Научные рейтинги-2008

Настанет время – и уже совсем скоро! – когда геном человека будут читать, как книгу.
Источник: альбом Gens and Cancer, 1994

Журналисты и эксперты журнала Science продолжили давнюю традицию и аккурат под Новый год объявили 10 самых важных, по их мнению, научных достижений, случившихся в 2008 году. Сегодня, когда Россия справляет достаточно своеобразный праздник – Старый Новый год, очень удачный повод вспомнить о научно-технических достижениях года ушедшего.

На первом месте – опять биологи. Главным событием года стали их работы по перепрограммированию клеток, процессу, при котором клетку заставляют менять специализацию. Направление очень молодое, родилось всего два года назад, когда ученые, внедряя в ДНК мыши специальные гены, впервые сумели стереть память у живой клетки и заставили ее развиваться совсем по другому пути, а не по тому, что был предназначен ей природой.

В минувшем году – целый фейерверк новых достижений. Ученые взяли клетки кожи у пациентов, страдающих разными заболеваниями (их больше десятка, среди них такие болезни, как синдром Дауна, паркинсонизм, ранний диабет), и перепрограммировали их. Таким образом, они получили возможность, наблюдая, как такие клетки растут и делятся в лабораторных условиях, изучать клеточные процессы, предшествующие болезням. Предполагается также, что это может быть важным шагом к появлению в будущем новой медицины, когда больного будут лечить его собственными перепрограммированными клетками.

Science особо отметил еще одну работу из этого фейерверка – ученые смогли перепрограммировать взрослые клетки в организме живой мыши, причем сделано это было без промежуточного перехода клеток в «беспамятное», эмбриональное состояние.

На втором месте – астрономы, занятые поиском экзопланет (то есть планет вне Солнечной системы). За последние несколько месяцев они сделали то, чего не могли сделать раньше, – впервые увидели эти планеты. Прежде они могли судить о существовании таких планет только по косвенным признакам.

Пока удается увидеть только «горячие юпитеры» – огромные планеты, настолько молодые, что они еще светятся. Несмотря на младенческий возраст, каждая из них тяжелее Юпитера соответственно в 7–10 раз. Пожалуй, наиболее заметной находкой стала экзопланета, вращающаяся вокруг Фомальгаута – звезды в созвездии Южной Рыбы, находящейся в 25 световых годах от Солнца, одной из самых ярких на небе. Непосредственное (оптическое) наблюдение за далекими планетами дает возможность исследователям понять, как они зарождаются и из чего состоят.

Третья позиция в списке Science отдана опять-таки не одному исследованию, а целой их серии, объединенной изучением генетики рака, поиском генов, заставляющих клетки опухоли бесконтрольно делиться. Все эти работы есть логическое продолжение расшифрованного два года назад «генома рака». Лидер на этом поле – глиобластома, или рак поджелудочной железы, один из самых смертельных видов рака. Перебрав по очереди тысячи генов «больной» ДНК, ученые обнаружили десятки мутаций, многие из которых были до сих пор неизвестны. Также особо выделены исследования, в ходе которых в опухолях аденокарциномы легких и острой миелоидной лейкемии были обнаружены аномальные ДНК.

Четвертым по важности научным прорывом названа группа работ по высокотемпературной сверхпроводимости. Старт был дан в феврале 2008 года, когда группа японских физиков объявили о создании кристаллической структуры, содержащей лантан и сверхпроводящей при 26 градусах выше абсолютного нуля. Уже спустя три месяца эта структура была подкорректирована китайскими исследователями. Заменив в данной кристаллической структуре лантан на другие элементы – празеодим и самарий, китайские исследователи подняли температуру, при которой наступает сверхпроводимость, до 55 кельвинов (минус 218 градусов Цельсия). Чуть позже на других структурах этот рекорд был побит, правда, ненамного – всего на один кельвин.

Пятое место отдано новым способам наблюдения за белками. Долгое время биологи не могли понять, каким образом белок связывается со «своей» молекулой. Многие считали, что белок – «однолюб», что связывается он только с одной молекулой, узнавая ее по ее форме, хотя в принципе было возможно, что он вынужден постоянно выбирать между молекулами со слегка различными формами.

Биологи из США и Германии, проанализировав на компьютерах огромное количество экспериментальных данных, убедительно доказали правоту меньшинства – на самом деле белок словно пляшет между десятками различных, но очень похожих молекул.

Найденные астрономами планеты вне Солнечной системы хотя и очень молодые, но в 7–10 раз тяжелее Юпитера (на снимке). Этот класс экзопланет так и назвали – «горячие юпитеры». Фото NASA

Шестыми идут химики из США, создавшие новый катализатор, который под воздействием электрического тока расщепляет воду на кислород и водород. Этого катализатора давно ждали. То, что благородные металлы, например платина, могут выступать катализаторами процесса расщепления воды, к примеру, в процессах электролиза, известно уже многие десятилетия. Но платина слишком дорога, ее слишком мало для того, чтобы использовать для производства топливных элементов в промышленных масштабах. Положение мог бы спасти более дешевый кобальт, но он расщепляет воду слишком медленно и поэтому для промышленности тоже не подходит. Новый материал, смесь кобальта и фосфора, эту проблему решил.

Под номером семь фигурирует работа германских исследователей, решивших проблему длительного наблюдения через микроскоп за живыми организмами. До сих пор подобные съемки в реальном времени из-за обесцвечивания и световых повреждений ограничивались несколькими часами. Применив в микроскопе сканирующий лазерный луч, ученые смогли обойти эти препятствия. В частности, удалось проследить в режиме реального времени зарождение клеток, формирующих сетчатку глаза.

Номер восемь отдан работам по исследованию бурого жира. В отличие от белого жира он не способен накапливаться и переводит излишек энергии в тепло. Французские биологи открыли ген, который превращает белый жир в бурый. Исследователи из США нашли также способ превращать бурый жир в мускульную ткань и обратно. Все эти работы вошли в список главным образом из-за эпидемии ожирения, распространяющейся по миру.

Девятое место заработали физики-теоретики, с большой точностью подсчитавшие массу протона. Экспериментально эту массу ученые могут измерять уже чуть не 100 лет, но вот посчитать ее было довольно сложным занятием. Дело в том, что, хотя протон состоит всего-то из трех кварков и связывающих кварки глюонов, около 95% его массы создают кварк-глюонные и кварк-антикварковые пары, которые по законам квантовой механики мириадами рождаются и тут же исчезают. Учесть их при расчетах – занятие не для слабонервного. Использовав суперкомпьютеры и новые подходы, теоретики из Франции, Германии и Венгрии сумели посчитать массу протона с двухпроцентной погрешностью – в 10 раз точнее, чем это давали предыдущие расчеты.

Прорывом номер десять, по версии Science, назван настоящий вал превосходных работ по секвенированию (расшифровке) геномов. Он вызван появлением новых технологий, которые считывают из ДНК генетическую информацию намного быстрее, точнее и дешевле, чем прежние. В этом году с их помощью различным группам ученых удалось частично «прочитать» геномы пещерного медведя и неандертальца, на 70% расшифровать геном мамонта и проследить ранние миграции древних людей.

Что же до расшифровки геномов современного человека, то вскоре такая услуга будет доступна многим – уже сейчас есть компания, пообещавшая вскоре расшифровывать ваши геномы всего за 5–10 тыс. долл.