Каждый из ученых, к которым обратился отдел науки «Газеты.Ru», ответил на вопрос: «Какие бы вы отметили научные открытия 2015 года?»
Ботанические мигранты
Андрей Куприянов, Институт экологии человека Сибирского отделения РАН, автор статьи о распространении чужеродных растений на планете в журнале Nature:
Ботаники нечасто попадают в фокус мировых СМИ, хотя наука ботаника остается важнейшей для жизнедеятельности человечества. В настоящее время вся мировая общественность обсуждает процесс переселения народов Ближнего Востока, Северной Африки, Средиземноморья в индустриально развитые страны Европы. Этот процесс подвергается тщательному анализу, но спрогнозировать изменения социально-экономического будущего этих стран никто не может.
В этом году впервые в мире ботаники подсчитали количество ботанических «мигрантов». Цифра оказалась довольно внушительной — более 13 тыс. видов.
Многие из этих видов становятся чрезвычайно агрессивными в новых для них странах и трансформируют тысячелетиями сложившиеся растительные сообщества. Одной из главных причин усиления процессов миграции видов является потепление климата, в результате снимаются климатические барьеры и размываются границы ареала. Другой причиной является глобализация человеческой деятельности, в результате которой разрушаются государственные границы и проникновение семян растений становится неизбежным. Глобальность этого процесса, неопределенность экологических и экономических последствий ставят перед ботаниками чрезвычайно важную проблему поиска методов сдерживания миграционных потоков растений и снижения неблагоприятного их воздействия на природные экосистемы.
Мигранты древние
Олег Балановский, доктор биологических наук, Институт общей генетики и Медико-генетический научный центр, автор опубликованного в журнале PLoS ONE исследования про генофонд славян:
В области изучения древних миграций человечества в 2015 году произошел настоящий прорыв благодаря древней ДНК. ДНК, выделенная из останков людей, которые находят при археологических раскопках, никогда еще не изучалась так точно, так массово и с такими важными выводами. Было показано, что расселение первых земледельцев из Малой Азии в Европу действительно имело место около 7 тыс. лет назад и что эта миграция значительно изменила генетический облик европейцев. Но возможность этого предполагалась уже давно. А совсем новым стало обнаружение столь же массовой миграции из причерноморских степей 4 тыс. лет назад, что сделало генофонд Европы уже практически таким же, как современный.
Новизна была не только в результатах этих исследований, но и в том, как они проводились.
Слово «междисциплинарность» сейчас теряет ценность, потому что о ней так много говорят и так мало реального синтеза результатов разных наук. Но это настоящие междисциплинарные исследования, когда генетики работали совместно с археологами, а осмысляли результаты вместе с лингвистами.
Бифидобактерии от рака
Владимир Смеянов, доцент кафедры естественных наук Медицинского института (Северо-Кавказская государственная гуманитарно-технологическая академия), один из авторов исследования индивидуальной стабильности бифидобактерий, опубликованного в журнале PLoS ONE:
В уходящем году вышло множество интересных публикаций как в области моих непосредственных научных интересов — изучения микробиоты человека и ее роли в норме и патологии, — так и в микробиологии в целом. Хотелось бы особо выделить две статьи, одновременно опубликованные американскими и французскими учеными в одном из ноябрьских номеров журнала Science.
Обе работы описывают обнаружение феномена необходимости нормальных микроорганизмов кишечника для успеха терапии меланомы на животных моделях с использованием моноклональных антител. Хотя участие кишечных микроорганизмов как в онкогенезе, так и, наоборот, в формировании противоопухолевой защиты за счет стимуляции имунной системы было известно и ранее, авторами была впервые установлена роль конкретных микроорганизмов в обеспечении активации Т-клеточного звена иммунитета, что необходимо для обеспечения эффективности современных противоопухолевых препаратов. В частности, группа ученых из Университета Чикаго обнаружила необходимость бифидобактерий для обеспечения эффективности одного из передовых таргетных противоопухолевых препаратов — моноклональных антител против PD-L1 (лиганда к белку 1 программируемой гибели клеток, который продуцируется в избыточных количествах многими опухолями, что приводит, например, к подавлению противоопухолевого иммунитета).
Но самое интересное в результатах, сообщенных в статье, — это то, что
введение мышам только бифидобактерий (без антител) приводило к аналогичному эффекту — подавлению роста опухоли. Конечно же, я не стал бы переносить напрямую результаты модельных экспериментов на мышах в клиническую практику, требуется проведение дополнительных испытаний.
Оказалось, что бифидобактерии способны активировать так называемые дендритные клетки, которые, в свою очередь, активируют уничтожающие опухоль цитотоксические Т-лимфоциты. Причем эффект наблюдался только при применении живых бифидобактерий. Группа французских ученых идентифицировала несколько дополнительных бактерий, обладающих аналогичным стимулирующим эффектом при применении другого препарата моноклональных антител. По моему мнению, важность этих работ не может быть недооценена, так как теперь становятся более понятными механизмы различий индивидуальных реакций больных на противоопухолевую терапию и открываются потенциальные возможности к значительному улучшению лекарственной терапии раковых заболеваний.
Я ожидаю в следующем году значительной активизации исследований в данном направлении, в том числе и проведения клинических испытаний комбинированной (антитела плюс пробиотики) терапии.
К другим заметным работам прошлого года я бы отнес обнаружение так называемого индивидуального микробного облака, сопровождающего каждого человека, а также обнаружение возможной ассоциации вируса лейкемии коров с развитием рака груди у женщин.
Нельзя оставить незамеченными эксперименты китайских ученых по первой попытке использования технологии CRISPR — Cas9 (которая была впервые открыта у бактерий) — для редактирования гена, вовлеченного в развитие наследственного заболевания (бета-талассемии) на ранних стадиях развития человеческих эмбрионов.
Медаль за сверхпроводимость
Владимир Пудалов, руководитель Центра по исследованию высокотемпературных сверхпроводников и других сильно коррелированных электронных систем (ЦКП ФИАН), автор статьи в журнале Nature Communications, рассказывающей, как определить теплоемкость двумерных систем, измерив связанную с ней величину — энтропию, меру неупорядоченности:
Открытие сверхпроводимости в H2S(H3S) (сероводород. — «Газета.Ru») с критической температурой 203К при высоком давлении (около 2МБар) Михаилом Еремцом и сотрудниками из Института химии общества имени Макса Планка в Майнце. Это открытие важно не столько как рекорд (на 40К выше предыдущего рекорда), но как доказательство возможностей спаривания электронов за счет самого простого механизма — взаимодействия электронов с фононами (колебаниями решетки). На эту тему ранее было высказано много скептицизма и ошибочных заключений об исчерпании его возможностей.
Эксперименты, однако, продемонстрировали перспективность такого пути достижения сверхпроводимости при комнатных температурах и конструирования новых сверхпроводящих материалов для практических применений.
За это открытие Михаил Еремец в декабре этого года получил медаль имени Уго Фано.
Место одноклеточных и вода на Марсе
Денис Тихоненков, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории микробиологии при Институте биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, автор статьи о происхождении паразитизма в журнале PNAS:
Для меня в этом году наиболее интересными были результаты работ по установлению филогенетического положения некоторых простейших одноклеточных организмов, занимающих предковое эволюционное положение по отношению к многоклеточным животным и человеку.
Елена Попова, старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ, автор статьи о циклах солнечной активности, опубликованной в журнале Scientific Reports:
Мне показалось интересным открытие на Марсе жидкой воды. Были опубликованы результаты анализа снимков, полученных инструментом High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) орбитального марсианского аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Ученые обнаружили темные полосы, появляющиеся на поверхности планеты в теплое время года и похожие на отложения солей, и сделали вывод, что они могут образовываться на месте периодических потоков воды в жидком состоянии. Эти образования проявляют себя в теплое время года и исчезают — в холодное. Ученые предположили, что на Марсе существуют сезонные потоки жидкой соленой воды.