Все записи
14:49  /  26.12.14

2376просмотров

Наука 2014: Главные темы года

+T -
Поделиться:

Мы на ПостНауке провели крутейшее исследование совместно с нашими экспертами, в результате которого определили 10 самых важных научных тем уходящего года. Рейтинг составлен по результатам опроса более 80 ученых. Исследование проходило в два этапа. На первом эксперты называли значимые, по их мнению, для 2014 года темы, которые оценивались исходя из следующих критериев:

1. Вклад в фундаментальную науку;

2. Усиление позиции данной исследовательской области в науке;

3. Общественный (медийный) резонанс.

По итогам опроса был составлен общий список из 150 тем, после выделения пересечений в ответах экспертов был составлен промежуточный вариант рейтинга. Второй этап представлял собой повторный выбор экспертами пунктов из отредактированного списка. После подсчета голосов был сформирован итоговый вариант рейтинга, в который вошли темы, получившие суммарно большее количество голосов в ходе первого и второго этапов исследования.

Представляю вашему вниманию краткий обзор самых важных научных тем этого года. Развернутые комментарии наших экспертов вы можете почитать вот здесь: http://postnauka.ru/specials/top-2014

1. Миссия «Rosetta»

Впервые в истории искусственному зонду удалось выйти на орбиту вокруг кометы и приземлиться на ее поверхность

"Комета 67P/Чурюмова — Герасименко не первая, которую человечество изучает при помощи автоматических аппаратов. Комета Галлея исследовалась в пролетном режиме сразу несколькими станциями еще в 1986 году. А в 2005 году аппарат Deep Impact выстрелил в комету 9P/Темпеля специальным ударным зондом, что можно считать первой жесткой посадкой. Интерес астрофизиков (и геологов) к кометам примерно такой же, как и интерес палеонтологов к останкам динозавров. Небесные гостьи, как их называли раньше, образовались на ранних этапах зарождения Солнечной системы. С тех пор они находятся во внешних ее областях — внутреннем или внешнем облаке Оорта на расстоянии до 100 тысяч а. е."

2. Эксперимент BICEP2

Обсерватория BICEP2 заявила об обнаружении «отголосков Большого взрыва» — гравитационных волн, порожденных инфляционным расширением Вселенной

"В эпоху рекомбинации, то есть образования водорода, когда фотоны становятся свободными и начинают распространяться через всю 

Вселенную, реликтовые гравитационные волны, оставшиеся от инфляционной стадии, могут привести к образованию поляризации B-типа. Уровень поляризации, измеренный в этом эксперименте, был интересен с точки зрения инфляционных моделей, некоторые из которых предсказывали сигнал такой величины. С самого начала результаты этого эксперимента не согласовывались с данными космического эксперимента Planck, полученными годом ранее. Однако BICEP2проводил наблюдения только на одной частоте, а спутник Planck обладает возможностью регистрировать несколько частот, что позволяет отделить сигнал поляризации именно реликтового излучения от других источников."

3. Расшифровка генома древнего человека

Получена расшифровка генома старейшего из известных науке человека, жившего в Сибири 45 тысяч лет назад

"Еще в 2008 году ученый Николай Паристов нашел недалеко от села Усть-Ишим бедренную кость человека в сопровождении многочисленных останков мамонтовой фауны, что намекало на немалую древность. Проведенное всестороннее исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature, не только подтвердило эту догадку, но дало массу новой информации. Усть-ишимский человек жил 45 тысяч лет назад, как раз в самый ответственный момент истории Homo sapiens, когда первые кроманьонцы начали расселяться по планете. Наиболее вероятным интервалом их исхода является 45–80 тысяч, причем генетики склоняются к более древним, а археологи и антропологи — к молодым цифрам. Теперь же мы можем быть уверены, что как минимум 43 тысячи лет назад (минимальная возможная дата для Усть-Ишима с учетом погрешности) люди не только вышли с Черного континента, но и добрались до берегов Иртыша."

4. Нейроны места

Проведены исследования нервных клеток, отвечающих за систему позиционирования в мозге

"Первые результаты исследований в этой области были опубликованы в 1971 году Джоном О’Кифом и Джонатаном Достровским. Они зарегистрировали в гиппокампе нейроны, которые становятся активны в тот момент, когда животное смотрит в определенную сторону. Например, когда крыса находилась в ящике, при ее повороте в какую-то сторону происходила активация конкретных нейронов, а когда она отворачивалась, эти нейроны «замолкали». Почти сразу после этого появились работы, в которых было показано, что существуют нейроны определенных мест в пространстве. Можно зарегистрировать клетки, которые активируются, когда животное находится в середине ящика, с какой-то стороны или в определенных углах. Это не какие-то четкие пятна размером 10х10 см, это зависит от того, как животное воспринимает конкретное пространство."

5. Система CRISPR/Cas9

Расширение области применения технологии, позволяющей направленно заменить любой участок ДНК в живой клетке

"Несмотря на то, что первая публикация о технологии редактирования генома, базирующейся на системе CRISPR/Cas9, появилась в начале 2013 года, за этот год увидели свет уже сотни статей с примерами использования этой методики. Одновременно с применением CRISPR к манипуляции с геномом методы ZFNs (Zinc-finger nucleases) и TALENs (Transcription activator-like effector nucleases), которые до этого момента главным образом разрабатывались в биотехнологической индустрии, в этом году были также доведены до конкретных применений. Сейчас разработан целый арсенал методов, с помощью которых у животных (у мышей и даже обезьян) уже проводится генетическая терапия болезней."

6. Создание искусственных органов

Человеческие органы получены из стволовых клеток с применением технологий 3D-печати

"В конце октября 2014 года статью смогли прочитать все желающие. Плюрипотентные стволовые клетки, которые получают методом репрограммирования из клеток взрослого организма, обладают уникальной возможностью — они служат источником для любых специализированных клеток, надо только подобрать условия. Годом ранее удалось подобрать условия и получать трехмерные структуры человеческого мозга, а в 2012 году были получены органоиды человеческой печени. Все эти сложные структуры, состоящие из разных типов клеток, сегодня можно выращивать всего из одного типа клеток, получаемых в лаборатории, —индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Они, в свою очередь, могут быть получены персонально для каждого, то есть могут служить источником любого персонального «клеточного лекарственного средства»."

7-10. Тетракварки

На Большом адронном коллайдере подтверждено существование экзотической частицы Z(4430), состоящей из четырех кварков

"Частица Z(4430) была обнаружена еще в 2007 году в экспериментеBelle на e+e–-коллайдере KEKB в Японии. Статистика в этом эксперименте была значительно меньше, чем в LHCb, и частица Z(4430) наблюдалась на пределе чувствительности. Тем не менее в эксперименте Belle удалось измерить основные характеристики частицы: ее спин и четность при пространственном отражении. Z(4430) является первой обнаруженной частицей с экзотическим кварковым составом, но на сегодняшний день уже не единственной. В период 2008–2014 годы в эксперименте Belle было найдено еще шесть частиц с экзотической структурой, одно такое состояние было обнаружено в 2013 году в экспериментеBESIII на e+e–-коллайдере BEPCII в Китае. Надежное подтверждение Z(4430) на Большом адронном коллайдере в очередной раз демонстрирует принципиальную возможность существования экзотических частиц. При этом их поиск начался в 1974 году сразу после экспериментального обнаружения кварков и в течение почти сорока лет не был успешным."

7-10. Подтверждение свойств бозона Хиггса

Бозон Хиггса — скалярный бозон с положительной четностью, что полностью подтверждает предсказание Стандартной модели

"В 2012 году на Большом адронном коллайдере был открыт новый бозон, свойства которого измерялись и уточнялись со временем. В 2013 году БАК был остановлен для модернизации, поэтому в 2014 году новые данные не набирались, но совершенствовались методы анализа. Было подтверждено, что эта частица обладает теми же квантовыми числами, что и бозон Хиггса Стандартной модели. В частности, это скалярная частица положительной четности. Другие возможности, такие как тензорная частица положительной четности или скаляр отрицательной четности, исключены с высокой степенью достоверности."

7-10. Создание живого организма с «искусственным» генетическим кодом

Создание, внедрение и репликация в живой клетке молекулы ДНК с искусственной парой нуклеотидов

"Генетическая информация «записана» в ДНК в виде линейной последовательности из четырех нуклеотидов — А (аденин), Г (гуанин), Ц (цитозин), Т (тимин). Участки ДНК длиной в 3 нуклеотида называются «кодоны» и кодируют аминокислоты, из которых состоят белки. Белки являются основными носителями биологических функций и «собираются» из 20 аминокислот, закодированных различными кодонами ДНК. Общий для всего живого генетический код определяет правила, по которым кодоны «переводятся» в определенные аминокислоты, и, следовательно, генетическая информация из последовательности триплетов ДНК переводится в последовательность аминокислот белков. Механизм перекодировки очень сложный и происходит в ходе процесса, называемого трансляцией."

7-10. Составление атласа всех связей в мозге мыши

Создание базы данных связей между различными областями мозга мыши

"Нервная система является сетью клеток, передающих друг другу различные сигналы. Поэтому важнейшей задачей, которую необходимо решить для понимания работы мозга, является картирование структуры этой сети. В последние 10 лет активно ведутся исследования макроструктуры мозга различных видов животных, особенно человека, при помощи диффузионно-тензорного имиджинга (DTI). Однако данный метод имеет плохое пространственное разрешение, что не позволяет получить детальную картину связей между популяциями нейронов. В Алленовском институте применили другой метод визуализации связей, основанный на флуоресцентном мечении аксонов — отростков нейронов, при помощи которых они посылают сигналы друг другу. Это позволило получить атлас связей в мозге мыши на мезоуровне — уровне связей между небольшими популяциями клеток."

7-10. Сверхмассивные черные дыры в карликовых галактиках

Исследование американских астрофизиков, проливающее свет на формирование черных дыр с массой в несколько сотен тысяч масс Солнца

"В работе американских астрофизиков был проведен поиск галактик низкой светимости с признаками активности ядра, свидетельствующей о существовании в центре этих галактик компактных темных объектов — сверхмассивных черных дыр. С этой целью использовался Слоановский цифровой обзор неба (SDSS). Признаки активности ядер определялись по отношениям интенсивностей определенных эмиссионных линий, которые характерны для активных ядер, и по наличию широких линий водорода, свидетельствующих о больших скоростях движения газа в центре галактики. Характерные массы сверхмассивных черных дыр у найденных галактик оцениваются в несколько сотен тысяч масс Солнца."

http://postnauka.ru/specials/top-2014