1. Конец эпохи антибиотиков

2017 год показал, что эра антибиотиков, длившаяся почти столетие, подошла к концу. Бактерии научились вырабатывать устойчивость к известным препаратам, а на разработку новых нет ни времени, ни достаточных средств. Врачи и ученые рисуют мрачные прогнозы: если ничего не предпринять, микроорганизмы убьют человечество намного раньше, чем изменения климата. Однако эту угрозу все еще не воспринимают всерьез. Причина появления супербактерий — в скорости размножения микроорганизмов и их способности обмениваться генетической информацией. Единственная бактерия, у которой появился ген устойчивости к лекарствам, поделится им с сородичами. Чтобы позволить человечеству выжить, исследователи ищут замену привычным препаратам. Для борьбы с супербактериями предлагают использовать CRISPR, наночастицы и новые, более мощные антибиотики. Разработка этих и других методов возможна только благодаря исследованиям молекулярных механизмов появления устойчивости.

2. Уточнено время появления жизни

Вопрос о том, как появилась жизнь на Земле — один из важнейших в биологии. Точные даты и условия возникновения жизни остаются предметом дискуссий. В ушедшем году исследователи из Австралии изучили горные породы возрастом 3,48 млрд лет и выявили в них следы микроорганизмов. Это значит, что примитивные формы жизни могли появиться еще раньше — около 4 млрд лет назад. Интересно, что изученные горные породы принадлежат к сухопутным отложениям — а значит, колыбелью жизни мог быть не океан, а горячие источники на суше. Также в ушедшем году ученые исследовали молекулярные механизмы, которые сопровождали ранние этапы появления живых организмов. В частности, была поставлена под сомнение популярная гипотеза РНК-мира: согласно новым исследованиям, в возникновении жизни равное участие принимали РНК и белки.

3. Появление нового вида птиц

Обычно эволюция — очень долгий процесс, почти незаметный для человеческого взгляда. На то, чтобы какой-то признак закрепился в популяции, требуются сотни и тысячи лет. Поэтому ученые вынуждены иметь дело со свидетельствами эволюции, запечатленными в окаменелостях и ДНК, а обыватели сомневаются в реальности эволюции. Превращение одних видов в другие случается еще реже, и наблюдать за подобным — настоящая удача, которая проливает свет на многие загадки эволюции. В уходящем году исследователи объявили, что им удалось увидеть рождение нового вида птиц.

Открытие было сделано в культовом для всех биологов месте — на Галапагосских островах, вдохновивших Чарльза Дарвина на создание его теории. Супруги Розмари и Питер Грант, орнитологи из Принстонского университета, сорок лет изучали здесь дарвиновых вьюрков. Во время работы на островке Дафне они обнаружили, что к местным видам вьюрков присоединился пришелец с отдаленного острова Эспаньола, самец вида Geospiza conirostris, получивший прозвище Большая Птица. Из-за отсутствия самок своего вида, он спаривался с местными птицами. Потомки этих союзов настолько отличаются от других вьюрков по песне и внешнему облику, что могут быть признаны новым видом.

4. Эволюция признана бесконечной

В 2017 году отметил юбилей один из самых длительных эксперментов в истории биологии. Исследователи под руководством микробиолога Ричарда Ленски уже 30 лет наблюдают за развитием бактерий кишечной палочки Escherichia coli. За это время успело смениться 67 000 поколений, что соответствует миллиону лет человеческой эволюции. Несмотря на почтенный возраст, эксперимент продолжается и приносит новые открытия. Анализ его результатов, проведенный в прошедшем году, опроверг одну из популярных в современной биологии идей. По мнению многих экспертов, у адаптации есть предел: после того как вид идеально приспособится к стабильной среде обитания, его эволюция остановится. Однако десятилетия наблюдений за микроорганизмами доказали, что эволюция будет продолжаться даже в этом случае, а предела приспособляемости не существует. Это больше соответствует взглядам Чарльза Дарвина, нежели представлениям современных специалистов.

5. Новые признаки кризиса биоразнообразия

Многие исследователи склоняются к тому, что мы живем в эпоху Шестого массового вымирания — крупнейшего со времен исчезновения динозавров 65 млн лет назад. Скорость вымирания видов в настоящее время намного выше, чем когда-либо за последние миллионы лет — процесс уже называют «биологической аннигиляцией», и в нем виноват человек, уничтожающий животных, растения и среду их обитания. Одним из самых тревожных фактов, ставших известными науке в уходящем году, стал результат исследования голландских экологов, которые изучали численность летающих насекомых в Германии. Они обнаружили, что всего за 28 лет она сократилась на 76%, причем для летних месяцев эта цифра достигает 82%.

Ученые по всему миру и раньше подозревали, что насекомых становится меньше, но такая строгая и пугающая оценка дана впервые. Особенно неприятно, что исследование проводилось на территории заповедников, где вмешательство людей в природу ограничено. Авторы обнаружили, что вымирание насекомых нельзя объяснить ни погодными условиями, ни особенностями ландшафта. Возможно, виноваты изменения климата или использование пестицидов. Исчезновение насекомых — очень тревожный сигнал, ведь они служат кормом для многих других видов и являются важными опылителями, без которых погибнут не только дикие растения, но и сельское хозяйство.

6. Ученые научились выборочно стирать воспоминания

Нейробиология развивается быстрее, чем какая-либо другая отрасль биологии. В 2017 году было сделано множество удивительных открытий о том, как работает мозг: ученые выяснили, какое действие на него оказывают смартфоны, открыли в нем систему самоочищения и узнали, что люди, как и ИИ, способны к глубокому обучению. Среди этих новостей трудно выделить главную, но, возможно, таковой следует назвать новый шаг к управлению памятью. Экспериментируя с морским моллюском аплизией — классическим модельным объектом для изучения памяти — ученые научились выключать записанные в нейронах воспоминания. Для этого нужно было блокировать в нужных клетках фермент протеинкиназу М. В будущем исследование может помочь людям, страдающим от болезненных воспоминаний. Особенно эффективным этот прием может быть в борьбе с посттравматическим синдромом.

7. Диета способна вылечить диабет

Распространение диабета приняло характер настоящей эпидемии: по некоторым прогнозам, к середине века от него будут страдать до трети жителей США. Основной прирост составляет диабет 2-го типа, который связывают с излишним весом и неправильным питанием. На ранних стадиях врачи рекомендуют контролировать его с помощью диеты. Однако, как показало исследование ученых из Йельского университета, жесткие ограничения в питании могут даже полностью излечить диабет 2-го типа.

Свидетельства этому появлялись и ранее, но тщательное исследование было проведено впервые. Как оказалось, диета делала печень более восприимчивой к инсулину за счет снижения количества жира и препятствовала выработке глюкозы из других веществ. В эксперименте с грызунами положительные изменения начинались всего через 3 дня после введения ограничений в питании. Эти выводы подтверждаются работой ученых из Университета Глазго. Исследование с участием 300 пациентов показало, что сокращение числа потребляемых в день калорий до 800 на срок от 3 до 5 месяцев может полностью вылечить диабет без лекарств.
8. Разработан эффективный мужской контрацептив

Ученые давно пытались создать эффективный и удобный контрацептив для мужчин, подобный женским противозачаточным таблеткам. Презервативы, распространенное сегодня решение, кажутся многим неудобными и снижающими качество секса, а вазэктомия слишком радикальна. В результате в большинстве пар забота о предохранении ложится на женские плечи, либо используются ненадежные методы типа прерванного полового акта. В 2017 году, похоже, на этом направлении удалось достичь прорыва.

Команда ученых применила для контрацепции гель, который вводится в семявыносящие протоки и блокирует их, в результате чего сперма остается в организме и рассасывается. Двухлетние испытания на макаках показали 100-процентную эффективность препарата, а также отсутствие побочных эффектов вроде воспаления. Действие геля обратимо: «пробки» можно удалить, подействовав на них ультразвуком. Альтернативное решение использует гормоны, как в женских контрацептивах. Гель, содержащий прогестин и тестостерон, необходимо втирать в плечи, в результате чего число сперматозоидов падает до значений, при которых беременность невозможна. Масштабные испытания препарата начнутся в 2018 году. Исследователи надеются, что, в отличие от предыдущих гормональных мужских контрацептивов, их разработка не будет вызывать перепады настроения и другие неприятные последствия.

9. Более совершенные протезы

Создание сложных современных протезов — область, где медицина и биология встречаются с искусственным интеллектом и высокими технологиями. Разработчики искусственных конечностей уже не удовлетворяются созданием удобных и легких протезов, теперь их цель — сделать протезы столь же функциональными и ловкими, как настоящие человеческие руки. В 2017 году ученым и инженерам удалось приблизиться к решению этой задачи. Роборука, созданная сотрудникам Технологического института штата Джорджия, позволяет владельцу двигать каждым пальцем по отдельности. Эта возможность достигается за счет взаимодействия между протезом и мышцами в оставшейся части руки. Внедренный в руку ультразвуковой зонд определяет, какие из них движутся, и с помощью особого алгоритма переводит эту информацию в движения пальцев. Устройство достаточно совершенно, чтобы с его помощью можно было сыграть на пианино.

10. Поиски жизни в космосе

Интерес к космосу в последние годы стабильно растет, и вопрос «Одиноки ли мы во Вселенной?» вспыхнул с новой силой. Каждая пресс-конференция NASA 2017 года сопровождалась ожиданиями, что нам вот-вот объявят о находке внеземной жизни. Увы, в уходящем году этого так и не произошло. Однако ученые усовершенствовали способы поиска признаков жизни в космосе с помощью биомаркеров и разработали новые проекты миссий к потенциально обитаемым мирам, например, спутнику Сатурна Энцеладу.

Одной из главных надежд года стало открытие семи землеподобных планет в системе TRAPPIST-1, из которых шесть находятся в потенциально обитаемой «зоне Златовласки» (позже была обнаружена еще одна, у красного карлика Росс 128). Однако некоторые исследователи считают, что жизнь там невозможна: степень УФ-излучения звезды слишком велика и не оставляет возможности для существования атмосферы и углеродной жизни. Другим разочарованием стало открытие шотландских ученых, которые доказали, что поверхность Марса токсична для бактериальной жизни. Тем не менее, астрономы и биологи считают, что внеземная жизнь будет обнаружена уже через 10-15 лет.

Forbes опубликовал специально созданный для него медицинсой компанией Medme отчет о самых значимых событий в медицине за 2017 год. Некоторые из них настолько революционны, что явственно обозначают переход в новую эпоху в лечении различных болезней, при этом тенденция одна – большинство инноваций нацелены на развитие превентивной, то есть упреждающей появление заболеваний медицины. Расскажем о шести самых интересных.

«Починка» ДНК до рождения ребенка в стадии эмбриона

Совместный эксперимент южнокорейских и американских ученых позволил удалить из ДНК эмбриона человека ген с мутацией, который провоцирует развитие определенных заболеваний. Специалисты ввели в яйцеклетку специальный материал для исправления ДНК с помощью искусственно созданного гена без патологий, однако эмбрионы использовали вместо него здоровый ген из материанской ДНК. Это означает, что в скором времени мы сможем не лечить, а предотвращать возникновение определенных недугов, причем еще до появления ребенка на свет.

Первое разрешение на диагностику с помощью искусственного интеллекта

FDA (агентство Министерства здравоохранения и социальных служб США) выдало разработчикам платформы для визуализации и анализа медицинских изображений Arterys официальное разрешение на диагностику некоторых сердечных заболеваний. Arterys – это самообучающаяся нейросеть, которая, используя заложенные в нее данные о 1000 (пока что) случаев патологий сердца, в течение 15 секунд ставит диагноз на основе электрокардиограммы сердца. Со временем аналогичные нейросети, основываясь на постоянно обновляемых данных о случаях различных заболеваний смогут заменить людей в диагностике и даже проведении стандартных операций. Поскольку в подобные платформы заложен механизм обучения, их работа будет становиться все лучше и точнее.

Диагностика по голосу

В 2017 году несколько американских компаний начали разработку методов анализа человеческой речи с целью выявления заболеваний неврологической и когнитивной сферы, включая деменцию, болезнь Паркинсона, депрессию, синдром дефицита внимания и гиперактивности, а также ряд сердечно-сосудистых и дыхательных патологий. Министерство по делам ветеранов США уже взяло на вооружение одну из новинок от бостонской компании Cogito, которая позволяет по записи голоса определить психологическое состояние и настроение человека. Эти разработки открывают дополнительные возможности для телемедицины, а также позволяют диагностировать ряд патологий на более ранней стадии, чем в состоянии определить врач.

Установка зубных имплантов роботом без участия человека

В китайском городе Сиань после тщательной подготовки робот-стоматолог впервые в мире провел самостоятельную операцию. Он установил пациентке два распечатнных на 3D принтере зубных протеза с погрешностью 0,2 – 0,3 мм, что соответствует стоматологическим стандартам в Китае. В операционной присутствовали медики, готовые в любой момент взять ход процедуры на себя, но это не понадобилось. Установка имплантов производилась под местной анастезией (представляете, как страшно было пациентке?) по заранее написанной программе, в которой были заданы не только параметры операции, но также учитывалось то, что пациентка может двигаться.

Первое разрешение на применение иммунной терапии для лечения лейкоза

Разрешение FDA пока распространяется только на случаи острого лимфобластного лейкоза у детей и молодых взрослых. Суть терапии под названием Kymriah, разработанной компанией Novartis, состоит в использовании собственных Т-лимфоцитов пациента, специально генетически модифицированных и размноженных, для борьбы с конкретной опухолью у конкретного больного. Получение разрешения на такой вид лечения знаменует конец длительного этапа экспериментов по выведению модифицированных лимфоцитов, которые умеют распознавать и атаковать раковые опухоли. Это первый коммерческий препарат на основе собственных клеток человека. Развитие технологии позволит использовать ее для лечении более широкого спектра онкологических заболеваний.

Программируемый молекулярный робот

Британские ученые на этот раз не стали делать открытий из области очевидного, а разработали первого в мире робота размером в одну миллионную миллиметра, оснащенного при этом манипулятором, который может выполнять различные задачи на молекулярном уровне. Один такой робот состоит из 150 атомов углерода, водорода, кислорода и азота и может управлять отдельной молекулой. Программы ему задают химические реакции в особых растворах, куда его помещают специалисты. Созданный механизм является аналогом наших собственных роботов-белков, которые отвечают за все процессы, протекающие в человеческом организме, и может использоваться для решения проблем на молекулярно-клеточном уровне, то есть лечить с минимальными повреждениями и на самых ранних стадиях.

Именно такое развитие медицины предсказывал несколько лет назад знаменитый изобретатель и футуролог Рей Курцвейл, а значит будущее уже наступило!

Почти уже ушедший 2017 год оказался годом громких открытий - космические агентства стали использовать многоразовые ракеты, пациенты теперь могут бороться с раковыми клетками с помощью собственных кровяных клеток, а группа ученых обнаружила в Южном полушарии потерянный континент под названием Зеландия.

Ниже более подробно описаны эти и другие умопомрачительные открытия и невероятные научные достижения 2017 года.

Зеландия

Интернациональная группа, состоящая из 32 ученых, обнаружила в южной части Тихого океана потерянный континент - Зеландию. Она находится под тихоокеанскими водами, на морском дне, между Новой Зеландией и Новой Каледонией. Зеландия не всегда пребывала под водой, поскольку ученые смогли обнаружить окаменевшие останки растений и сухопутных животных.

Новая форма жизни

Ученым удалось создать в лабораторных условиях нечто, наиболее приближенное к новой форме жизни. Дело в том, что ДНК всех живых существ состоит из естественных пар аминокислот: аденин-тимин и гуанин-цитозин. Из этих азотистых оснований и построена большая часть ДНК. Однако ученым удалость создать неестественную пару оснований, которая вполне комфортно сосуществовала с естественными парами в ДНК кишечной палочки.

Это открытие способно повлиять на дальнейшее развитие медицины и может способствовать более долгому удержанию лекарственных препаратов в организме.

Все золото во вселенной

Ученые узнали, как именно образуется все золото во вселенной (а также платина и серебро). В процессе столкновения двух очень маленьких, но очень тяжелых звезд, расположенных на расстоянии 130 миллионов световых лет от Земли, сформировалось золота на сто октиллионов долларов.

Впервые за всю историю наблюдений за звездами астрономам удалось засвидетельствовать столкновение двух нейтронных звезд. Два массивных космических тела направлялись друг к другу со скоростью, равной трети скорости света, и их столкновение привело к созданию гравитационных волн, ощутимых на Земле.

Секреты великой пирамиды

Ученые по-новому взглянули на Великую пирамиду Гизы и обнаружили там секретный зал. Используя новую технологию сканирования на основе высокоскоростных частиц, ученые обнаружили в глубине пирамиды тайную комнату, о которой раньше никто даже не подозревал. Пока ученые могут только предполагать, для чего было построено это помещение.

Новый метод борьбы с раком

Ученые теперь могут использовать иммунную систему человека, чтобы бороться с некоторыми раковыми клетками. Например, чтобы побороть детскую лейкемию, доктора извлекают клетки крови ребенка, модифицируют их и вводят обратно в организм. Пока этот процесс стоит чрезвычайно дорого, но технология развивается и обладает огромным потенциалом.

Новые показатели с полюсов

Не все открытия 2017 года были положительными. Например, в июле от ледяного покрова Антарктики откололся огромный кусок льда, ставший третьим по величине айсбергом, зарегистрированным за всю историю наблюдений.

Кроме того, ученые утверждают, что Арктика, возможно, уже никогда не вернет себе звание вечно ледяного полюса.

Новые планеты

Ученые НАСА обнаружили еще семь экзопланет, которые теоретически могли бы поддерживать жизнь в той форме, которую мы знаем на Земле.

В соседней звездной системе TRAPPIST-1 было замечено целых семь планет, как минимум шесть из них твердотелые, как и Земля. Все эти планеты находятся в благоприятной для формирования воды и жизни зоне. Что самое замечательное в этом открытии, это близость звездной системы и возможность дальнейшего подробного изучения планет.

Прощание с «Кассини»

В 2017 году автоматическая космическая станция «Кассини», которая изучала Сатурн и его многочисленные спутники на протяжении 13 лет, сгорела в атмосфере планеты. Это было запланированным концом миссии, на который ученые пошли осознанно в попытке избежать столкновения «Кассини» с возможно обитаемыми спутниками Сатурна.

Прямо перед своей гибелью «Кассини» облетела Титан и пролетела сквозь ледяные кольца Сатурна, отправив на Землю уникальные снимки.

МРТ для младенцев

У самых крошечных малышей, находящихся на лечении или обследовании в больнице, появилась собственная магнитно-резонансная томография, безопасная для использования в той же комнате, где находятся младенцы.

Многоразовый ракетный ускоритель

Компания SpaceX изобрела новый ракетный ускоритель, который не падает на Землю после запуска ракеты и который можно использовать несколько раз.

Ускорители являются одной из самых дорогостоящих частей запуска ракеты в космос, и обычно все они оказываются на океанском дне сразу после запуска. Очень дорогое одноразовое приспособление, без которого до орбиты не добраться.

Однако новые тяжелые бустеры компании SpaceX могут быть переоборудованы сравнительно легко и дешево и экономить по 18 миллионов долларов с каждого запуска. За 2017 год компания Илона Маска уже провела около 20 запусков с последующей посадкой бустера.

Новые достижения в генетике

Ученые стали на шаг ближе к возможности редактировать ДНК человека, избавляя его еще до рождения от врожденных дефектов, болезней и генетических аномалий. Генетики из Орегона впервые успешно отредактировали ДНК живого человеческого эмбриона.

Кроме того, компания eGenesis объявила о том, что в скором времени людям можно будет пересаживать крупные жизненно важные органы от доноров-свиней. Компании удалось создать генетический блокиратор вирусов, который не передает человеку вирусы животного.

Прорыв в квантовой телепортации

Возможность телепортации квантовой информации уже давно исследуется учеными. Раньше удавалось телепортировать данные на расстояние в несколько десятков километров.

Впервые в истории квантовой телепортации китайскому ученому удалось передать информацию о фотонах (световых частицах) с Земли в космос с помощь зеркал и лазеров.

Это открытие может кардинально изменить то, как мы передаем информацию по всему миру и транспортируем энергию. Квантовая телепортация может привести к абсолютно новому виду квантовых компьютеров и передачи информации. Интернет скорого будущего может стать быстрее, безопаснее и практически неприступным для хакеров.