Подводя итоги уходящего года, портал «Научная Россия» вспоминает выдающиеся исследования зарубежных ученых в различных областях науки: химии, биологии, медицине, археологии, истории, астрономии. В течение всего года мы рассказывали о самых ярких научных новостях на международной арене. Пришло время подвести итоги и вспомнить наиболее примечательные события уходящего года!
Борьба с раком
Огромное количество исследований было посвящено разработке новых методов и инструментов для борьбы с онкологическими заболеваниями, приведем лишь небольшой их список. В 2024 г. ученые Университета Нотр-Дам (США) разработали автоматизированное устройство, способное менее чем за час диагностировать глиобластому — быстрорастущий и неизлечимый рак мозга. Суть диагностики заключается в биочипе, который использует электрокинетическую технологию для обнаружения биомаркеров, которые сверхэкспрессируются при некоторых видах рака, таких как глиобластома, и содержатся во внеклеточных везикулах. Хотя это устройство было разработано для глиобластомы, его можно адаптировать и для других типов биологических наночастиц. Это открывает возможность использования технологии для обнаружения рака поджелудочной железы, сердечно-сосудистых болезней, деменции и эпилепсии.
Ученые из Базельского университета в Швейцарии обнаружили новый способ сделать белковый комплекс, нацеленный на раковые клетки, более стабильным. Исследование посвящено PD-L1 — белку, который использует опухоли, чтобы скрыться от иммунной системы. Во многих видах рака PD-L1 действует как «щит», связываясь с иммунными клетками и давая им сигнал игнорировать рак, что позволяет опухоли расти незамеченной. Блокируя PD-L1, можно помочь иммунной системе распознать раковые клетки и атаковать их более эффективно.
Исследователи из Института рака Даны — Фарбера создали быструю молекулярную диагностику рака крови для двух форм лейкемии, которые вызваны мутациями, включающими слияния генов. Технология в течение двух часов точно определяет наличие мутаций в образцах пациентов. Тест может быть использован на этапе оказания медицинской помощи, так что врач скорой помощи способен в течение нескольких часов узнать, должен ли пациент получить необходимый для спасения жизни препарат.
Гусеница, заражённая Cordyceps militaris, — красивым оранжевым грибом, из которого получают кордицепс.
Фото: Daniel Winkler - Mushroaming / University of Nottingham
Ученые из Школы фармакологии Ноттингемского университета исследовали, как паразитический гриб, растущий на гусеницах, может стать потенциальным средством лечения целого ряда заболеваний. Исследователи обратили внимание на кордицепс — один из препаратов, содержащихся в одноименных грибах. Анализ химического вещества, производимого гусеничным грибом, показал, как кордицепс может работать в качестве средства лечения рака: вещество прерывает сигналы клеточного роста, которые чрезмерно активны при раке. Такой подход может нанести меньший ущерб здоровым тканям, чем большинство существующих методов лечения.
Доцент Лаборатории Колд-Спринг-Харбор Майкл Люки нашел способ «уморить голодом» раковые клетки, лишив их как жизненно важного питательного вещества, так и его резервного запаса. В лабораторных экспериментах с клетками рака молочной железы эта стратегия убила раковые клетки и уменьшила опухоли.
Исследователи из Гетеборгского университета разработали модель искусственного интеллекта, которая обнаруживает рак с помощью анализа уровня сахара в крови. ИИ всего за несколько секунд находит аномалии. Новый способ точнее и эффективнее, чем существующий полуручной метод.
Курица или яйцо
Фрагмент яичной скорлупы со стоянки Баш Тепа, представляющий собой одно из самых ранних свидетельств существования кур на Великом шелковом пути.
Фото: Robert Spengler / Max Planck Institute of Geoanthropology
Одно из исследований уходящего года дает ответ на извечную загадку курицы и яйца. В Центральной Азии есть свидетельства того, что способность нести множество яиц — это то, что сделало курицу тем животным, которое мы знаем сегодня, — универсальным видом, имеющим огромное экономическое значение. Используя фрагменты яичной скорлупы, собранные на 12 археологических памятниках за 1,5 тыс. лет, международная команда археологов, историков и биомолекулярных ученых показала, что кур широко разводили в Центральной Азии примерно с 400 г. до н.э. по 1000 г. н.э. и, вероятно, они были распространены вдоль древнего Шелкового пути. Именно продуктивная кладка яиц сделала домашнюю курицу столь привлекательной для древних народов.
Чтобы прийти к таким выводам, команда собрала десятки тысяч фрагментов яичной скорлупы из мест, расположенных вдоль главного коридора Шелкового пути. Затем был использован метод биомолекулярного анализа для определения источника яиц. Подобно генетическому анализу, этот способ позволил идентифицировать виды по останкам животных, таким как кости, кожа и скорлупа. Метод показал, что многие найденные останки, которые ранее считались костями ранних кур, на самом деле принадлежали диким птицам.
Все, что было не со мной, помню
Исследователь из Нью-Йоркского университета подаёт химические сигналы клеткам, выращенным в чашке Петри.
Многочисленные научные статьи уходящего года были посвящены теме памяти. Так, ученые из Нью-Йоркского университета обнаружили, что воспоминания существуют не только в мозге. Клетки других частей тела также способны запоминать, что открывает новые пути к пониманию того, как работает память, и создает потенциал для улучшения обучения и лечения заболеваний, связанных с памятью. Ученые воспроизвели процесс обучения, изучив в лаборатории два типа клеток человека (один из нервной ткани, другой — из ткани почки) и подвергнув их воздействию различных химических сигналов, — точно так же, как клетки мозга подвергаются влиянию нейротрансмиттеров, когда мы изучаем новую информацию. В ответ клетки включили «ген памяти» — тот самый ген, который работает в клетках мозга, когда они обнаруживают закономерность в информации и перестраивают свои связи для формирования воспоминаний.
Группа исследователей из берлинского Университетского медицинского комплекса «Шарите» доказала, что глубокий сон полезен для памяти. Эксперты считают, что во время сна наш мозг воспроизводит события дня, перемещая информацию из места кратковременной памяти, гиппокампа, в долговременную, расположенную в неокортексе. Особое значение в этом процессе имеют «медленные волны» — синхронные колебания электрического напряжения в коре головного мозга, возникающие в фазе глубокого сна. Их можно измерить с помощью ЭЭГ. Волны возникают, когда электрическое напряжение во многих нейронах повышается и понижается одновременно несколько раз в секунду.
Стресс делает воспоминания менее конкретными, выяснили ученые Университета Торонто. Неврологи сообщили, что уровень кортикостерона в крови мешает мышам формировать четкие воспоминания. Вместо этого животные создают обобщенные картинки, которые кодируются большим количеством нейронов.
Неврологи из Центра медицинских исследований Университета Джонса Хопкинса узнали, где хранятся воспоминания в мозге млекопитающих. В частности, команда обнаружила, что стимуляция нейронов в двух областях мозга мышей — прилежащем ядре, известном как «центр удовольствия», отвечающем за дофаминзависимое поведение, и дорсальном околоводопроводном сером веществе, отвечающем за защитное поведение, — реактивировала «пространственную память» и заставляла мышей искать укрытие.
Поможет ли интеллектуальный труд предотвратить проблемы с памятью? На этот вопрос искали ответ исследователи Американской академии нейрологии. Нам повезло: было обнаружено, что когнитивная стимуляция на работе на разных этапах жизни — в 30, 40, 50 и 60 лет — связана со снижением риска развития легких когнитивных нарушений после 70 лет. Выводы подчеркивают ценность работы, требующей более сложных мыслительных процессов, как способа сохранить память и мышление в пожилом возрасте.
А вот жирная и сладкая пища, напротив, нарушает способность к запоминанию у подростков, обнаружили ученые Университета Южной Калифорнии. «Если млекопитающие выросли на диете из нездоровой пищи, то у них возникают нарушения памяти, которые не проходят бесследно. Если перевести их на здоровое питание, то негативные последствия все равно сохранятся до зрелого возраста», — заключили специалисты.
Тайны далеких галактик
В течение года мы следили за самыми значимыми событиями в области астрономии и астрофизики, которых было немало. Вспомним наиболее яркие открытия. Группа маленьких красных точек, обнаруженных в крошечной области ночного неба, стала неожиданным прорывом для космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) в первый год его работы. Эти объекты были неотличимы от обычных галактик в «глазах» более старого космического телескопа «Хаббл». Ученые из Австрийского института науки и технологий писали: «Не будучи разработанным специально для этой цели, JWST помог определить, что тусклые маленькие красные точки, обнаруженные в далеком прошлом Вселенной, представляют собой маленькие версии чрезвычайно массивных черных дыр. Эти особые объекты могут изменить наши представления о генезисе черных дыр».
Астрономы Саутгемптонского университета обнаружили места рождения гигантских эллиптических галактик, которые дают подсказки о том, как они образовались. Создание древних галактик, которые выглядят как футбольные мячи по сравнению с нашим плоским дискообразным Млечным Путем, было загадкой для астрофизиков. Теперь ученые утверждают, что новое исследование смогло решить эту головоломку: «Две дисковые галактики, столкнувшиеся друг с другом, заставили газ — топливо, из которого образуются звезды, — опуститься к их центру, породив триллионы новых звезд. Эти космические столкновения произошли примерно 8–12 млрд лет назад, когда Вселенная находилась на гораздо более активной стадии своей эволюции».
Столкновение двух галактик-антенн.
Фото: Цин-Хуа / NASA
Астрономы из Университета Андреса Белло в Чили сделали первый детальный снимок звезды за пределами нашей галактики, а телескоп VLT («Очень большой телескоп») Европейской южной обсерватории впервые запечатлел туманность «Темный волк». С помощью телескопа «Джеймс Уэбб» в этом году нам удалось увидеть потрясающее слияние квазара и галактики в далекой Вселенной.
На снимке, полученном спутником Евклид, изображено скопление галактик Персей, залитое нежным голубым светом, исходящим от одиночных звезд.
Астрономы Европейской южной обсерватории с 2019 г. наблюдали пробуждение массивной черной дыры в режиме реального времен, когда ранее ничем не примечательная галактика SDSS1335+0728 вдруг начала светиться ярче, чем когда-либо прежде. Первые снимки со спутника «Евклид» выявили миллиарды межгалактических звезд. Звезды естественным образом формируются внутри галактик, поэтому присутствие одиночных звезд за пределами этих структур вызвало интригующие вопросы об их происхождении.
А вот заявления об обнаружении жизни на экзопланете оказались под сомнением. Сообщения о том, что телескоп NASA «Джеймс Уэбб» обнаружил признаки жизни на далекой планете, вызвали беспокойство. Астрономы Калифорнийского университета в Риверсайде опровергли этот вывод, а также описали, как телескоп может проверить наличие газа, вырабатываемого живыми организмами. Эта работа может разочаровать энтузиастов внеземной жизни, но она не исключает возможности ее обнаружения в ближайшем будущем.
В новом году портал «Научная Россия» продолжит знакомить вас с открытиями зарубежных ученых! С наступающим праздником!
