Топ-10 научных открытий по версии Science

Планета, на которой может быть жизнь, сбывшееся предсказание Эйнштейна, обезьяны, понимающие мотивы людей, и машина, играющая лучше человека. Эти и другие открытия журнал Science посчитал самыми яркими и важными в 2016 году. Кратко о каждом из них рассказывает Indicator.Ru.

Первую позицию рейтинга занимает открытие, о котором говорят даже те, кто не имеет никакого отношения к физике. Обнаружение ряби пространства-времени — нашумевших гравитационных волн — является событием, которого ученые ждали уже очень давно, а именно сто лет. В 1916 году Альберт Эйнштейн предположил в своей статье, рассказывавшей об общей теории относительности, что существуют некие гравитационные возмущения, которые способны менять геометрию пространства и времени. С помощью лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO физики наконец смогли увидеть то, что так четко представлял Эйнштейн, — волны, возникшие в результате слияния двух черных дыр, которые находятся на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли.

Открытие не стало точкой в гипотезе Эйнштейна, а, напротив, положило начало новому направлению в науке — гравитационной астрономии. По мнению экспертов Science, открытие поможет найти новый способ разглядеть происходящее во Вселенной. В дальнейшем физики строят планы по запуску лазерно-интерферометрической космической антенны LISA. Три таких аппарата, координированно облетающих Солнце, образуют треугольный интерферометр с плечом длиной более миллиона километров, что позволит антенне фиксировать гравитационные волны длиной до миллиарда километров, тогда как способности LIGO пока существенно меньше: обсерватория улавливает волны длиной несколько тысяч километров. Это значит, что в будущем исследователи смогут отследить слияния меньших по массе сверхмассивных черных дыр с высокой точностью.

Вторым по важности достижением науки журнал Science назвал открытие экзопланеты Proxima b на орбите красного карлика Проксима Центавра. Пока о космическом теле известно не так много: его диаметр больше земного примерно в 1,2 раза, и находится планета гораздо ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу. По мнению ряда астрономов, на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Тем не менее говорить о том, что Proxima b пригодна для жизни, еще рано: рентгеновское и ультрафиолетовое излучение, которое попадает на планету, по предположениям ученых, выше привычного для землян в 7-16 раз. Теперь астрономы ждут появления улучшенных космических и наземных телескопов, которые позволили бы им подробнее изучить экзопланету. Однако существуют проекты, реализация которых может произойти в ближайшее время. В апреле 2017 года частный проект Breakthrough Starshot, финансируемый российским предпринимателем Юрием Мильнером, собирается отправить крошечные космические аппараты в двадцатилетнее путешествие к звездной системе Альфа Центавра, частью которой является и красный карлик Проксима Центавра.

Третье место получило изобретение, уже не имеющее отношения к космосу, но показавшее, как далеко продвинулся компьютерный интеллект. Речь идет о программе AlphaGo компании DeepMind, которая смогла превзойти признанного чемпиона по игре в го. Го — стратегическая игра, возникшая в Китае примерно три тысячи лет назад, правила которой гораздо проще, чем правила шахмат, что, однако, не делает го легкой игрой. Число возможных позиций в ней больше, чем в шахматах, и долгое время го оставалась сложной задачей для искусственного интеллекта. То, что компьютер выиграл у Ли Седоля, одного из лучших игроков в го за последнее десятилетие, поставило программу в один ряд с Deep Blue — машиной, которая смогла обыграть мирового чемпиона по шахматам Гарри Каспарова. Секрет успеха AlphaGo заключается в умении программы запоминать партии, анализировать их и учиться самостоятельно.

Важным научным достижением в Science признают и результаты, которых добились биологи в поисках рецепта от старения. После многочисленных попыток сохранить молодость путем пластических операций, приема биологических добавок и инъекций у людей, возможно, появится шанс оставаться юными вечно. Эксперименты, проведенные на грызунах, показали, что после «изъятия» стареющих клеток мыши жили дольше и оставались здоровыми в течение продолжительного времени. С годами клетки теряют способность к делению, в чем и заключается процесс старения. Другое исследование на аналогичную тематику продемонстрировало, что удаление стареющих клеток иммунной системы способствует сокращению бляшек в кровеносной системе мышей на 60%, значит, ученые практически на пороге открытия лекарства от атеросклероза.

Другая группа биологов провела значительную работу, также удостоившуюся места в почетном рейтинге издания Science. Ранее считалось, что только люди способны понимать, что происходит в сознании другого человека, однако оказалось, что этим умением могут похвастаться и человекообразные обезьяны. Другими словами, орангутаны и шимпанзе обладают элементами модели психики человека.

Во время эксперимента биологи показывали шимпанзе, бонобо и орангутанам фильм, в котором Кинг-Конг (человек в костюме Кинг-Конга, скорее похожий на обычную обезьяну) крадет у человека камень и прячет его в одну из коробок. После того как напуганный угрозой человек убегает, «Кинг-Конг» забирает камень и уходит. Чтобы пройти тест, испытуемые должны понять, где именно будет искать камень человек, не видевший, что его унес Кинг-Конг. Поскольку спросить у обезьян нельзя, ученые проследили за направлением их взгляда в тот момент, когда человек на видео возвращался к коробкам. Большая часть обезьян смотрели на первую коробку — ту, в которую Кинг-Конг положил камень изначально. Из этого можно сделать вывод, что большая часть обезьян понимает, как мыслит человек.

На этом прорывы биологов не заканчиваются. В феврале 2016 года команда ученых из Вашингтонского университета изобрела фактически универсальное лекарство от всех штаммов гриппа, создав из белков модифицированную молекулу, позволяющую блокировать доступ вируса в клетку, а японские ученые смогли вырастить мышей из произведенных в лаборатории яйцеклеток. Для этого они использовали стволовые клетки из хвоста грызуна. Из 316 эмбрионов только 11 оказались жизнеспособными. С другой стороны, все 11 мышат родились здоровыми и ничем не отличались от зачатых естественным путем зверей. В перспективе разработку можно будет использовать для зачатия детей бесплодными парами.

Биотехнологи из британской компании Oxford Nanopore Technologies также внесли существенный вклад в науку: они придумали компактный прибор, который в разы упростит и ускорит секвенирование ДНК, так как работает в режиме реального времени. Устройство уже удалось испытать в космосе.

Удостоилось внимания экспертов из Science и изобретение американских химиков. Ученые создали крошечные линзы, так называемые металинзы, которые в будущем можно будет использовать как в электронике, так и в медицине, а качество изображения, несмотря на малый размер, будет не хуже, чем снимки, сделанные большими и дорогими камерами. Изделие диаметром два миллиметра представляет собой кварцевые пластины, покрытые структурой из диоксида титана.

Заключительное исследование, пополнившее список важнейших достижений науки Science, связано с изучением генома групп аборигенов, живущих по всему миру, с целью узнать, возникли ли все современные народы в результате одной волны миграции из Африки или нескольких повторных волн. Оказалось, что коренные жители Папуа — Новой Гвинеи, австралийские аборигены и жители Евразии имеют общего предка, покинувшего Черный континент примерно 50-60 тысяч лет назад, а ранней волны миграции, которая прошла через Эфиопию по побережью Индии и Индокитай до Австралии, не существовало.

Кроме собственно выбора редакции, журнал опубликовал результаты голосования за те научные открытия, которые показались важными читателям Science. Гравитационные волны с 32% голосов оказались на втором месте, на третьем оказался карманный прибор по секвенированию ДНК (13%), на четвертом — программа AlphaGo, пятое место в финальном этапе голосования заняли исследования в области омоложения. Первое же место редакция Science отметила лишь как перспективное в будущем исследование. Неудивительно, ведь в нем речь идет о выращивании в лаборатории человеческого эмбриона в период первых недель его жизни. На данный момент теоретический предел исследований — две недели, но вполне возможно, что в будущем его удастся расширить и до четырех недель, когда в организме уже начинают развиваться органы. Однако в этом исследовании поднимаются не только научные, но и этические проблемы, поэтому о его перспективах говорить еще рано.