2017 год был весьма плодотворным для науки. Мы собрали для вас неранжированный топ-10 самых ярких и важных событий ушедшего года, произошедших в биологии, астрономии, космических технологиях, биологии, медицине и археологии.
1. TRAPPIST-1
22 февраля 2017 года на НАСА объявило об обнаружении в системе TRAPPIST-1 самой крупной на сегодняшний день группы экзопланет. По предположениям учёных, все 7 планет каменистые и на каждой может быть вода, а значит и жизнь. Наибольшие надежды возлагаются на 3, которые находятся в обитаемой зоне.
Система TRAPPIST-1 находится в 40 световых годах от Земли, в созвездии Водолея.
Малый телескоп для наблюдения за транзитными планетами и планетезималями (англ. TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope—South, TRAPPIST—South) обнаружил звезду TRAPPIST-1 ещё в мае 2016. Она относится к классу красных карликов и слабее Солнца, что позволяет говорить о возможности пригодных для жизни условий на всех планетах, несмотря на то, что даже самая дальняя из них находится к звезде ближе, чем Меркурий к Солнцу.
2. Первая флуоресцентная лягушка
13 марта 2017 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) вышла статья о естественной флуоресценции у лягушек. Поводом к её написанию стало обнаружение в Аргентине первой в мире флуоресцентной лягушки — Hypsiboas punctatus. При обычном освещении земноводное имеет неяркую коричнево-зелёную окраску с темно-красными пятнами, но начинает светиться ярко-зелёным под ультрафиолетовым излучением.
Флуоресценция — способность вещества поглощать свет с более короткими волнами и испускать с более длинными. Она редко встречается у наземных животных и, до недавних пор, ни разу — у амфибий. Помимо этого, по словам учёных, флуоресцентные вещества, содержащиеся в тканях лягушки, ранее не встречалось у животных, поэтому такая находка представляет большую ценность для исследователей.
3. Повторные запуск и посадка первой ступени Falcon 9
30 марта 2017 года компания Илона Маска SpaceX впервые в истории повторно отправила в космос первую ступень ракеты. Falcon 9 стартовал с мыса Канаверал (штат Флорида) и вывел на орбиту геостационарный спутник связи SES-10, а затем приземлился на платформу в океане. Предыдущий запуск с использованием той же первой ступени состоялся в апреле 2016. Илон Маск назвал это событие «революцией в области космических полётов». Успеху предшествовали 15 лет разработки и 13 запусков, 8 из которых закончились благополучной посадкой.
Первая ступень — самая важная и дорогая часть ракеты, именно в ней находятся главные двигатели. Обычно после запуска она сгорает в атмосфере, и ракету приходится строить заново. Технология повторного запуска позволяет SpaceX экономить миллионы долларов на каждой миссии, что делает мечту о доступных космических перелётах чуть реальнее.
4. «Искусственная матка»
25 апреля 2017 года журнал Nature Communications опубликовал статью исследовательской группы из Филадельфии под руководством Алана Флейка об успешном применении «искусственной матки» на недоношенных ягнятах.
В специальные устройства BioBag, внешне похожие на наполненные жидкостью пакеты с множеством трубок, поместили детёнышей животных на 105 дне развития, что примерно соответствует 22—23 неделям у людей. Благодаря симуляции внутриутробных условий, развитие ягнят поддерживалось на протяжении 4 недель, после которых никаких патологий развития у животных обнаружено не было. Старшему из родившихся детёнышей на момент публикации статьи исполнился год. Отличительной чертой новой технологии является отказ от насоса для перекачивания и насыщения кислорода кровью — силы сердечных сокращений вполне достаточно, что исключает вероятность травм сердечно-сосудистой системы и лёгких.
Исследователи отмечают, что для использования на людях BioBag необходимо дорабатывать, из-за большой разницы в размерах плода. Руководитель группы подчеркнул, что эта технологию нельзя использовать для поддержания зародыша начиная с эмбриональной стадии. И хотя говорить о полноценной «искусственной матке» ещё рано, BioBag может в ближайшем будущем помочь недоношенным детям, родившимся до 28 недели, во-первых, выжить, а, во-вторых, избежать характерных проблем со здоровьем, таких как недоразвитость дыхательной системы и детский церебральный паралич.
5. Столкновение нейтронных звёзд
17 августа 2017 года в 12:41:04 UTC лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) в США, работающая в кооперации с интерферометрической установкой Virgo Interferometer в Италии, «поймала» гравитационные волны, пришедшие на Землю из космоса. Это событие, зарегистрированное как GW170817, — пятая по счёту регистрация гравитационных волн.
Через 2 секунды после события космический гамма-телескоп Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope) зарегистрировал мощнейший выброс гамма-излучения в созвездии Гидры, на расстоянии 130 миллионов световых лет от Земли. Последующий анализ данных полученных с других телескопов показал, что GW170817 стало первым в истории случаем наблюдения килоновой (столкновения двух нейтронных звёзд) в широком диапазоне волн. Благодаря полученной информации учёные смогут узнать гораздо больше о формировании различных веществ и планет, так как считается, что все тяжёлые металлы во Вселенной появились именно в результате подобных столкновений.
6. Применение CRISPR/Cas9 в живых клетках
24 августа 2017 года журнал Nature опубликовал статью о том, что учёным из Портленда, штат Орегон, удалось изменить ДНК в нескольких одноклеточных эмбрионах человека. Работа проводилась под руководством Шухрата Миталипова, профессора Орегонского университета науки и здоровья родом из Алма-Аты, выпускника Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.
Специалистам удалось исправить генетическую мутацию, вызывающую гипертрофическую кардиомиопатию — заболевание, которое может приводить к внезапной смерти.
Белки CRISPR/Cas9 вводились в яйцеклетку одновременно со сперматозоидом мужчины, содержащим мутантные гены. После деления, в 42 из 58 эмбрионов ошибки в ДНК были исправлены. Эмбрионы развивались всего несколько дней и не подсаживались в матку. Несмотря на все опасения, касающиеся редактирования генома человека, в том числе и этические, этот эксперимент приблизил учёных ещё на один шаг к победе над болезнями, которые раньше считались неизлечимыми.
7. Грандиозный финал «Кассини»
15 сентября 2017 года автоматическая межпланетная станция «Кассини» сгорела в атмосфере Сатурна, завершив 20-летнюю миссию.
В апреле того же года аппарат вывели на траекторию столкновения с газовым гигантом. В течение следующих месяцев, «Кассини» совершила 22 пролёта между кольцами Сатурна и самой планетой и несколько раз приближалась к одному из спутников — Титану. Кстати, именно из-за открытых на Титане и Энцеладе условий, потенциально пригодных для жизни, и было принято решение о завершении миссии: учёные опасались, что если «Кассини», из-за износа оборудования и нехватки топлива, случайно столкнётся с одним из спутников, то это приведёт к «заражению» земными формами жизни, например, бактериями, которые могли сохраниться в аппарате.
Последний манёвр станции имел и большую научную ценность: оказалось, что между Сатурном и его кольцами гораздо меньше пыли, чем предполагалось, исследователи смогли составить карты гравитационного и магнитного полей Сатурна, лучше узнать состав колец и сделать уникальные снимки планеты. Подробнее об основных событиях, произошедших за 20 лет миссии, можно узнать из таймлайна «Кассини».
8. Астероид из глубокого космоса
19 октября 2017 года Гавайский телескоп Pan-STARRS 1 обнаружил необычный быстрый объект, движущийся по гиперболической траектории. Он влетел в Солнечную систему «сверху», нырнул «под» Солнце в пределах орбиты Юпитера и, под действием гравитационного поля звезды, «вынырнул» на расстоянии 24 миллионов километров от Земли (60 раз дальше Луны). Его скорость составила 44 км/час, что в сочетании с траекторией полёта убедило учёных в том, что перед ними первый обнаруженный в Солнечной системе межзвёздный объект.
Дальнейшие исследования показали, что это астероид, диаметром около 100 метров и длиной — 800. По последним данным он содержит большое количество металла, что придаёт ему темно красный цвет. Астероид назвали 1I/ʻOumuamua, где I- означает interstellar — «межзвёздный» с английского, а Oumuamua — «странник» или «гость» с гавайского.
9. Пересадка генно-модифицированной кожи
8 ноября 2017 года в журнале Nature вышла статья об успешной пересадке 80% кожи 7-летнему мальчику с буллёзным эпидермолизом, также известным как «синдром бабочки». Болезнь вызвана мутациями в нескольких генах, кодирующих структурные белки кожи. Методик лечения не существует, и более 40% пациентов умирают в детстве.
Учёные взяли у ребёнка 4 квадратных сантиметра кожи, а также некоторое количество стволовых клеток. С помощью специально спроектированного вируса им удалось заменить мутантный ген здоровым, после чего клеткам позволили размножаться в лабораторных условиях, создавая пригодную для пересадки кожу. Мальчик провёл в больнице более 8 месяцев, но сейчас, через два года после операции, по заверению врачей, он чувствует себя здоровым, может заниматься спортом и вести нормальный образ жизни, как и другие дети.
Это не первый случай использования генно-модифицированной кожи для пересадки, но впервые она затрагивает 80% поверхности тела. Успех операции даёт надежду на исцеление более чем полумиллиону страдающих от этого заболевания людей по всему миру.
В 2017 врачи, фармакологи и биотехнологи достигли и других успехов, например, в лечении муковисцидоза, малярии и рака.
10. Пустоты в пирамиде Гизы
21 декабря 2017 года журнал Nature опубликовал статью о том, что в пирамиде Хеопса найдена неизвестная ранее огромная полость. Особое внимание стоит уделить и тому факту, что обнаружили её с помощью необычного метода — мюонографии. Мюоны — элементарные частицы, которые образуются в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. Подобно рентгену, они могут «просвечивать» сотни метров каменной породы, выявляя крупные неоднородности.
Международная исследовательская группа проекта ScanPyramids установила мюонный детектор в одной из камер пирамиды на несколько месяцев. Собранные данные показали, что в пирамиде, на высоте 21 метра над землёй, находится некая полость, примерно 30 метров в длину. Результаты были подтверждены двумя параллельными экспериментами, использующими другой метод. Это первая значительная структура, обнаруженная в пирамиде с XIX века, учёным ещё только предстоит определить её точную форму и назначение.