Журнал Nature в очередной раз составил десятку из людей, привлёкших внимание в прошедшем году: то, что сделали эти люди, возможно, оказало значительное влияние на весь мир, на положение дел в обществе, на науку. В десятке, пожалуй, каждый найдёт кого-то, кто будет интересен лично ему, — здесь есть и молодой исследователь-вундеркинд, и феминистка, привлекающая внимание общества к женщинам-учёным, и бывшая юристка, которая помогла распутать несколько безнадёжных дел — с помощью науки.
Юань Цао
Юань Цао (Yuan Cao) — молодой, очень молодой учёный. К 18-ти годам он уже окончил школу, получил диплом бакалавра в Научно-техническом университете Китая и уехал в Штаты писать магистерскую диссертацию. В этом году, в возрасте 21 года, он с коллегами опубликовал в Nature две научные работы о свойствах графена. Цао признаёт, что ситуация необычная, но не считает себя каким-то особенным. «Я просто пропустил кое-какой скучный материал в средней школе», — говорит он. В университете Цао, как и положено, отучился четыре года.
В 2014 молодой человек начал работать в Массачусетском технологическом институте под руководством Пабло Харильо-Эрреро (Pablo Jarillo-Herrero). В тот момент группа занималась изучением свойств графена, и Цао поручили выяснить, что произойдёт, если два слоя этого материала сдвинуть относительно друг друга под небольшим углом: теоретически это должно было изменить «поведение» графена. Экспериментируя с разными углами, Цао заметил странность: под воздействием электрического поля графен, охлаждённый до 1,7 К, препятствовал прохождению электрического тока, превращаясь из проводника в изолятор. Дальше стало ещё интереснее: после манипуляций с электрическим полем материал становился сверхпроводником — но только в том случае, если слои были повёрнуты на «магический угол» примерно в 1,1 градуса (подробное, но непростое для понимания описание читайте на N+1).
Чтобы достичь такого эффекта, потребовалось много проб и ошибок, но в конце концов Цао научился стабильно воспроизводить его. По словам Пабло Харильо-Эрреро, навыки молодого учёного сыграли важную роль. Цао разработал метод, позволивший расщепить графен на два слоя, и настроил криогенную установку так, чтобы максимизировать проводимость. Цао обожает всё разбирать и пересобирать — в свободное время он мастерит камеры и телескопы. «Каждый раз, когда я вхожу в его кабинет, там жуткий беспорядок, а весь стол заставлен запчастями компьютеров и телескопов», — говорит Харильо-Эрреро.
По словам Чанганя Цзэна (Changgan Zeng), бывшего научным руководителем Цао в Научно-техническом университете, исследователя теперь будут рады видеть в университетах по всему миру — причём не только как студента, но и в штате. Конечно, и в alma mater его тоже ждут, но, скорее всего, Цао останется в Америке, по крайней мере, в ближайшее время. «Там лучше видно звёзды», — замечает Цзэн.
Энтони Браун
25 апреля этого года сотрудники Европейского космического агентства сделали астрономам большой подарок: они опубликовали более 500 гигабайт данных, собранные космическим телескопом Гея. Учёные с удовольствием нырнули в эти глубины, а вот Энтони Браун (Anthony Brown) из Лейденской обсерватории испытывал совсем другие чувства: «Я устал».
Браун руководил обработкой и анализом тех самых данных и координировал работу 400 исследователей. В его работе нет романтики: в основном, это административная деятельность и встречи с научными группами. Но именно благодаря ей учёным удалось справиться с трудностями и опубликовать датасет вовремя. По словам астронома и члена рабочей группы Амины Хелми (Amina Helmi), Браун умеет мотивировать коллег, которые вообще-то предпочитают заниматься собственными исследованиями. «Не знаю, как он это делает, — говорит она. — Мы всего его уважаем. Мы все хотим, чтобы этот проект был успешным».
Браун со товарищи ещё не скоро смогут расслабиться — нужно выкладывать новые данные. Ближайшая публикация назначена на 2021 год, а за ней последуют ещё и ещё — миссию продлили как минимум до конца 2020. Впрочем, учёный не возражает: «Я работаю над этой программой уже более двадцати лет, так что она, несомненно, стала частью моей личности».
Вивиан Слон
Когда в руки Вивиан Слон (Viviane Slon) попал древний обломок кости, а в его геноме нашлись участки, характерные как для неандертальцев, так и для денисовцев, палеогенетик подумала, что ошиблась. «Я была уверена, что этого не может быть», — вспоминает она. Несколько дней Вивиан никому не говорила о своих догадках и перепроверяла результаты — и только убедившись, что не может найти ошибку, поделилась с коллегами. Дальнейшие исследования показали, что кость принадлежала девочке, которая действительно была дочерью неандерталки и денисовца.
«Всё началось с кусочка кости, такого маленького, что понять, кому он принадлежал — человеку или другому животному — было невозможно, — вспоминала исследовательница в Ecology and Evolution. — Это была одна из тысяч костей, которые ежегодно выкапывают в Денисовской пещере в Сибири. Место стало знаменитым, когда здесь обнаружили денисовцев — группу древних гоминин, дальних родственников неандертальцев.
Саманта Браун (Samantha Brown) перебирала сотни этих костей, анализируя состав коллагена, пока не нашла ту, что принадлежала гомининам. Затем я выделила из этой кости ДНК и обнаружила, что митохондриальный геном содержит неандертальский вариант. В 2016 году, когда мы писали об этом, мой научный руководитель подчеркнул, что мы должны осторожно формулировать выводы. Мы могли сказать, что мДНК напоминала таковую у неандертальцев, но это не обязательно означало, что особь, названная Денисова 11, была неандертальцем. Как он был прав!»
Находка «Денни», как называли её между собой учёные — не единственный проект Слон, связанный со знаменитой пещерой. Сначала она занималась секвенированием ДНК, выделенной из зуба денисовца, а затем вместе с коллегами опробовала новый подход — поиск генетического материала в отложениях. Благодаря этой технике учёные смогут найти следы пребывания людей даже там, где нет их останков — и это очень удобно, поскольку кости попадаются редко. Вивиан собирается развивать этот метод и надеется изучить гоминин, которые жили за пределами Евразии. «Это целый мир, который можно исследовать», — говорит она.
Роберт-Ян Смитс
В этом году издателям научных журналов пришлось поволноваться. Европейские грантодатели объединились и постановили: начиная с 2020 года результаты всех исследований, проводимых на их деньги, будут публиковать сразу в открытом доступе — только так и никак иначе. Инициативу, которую назвали «План S», на данный момент приняли 16 организаций в разных странах, и скорее всего, число участников будет расти.
Этим смелым шагом мы обязаны Роберту-Яну Смитсу (Robert-Jan Smits), советнику Европейской комиссии по открытому доступу. Всё началось в марте, когда Комиссия поручила ему повысить число работ, опубликованных без пейволла. Чтобы выяснить, как этого добиться, он начал опрашивать издателей и услышал в ответ: если грантодатели потребуют выкладывать статьи для всех, придётся прислушаться. В сентябре 11 организаций-участников объявили о запуске «Плана S»
Успех новой инициативы во многом зависит от того, насколько охотно в неё будут включаться грантодатели. Пока она вызывает опасения не только у издателей — некоторые жалуются, что «план S» их разорит — но и у самих исследователей, которые боятся, что программа лишит их доступа к престижным журналам. Однако в мире, где число загрузок из Sci-Hub растёт, а университеты всё чаще отказываются покупать дорогую подписку, у «Плана S» неплохие шансы.
Хэ Цзянькуй
В ноябре этого года китайский учёный Хэ Цзянькуй (He Jiankui) заявил, что ему удалось создать первых генетически модифицированных детей. «Я понимаю, что моя работа вызовет споры, но я считаю, что семьям нужна эта технология, и ради них я готов столкнуться с критикой», — говорил он в ролике на YouTube. Выступление Хэ на гонконгском Саммите по генетическому редактированию вызвало грандиозный скандал — коллеги критиковали его за безответственность, указывали, что процедура может подвергнуть жизнь детей риску, и сомневались, что она принесёт хоть какую-то пользу.
Вскоре Южный научно-технологический университет, где работал Хэ, заявил, что не имеет к проекту никакого отношения, а китайское правительство инициировало расследование и запретило учёному продолжать эксперименты. А потом исследователь исчез — перестал появляться на публике и отвечать на звонки журналистов. Прошёл слух о том, что Хэ находится под домашним арестом, но представители университета опровергли эту информацию — впрочем, о том, где же он на самом деле, они ничего не сказали.
Хэ — не генетик по специальности. Первая научная работа, которая упоминается на его сайте, посвящена квантовой физике, а в 2010 году Хэ публиковал статьи об экономике, эволюции и бактериальной ДНК. Учёный также основал компанию Direct Genomics, которая производит оборудование для секвенирования генома. Но больше всего ему хотелось самому заняться редактированием. Хэ посещал экспертов по CRISPR — Чжана Фэна (Feng Zhang) из MIT и Марка ДеВитта (Mark DeWitt) из Калифорнийского университета в Беркли — и те отговаривали его от опасной затеи. Тогда же генетик Дженнифер Дудна (Jennifer Doudna), отказалась встречаться с Хэ, поскольку думала, что он не имеет никакого отношения к редактированию ДНК. Теперь она предполагает, что китайский учёный пытался «оставить след» и сделать вид, что пользуется одобрением уважаемых генетиков.
Специалисты опасаются, что скандал подорвёт доверие общественности и получить одобрение контролирующих органов или грант станет гораздо сложнее. В своём списке самых заметных учёных года Nature отметил Хэ титулом «CRISPR-бунтарь» (CRISPR rogue, что также можно перевести как «CRISPR-злодей»). Можно сказать, что китайский экспериментатор оставил свой след в генетике — вот только поможет ли это науке?
Би Инь Йо
Би Инь Йо (Bee Yin Yeo) начала задумываться о будущем человечества, работая в нефтесервисной компании Schlumberger. Она поняла, что люди в конце концов откажутся от ископаемого топлива, и решила освоить другую профессию, которая бы приносила бы планете пользу в долговременной перспективе. Через несколько лет она вернулась в Малайзию с оксфордским дипломом химика-технолога.
На родине Йо занялась политикой и получила место в законодательном собрании. И 9 мая этого года случилось чудо: правящая партия «Национальный фронт» впервые проиграла на выборах, а её место занял «Альянс надежды». Новое правительство утвердило состав нового кабинета министров, и Йо стала министром энергетики, науки, технологий и изменения климата — к своему глубокому удивлению.
После вступления в должность, министр начала реформы. Она поставила цель повысить эффективность использования электричества и увеличить долю возобновляемой энергии до 20% к 2030 году. Кроме того, Йо начала борьбу с загрязнением пластиком. Вместе с коллегами она добилась запрета на импорт пластиковых отходов, а 31 октября представила план по ликвидации одноразовых пластиковых изделий.
Конечно, решить эти проблемы удастся не сразу. Представители Малазийской ассоциации производителей пластика отмечают, что хотя местные компании и производят биоразлагаемый материал, разлагается он недостаточно быстро, так что разобраться с загрязнением удастся ещё не скоро. Но Йо считает, что технологии можно улучшить, если инвестировать в исследования местных учёных и зарубежный опыт. «Некоторые ищут не решения к проблемам, а проблемы к решениям, — говорит она. — Когда делать дела как обычно невозможно, нужно искать другие варианты».
Макото Ёсикава
Для землян астероиды — это прежде всего опасность, с которой нельзя спускать глаз. С другой стороны — это уникальная возможность больше узнать о происхождении Вселенной. Японского астронома Макото Ёсикаву (Makoto Yoshikawa) астероиды волновали с детства, с тех пор, как он прочёл «Маленького принца», где главный герой живёт на маленьком небесном теле и путешествует от планеты к планете.
В этом году Ёсикава руководил миссией «Хаябуса-2». Благодаря астроному и его команде космический аппарат успешно сблизился с астероидом Рюгу и доставил на него три ровера, а роверы получили первые снимки и выполнили исследования грунта. В следующем году учёным предстоит испытание посложнее: нужно будет опуститься на поверхность Рюгу и забрать образцы.
Ёосикаве к таким задачам не привыкать — он уже участвовал в предыдущей миссии, «Хаябуса», и тогда пошло не так почти всё, что могло пойти не так, но японские специалисты всё-таки доставили образцы на Землю. Судите сами: сначала сильная солнечная вспышка нарушила работу солнечных батарей и снизила маневренность аппарата до минимума. Потом миниатюрный робот MINERVA, который должен был высадиться на поверхность, улетел в открытый космос. Кроме того, Хаябуса повредила один из двигателей — и так далее и тому подобное. В ходе другой миссии, в которой участвовал Ёсикава, аппарат Акацуки не смог выйти на орбиту Венеры, и учёным пришлось ждать пять лет, чтобы попытаться снова.
Астроном поясняет, что просчёты неминуемы, поскольку японцы только недавно занялись крупными космическими проектами. «Нам нужен опыт», — говорит он. Приятно, что хотя бы Хаябуса-2 пока радует исследователей. Штефан Уламек (Stephan Ulamec), геофизик Германского аэрокосмического центра, считает, что страну восходящего солнца отличает именно способность рисковать и учиться на ошибках. «Они берутся за смелые миссии и рискуют там, где NASA бы не стали», — говорит он. А отличительная особенность самого Ёсикавы — способность руководить разношёрстными лабораториями, «не раздувая эго», говорит французский астрофизик Орели Мусси (Aurélie Moussi). «Он самый добрый учёный, с которым я работала», — делится она.
Валери Массон-Дельмотт
В октябре Межправительственная группа экспертов по изменению климата предупредила мир о грядущей опасности. Уже через 12 лет (если точнее — с 2030 по 2052 гг.) глобальная средняя температура может вырасти на 1,5 градусов по сравнению с допромышленным уровнем. Это вызовет множество проблем, среди которых — изменение экосистем и гибель большей части коралловых рифов.
Тревожная весть прозвучала в докладе МГЭИК, и одну из важнейших ролей в его подготовке сыграла Валери Массон-Дельмотт (Valérie Masson-Delmotte) из французской Лаборатории наук о климате и окружающей среде. Как сопредседатель рабочей группы она помогла собрать авторов доклада, координировала их работу и добилась одобрения отчёта со стороны правительств разных стран.
Из документа ясно, что допускать повышения глобальной средней температуры до 2 градусов нельзя. Но для того, чтобы удержать потепление хотя бы на отметке в 1,5 градусов, потребуется сильно сократить выбросы парниковых газов. И даже если нам удастся это сделать, мир изменится: места обитания 6% насекомых, 8% растений и 4% позвоночных исчезнут, а 70-90% коралловых рифов погибнут. Эти изменения отразятся и на пищевой промышленности: например, годовой морской улов сократится на полтора миллиона тонн.
Впрочем, доклад посвящён не столько описанию возможной катастрофы, сколько политическим и социальным мерам, которые помогут её предотвратить. Над каждой главой работали учёные из разных дисциплин, а Массон-Дельмотт постаралась, чтобы в стороне не остался никто: ни молодые исследователи, ни специалисты-женщины, ни эксперты из развивающихся стран. При разработке следующего отчёта, который должен выйти в 2021 году Массон-Дельмотт и её коллеги используют онлайн-инструменты для тех, кому неудобно высказываться во время встреч и конференций — всё для того, чтобы все участники были максимально вовлечены в процесс.
Массон-Дельмотт говорит, что работает на пределе возможностей. Собственными исследованиями ей приходится заниматься по ночам, на выходных и в поездах, а с мужем и детьми она видится уже не так часто, как хотелось бы. «Это расстраивает, — замечает она. — Но в то же время очень стимулирует». Впереди у Массон-Дельмотт и её коллег ещё несколько докладов — в следующем году выйдут работы о состоянии земных и морских биомов.
Джесс Уэйд
Когда Джесс Уэйд (Jess Wade) начала писать по Вики-статье в день, она не думала о славе. Она просто хотела, чтобы женщины-учёные получили признание, которого заслуживают. Но в июле Уэйд написала об атаке троллей на Reddit и получила много внимания и поддерживающих комментариев. «Если бы не тот грубый комментарий, этого бы не произошло», — говорит она.
Уэйд — специалист по физике полимеров, она работает в Имперском колледже Лондона. Она занялась написанием статей для Википедии после того, как узнала, что 90% редакторов энциклопедии — мужчины. А доля публикаций про женщин среди биографических статей на английском языке составляет всего 18%. И это ещё неплохой результат — например, в таджикской версии Вики женских биографий и вовсе 1%.
К настоящему моменту Уэйд написала около четырёхсот статей. Помимо редакторской работы, она устраивает «викитоны» — мероприятия, где люди пишут и дополняют статьи о женщинах, представителях этнических меньшинств и других группах, которые обычно обходят вниманием. В сентябре этого года она посетила ЦЕРН, где проходил семинар, посвящённый физике и гендеру. На этом же мероприятии читал лекцию Алессандро Струмиа (Alessandro Strumia) — он заявил, что физику придумали мужчины, и что в неё «не приглашают», намекая, что женщины получают слишком много преференций, и теперь именно «сильному» полу приходится страдать. «Его презентация была совершенно неуместна, — говорит Уэйд. — Рассказывать аудитории женщин-учёных, что все их достижения — лишь результат позитивной дискриминации». Уэйд написала о случившемся в социальных сетях и помогла привлечь к инциденту внимание. После волны критики со стороны других учёных, ЦЕРН начал собственное расследование и отстранил Струмиа от работы.
Уэйд продолжает свою «миссионерскую» работу. Недавно она начала рассылать в библиотеки книгу Анджелы Саини (Angela Saini) Inferior, посвящённую гендерным стереотипам в науке. «Я думаю, что разношёрстные группы проводят более качественные и успешные исследования, — говорит она. — Вся эта деятельность гарантирует, что академическое сообщество станет более сильным, жизнеспособным и креативным».
Барбара Рей-Вентер
История Барбары Рей-Вентер (Barbara Rae-Venter) достойна детективного сериала — ну или как минимум пары эпизодов. Мы обязательно расскажем, почему её отметил журнал Nature, но начать, пожалуй, лучше с начала.
Рей-Вентер сейчас около 70 лет, и она — юрист на пенсии. Но юрист не совсем обычный: до того, как изучить право она защитила магистерскую диссертацию по биологии, а после окончания юридического факультета занималась патентами, причём патентами биотехнологических компаний. Да и её бывший муж — Крейг Вентер (John Craig Venter) — знаменитый генетик (впрочем, это имя вы наверняка слышали). В девяностые, благодаря матери, Рей-Вентер заинтересовалась семейной историей. Рей родилась в Новой Зеландии, но её мать перебралась туда из Англии, а её шотландские предки в конце XVIII века пережили «огораживания» — принудительную депортацию. В общем, изучать было что. Сначала Барбара довольствовалась традиционными генеалогическими методами, но как только генетическое тестирование стало доступно обычным людям, она принялась тестировать себя, близких и всех, до кого могла дотянуться.
Таким образом в 2012 году на сайте Family Tree DNA Рей-Вентер встретила своего двоюродного родственника. Тот недавно выяснил, что рос с приёмным отцом и пожелал найти настоящего. «Я подумала, что было бы очень здорово, если бы я смогла ему помочь, но я понятия не имела, как это сделать», — рассказывает Рей-Вентер. К счастью, на сайте DNAAdoption.org нашёлся курс о том, как искать биологических родителей с помощью генеалогии и ДНК, который она и изучила.
Поработать с полицией Рей-Вентер пришлось тремя годами позже. Тогда тридцатилетняя Лиза Дженсон узнала, что отец, который насиловал её в детстве и в конце концов бросил, убил человека. Расследование показало, что этот мужчина вовсе не был Лизе отцом — он её похитил (в The Boston Globe есть отличная статья об этом деле). Полицейские обратились к Рей-Вентер, и с помощью других волонтёров она смогла идентифицировать мать и других родственников женщины. Это стало возможным благодаря ДНК-тестам и генеалогии.
В 2017 об успехе услышал детектив Пол Хоулз (Paul Holes). Когда он связался с Рей-Вентер, она согласилась помочь — и только потом узнала, что речь идёт о поимке знаменитого «убийцы золотого штата» или «настоящего Ночного охотника», как его ещё называли. Этот человек в 70—80 годы изнасиловал сорок пять и убил более десяти человек. Его личность не удавалось установить сорок лет, а теперь Рей-Вентер и её генетической генеалогии предстояло его найти.
Именно за это достижение Рей-Вентер отметили в Nature. Хотя личность преступника оставалась загадкой, на месте преступления нашли следы его ДНК. Рей-Вентер загрузила этот профиль на сайт GEDmatch, который используют для поиска родных, и нашла троюродных и четвероюродных родственников убийцы, а затем — их общего предка. На основе этих данных ей и коллегам удалось построить семейное древо, которое в конце концов и привело к преступнику — бывшему полицейскому Джеймсу Деанджело (Joseph James DeAngelo Jr). Его вину подтвердило совпадение образцов ДНК.
Составить такое семейное древо довольно непросто. Для этого недостаточно загрузить генетический профиль в нужную базу данных. Чтобы заполнить пробелы, специалистам нужны архивные документы, газетные вырезки, страницы в соцсетях и много чего ещё. Совпадение ДНК — только первая зацепка. Хоулз объясняет, что эксперты, подобные Рей-Вентер «понимают принципы ДНК-тестирования и наследования ДНК, а также принципы генеалогии», и эти умения редко встречаются вместе.
Благодаря нашумевшему делу, полиция стала активно применять генетическую генеалогию. По данным СМИ, с помощью этого метода арестовали уже более 16 человек. Эксперты по генеалогии теперь спокойнее относятся к применению ДНК-баз в расследованиях, а GEDmatch указали на сайте, что данные могут использовать правоохранительные органы.