять, откуда метан появляется в атмосфере и как его выбросы будут меняться при повышении глобальной температуры. В новой работе удалось измерить выделение метана теми осадочными породами, которые находятся подо льдами Гренландии — и оказалось, что это очень мощный источник выбросов.
Что это? Формально это работа конца 2018 года, но редакторы Nature все равно решили включить ее в обзор. Открытие вполне достойно такой чести, ведь оно должно будет войти в школьные учебники биологии: до сих пор там говорилось, что митохондрии — энергетические станции клетки, которые имеют собственную ДНК — передаются только от матери к ребенку, а митохондрии отца, хоть и есть в сперматозоидах, всегда просто уничтожаются. Оказывается, так происходит не всегда — в работе описывается, как такое может быть и что это значит для лечения болезней, связанных с мутациями в митохондриальной ДНК.
Что это? Человек, который умеет ходить и бегать, не всегда понимает, насколько, вообще говоря, это сложное занятие. Понятнее становится, когда инженеры пытаются воспроизвести движения людей и животных в роботах — это до сих пор одна из самых сложных проблем робототехники. Новый подход, который инженеры из Швейцарии и Германии испытали на примере робота ANYmal, опирается на работу двух нейросетей, одна из которых стратегически планирует движение, а другая — подбирает набор конкретных действий в электромоторах.
Learning agile and dynamic motor skills for legged robots (ScienceVio)
Что это? Синтетическая химия может казаться наукой XX века, но на самом деле в последние годы там происходит много интересного. И одна из самых интересных вещей — клик-химия, подход, в котором для того, чтобы заставить вещества взаимодействовать практически со стопроцентной эффективностью, используются специальные адапторы. Это позволяет собирать новые вещества как конструктор. Новая работа развивает эту тему, добавляя множество новых «кубиков».