Цивилизация
Каждый из ученых, к которым обратился отдел науки «Газеты.Ru», ответил на два следующих вопроса:
— Какие бы вы отметили научные открытия 2013 года?
— Какие актуальные проблемы в вашей области науки могут быть решены в 2014 году?
Ольга Попова, старший научный сотрудник Института динамики геосфер РАН, автор статьи в Science, посвященной исследованиям Челябинского метеорита.
1-2) Для нашей области, безусловно, основным событием стал Челябинский болид, который дает возможность изучить реальные последствия вхождения в атмосферу космического объекта, проверить существующие модели взаимодействия космических тел с атмосферой и последствий таких падений, пересмотреть оценку частоты подобных событий. Нельзя не упомянуть и о продолжающейся работе марсохода Curiosity, чье изучение поверхности Марса подтвердило существование водоемов и геологическую датировку поверхности по распределению кратеров радиоизотопным калий-аргоновым методом (впервые для межпланетных миссий), и об успешном начале работы китайского лунохода.
Григорий Ениколопов, руководитель Лаборатории стволовых клеток мозга в Московском физико-техническом институте (МФТИ), автор статьи в Nature о механизме возникновения рака яичников.
1) 2013 год – среди важнейших достижений в биологии – взрывное развитие CRISPR/Cas системы, которая радикально меняет наши возможности манипулирования геномом и может стать центральной и в генной терапии, и в изучении регуляции генов, и в визуализации клеточных процессов. Еще один прорыв — возможность получения сложных тканевых органоидов из стволовых клеток, включая сложнейшие нейральные структуры, структуры печени, почек, кишечника. В совмещении с перепрограммированием клеток пациента эти работы могут сделать реальными тканевую терапию и замену поврежденных тканей и органов.
2) Прогнозы на 2014-й — технические и научные прорывы в изучении индивидуальных клеток (single cell biology), новые подходы к визуализации клеточных процессов и структур мозга, прогресс в иммунотерапии опухолей.
Александр Кирейчук, ведущий научный сотрудник Зоологического института РАН, автор статьи в Nature о том, что в древних лесах (300 млн лет назад) жили не только гигантские, но и разнообразные мелкие насекомые.
1) Научные открытия только кажутся кратковременными событиями. В действительности от наблюдения чего-то необычного до публикации, в которой это открытие обсуждается, после многочисленных проверок и встраивания его в теоретический контекст, обычно проходят годы, а нередко и многие годы. С другой стороны, хотя приходится каждый год планировать и отчитываться за научные исследования, очень рискованно оценивать те открытия, которые стали только что известны, – их значение становится понятнее и яснее по мере отдаления этого события: что-то опровергается дальнейшими исследованиями, что-то меркнет, а что-то, напротив, становится все ярче. Я бы хотел рассказать о чем-то особо запомнившемся в 2013 году. Это был 6-й международный конгресс по ископаемым насекомым, членистоногим и янтарям в очень древнем городе Библосе (Ливан).
Несмотря на то что значительное число специалистов не смогло или частично не рискнуло приехать в город, находящийся в непосредственной близости к охваченной войной Сирии, на этом форуме были довольно интересные презентации, посвященные новым открытиям, важным для различных областей биологии и геологии, новым методам исследований, уже дающим положительные результаты, а также дискуссии по положению таких крупных группировок, как отряды организмов.
Немаловажными были и обсуждения с коллегами идей и открытий, которые пока остаются неопубликованными или уже опубликованными, но не попавшими в программу конгресса.
2) Мне кажется, что использование новых методов для исследования ископаемых в ближайшие годы станет определяющим фактором, изменяющим наши представления о системе, филогении и объяснении современного многообразия наиболее многочисленного класса животных — насекомых. До сих пор в этих областях доминировали методы сравнения структурных особенностей и методы сравнения последовательностей нуклеотидов у современных представителей, по которым создавались системы, призванные объяснить филогенез и многообразие в основном на основе актуализации сведений о современной фауне, в то время как данные об историческом развитии рассматривались фрагментарными и ненадежными.
Однако вряд ли кто-то станет отрицать влияние палеонтологических исследований на представления о системе и структуре фауны современных позвоночных, в том числе на понимание происхождения человека.
Исследования по позвоночным уже достигли такой надежности, что по небольшим костным останкам специалисты могут делать весьма разнообразные суждения, не вызывающие возражений коллег. Такая же ситуация должна ожидаться и в исследованиях беспозвоночных, хотя палеоэнтомология все еще находится на стадии, когда специалисты по современным насекомым нередко сомневаются или даже не обращают внимание на результаты исторических исследований. Тем не менее познание вымерших насекомых в последние десятилетия переживает настоящий ренессанс – собирается все больше материалов различного возраста и в различных частях Земли. С другой стороны, в последнее время появились способы сканирования рентгеновским и лазерным излучениями остатков ископаемых насекомых различных типов с последующим получением 3-мерных общих реконструкций, а также деталей строения с высокой степенью разрешения.
Сканирование рентгеновским излучением с использованием синхротрона или современных компьютерно-томографических систем позволяет изучать остатки беспозвоночных в непрозрачных янтарях или осадочных минеральных породах. Лазерное сканирование на конфокальном микроскопе дает возможность исследовать биоинклюзы в янтарях с детальностью, сопоставимой с детальностью, достижимой при исследовании ныне живущих насекомых под современным микроскопом, в том числе и электронным. Эти новые возможности позволяют допускать то, что в ближайшие годы представления о многих группах насекомых или даже о многих членистоногих могут измениться, и какие-то шаги в этом направлении, наверное, будут сделаны и в 2014 году.
В заключение в связи со значением палеоэнтомологии хотелось бы напомнить, что ныне принимаемая во всем мире общая система насекомых вобрала много предложений выдающего отечественного ученого Андрея Васильевича Мартынова, работавшего в начале XX века в Зоологическом институте РАН (до 1917 года называвшимся Зоологическим музеем РАН, а после Зоологическим институтом АН СССР), в последние годы жизни участвовавшего в создании Палеонтологического института РАН. Эти предложения явились, бесспорно, результатом исследований не только современных, но и в значительной мере вымерших групп насекомых.
Игорь Чилингарян, сотрудник ГАИШ МГУ и Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, автор ряда статей в журналах Astrophysical Journal Letters, MNRAS о новых типах галактик, методах изучения звезд в них и других.
1) В рейтингах Science и Nature много написано по этому поводу. Поэтому я лучше скажу про отрицательные результаты, о которых много кричали, но так ничего и не увидели. Номер один — это звезда, поглощаемая центральной сверхмассивной черной дырой в Млечном Пути, и этот процесс должен был наблюдаться как «грандиозный космический фейерверк». Ни звезды, ни фейерверка. Получилось как с «кометой века» — кометой ISON, обломки которой даже «Хаббл» не нашел. Номер два — это ошибки в калибровке одного из частотных каналов телескопа «Планк», которые ученые коллаборации интерпретировали как уточнение космологических параметров. Эти ошибки на самом деле оказались проблемами в калибровке.
2) Наверное, нужно ждать неожиданных результатов от проектов Dark Energy Survey и от GAIA. Причем чего именно ожидать — неизвестно, потому что обычно такие проекты открывают что-то такое, чего от них никто не ожидал (как SDSS, например).
Сергей Недоспасов, заведующий кафедрой иммунологии биологического факультета МГУ, автор статьи в Science, в которой установлена роль небольшой молекулы в регуляции кишечного иммунитета, которая противоречит принятым на сегодняшний день схемам.
1) Трудно отметить работу, которая сделана именно в 2013 году. Обычно крупные открытия «готовятся» долго.
Лично на меня произвели впечатления работы американских ученых по так называемым антителам против ВИЧ-1 с широким спектром нейтрализации. Отдельные статьи по этой проблеме публиковались в течение последних десяти лет.
Но в 2013 году все это, во-первых, встало на прочную физико-химическую основу, и, во-вторых, были проведены испытания на обезьянах, которые показали, что такие антитела реально защищают от заражения.
Напомню суть проблемы. Вирус иммунодефицита человека, который вызывает СПИД, как назло устроен так, чтобы делать ошибки при своей репликации и тем самым создавать новые варианты. Эта быстрая изменчивость вируса — одна (но не единственная!) особая проблема, которая не позволяет пока создать эффективные терапевтические и профилактические вакцины.
Известно, что очень небольшая доля зараженных ВИЧ-1 способна в течение многих лет контролировать инфекцию, в том смысле, что клиническая картина СПИД у них не развивается, и титр вируса остается очень низким (их в англоязычной литературе называют elite controllers, хотя за этим звонким словом иногда стоят просто удачливые представительницы древнейшей профессии). Одной из нескольких причин такой удачливости и является присутствие защитных антител широкого спектра нейтрализации, что не позволяет новым, измененным вариантам вируса избежать контроля со стороны иммунной системы. В 2013 году были поняты структурные особенности таких антител, и, кроме того, была продемонстрирована принципиальная возможность антитело-терапии, которая идейно сходна с противодифтерийной серотерапией фон Беринга-Китасато и за которую присудили Нобелевскую премию 1901 года.
Следует подчеркнуть, что это открытие не решает проблемы настоящей вакцины против ВИЧ-1, а просто дает дополнительный инструмент для контроля инфекции.
2). Предсказания в фундаментальной науке — дело крайне неблагодарное. Большинство открытий делается совершенно не по плану, что не всегда понимают работники министерств и ведомств. Тем не менее рискну предположить, что будут получены новые очень значимые результаты в иммунотерапии — как вирусных заболеваний, так и опухолей. Хотя ни о каком «полном и окончательном» решении проблемы речи идти не может — проблема слишком сложна.