Материалы портала «Научная Россия»

10 научных прорывов года

Авторитетный американский журнал Science составил список десяти самых важных научных достижений 2012 года.

Авторитетный американский журнал Science составил список десяти самых важных научных достижений 2012 года. Главным из них названо получение в Большом адронном коллайдере частицы, которая может являться бозоном Хиггса.

Открытие бозона Хиггса

4 июля учёные, работающие на самом крупном в мире ускорителе – Большом адронном коллайдере, – объявили об обнаружении частицы, которая с большой долей вероятности является бозоном Хиггса. Гипотеза о бозоне Хиггса была выдвинута около полувека назад назад. Существование этой частицы подводит основу под представления учёных о том, как получают массу другие элементарные частицы. Данное открытие (если оно получит окончательное подтверждение) завершает экспериментальное обнаружение частиц, предсказанных Стандартной моделью. Теперь вопрос только в том, открывается теперь новая эра в физике элементарных частиц или же эта дисциплина изучена полностью.

Расшифровка генома денисовского человека

Останки древнего человека были найдены в 2008 году в Денисовой пещере на Алтае. В 2010 году по фрагменту кости фаланги пальца была изучена его митохондриальная ДНК и установлено, что её обладатель отличался как от современного человека, так и от неандертальцев. В 2012 году при помощи новой методики удалось расшифровать практически полный ядерный геном денисовского человека – точность этого генетического материала сравнима с получаемым у современных людей. Теперь ясно, что останки принадлежали девочке-брюнетке с карими глазами и смуглой кожей, жившей 74—82 тысячи лет назад. Интересно, что более 3 % ядерной ДНК денисовцев унаследовали меланезийцы.

Новые технологии генной инженерии

В минувшем году учёные взяли на вооружение новый инструмент генной инженерии, который может получить большее распространение, чем разработанная в последние десятилетия методика цинковых пальцев. Теперь предлагается использовать особые белки-нуклеазы TALEN, которые определённым образом разрезают ДНК. Одна группа исследователей при помощи этой методики создала миниатюрных свиней для изучения заболеваний сердца, другая модифицирует геном крыс, сверчков и клеток больных людей. Способ достаточно дешёвый, и есть все основания полагать, что он даст новый толчок к бурному развитию генной инженерии.

 

Изучение нейтринных осцилляций

В 2012 году физики измерили последний параметр, описывающий процесс перехода одних нейтрино в другие – осцилляции. Нейтрино бывают трёх сортов, и то, как они превращаются друг в друга, зависит от шести параметров: трёх разниц между массами и трёх углов смешения. И именно в марте 2012 года 250 исследователей со всего мира, проводивших в Китае реакторный нейтринный эксперимент Дайя Бэй, установили, что последний неизвестный параметр Θ13 («тета один три») равен 8,8° ±0,8°. Это значит, что все углы смешения больше нуля. Значит, осцилляции антинейтрино отличаются от наблюдаемых у нейтрино. Это может быть примером асимметрии между материей и антиматерией, известной как нарушение CP-инвариантности. Оно ранее наблюдалось между кварками, но недостаточно выраженно для объяснения численного превосходства частиц вещества над антивеществом.

Генетическая энциклопедия

В 2012 году было объявлено о создании энциклопедии генов человека – ENCODE. Предварительные результаты масштабного проекта опубликованы сразу в 30 статьях. Акцент исследователей сделан на том, что биологически активны как минимум 80 % ДНК человека. Раньше же считалось, что чуть ли не 95 % последовательностей генома – мусорная ДНК. Открытие получило широкое освещение в прессе, и некоторые учёные критически отозвались о его значимости. Так, тот факт, что 76 % ДНК транскрибируются в РНК, большая часть которой не участвует в синтезе белков, совершенно не показался экспертам новым словом в науке. Тем не менее, проект ENCODE выделяется среди других открытий года хотя бы по своему масштабу.

Марсоход Curiosity

5 августа на Марс успешно сел новый аппарат NASA – марсоход Curiosity. За время пребывания на планете он успел сфотографировать солнечные затмения, найти русло пересохшего ручья, отметиться на Foursquare, потерять кусок пластика, исследовать марсианский грунт визуально и провести его химический анализ. Более того, в образцах грунта найдена органика, но учёные опасаются, что она могла быть занесена с Земли. Тем временем, NASA объявила, что в 2020 году запустит ещё один марсоход, и в итоге американских приборов, изучающих Красную планету, будет целых семь.

 Определение структуры белка рентгеновским лазером

Сто лет назад физики установили, что рентгеновские лучи, пропущенные через кристалл, позволяют увидеть его атомную структуру. Теперь же идея рентгеновской дифракции доведена до логического завершения: с помощью рентгеновского лазера учёным удалось определить структуру белка, а точнее – предшественника одно фермента, необходимого для жизни одноклеточного паразита Trypanosoma brucei, который вызывает сонную болезнь. Полученная информация позволила связать активную форму белка. Пока сложно сказать, станут ли необходимые для таких исследований рентгеновские лазеры на свободных электронах заменой синхротронам в области структурной биологии, но вслед за американцами подобные мощные установки уже строят учёные из Японии и Европы.

 

 

Развитие интерфейсов «мозг – компьютер»

Под конец года из США пришла новость о том, что удалось создать искусственную руку, которой смогла управлять парализованная женщина с нейродегенеративным заболеванием. До этого учёные рапортовали о том, что двигать рукой-манипулятором и даже пить кофе с его помощью смогла другая парализованная пациентка; захватывать объекты научился и один пожилой мужчина с параличом всех четырёх конечностей. Пока это несовершенные устройства, но бурное развитие нейрокомпьютерных технологий даёт тяжело больным людям надежду на улучшение жизни.

 

Свидетельства существования фермиона Майораны

В 2012 году физики получили первые подтверждения гипотезы о существовании элементарных частиц, которые являются античастицами самих себя, – майорановских фермионов. Об их существовании впервые заявил в 1930-е годы физик Этторе Майорана, но экспериментально их не наблюдали. Предполагается, что такими фермионами могут быть нейтрино, но доказать это пока не могут: при стремлении массы частицы к нулю различие между майорановскими и дираковскими фермионами (т. е. не являющимися собственными античастицами) сглаживается. Однако несколько лет назад исследователи предположили, что коллективное движение электронов в наноразмерных проводах на сверхпроводнике может формировать квазичастицы, ведущие себя в точности так, как настоящие элементарные частицы Майораны. Теперь исследователям из Нидерландов удалось поставить такой эксперимент, и он прошёл успешно. Это открытие может иметь и практическое применение. Подсчитано, что майорановские фермионы при ударах извне должны «запоминать» свои предыдущие квантовые состояния. Это свойства можно использовать для эффективной записи информации при создании квантовых компьютеров.

Получение яйцеклеток из стволовых клеток

Более десяти лет учёные пытаются вырастить в лабораторных условиях яйцеклетки, и в минувшем году они существенно продвинулись к достижению этой цели: подопытная мышь родила потомство из яйцеклеток, полученных из эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Это ещё не получение яйцеклетки in vitro, да и опыты проводятся с клетками мышей, а не человека, но эксперимент показывает, что ЭСК могут давать начало фертильным ооцитам. Теперь учёные имеют больше сведений о сложном процессе развития этих клеток.

curiosity nasa биотехнологии бозон хиггса большой адронный коллайдер генетика генная инженерия денисовский человек интерфейс мозг-компьютер лазерные технологии майорановский фермион марс молекулярная биология нейтрино палеоантропология стволовые клетки физика элементарных частиц

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий