Десятка лучших: журнал Science назвал обнаружение звёздного источника гравитационных волн прорывом года

Главным открытием года по версии престижного научного журнала Science стало обнаружение гравитационных волн, порождённых во время слияния нейтронных звёзд в галактике NGC 4993. Проект "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказал о сенсационном космическом "ДТП" в этом материале.

Слухи о случившемся просочились чуть раньше, но учёные упорно хранили молчание, пока лучшие телескопы, работающие в самых разных диапазонах, были направлены на галактику NGC 4993. Мы также подробно писали об этой детективной истории. Но спустя время, в октябре, было объявлено о долгожданном событии: впервые источником гравитационных волн, которые до августа 2017 года фиксировали уже трижды (а затем ещё раз европейским детектором), было не столкновения чёрных дыр, а слияние нейтронных звёзд.

И именно 17 августа астрономы всего мира стали свидетелями того, чего никогда прежде не видели: за 130 миллионов световых лет две нейтронные звезды "закрутились в спиральном танце", породив эффектный "взрыв", который и был изучен обсерваториями.

Событие подтвердило несколько ключевых астрофизических моделей, показало рождение многих тяжёлых элементов и (снова) позволило проверить на профпригодность общую теорию относительности, как никогда прежде. В журнале Science признают: первое наблюдение слияния нейтронных звёзд стало настоящим прорывом науки в уходящем году.

По словам астронома и члена франко-итальянской команды VIRGO Марики Бранчези (Marica Branchesi), которая, отметим, попала в список топ-10 учёных этого года по версии журнала Nature, "это было всё, на что я когда-то надеялась". Исследователи, начиная строить детекторы LIGO и VIRGO, мечтали о том, что им когда-нибудь удастся обнаружить столкновения нейронных звёзд.

К слову, обнаружение гравитационные волн признали прорывов науки и 2016 года. И тут нельзя не вспомнить и о том, что Нобелевскую премию по физике вручили как раз за открытие неуловимой "ряби" пространства-времени. Интересно, чем удивят нас астрономы в следующего году?

Журнал отметил и другие исследования. В частности, речь идёт о кри­о­э­лект­рон­ной микроскопии (крио-ЭМ), для исследователей этой темы уходящий год был богат на премии и признание. Поскольку Нобелевскую премию по химии в этом году присудили "за развитие методов криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул в растворе".

Поясним, что метод криоэлектронной микроскопии без преувеличения открыл новую эру в биохимии. Он позволяет исследовать образец в родной среде при криогенных температурах (то есть температуре, при которой азот находится в жидком состоянии).

Проще говоря, такая технология позволяет учёным создать своего рода стоп-кадр изображения сложных молекул в то время, как они взаимодействуют друг с другом.

Возможности, которые открывает новый метод визуализации, можно без преувеличения назвать безграничными. Крио-ЭМ помогает учёным в понимании химии жизни, а это широкое направление науки позволяет специалистам всего мира делать множество увлекательных открытий.

Изучение устойчивости к антибиотикам, борьба с вирусом Зика и другими патогенами, создание новых препаратов и методов лечения – это лишь некоторые из исследований, которые невозможно было бы провести без открытия такой технологии.

В Science не обошли стороной и то, что в этом году физики заметили самые неуловимые субатомные частицы, нейтрино, по-особенному отталкивающие атомные ядра. Достижение не требовало массивного оборудования, обычно использующегося для обнаружения нейтрино. Вместо этого учёные справились с задачей при помощи портативного детектора, который весит примерно столько же, сколько и микроволновая печь.

Теперь переносимся в совершенно другую область исследований – антропологию. В этом году учёные изучили древнейшие останки Homo sapiens, которые могут переписать историю нашего вида. По мнению исследователей, в этом году окончательно стало ясно: идея того, что все современные люди появились из одной "колыбели человечества" в восточной Африке порядка 200 тысяч лет назад, себя не оправдала.

Окаменелые останки пяти древних человек, найденные в северной Африке, показали, что Homo sapiens появился по крайней мере на 100 тысяч лет раньше (по самым скромным подсчётам), чем считалось прежде. И это, в свою очередь, говорит о том, что наш вид эволюционировал по всему континенту.

Следующий пункт главного научного "хит-парада" года. Более 60 тысяч генетических аберраций (изменений) связаны с заболеваниями человека, а почти 35 тысяч из них вызваны самыми малыми ошибками: изменениями только в одной базе ДНК в конкретной точке генома. И в этом году генетики объявили о важнейшем усовершенствовании метода "редактирования оснований".

Инструменты, разработанные двумя разными группами из Института Броуда, объединяющего Гарвард и Массачусетский технологический институт, являются вариациями системы CRISPR.

"Но новые методы больше похожи на "точную химическую хирургию", — говорит химический биолог Дэвид Лю (David Liu) из Гарвардского университета, возглавлявший одну из исследовательских групп. К слову, именно он возглавил список топ-10 учёных 2017 года по версии журнала Nature.

Новый метод позволил учёным внести необходимые исправления в эмбриональные клетки почек человека и клетки рака кости (с 50% эффективностью), уверяют разработчики. Более подробно "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) описали результаты работы в этом материале.

На протяжении десятилетий биологи "сосали лапу", пока те же физики регулярно обменивались черновыми рукописями своих будущих научных статей в Сети (делалось это на специальном портале). Но свой сайт препринтов появился и у биологов (нет, не в этом году). В итоге тысячи учёных опубликовали свои не рецензированные работы в Сети. И именно в 2017 году сайт "биоархива" (bioRxiv) ждал по-настоящему небывалый успех.

Первый шаг был сделан четыре года назад, когда "биоархив" был запущен, спонсируемый лабораторией Cold Spring Harbor, базирующейся в штате Нью-Йорк. Спустя время он вырос и на нём уже публиковали экспериментальные исследования из таких областей как микробиология, клеточная биология и нейробиология.

Многие учёные стали убеждать своих коллег, что препринты только ускоряют темп развития науки и помогают молодым исследователям выстраивать научно-исследовательские работы.

В начале этого года разные организации в США и Великобритании разработали политику, поощряющую обмен препринтами. В апреле благотворительная организация Chan Zuckerberg Initiative объявила об инвестиции (сумма не раскрывается) в bioRxiv, что укрепило его позиции в качестве самого популярного сервера для биологов.

Большинство журналов теперь позволяют авторам размещать свои статьи в виде препринтов (то есть их первичное содержание уже раскрыто), а некоторые редакторы даже ищут статьи для публикации на bioRxiv.

На седьмом месте рейтинга расположился препарат, призванный лечить сразу несколько видов смертоносного рака. В мае этого года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило первое подобное лечение под названием пембролизумаб. Он создан для борьбы с раком лёгких, меланомой и прочими видами рака кожи, а также лимфомой. И лекарство уже было опробовано для лечения таких состояний.

На восьмом месте "хит-парада" Science — исследование, которое помогло учёным "привести в семью" гоминид ещё одного члена — вид Pongo tapanuliensis. Прошло почти 90 лет с тех пор, как учёные последний раз обнаружили новый вид гоминид. Так что в ноябре была настоящая причина для торжества, когда исследователи впервые представили третий вид орангутанга.

Существует только одна небольшая популяция этих животных (примерно 800 особей). Обитает она в лесу в Индонезии, и, к сожалению, биологи уже беспокоятся об исчезновении обнаруженного вида.

Девятая строчка рейтинга. В "подвале" мира, замёрзший во льдах, находится портал в другой мир: крошечные пузырьки поймали воздух древней атмосферы Земли. В августе этого года учёные объявили, что им удалось выудить из недр планеты лёд, возраст которого составляет 2,7 миллиона лет. И он на 1,7 миллиона лет старше, чем любой другой изученный прежде образец льда (к слову, они порой теряются из-за весьма обидных технических неполадок).

И, как говорится, последний по списку, но не по значению: прорывные исследования в генетике, которые проводились на протяжении многих лет, увенчались успехом в клинических испытаниях. Ранее в этом году специалисты сообщили, что они спасли жизни детей, родившихся с унаследованным нервно-мышечным заболеванием. Учёные добавили недостающий ген в их спинальные нейроны. Если не лечить такой недуг, дети умирают в возрасте двух лет.

Учёные доставили новый ген через гемато-энцефалический барьер, который защищает головной и спинной мозг от патогенов и токсинов, переносимых кровью. Этот шаг может открыть дверь к использованию генной терапии для лечения других нейродегенеративных болезней.

Ключом к успеху стал безобидный вирус (аденоассоциированный вирус, AAV), который широко используется в генной терапии, чтобы переправить гены точно к цели. В 2009 году специалисты выяснили, что особенный тип вируса — AAV9 – можно внедрить в головной и спинной мозг новорождённым мышам.

В 2017 году выяснилось, что новая внутривенная AAV9 генная терапия способна остановить спинальную мышечную атрофию – самую распространённую генетическую причину смерти младенцев. Новорождённым с таким недугом не хватает белка, необходимого двигательным нейронам в спинном мозге, мышцы младенцев ослабевают, и в конечном итоге они теряют возможность дышать.

В ноябре учёные сообщили: 11 из 12 детей, получивших новую терапию, могут недолго, но самостоятельно говорить, есть и сидеть.

Результаты исследования следуют за другими важными достижениями генной терапии этого года. Двух методов лечения от рака, при которых иммунные клетки пациента генетически перепрограммируются вне тела, а затем заново внедряются в организм. А совсем недавно, 19 декабря, в США была одобрена ещё одна генная терапия для лечения одной из форм слепоты.