Прорывы года: что мы узнали о мозге, генах и космосе (7 фото)

Три авторитетных научно-популярных журнала – Nature, Science и MIT Technology Review опубликовали свои рейтинги важнейших открытий и изобретений уходящего года. Slon суммировал их и рассказывает, что нового мы узнали или начали узнавать о собственном мозге, генах, космосе, не таких уж, как выясняется, неизлечимых болезнях и многом другом.

Мозг

Это похоже на каламбур, но по совокупности заслуг, перспективных проектов и новых знаний в 2013 году лидируют мозги – точнее, науки о мозге.

Во-первых, речь, конечно, о двух проектах, по амбициозности напоминающих Вавилонскую башню. В апреле Барак Обама объявил, что государство потратит $100 млн на создание новых методов исследования живого мозга, чтобы затем с их помощью можно было построить подробную карту работы мозга на всех уровнях – от каждой клетки до целого органа. Американская программа называется BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnology).

Европейские нейробиологи не остались в долгу у своих американских коллег и начали в октябре строительство Human Brain Project, который будет чем-то вроде нейроадронного коллайдера: 130 научных организаций по всей Европе (со штаб-квартирой в Швейцарии) создадут на шести платформах суперкомпьютер для симуляции работы мозга человека.

В конечном итоге оба проекта нацелены на то, чтобы понять, как работает самая сложная система во Вселенной, в которой миллиарды клеток связаны сотнями миллиардов связей. Поняв, что и как творится у человека в голове, ученые смогут подобрать ключи к неврологическим болезням, поднимать на ноги парализованных людей, лечить душевные болезни. Словом, действительно человечество сможет подняться туда, куда по легенде должна была привести Вавилонская башня.

Однако запуск двух мегапроектов не единственное, что произошло хорошего в нейробиологии. Nature отмечает первую работу, в которой удалось наглядно продемонстрировать, как загораются отдельные клетки и весь живой мозг, когда по ним пробегают электрические импульсы, и это действительно завораживающее зрелище.

Не уступает ему по красоте номинант журнала Science под названием CLARITY – новый метод обработки нервной ткани (неживой), который позволяет промыть мозги, сделать их прозрачными, а затем светящимся гелем прокрасить в нем отдельные клетки.

Наконец, MIT Technology Review рассказывает о совсем уж невероятном проекте Теодора Бергера из Университета Южной Калифорнии, который строит электронные биосовместимые чипы памяти. Их буквально можно будет вставлять в мозги, чтобы компенсировать разрушение собственной ткани мозга. Для этого, конечно, сначала нужно понять, что такое память и как она устроена, и, по словам Бергера, он уже приблизился к этому пониманию.

Гены

Журнал Science отмечает технику редактирования генома, которую ученые позаимствовали у бактерий, чтобы исправлять мелкие, но роковые ошибки в структуре ДНК, которые приводят к болезням вроде серповидно-клеточной анемии. Недавно мы подробно писали об этой технике CRISPR/Cas и бостонском стартапе Editas на $43 млн, в основе которого лежит этот метод.

Другое достижение, связанное с генами, лежит в правовой плоскости: американский Верховный суд постановил, что гены не могут быть запатентованы. Это значит, что пациенты получат более доступное тестирование на наследственные мутации (в первую очередь речь шла о мутациях предрасположенности к раку груди BRCA1 и 2), а для компании Myriad Genetics, которая обладала патентами на многие гены, наступают не лучшие времена.

MIT Technology Review посвящает одну из номинаций, напротив, крайне противоречивому генетическому стартапу. В уходящем году компания Illumina, лидер по продаже секвенаторов (машин для расшифровки ДНК), вложила $500 млн в калифорнийский стартап Verinata, который располагает технологией расшифровки ДНК плода на ранних стадиях беременности. Причем, что важно, эта неинвазивная процедура не требует опасных манипуляций: у матери берут кровь, из нее вылавливают фрагменты ДНК плода и тестируют. Пока что эту технологию используют для диагностики заболеваний вроде синдрома Дауна. Но что будет, когда будущая мама без усилий сможет узнавать пол, цвет глаз и волос, музыкальные и спортивные способности ребенка? Стоит порефлексировать над этими вопросами, если мы собираемся жить в ближайшем будущем, поскольку такое тестирование, очевидно, вот-вот станет нормой.

ВИЧ и рак

Вряд ли сговариваясь, Nature и Science будто бы поделили между собой две главные болезни XXI века. В обоих случаях есть масса поводов для оптимизма.

Прогресс, которого ученые достигли в профилактике и лечении ВИЧ и СПИДа в уходящем году, внушает большой оптимизм. В марте Nature писал про случай полного излечения ребенка от ВИЧ. А вакцинологи обнаружили слабое место у неуязвимого вируса и создали вакцину, которая защищала от вируса лабораторных обезьян.

Science главную номинацию года посвятил иммунотерапии рака – хитрым генно-инженерным методам, посредством которых можно обучить собственные иммунные клетки организма распознавать злокачественные новообразования и атаковать их. Недавно Slon подробно писал о них.

Вирусы и вакцины

Science в этой номинации прорывом года называет вакцину респираторно-синцитиального вируса, которую ученым удалось создать посредством компьютерного моделирования. Сначала они кристаллизовали белок – антитело, которое организм вырабатывает, чтобы бороться с вирусом, – затем проанализировали его структуру и, отталкиваясь от нее, сконструировали иммуноген, то есть вакцину. Есть надежда, что этот метод в ближайшем будущем позволит создать вакцину для ВИЧ.

Nature, в свою очередь, в этой номинации присудил приз медицинским работникам, которые буквально под страхом смерти продолжают вакцинировать от полиомиелита детей в Афганистане, Нигерии и Пакистане – трех последних странах, где постоянно циркулирует этот вирус. Впрочем, периодически вспышки возникают еще в 180 странах, так что до полной победы над вирусом пока далеко.

Космос

Вселенная оказалась примерно на миллиард лет старше, чем мы думали. 13,82 миллиарда лет – таков ее новый возраст, рассчитанный с помощью точных снимков микроволнового излучения, сделанных телескопом «Планк». Подробно о том, что такое реликтовое излучение и как с его помощью можно определить возраст Вселенной, в интервью Slon рассказывал астроном Дмитрий Сурдин.

Кроме того, в этом году ученые пришли к выводу, что Вселенная более чем на 95 процентов состоит из темной материи и темной энергии, а привычная нам материя составляет меньше пяти процентов вселенной.

Журнал Science тихо помянул «Вояджер», который в этом году вышел за пределы Солнечной системы: топливо у него на исходе, миссия окончена, и впереди у него вечность.

Но главное событие, связанное с космосом, – это, конечно, Челябинский метеорит; он упал достаточно далеко от города и не уничтожил его, но достаточно близко, чтобы оставить множество бесценных для науки фото- и видеосвидетельств. О двух основательных научных исследованиях этого метеорита Slon писал месяц назад.

Микрокосм

Science также отмечает начало эры микробиома, точнее, переосмысления микробов, живущих в человеке. О том, что человек – это ходячая колония микроорганизмов и что дружба и сотрудничество с внутренними бактериями спасут человечество, Slon писал в начале декабря.

Роботы

Наконец, MIT Technology Review выбрал героем года робота Baxter – «синего воротничка», который во многом умнее, способнее и дешевле многих других машин. При этом движения его осторожны и легки благодаря особым сенсорам в руках, а на лице отражаются эмоции. Словом, производственный робот нового поколения настолько продвинутый и обаятельный, что даже немного жуткий. Здесь можно почитать интервью Slon с создателем Бакстера – Родни Бруксом.


Интересные материалы: