Научные итоги 2017 года
10 самых ярких и важных событий ушедшего года, произошедших в биологии, астрономии, медицине.
2017 год был весьма плодотворным для науки. Мы собрали для вас неранжированный ТОП-10 самых ярких и важных событий ушедшего года, произошедших в биологии, астрономии, космических технологиях, биологии, медицине и археологии.
1. TRAPPIST-1
Система TRAPPIST-1 в представлении художника
22 февраля 2017 года на НАСА объявило об обнаружении в системе TRAPPIST-1 самой крупной на сегодняшний день группы экзопланет. По предположениям учёных, все 7 планет каменистые и на каждой может быть вода, а значит и жизнь. Наибольшие надежды возлагаются на 3, которые находятся в обитаемой зоне.
Система TRAPPIST-1 находится в 40 световых годах от Земли, в созвездии Водолея.
Малый телескоп для наблюдения за транзитными планетами и планетезималями (англ. TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope-South, TRAPPIST-South) обнаружил звезду TRAPPIST-1 ещё в мае 2016. Она относится к классу красных карликов и слабее Солнца, что позволяет говорить о возможности пригодных для жизни условий на всех планетах, несмотря на то, что даже самая дальняя из них находится к звезде ближе, чем Меркурий к Солнцу.
2. Первая флуоресцентная лягушка
Флуоресцентная лягушка Hypsiboas punctatus, обнаруженная в Аргентине
13 марта 2017 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) вышла статья о естественной флуоресценции у лягушек. Поводом к её написанию стало обнаружение в Аргентине первой в мире флуоресцентной лягушки - Hypsiboas punctatus. При обычном освещении земноводное имеет неяркую коричнево-зелёную окраску с темно-красными пятнами, но начинает светиться ярко-зелёным под ультрафиолетовым излучением.
Флуоресценция - способность вещества поглощать свет с более короткими волнами и испускать с более длинными. Она редко встречается у наземных животных и, до недавних пор, ни разу - у амфибий. Помимо этого, по словам учёных, флуоресцентные вещества, содержащиеся в тканях лягушки, ранее не встречалось у животных, поэтому такая находка представляет большую ценность для исследователей.
3. Повторные запуск и посадка первой ступени Falcon 9
Посадка первой ступени Falcon 9 после успешного завершения миссии SES-10
30 марта 2017 года компания Илона Маска SpaceX впервые в истории повторно отправила в космос первую ступень ракеты. Falcon 9 стартовал с мыса Канаверал (штат Флорида) и вывел на орбиту геостационарный спутник связи SES-10, а затем приземлился на платформу в океане. Предыдущий запуск с использованием той же первой ступени состоялся в апреле 2016. Илон Маск назвал это событие «революцией в области космических полётов». Успеху предшествовали 15 лет разработки и 13 запусков, 8 из которых закончились благополучной посадкой.
Первая ступень - самая важная и дорогая часть ракеты, именно в ней находятся главные двигатели. Обычно после запуска она сгорает в атмосфере, и ракету приходится строить заново. Технология повторного запуска позволяет SpaceX экономить миллионы долларов на каждой миссии, что делает мечту о доступных космических перелётах чуть реальнее.
4. «Искусственная матка»
Ягнята на разной стадии развития в устройстве BioBag
25 апреля 2017 года журнал Nature Communications опубликовал статью исследовательской группы из Филадельфии под руководством Алана Флейка об успешном применении «искусственной матки» на недоношенных ягнятах.
В специальные устройства BioBag, внешне похожие на наполненные жидкостью пакеты с множеством трубок, поместили детёнышей животных на 105 дне развития, что примерно соответствует 22-23 неделям у людей. Благодаря симуляции внутриутробных условий, развитие ягнят поддерживалось на протяжении 4 недель, после которых никаких патологий развития у животных обнаружено не было. Старшему из родившихся детёнышей на момент публикации статьи исполнился год. Отличительной чертой новой технологии является отказ от насоса для перекачивания и насыщения кислорода кровью - силы сердечных сокращений вполне достаточно, что исключает вероятность травм сердечно-сосудистой системы и лёгких.
Исследователи отмечают, что для использования на людях BioBag необходимо дорабатывать, из-за большой разницы в размерах плода. Руководитель группы подчеркнул, что эта технологию нельзя использовать для поддержания зародыша начиная с эмбриональной стадии. И хотя говорить о полноценной «искусственной матке» ещё рано, BioBag может в ближайшем будущем помочь недоношенным детям, родившимся до 28 недели, во-первых, выжить, а, во-вторых, избежать характерных проблем со здоровьем, таких как недоразвитость дыхательной системы и детский церебральный паралич.
5. Столкновение нейтронных звёзд
Затухание вспышки от столкновения двух нейтронных звезд в 130 световых годах от Земли
17 августа 2017 года в 12:41:04 UTC лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) в США, работающая в кооперации с интерферометрической установкой Virgo Interferometer в Италии, «поймала» гравитационные волны, пришедшие на Землю из космоса. Это событие, зарегистрированное как GW170817, - пятая по счёту регистрация гравитационных волн.
Через 2 секунды после события космический гамма-телескоп Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope) зарегистрировал мощнейший выброс гамма-излучения в созвездии Гидры, на расстоянии 130 миллионов световых лет от Земли. Последующий анализ данных полученных с других телескопов показал, что GW170817 стало первым в истории случаем наблюдения килоновой (столкновения двух нейтронных звёзд) в широком диапазоне волн. Благодаря полученной информации учёные смогут узнать гораздо больше о формировании различных веществ и планет, так как считается, что все тяжёлые металлы во Вселенной появились именно в результате подобных столкновений.
6. Применение CRISPR/Cas9 в живых клетках
Введение белков CRISPR-CAS9 в яйцеклетку одновременно с её оплодотворением
24 августа 2017 года журнал Nature опубликовал статью о том, что учёным из Портленда, штат Орегон, удалось изменить ДНК в нескольких одноклеточных эмбрионах человека. Работа проводилась под руководством Шухрата Миталипова, профессора Орегонского университета науки и здоровья родом из Алма-Аты, выпускника Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева. Специалистам удалось исправить генетическую мутацию, вызывающую гипертрофическую кардиомиопатию - заболевание, которое может приводить к внезапной смерти.
Белки CRISPR/Cas9 вводились в яйцеклетку одновременно со сперматозоидом мужчины, содержащим мутантные гены. После деления, в 42 из 58 эмбрионов ошибки в ДНК были исправлены. Эмбрионы развивались всего несколько дней и не подсаживались в матку. Несмотря на все опасения, касающиеся редактирования генома человека, в том числе и этические, этот эксперимент приблизил учёных ещё на один шаг к победе над болезнями, которые раньше считались неизлечимыми.
7. Грандиозный финал «Кассини»
Одна из последних фотографий Сатурна, сделанная станцией «Кассини»
15 сентября 2017 года автоматическая межпланетная станция «Кассини» сгорела в атмосфере Сатурна, завершив 20-летнюю миссию.
В апреле того же года аппарат вывели на траекторию столкновения с газовым гигантом. В течение следующих месяцев, «Кассини» совершила 22 пролёта между кольцами Сатурна и самой планетой и несколько раз приближалась к одному из спутников - Титану. Кстати, именно из-за открытых на Титане и Энцеладе условий, потенциально пригодных для жизни, и было принято решение о завершении миссии: учёные опасались, что если «Кассини», из-за износа оборудования и нехватки топлива, случайно столкнётся с одним из спутников, то это приведёт к «заражению» земными формами жизни, например, бактериями, которые могли сохраниться в аппарате.
Последний манёвр станции имел и большую научную ценность: оказалось, что между Сатурном и его кольцами гораздо меньше пыли, чем предполагалось, исследователи смогли составить карты гравитационного и магнитного полей Сатурна, лучше узнать состав колец и сделать уникальные снимки планеты. Подробнее об основных событиях, произошедших за 20 лет миссии, можно узнать из таймлайна «Кассини».
8. Астероид из глубокого космоса
Астероид Оумуамуа в представлении художника
19 октября 2017 года Гавайский телескоп Pan-STARRS 1 обнаружил необычный быстрый объект, движущийся по гиперболической траектории. Он влетел в Солнечную систему «сверху», нырнул «под» Солнце в пределах орбиты Юпитера и, под действием гравитационного поля звезды, «вынырнул» на расстоянии 24 миллионов километров от Земли (60 раз дальше Луны). Его скорость составила 44 км/час, что в сочетании с траекторией полёта убедило учёных в том, что перед ними первый обнаруженный в Солнечной системе межзвёздный объект.
Дальнейшие исследования показали, что это астероид, диаметром около 100 метров и длиной - 800. По последним данным он содержит большое количество металла, что придаёт ему темно красный цвет. Астероид назвали 1I/ʻOumuamua, где I- означает interstellar - «межзвёздный» с английского, а Oumuamua - «странник» или «гость» с гавайского.
9. Пересадка генно-модифицированной кожи
Учёные вырастили и пересадили мальчику 80% кожи
Картина поражения кожи пациента до лечения. Красные зоны - отслоение эпидермиса, зелёные - вспучивание. Новый кожный материал был пересажен и на красные, и на зелёные участки.
8 ноября 2017 года в журнале Nature вышла статья об успешной пересадке 80% кожи 7-летнему мальчику с буллёзным эпидермолизом, также известным как «синдром бабочки». Болезнь вызвана мутациями в нескольких генах, кодирующих структурные белки кожи. Методик лечения не существует, и более 40% пациентов умирают в детстве.
Учёные взяли у ребёнка 4 квадратных сантиметра кожи, а также некоторое количество стволовых клеток. С помощью специально спроектированного вируса им удалось заменить мутантный ген здоровым, после чего клеткам позволили размножаться в лабораторных условиях, создавая пригодную для пересадки кожу. Мальчик провёл в больнице более 8 месяцев, но сейчас, через два года после операции, по заверению врачей, он чувствует себя здоровым, может заниматься спортом и вести нормальный образ жизни, как и другие дети.
Это не первый случай использования генно-модифицированной кожи для пересадки, но впервые она затрагивает 80% поверхности тела. Успех операции даёт надежду на исцеление более чем полумиллиону страдающих от этого заболевания людей по всему миру.
В 2017 врачи, фармакологи и биотехнологи достигли и других успехов, например, в лечении муковисцидоза, малярии и рака.
10. Пустоты в пирамиде Гизы
Методом мюонного сканирования учёные обнаружили в пирамиде Хуфу неизвестную ранее полость (Big void на схеме)
21 декабря 2017 года журнал Nature опубликовал статью о том, что в пирамиде Хеопса найдена неизвестная ранее огромная полость. Особое внимание стоит уделить и тому факту, что обнаружили её с помощью необычного метода - мюонографии. Мюоны - элементарные частицы, которые образуются в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. Подобно рентгену, они могут «просвечивать» сотни метров каменной породы, выявляя крупные неоднородности.
Международная исследовательская группа проекта ScanPyramids установила мюонный детектор в одной из камер пирамиды на несколько месяцев. Собранные данные показали, что в пирамиде, на высоте 21 метра над землёй, находится некая полость, примерно 30 метров в длину. Результаты были подтверждены двумя параллельными экспериментами, использующими другой метод. Это первая значительная структура, обнаруженная в пирамиде с XIX века, учёным ещё только предстоит определить её точную форму и назначение.
Алексей Малов, 22century.ru
Источники:
https://futurism.com/scientists-just-discovered-an-alien-planet-thats-the-best-candidate-for-life-as-we-know-it,
https://www.theguardian.com/world/2017/mar/14/worlds-first-fluorescent-frog-discovered-in-south-america,
https://www.theverge.com/2017/3/30/15117096/spacex-launch-reusable-rocket-success-falcon-9-landing,
https://gizmodo.com/this-artificial-womb-could-revolutionize-the-way-we-tre-1794605838#_ga=2.169963810.387124837.1512505352-392459969.1512505352,
https://futurism.com/4-artificial-womb-could-revolutionize-treatment-for-premature-children,
https://gizmodo.com/stunned-scientists-detect-suspected-hidden-chamber-with-1820054009,
https://saturn.jpl.nasa.gov,https://gizmodo.com/the-first-known-interstellar-asteroid-looks-incredibly-1820613194#_ga=2.70549138.387124837.1512505352-392459969.1512505352,
http://www.history.com/news/cosmic-rays-reveal-mysterious-chamber-inside-the-great-pyramid-of-giza,
https://gizmodo.com/observatories-across-the-world-announce-groundbreaking-1819500578#_ga=2.99916188.387124837.1512505352-392459969.1512505352,
https://www.theverge.com/2017/7/27/16049340/human-embryos-dna-crispr-gene-editing-us,
https://www.technologyreview.com/s/608350/first-human-embryos-edited-in-us
.