Выпуск журнала Science, подводящий итоги уходящего 2015 года, вышел в ночь на пятницу. Для того чтобы составить рейтинг самых важных научных достижений и открытий года, редакция решила посоветоваться с читателями, которые путем голосования выбрали топ-5 самых важных, на их взгляд, работ. Топ-5, впрочем, превратился в топ-6, а редакционный «лидер года» оказался в итоге на втором месте.
1-е место — пролет зонда «Новые горизонты» над Плутоном (35% голосов)
Редакция Science называет 2015 год «большим годом для маленьких планет». 6 марта космический зонд Dawn («Рассвет») впервые в истории вышел на орбиту карликовой планеты Церера, а
14 июля зонд New Horizons («Новые горизонты») пролетел над Плутоном — самой отдаленной от Земли планетой Солнечной системы (правда, статус планеты небесное тело потеряло в 2006 году) и одним из самых крупных объектов пояса Койпера — на расстоянии 12 504 км.
«Новые горизонты» уже успели передать на Землю огромное количество уникальных данных и продолжают присылать новые сведения. Так, благодаря зонду астрономы узнали, что на Плутоне есть ледяные равнины и вулканы, которые выбрасывают в воздух замерзшую смесь из льда, азота, аммиака или метана. Кроме того, выяснилось, что небо над Плутоном такого же цвета, как и над Землей, голубого, а в атмосфере присутствуют смеси органических сополимеров — толинов.
Миссия «Новых горизонтов» позволила также установить, что размер Плутона больше, чем предполагалось ранее, а это значит, что ему могут вернуть статус планеты.
Несмотря на то что кульминация полета зонда уже позади, сейчас
он направляется к другому объекту пояса Койпера под названием 2014 MU69.
Если надежды руководителя миссии Алана Штерна оправдаются и NASA одобрит продолжение миссии, то «Новые горизонты» достигнут цели в конце декабря 2019 года.
2-е место — технология редактирования генов CRISPR/Cas9 (20% голосов)
По мнению редакции Science, первое место в рейтинге должна была занять именно эта технология — впрочем, издатели справедливо замечают, что она уже дважды была в списке самых важных научных достижений в 2012 и 2013 годах.
Метод CRISPR/Cas9 позволяет редактировать геном живого организма, находя и заменяя его поврежденные участки. Зародился он в 2007 году, когда компания — производитель молочных продуктов выяснила, что у бактерий есть особый генетический механизм защиты от вирусов. Его дальнейшее исследование и привело к созданию методики: ее активное использование началось в 2012–2013 годах, но тогда она использовалась в комбинации с другими способами изменения генов.
2015 год стал для CRISPR/Cas9 знаковым потому, что метод достиг очень высокой степени развития: китайским ученым удалось с его помощью изменить геном человеческого эмбриона,
а у другой команды исследователей получилось вырезать из свиной почки следы вредных для человека вирусов, сделав орган безопасным для человека и приблизив день, когда пересадка внутренних органов от животных к людям станет реальностью.
О CRISPR/Cas9 вспоминали и в сентябре этого года — тогда компания Thomson Reuters назвала разработавших методику ученых Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудну кандидатами на получение Нобелевской премии по химии.
Несмотря на то что методика все равно остается не до конца изученной, а применять ее к людям, по словам ученых, станет возможным не менее чем через 50–100 лет, CRISPR/Cas9 уже сейчас является одним из важнейших способов изучения и изменения генома живых организмов.
3-е место — лимфатическая система головного мозга (15% голосов)
1 июня этого года журнал Nature опубликовал статью, авторы которой выяснили: в головном мозге человека скрывается ранее не замеченная лимфатическая система.
Лимфатическая система — это часть сосудистой системы, благодаря которой по организму позвоночных животных, в том числе и человека, распространяются клетки иммунной системы — лимфоциты. Ранее ученые полагали, что в головном мозге иммунные клетки появляются только тогда, когда в них появляется необходимость, то есть во время болезни.
Однако эксперименты на мышах, которым вводили контрастное вещество в заполненную спинномозговой жидкостью полость между мягкой и паутинной мозговыми оболочками головного и спинного мозга, показали, что
вещество распространяется из этого пространства до лимфатических узлов. Это значит, что лимфатическая система в головном мозге все-таки присутствует — скрыта она, как оказалось, в оболочке мозга.
Ученые утверждают, что это открытие не только позволит лучше понять, как именно взаимодействуют между собой головной мозг и иммунная система, но и открыть новый путь к лечению таких заболеваний, как менингит, болезнь Альцгеймера или множественный склероз.
4-е место — вакцина от лихорадки Эбола (10% голосов)
«Беспрецедентная кампания по разработке лекарств и вакцин от лихорадки Эбола принесла разочаровывающе мало ощутимых результатов. Однако один потенциальный игрок, которые сможет изменить ситуацию, в 2015 году, все же появился», — так говорят редакторы Science о достижении, занявшем почетное четвертое место в рейтинге научных прорывов 2015 года.
Вакцина была разработана канадскими учеными и уже успела продемонстрировать успешные результаты во время клинических испытаний на обезьянах, проведенных Всемирной организацией здравоохранения в Гвинее.
31 июля журнал The Lancet опубликовал статью, в которой говорилось: вакцина способна защитить от вируса в 75–100% случаев.
Несмотря на то что для официального одобрения вакцины потребуются новые испытания и немало времени, она все равно может быть использована для защиты людей с их информированного согласия — как экспериментальная методика. Врачи надеются, что созданное канадскими учеными лекарство поможет предотвратить повторение трагедии, произошедшей в этом году в Западной Африке по вине вируса Эбола.
5-е место — доказательство существования квантовой запутанности (6% голосов)
В конце октября этого года журнал Nature сообщил о том, что физикам удалось доказать существование явления под названием «квантовая запутанность». Квантовая запутанность означает, что
измерение свойств одной квантовой частицы, например фотона, влияет на другую квантовую частицу, которую в момент измерения от первой частицы могут отделять не просто тысячи километров, а световые годы.
За 18 дней физики провели около 250 экспериментов, в которых использовались два кристалла алмаза, расположенных на расстоянии 1,3 км друг от друга. Кристаллы синхронно облучались вспышками лазеров и микроволнового излучения, энергия которых заставляла находящиеся внутри алмазов электроны испускать кванты света — фотоны. Фотоны проходили через оптоволоконный кабель и попадали внутрь регистрирующего прибора.
Когда они начинали взаимодействовать друг с другом, это приводило к возникновению состояния квантовой запутанности между электронами, которые были источниками фотонов.
Волновая функция электронов оказалась абсолютно одинаковой, это и стало доказательством существования состояния квантовой запутанности.
5-е место — «Проект по проверке воспроизводимости» (6% голосов)
Топ-5 научных достижений превратился в топ-6 из-за того, что читатели Science посчитали одинаково важными получение физиками доказательства существования квантовой запутанности и запуск и успешную работу проекта Брайна Нозека по проверке результатов научных исследований на воспроизводимость.
Когда психолог Брайан Нозек был студентом, его заинтересовали тесты на подсознательные ассоциации, которые направлены на выявление предрассудков и предубеждений людей. Позже Нозеку пришла в голову мысль о том, что
если предрассудками обладают участники его экспериментов, то почему ими не могут обладать и сами ученые?
Если это действительно так, то предубеждения исследователей не могут не влиять на результаты их работы, особенно если речь идет о такой науке, как психология.
В 2011 году Брайан Нозек и его коллеги запустили проект под названием «Reproducibility Project» — «Проект по проверке воспроизводимости». Его цель — проверка результатов психологических исследований.
В 2015 году журнал Science опубликовал статью, в которой говорилось:
из 100 проверенных исследований только 36% повторных экспериментов показали статически значимый результат по сравнению с 97% оригинальных работ.
Нозек не стал останавливаться на психологии — второй проект по проверке результатов исследований, связанных с изучением рака, должен представить первые результаты в следующем году.
Редакция журнала Science отмечает, что 2015 год стал неудачным для древних людей: обнаружение и исследование останков ранее неизвестного предка человека вида Homo naledi, которого сами ученые окрестили «человеком безмозглым» и который может переписать эволюцию человека, оказались на седьмом месте. А секвенирование генома кенневикского человека — древнего предка коренного населения Америки — и вовсе заняло последнее, десятое место.
Издатели сообщили и о том, на чем они собираются сфокусировать внимание в 2016 году: в список из трех пунктов попала работа обсерватории LIGO по экспериментальному обнаружению гравитационных волн космического происхождения, работы генетиков по окончательному выяснению того, где и когда были одомашнены собаки, а также запуск спутника французскими исследователями, которые собираются повторить эксперимент Галилея по бросанию различных предметов с Пизанской башни, но в несколько ином масштабе. Спутник должен будет через два года сбросить на Землю два цилиндра, сделанных из разных материалов — титана и платинородия. Физики хотят проверить, действительно ли цилиндры будут падать с одинаковым ускорением, как это получилось у Галилея.