Cпецпроекты

10 главных научных достижений 2016 года


0 2646 0
Подходит к концу сумбурный 2016 год и самое время подводить итоги.

Редакция bit.ua решила собрать наиболее интересные научные открытия и достижения уходящего года, а заодно и объяснить, чем же они так круты.

Гравитационные волны и 100 лет доказательств

ns_gw_art

О гравитационных волнах говорили еще Лоренц и Пуанкаре в начале XX века, но в общую картину их вписал Эйнштейн в 1916 году, работая над своей общей теорией относительности (ОТО). Потом сама концепция была немного доработана, а гравитационные волны то сначала отвергали, то принимали, затем проводили множество теоретических исследований, мысленных экспериментов, но реальных подтверждающих данных все не было.

В рамках ОТО гравитационные волны оставались единственной концепцией, которую не удавалось доказать экспериментально, пока в 2015 году ребята из научной коллаборации LIGO не засекли гравитационные волны при помощи детектора. Но рассказали они об этом только 11 февраля 2016 года, а через несколько месяцев, в июне, удалось снова зафиксировать волны, так что все вопросы отпали сами собой.

Что же такое эти гравитационные волны? Если максимально упрощать, то это колебания геометрической структуры Вселенной, которые распространяются в пространстве-времени со скоростью света. Они появляются, когда два массивных объекта (вроде черных дыр или нейтронных звезд), вращавшихся вокруг общего центра масс, начинают сливаться в один и от них расходится такая себе «рябь» пространства.

Это чем-то похоже на кольца, которые идут по воде, но только в случае с гравитационными волнами рябь появляется от взаимодействия двух больших тел. Для примера, те гравитационные волны, которые были «пойманы» в 2015 году, исходили от двух черных дыр, масса которых составляла 36 и 29 масс Солнца, а находились они на расстоянии 1,3 млрд световых лет. Благодаря этому открытию ученым открывается совершенно новое поле для исследования процессов, происходящих во Вселенной, — процессов, связанных со свойствами пространства-времени, с изучением черных дыр и эволюции звезд.

Илон Маск и колонизация космоса

mars-musk

В 2016 году Илон Маск и его частная космическая компания SpaceX дважды показали, who is who. Первый раз — когда ступень ракеты-носителя Falcon 9 удалось посадить на плавучую платформу, пусть и с некоторыми повреждениями. Второй раз — когда во время пресс-конференции на 67-м конгрессе Международной федерации астронавтики Маск представил проект межпланетной транспортной системы и сообщил о намерении построить на Марсе большую колонию.

Посадка и повторное использование первой ступени хороши тем, что уменьшают затраты на запуск до 30 %. К тому же, как удалось доказать на практике, ступень может садиться не только на стационарные площадки, но и на платформы.

С колонизацией Марса дела обстоят сложнее, но довольно реалистично: у компании Маска есть адекватная концепция, прототип двигателя для старта и полетов, программа пусков и очень амбициозная цель — отправить первых людей на Марс уже в 2025 году, а это, на минуточку, меньше чем через десять лет. В отличие от провалившегося проекта MarsOne, целью которого тоже являлась колонизация Марса, у Маска есть шансы добиться своего. Так что пока остается ждать. Ну а энтузиастам и первооткрывателям самое время озаботиться гражданством США, так как первыми колонистами, по словам самого Маска, станут только граждане Штатов.

Бактерии, перерабатывающие пластик

3057700-poster-p-1-plastic-eating-bacteria

В марте этого года группа ученых, работающих в Университете Киото, опубликовала в журнале Science материал об открытии нового штамма бактерий, способного перерабатывать полиэтилентерефталат (ПЭТ) — едва ли не самый распространенный вид пластика. Более того, бактерии Ideonella sakaiensis 201-F6 не просто разрушают его, но еще и способны получать из этого процесса энергию.

Самое интересное, что фермент, позволяющий этим бактериям «перерабатывать» пластик, практически отсутствует у родственных видов бактерий, а близость к заводу по переработке ПЭТ-материалов (именно там нашли Ideonella sakaiensis 201-F6) намекает на возможность быстрой приспособляемости бактерий к экологическим изменениям.

К сожалению, пока не удастся применить этот тип бактерий для коммерческого использования из-за их низкой эффективности: при температуре в 30 градусов бактерии способны переработать не более 0.2 миллиметров ПЭТ-пленки за шесть недель. Но ученые активно ищут способ ускорить процесс.

Антитело, нейтрализующее 98% штаммов ВИЧ

alteraciones-microbioma-expuestos-vih-infectados_939217225_110378059_1024x768

Группа американских ученых опубликовала доклад об обнаружении антитела N6, способного нейтрализовать до 98 % всех известных видов вируса. Проводя анализ сывороток пациентов, больных ВИЧ, ученым удалось обнаружить почти «универсальное» антитело, результаты работы которого во много раз эффективнее, чем у наиболее известных аналогов. Сейчас проходят лабораторные исследования, и, хотя о клинических испытаниях даже на животных пока говорить рано, открытие выглядит как хорошая новость.

На данный момент ВИЧ-терапия направлена только на сдерживание инфекции посредством приема противовирусных препаратов, но полностью уничтожить вирус в организме не представляется возможным. В случае удачных испытаний у человечества наконец-то появится шанс разобраться с проблемой искоренения ВИЧ-инфекции из организма.

Самая близкая к Земле экзопланета

artist-s_impression_of_proxima_centauri_b_shown_hypothetically_as_an_arid_rocky_super-earth

Еще в школе всем говорили, что ближайшая к нам звезда — это Проксима Центавра, красный карлик, который находится на расстоянии всего 4,2 светового года. В размерах Вселенной это ничтожно мало. Для сравнения: до ближайшей галактики лететь 2,52 миллиона световых лет, так что Проксима Центавра — это как съездить на Троещину.

Но дело, конечно, не в самой звезде, а в планете, которую обнаружили возле нее в этом году. Проксима b (так назвали планету) — небольшая планета земного типа, которая вращается вокруг своего солнца — Проксимы Центавры. Она интересна в первую очередь тем, что находится в зоне обитаемости, где, по расчетам астрономов, возможно наличие воды в жидком виде. По остальным показателям Проксима b в 1,27 раза более массивна, чем Земля, оборачивается вокруг своей звезды всего за одиннадцать дней и находится в двадцать раз ближе к ней, чем Земля к Солнцу.

Правда, это не смертельно: звезда Проксима Центавра гораздо меньше нашего Солнца и холоднее. Расчеты показывают, что при таком соотношении размеров и расстояния Проксима b может быть неплохим местом для новогодних каникул лет через сто. Предположительно, у планеты также есть атмосфера, но из-за приливных сил Проксима b всегда повернута к своей звезде одной стороной.

Первый хвост динозавра с перьями

01_dinosaur_tail-ngsversion-1481218216093-adapt-1900-1

В первой части фильма «Парк Юрского периода» над главным героем насмехаются из-за его идеи о происхождении птиц от динозавров. Этот вопрос до сих пор остается дискуссионным, но факт, который мы знаем наверняка, — это то, что у некоторых видов динозавров были перья. К сожалению, получить полноценные останки до недавнего времени не получалось: ученым попадались только следы в окаменелостях или какие-то кусочки.

История, которая случилась с китайским палеонтологом Син Лидой, почти похожа на приключенческий фильм. На рынке в Мьянме, недалеко от китайской границы, он увидел кусок янтаря, который продавался местным торговцем в качестве сырья для украшений. В этом куске он заметил кое-что интересное, что на поверку оказалось кусочком хвоста динозавра. После детального исследования и анализа оказалось, что хвосту 99 миллионов лет, а сама находка — первый в мире полноценный кусок перьевого хвоста.

Прочесть само исследование, кстати, можно по ссылке совершенно бесплатно. Подобные янтарные находки — одни из наиболее полезных в палеонтологии, потому как позволяют узнать об эволюционных процессах в тканях, которые в обычных условиях разрушаются за очень короткое время.

Паралич больше не приговор

ian-burkhart-paralysed-moves-wrist-hand

Разработки систем и решений, позволяющих парализованным людям частично возобновлять функции конечностей, идут полным ходом уже много лет. В этом году был взят новый рубеж: ученые из Университета Огайо имплантировали парализованному человеку чип, благодаря которому он смог восстановить функциональность руки.

Яну Бакхарту сейчас двадцать четыре. Пять лет назад он неудачно прыгнул в воду, сломал шею и остался практически полностью парализованным. Используя чип, имплантированный в головной мозг, и рукав, снабженный электродами для стимуляции мышечных сокращений, ученым удалось добиться удивительных результатов. После долгих тренировок мужчина научился самостоятельно держать и класть предметы, переливать жидкость, расплачиваться кредитной карточкой и даже играть на игрушечной гитаре.

Конечно, остается проблема хирургического вмешательства: для установки чипа в головной мозг необходимо проводить операцию, а сама система проводов очень громоздкая, но для людей, лишенных возможности управлять своим телом, это уже огромный прорыв.

акула, которая живет 300 лет

bg17d1z

В этом году удалось обнаружить и самое долгоживущее позвоночное. Для тех, кто прогуливал в школе биологию: в этот подтип животных входят земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, костные рыбы и еще несколько классов, которых объединяет, как нетрудно догадаться, наличие внутреннего скелета.

Команда исследователей из разных стран использовала радиоуглеродный анализ хрусталика некоторых полярных акул, живущих на севере Атлантического океана, и пришла к выводу, что средняя продолжительность жизни этих животных составляет триста лет. Соответствующее исследование было опубликовано в журнале Science.

Гренландские акулы интересны тем, что почти не изучены: они обитают на глубине до 2000 метров и живут только в северных водах, при этом обладая внушительными характеристиками. Например, одна такая акула может достигать 4-5 метров в длину и жить не менее трехсот лет, а то и больше. При этом половая зрелость у них наступает не раньше, чем после первой сотни лет, а возраст самой старой из исследованных особей может быть и все пятьсот с небольшим лет.

Вероятнее всего, такая долгая жизнь связана с обитанием в условиях низких температур и медленным метаболизмом, но ученым еще предстоит узнать секреты долголетия морских обитателей.

Самолет на солнечных батареях облетел весь мир

gettyimages-523707324

Впервые в истории самолет, не использующий ископаемого топлива и работающий только на солнечной энергии, совершил кругосветное путешествие. На это у SolarImpulse-2 ушло 17 перелетов, 40 тысяч километров и больше года. Но все-таки, несмотря на поломки, плохую погоду и череду препятствий, проект доказал, что самолеты на солнечных батареях имеют право на жизнь.

У такого типа летательных аппаратов (а пока их всего два) есть ряд плюсов и минусов. Хорошая новость состоит в том, что лететь такой аппарат может столько, сколько хватит сил у пилота: солнечная энергия запасается в аккумуляторах в светлое время суток и ее хватает как раз для ночного перелета. Например, самый долгий беспосадочный перелет SolarImpulse-2 длился 117 часов 52 минуты. К тому же такой тип транспорта совершенно экологичен. А плохая новость такова: самолет может лететь со скоростью всего 70 км/час, вмещает только одного пилота и очень «нежный» в эксплуатации.

Возможно, в будущем, когда удастся создать новый тип солнечных батарей (сейчас питание самолета обеспечивают 200 квадратных метров батарей, которые находятся на крыльях и хвосте), получится спроектировать экологичные самолеты хотя бы для личного использования и немного справиться с проблемой загрязнения атмосферы.

ген, отвечающий за любовь к алкоголю и сладкому

drinks-1283608_960_720

Теперь можно с чистой совестью оправдывать свою привычку пить все, что крепче кефира, неудачей в генетической лотерее. Считается, что за потребление и любовь (или нелюбовь) к алкоголю отвечают социальная составляющая и индивидуальные предрасположенности. Если с социальной составляющей понятно (соседка баба Маша уже тысячу раз говорила, что все соседи — те еще алкаши), то с индивидуальными особенностями много путаницы. Во-первых, они наследуются генетически, а во-вторых, характеристики частоты, метаболизма, общего количества потребляемого алкоголя и другие параметры передаются в наследство не комплексно, а как повезет.

Если верить исследованию, то с потреблением алкоголя ассоциируется ген β-Klotho. Существует печеночный гормон FGF21, и ген β-Klotho как раз кодирует белок, который входит в состав рецептора к тому самому FGF21. Такой ген снижает тягу к алкоголю и присутствует примерно у 40 % европейской популяции. Ученые также провели эксперимент на мышах, у которых β-Klotho был специально неактивен: при выборе между едой и алкоголем мыши выбирали «прибухнуть».

Исследование гена, отвечающего за потребление алкоголя и сладкого, открывает удивительные возможности в лечении не только алкоголизма, но и разных пищевых расстройств.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Написать комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: