Найважливіші відкриття XXI століття

170

За 17 років з початку нового тисячоліття люди і не помітили, що потрапили в інший світ: ми живемо в іншій Сонячній системі, вміємо ремонтувати гени і управляти протезами силою думки. Нічого цього у XX столітті не було.

Генетика

Геном людини повністю секвенирован

Робот сортує ДНК людини в чашках Петрі для проекту The Human Genome

Проект «Людський геном» (The Human Genome Project) почався в 1990 році, у 2000-му був випущений робочий чернетка структури геному, повний геном — в 2003 році. Однак і сьогодні додатковий аналіз деяких ділянок ще не закінчений. В основному він був виконаний в університетах і дослідницьких центрах США, Канади і Великобританії. Секвенування генома має вирішальне значення для розробки ліків і розуміння того, як влаштовано людське тіло.

Генна інженерія вийшла на новий рівень

В останні роки було розроблено революційний метод маніпуляції ДНК за допомогою так званого CRISP-механізму. Ця методика дозволяє вибірково редагувати певні гени, що раніше було неможливо.

Математика

Доведена теорема Пуанкаре

У 2002 році російський математик Григорій Перельман довів теорему Пуанкаре, одну з семи завдань тисячоліття (важливі математичні проблеми, рішення яких не знайдено протягом десятків років). Перельман показав, що вихідна тривимірна поверхня (якщо в ній немає розривів) обов’язково буде еволюціонувати в тривимірну сферу. За цю роботу він отримав престижну «медаль Філдса», аналог Нобелівської премії в галузі математики.

Астрономія

Відкрита карликова планета Еріда

Вперше Еріду сфотографували ще 21 жовтня 2003 року, але помітили на знімках лише на початку 2005-го. Її відкриття стало останньою краплею у спорах про долю Плутона (продовжувати його вважати планетою чи ні), що змінило звичний образ Сонячної системи (див. стор 142-143).

Виявлена вода на Марсі

У 2005 році апарат «Марс Експрес» Європейського космічного агентства виявив великі поклади водяного льоду недалеко від поверхні — це дуже важливо для подальшої колонізації Червоної планети.

Фізика

Глобальне потепління — швидше, ніж очікувалося

У 2015 році вчені з Всесвітнього центру моніторингу льодовиків при Цюріхському університеті (Швейцарія) під керівництвом доктора Міхаеля Цемпа, працюючи спільно з колегами з 30 країн, встановили, що темп танення льодовиків на Землі до цього часу, порівняно з усередненими показниками за XX століття, виріс в два-три рази.

Виявлена квантова телепортація

Така телепортація відрізняється від телепортації, про яку люблять говорити фантасти, — при ній матерія або енергія не передаються на відстань. Експерименти по передачі квантових станів на великі відстані були вдало проведені за останні 15 років не менше ніж десятком наукових груп. Квантова телепортація дуже важлива для створення надзахищених шифрів і квантових комп’ютерів.

Експериментально підтверджено існування графена

Його двовимірна (товщиною в один атом) кристалічна решітка проявляє незвичайні електрофізичні властивості. Вперше графен був отриманий Андрієм Геймом і Костянтином Новоселовим у 2004 році (Нобелівська премія за 2010-й). Його планується використовувати в електроніці (в надтонких і надшвидких транзисторах), композитах, електродах і т. д. Крім того, графен — другий по міцності матеріал на світі (на першому місці — карбін).

Доведено існування кварк-глюонної плазми

У 2012 році експерименти фізиків, які працюють з прискорювачем RHIC в Брукхейвенській національній лабораторії (США) потрапили в Книгу рекордів Гіннесса з формулюванням «за найвищу температуру, отриману в лабораторних умовах». Зіштовхуючи іони золота на прискорювачі, вчені домоглися виникнення кварк-глюонної плазми з температурою 4 трильйони °С (в 250 тисяч разів гарячіше, ніж у центрі Сонця). Через приблизно микросекунду після Великого вибуху Всесвіт була наповнена якраз такий плазмою.

Знайдено бозон Хіггса

Існування цієї елементарної частинки, що відповідає за масу всіх інших часток, теоретично було передвіщено Пітером Хиггсом ще в 1960-х роках. А знайдена вона була під час експериментів на Великому адронному колайдері у 2012-му (за що Хіггс, спільно з Франсуа Энглером, отримав Нобелівську премію 2013 року).

Біологія

Людей поділили на три энтеротипа

У 2011 році вчені з Німеччини, Франції та кількох інших дослідницьких центрів довели, що з генетики населяють нас бактерій люди діляться на три категорії, або энтеротипа. Ентеротіп людини проявляється в різній реакції на їжу, ліки і дієти, і тому стало ясно, що ніяких універсальних рецептів у цих областях існувати не може.

Створена перша синтетична бактеріальна клітина

У 2010 році вчені з Інституту Крейга Вентера (був одним з лідерів перегонів по розшифровки людського геному) створили першу повністю синтетичну хромосому з геномом. Коли її вбудували у бактеріальну клітину, позбавлену генетичного матеріалу, вона почала функціонувати і ділитися з запропонованим новим геномом законами. У перспективі синтетичний геном дозволить створювати вакцини проти нових вірусних штамів за години, а не за тижні, проводити ефективне біопаливо, нові харчові продукти і т. д.

Вдало записані і перезаписані спогади

Починаючи з 2010 року кілька дослідницьких груп (США, Франція, Німеччина) навчилися записувати в мозок мишей помилкові спогади, прати реальні, а також перетворювати приємні спогади в неприємні. До людського мозку справа поки не дійшла, але залишилося недовго.

Отримані «етичні» (не з ембріонів) плюрипотентні стовбурові клітини

У 2012 році Сін’я Яманака спільно з Джоном Гердоном стали лауреатами Нобелівської премії за відкриття 2006 року — отримання плюрипотентних стовбурових клітин миші шляхом епігенетичного перепрограмування. За наступне десятиліття не менше десятка наукових груп домоглися вражаючих успіхів в цій області, в тому числі з людськими клітинами. Це віщує швидкі прориви в терапії раку, регенеративної медицини, а також клонування людини або її органів).

Палентология

Вперше виявлені м’які тканини динозавра

Мері Швейцер керувала науковою групою, яка описала колаген, виділений з стегнової кістки Tyrannosaurus гех

Молекулярний палеонтолог Університету Північної Кароліни Мері Швейцер у 2005 році в скам’янілій кінцівки підлітка-тиранозавра з Монтани (віком 65 млн років) виявила м’які тканини. Раніше вважалося, що будь-які білки порозкладають максимум за кілька тисяч років, тому ніхто їх у скам’янілостях і не шукав. Після цього м’які тканини (колаген) були виявлені і в інших найдавніших зразках.

У людей виявлені гени неандертальців і «денисівської людини»

Учасники міжнародного симпозіуму «Перехід до верхнього палеоліту в Євразії: культурна динаміка і розвиток роду Homo» оглядають місце розкопок в центральному залі Денисової печери

З робіт двох наукових груп стало ясно, що від 1 до 3% геному середньостатистичного європейця або азіата сходить до неандертальців. Але у кожного сучасного індивідуума присутні несхожі неандертальські алелі (різні форми одного і того ж гена), тому загальна сума «неандертальські» генів куди вище, до 30%. «Спадкоємці» неандертальців (схрещування відбувалося близько 45 тисяч років тому) — в основному європейці; у азіатів в геномі присутні сліди схрещування з ще одним гомінідом — «денисівською людиною». Самі «чисті» Homo sapiens — вихідці з Африканського континенту.

Медицина

По диханню розпізнана рання стадія раку легенів

Рік тому група ізраїльських, американських і британських учених розробила пристрій, який здатний точно ідентифікувати рак легень і визначити, в якій стадії він знаходиться. Основою пристрою став аналізатор дихання з вбудованим наночипом NaNose, здатний «винюхати» ракову пухлину з 90-процентною точністю, навіть коли раковий вузлик практично непомітний. Незабаром варто очікувати аналізаторів, які зможуть «запаху» визначати й інші види раку.

Розроблено перше повністю автономне штучне серце

Фахівці американської компанії Abiomed розробили перший в світі повністю автономне постійне штучне серце для імплантацій (AbioCor). Штучне серце призначене для пацієнтів, у яких неможливо лікування власного серця або імплантація донорського.

Біоніка

Створені біомеханічні пристрою і протези, контрольовані зусиллям думки

Американець Зак Вотер випробував біонічний ножний протез, піднявшись по сходах на 103-й поверх хмарочоса Уілліс-тауер, розташованого в Чикаго

У 2013 році з’явилися перші дослідні зразки «розумних» протезів із зворотним зв’язком (емуляцією дотикових відчуттів), які дозволяють людині відчувати те, що «відчуває» протез. У 2010-х роках створені і окремі від людини пристрої, керовані тільки через уявний інтерфейс (іноді з інвазивними контактами, але частіше це схоже на головний обруч з сухим електродом), — комп’ютерні ігри і тренажери, маніпулятори, транспорт тощо

Електроніка

Перейдено петафлопсный бар’єр

В 2008 році новий суперкомп’ютер в Лос-Аламосі (США) заробив зі швидкістю понад квадрильйона (тисяча трильйонів) операцій в секунду. Наступний бар’єр, эксафлопсный (квинтиллион операцій в секунду) буде досягнуто в найближчі роки. Системи з такою неймовірною швидкістю необхідні в першу чергу для високопродуктивних обчислень — обробки даних наукових експериментів, кліматичного моделювання, фінансових операцій і т. д.

джерело

Мітки:наука, відкриття