Сегодня 25 июля 2017 г., вторник, 19:54USD 59.81 +0.1613EUR 69.70 0.2297
Статьи газеты «Мир новостей»

Лучшие научные открытия 2010 года

16 мая 2013
hits 1163
Лучшие научные открытия 2010 года

В конце ушедшего года авторитетный научный журнал Science опросил авторитетных экспертов, работающих в разных областях науки: что же 2010 год принес в копилку человеческих знаний?

ИСКУССТВЕННЫЙ ГЕНОМ

Команда Крейга Вентера из США впервые в мире создала бактерию с искусственным геномом, что ознаменовало появление новой науки - синтетическая биология.

На самом деле в геноме бактерии был заменен только один ген, правда, он был целиком и полностью собран людьми из обломков других генов. Искусственный ген оказался вполне работоспособным: благодаря ему бактерия стала синтезировать несвойственные ей белки.

Данное открытие вызвало настоящий шок в обществе (американском). Конгресс США спешно собрался на слушания, чтобы решить, этично ли выпускать в большой мир организмы с искусственным геномом. Ученые же бросились в спешном порядке их создавать.

Так, биологи из Гарвардского университета довели до ума методику изменения уже существующих геномов, благодаря чему она существенно подешевела и теперь ее можно использовать в промышленном производстве, в частности, заставить бактерии производить биотопливо, медикаменты и другие полезные вещества. Их коллеги из Стэнфордского и Бостонского университетов посредством специальной молекулы РНК обучили клетки распознавать клетки раковой опухоли или очага воспаления и их уничтожать. Еще одна команда синтетических биологов создала бактерию, нацеленную на поиск и уничтожение гербицидов, попавших в организм.

РАСШИФРОВКА ГЕНОМА НЕАНДЕРТАЛЬЦЕВ

Международная группа исследователей, возглавляемая Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии имени Макса Планка (Германия), вот уже 15 лет занимается расшифровкой генома неандертальца. Благодаря появлению инновационной методики восстановления разрушенной ДНК в 2010 году им удалось расшифровать 60% генома нашего ближайшего родственника, что заставило ученых по-другому взглянуть и на самих неандертальцев, и на эволюцию человека.

Так, оказалось, что неандертальцы и люди все-таки скрещивались между собой. Европейцы и азиаты несут в себе от 1 до 4% генов неандертальцев. Учитывая, что в геноме африканцев их нет, очевидно, что они появились в ДНК людей современного типа, только когда они 80 тысяч лет назад вышли из Африки и на территории Европы и Азии впервые столкнулись с неандертальцами. Однако, вопреки бытовавшему среди генетиков мнению, неандертальцы не передавали нам генов микроцефалии и болезни Альцгеймера, которые встречаются у европейцев намного чаще, чем у африканцев, - в их популяции они отсутствовали.

В общей сложности ученые насчитали 78 генов, отличающих человека разумного от неандертальца. Большинство из них отвечают за заживление ран, подвижность сперматозоидов, генетическую изменчивость, защитные функции кожи, потовые железы, корни волос и пигментацию - все то, что обеспечило нам хорошую приспособляемость к изменяющимся условиям внешней среды. Весьма вероятно, что неандертальцы вымерли как раз потому, что не обладали этими весьма ценными адаптационными свойствами.

Еще более интересно, что люди отличаются от неандертальцев генами, отвечающими за познавательные способности и развитие скелета. Все они встречаются только у людей, и очень может быть, что именно этот комплекс генов и сделал человека человеком. Оборотная сторона этого процесса - целый комплекс сугубо человеческих заболеваний, вызываемых мутациями в этих генах, как то: шизофрения, синдром Дауна, аутизм, неправильное развитие скелета, в частности, деформация ключиц и ребра в форме колокола.

КВАНТОВАЯ МАШИНА

Лучшим научным открытием 2010 года эксперты Science единодушно признали квантовую машину, изобретенную в марте 2010 года двумя физиками - Эндрю Клилендом и Джоном Мартинисом - из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США). Поясним, о чем идет речь.

Из школьного курса физики мы знаем, что атомы, молекулы, электроны и другие объекты микромира живут по законам, весьма сильно отличающимся от наших. Они, в частности, “не могут усидеть на одном месте” и все время находятся в движении. Более того, как утверждает квантовая механика, в этом мире происходят и вовсе удивительные вещи - крошечные объекты могут находиться... в нескольких местах одновременно. Ученые неоднократно наблюдали подобные явления, экспериментируя со светом, электрическим током и даже жидким гелием. Но никому и в голову не приходило, что их можно наблюдать на более крупных объектах, тем более созданных человеческими руками.

Эндрю Клиленд и Джон Мартинис первыми решились на столь смелый эксперимент и победили. Созданный ими прибор весьма прост: крошечный металлический брусок, длина которого - всего несколько микрон (толщина человеческого волоса), но его можно разглядеть невооруженным глазом. Следующим шагом стало охлаждение его, благодаря чему составляющие его атомы почти полностью утратили свою энергию. Тут-то и начались странности. Брусок сам собой начал... шевелиться. Непосвященному показалось бы, что он присутствует на съемке фильма ужасов. Ученые же не помнили себя от радости, ведь странное шевеление как раз и было вызвано тем, что атомы и электроны, из которых состоит брусок, не могли оставаться спокойными - в полном соответствии с законами квантовой механики!

КВАНТОВЫЙ СИМУЛЯТОР

Седьмое место, вопреки ожиданиям, получили не генетики, а физики за создание так называемого квантового симулятора. Поясним, о чем идет речь.

В физике твердого тела есть целый ряд проблем, связанных с кристаллами, которые решаются с помощью специальных математических функций. К сожалению, подобный метод подходит далеко не для всех задач. Вот физики и построили “квантовые симуляторы”, в которых роль ионов кристалла играют пятна света, продуцируемые лазером, а атомы, которые они высвечивают, выступают в роли электронов, удерживаемых вместе посредством магнитных полей. Система настраивается под определенную задачу и через некоторое время выдает уже готовое решение.

В 2010 году физики апробировали свое изобретение на уже решенных задачах и остались чрезвычайно довольны результатом. На очереди - изучение поведения высокотемпературных сверхпроводников, чье применение откроет перед человечеством совершенно фантастические перспективы. Достаточно сказать, что без сверхпроводящих магнитов о термоядерной энергии, над получением которой вот уже много лет бьются лучшие умы человечества, можно было бы и не мечтать.

ВОЗВРАЩЕНИЕ КРЫС

До конца 80-х годов прошлого века крысы являлись основными лабораторными животными. Что неудивительно, ведь из всех живых существ, пригодных для проведения быстрых биологических экспериментов, они больше всего похожи на человека.

Их сердца бьются с частотой 300 ударов в минуту, наши выбивают всего 70 ударов, мышиные же - 700. Мозг крыс весьма похож на человеческий, что позволяет использовать их для изучения таких серьезных заболеваний, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. “К тому же крысы элементарно больше по размерам, чем мыши, их просто удобнее держать в руках”, - с тоской вспоминают исследователи. Однако с 1989 года эксперименты проводятся исключительно на мышах. Причина проста: именно в этом году была разработана методика “мышиного нокаута”, позволяющая отключать определенные гены в мышином генотипе, что открывало простор для изучения многих наследственных заболеваний. На крысах же данная технология почему-то не срабатывала.

Только спустя более 20 лет, в 2010 году, удалось добиться прогресса в этой области. Сразу несколько научных групп отрапортовали, что тем или иным способом они научились отключать гены и у крыс. А значит, уже в 2011 году эти грызуны вернутся в лаборатории, чтобы сложить свои головы на плахе науки.

МУТАЦИЯ ГЕНОВ

Процесс выявления генов, отвечающих за развитие редких генетических заболеваний, тормозился из-за дороговизны полной расшифровки генома.

К тому же требовалось изучить генетическую историю семьи на протяжении нескольких поколений, что было невозможно, если данные о каком-то родственнике отсутствовали либо мутация, вызывающая заболевание, возникала спонтанно. В 2010 году исследователям удалось разработать новую технологию, существенно упрощающую этот процесс.

Суть ее - в расшифровке не целого генома, а отдельных участков ДНК, отвечающих за синтез белков, что составляет примерно 1% генома. Вместе с тем именно мутации в этих генах вызывают большинство редких заболеваний. Так, в 2010 году ученым удалось выявить причины неправильного развития мозга, очень низкого уровня холестерина, деформаций лица, которые делают его похожим на маски в японском театре кабуки... Всего около десятка редких заболеваний.

Ученые надеются, что в будущем с помощью этой методики удастся разобраться как минимум с половиной заболеваний, обусловленных мутациями генов.

Елена Журавлева, шеф-редактор “Мира науки”


Просмотров: 1163
Поделиться

Полезная информация

Загрузка...
Следующая новость МЕДИЦИНА: Даешь регенерацию!


Загрузка...
Комментарии (0)

Добавить комментарий

Содержание комментариев на опубликованные материалы является мнением лиц, их написавших, и может не совпадать с мнением редакции. MIRNOV.RU не несет ответственности за содержание комментариев и оставляет за собой право удаления любого комментария без объяснения причин.