Що дасть людству наукова революція 2016 року

До Марса і далі

Як завжди, великі надії людство покладає на космос. У 2016 р. орбіти Землі і Марса максимально наблизяться одна до одної, що забезпечить ідеальну можливість для подорожі на Червону планету. Європейське космічне агентство запустить у березні проект ExoMars, мета якого проаналізувати гази в атмосфері Марса і випробувати технологію посадки на Червону планету.

Вчені будуть досліджувати інші планети. У липні космічний апарат NASA Juno прибуде в систему Юпітера і передасть на Землю унікальні знімки та інформацію про цю планету. Вчені вважають, що Юпітер сформувався першим в Сонячній системі, відповідно, де-то в його надрах лежить розгадка минулого і майбутнього нашого світу. Саме цю інформацію і належить дізнатися Juno. У Юпітера багато загадок: сильне магнітне поле, надмірно швидке обертання для планети такого розміру (приблизно в три рази швидше Землі), колосальні шторми і вихори в його атмосфері та ін.

У вересні завершиться місія Rosetta —апарат відправлять на поверхню комети Чурюмова-Герасименко, про яку він повинен розбитися. Вчені стверджують, що це, у своєму роді успішне завершення роботи, так як Rosetta наблизиться до поверхні комети досить близько, щоб зібрати і відправити на Землю важливу інформацію. Очікується також реалізація місії NASA – OSIRIS-Rex, в результаті якої на Землю доставлять зразки астероїда Бенну.

У грудні минулого року Національний космічний науковий центр Китаю запустив "дослідника частинок темної матерії" — апарат DAMPE (Dark Matter Particle Explorer). У 2016-му Китай запустить другий і третій наукові космічні зонди серії DAMPE із запланованих п'яти. Крім того, у вересні в Китаї закінчиться будівництво 500-метрового радіотелескопу FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope), який перевершить за розміром телескоп обсерваторії Аресібо в Пуерто-Ріко, зараз вважається найбільшим у світі.

Хімія проти глобального потепління

Вуглекислий газ — одна з основних причин глобального потепління. Але виявилося, що його можна використовувати у "мирних цілях": для виробництва енергії, не забруднюючи при цьому атмосферу шкідливими викидами, а навпаки, очищаючи повітря від непотрібних домішок. Зараз багато світові компанії та університети розробляють технології, які дозволять в майбутньому використовувати СО2 для отримання дешевої і чистої енергії. Найбільші надії покладають на розташовану в Цюріху швейцарську компанію Climeworks. Вона працює над технологією, яка дозволить на постійній основі отримувати атмосферне CO2, щоб використовувати його для виробництва синтетичного палива та інших цілей.

Фахівці Climeworks створили технологію "прямого захоплення і очищення повітря" (Direct air capture –DAC), за допомогою якої, фільтруючи близько 2 млн куб. м повітря на рік, можна отримувати до 1 т вуглекислого газу. CO2 акумулюється шляхом пропускання повітря через спеціально оброблений целюлозний фільтр, розташований всередині пристрою, що нагадує гігантський пилосос. Після того як цей фільтр до межі насичується вуглекислотою, він нагрівається за допомогою енергії, отриманої на основі біогазу або іншого відновлюваного джерела енергії. У результаті генерується виключно "чистий" вуглекислий газ.

Результат перших тестів був настільки багатообіцяючою, що технологія привернула увагу німецького автогіганта Audi. Представники концерну впевнені, що інновація стане ключовим елементом створення транспортних засобів, що працюють на синтетичному паливі.

Крім Climeworks, над вдосконаленням технології DAC працює кілька інших компаній, у тому числі Carbon Engineering, Global Thermostat, Coaway and Terraleaf. Свої технології вилучення з повітря СО2 створюють також вчені з Колумбійського університету, Технологічного інституту Джорджії і Університету Південної Каліфорнії.

Чудеса фізики

У нинішньому році фізики сподіваються побачити перше свідоцтво гравітационных хвиль — брижі в просторі-часу, утворення якої обумовлено щільними рухомими об'єктами, наприклад, спіральними нейтронними зірками. Гравітаційні хвилі можуть нести інформацію про чорні діри, а також розповісти про умови народження Всесвіту. Зафіксувати гравітаційні хвилі, можливо, вдасться спеціалістам американської обсерваторії Advanced LIGO, яка має усіма необхідними для цього технологіями.

Також запустять Astro-H, наступне покоління рентгенівської супутникової обсерваторії, яка, наприклад, зможе підтвердити або спростувати твердження, що важкі нейтрино випускають сигнали темної матерії. Вчені також спробують отримати нову частинку при надлишковому тиску у Великому адронному колайдері, працюючому з рекордною активністю вже з червня минулого року. Крім того, на БАК будуть проводитися інші важливі експерименти, включаючи пошук глюболов - частинок, які повністю складаються з носіїв сильного ядерної взаємодії.

Ближче до кінця року в Йорданії повинен почати роботу прискорювач частинок SESAME (Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East). Це унікальний проект хоча б тому, що, крім Йорданії, в ньому беруть участь Ізраїль, Іран і Палестина. Прискорювач частинок у формі кільця буде генерувати інтенсивний світло для вивчення матеріалів і біологічних структур на атомному рівні. А в червні вчені зможуть використовувати яскраві рентгенівські промені при роботі першого у світі синхротрона четвертого покоління MAX IV, розташованого в шведському Лунде.

Важливий крок у безсмертя

У США пройдуть фінальні тести метформіну — препарату, на основі якого створять першу в історії медицини революційну вакцину довголіття. Передбачається, що через кілька років вона увійде в масове використання. В процесі лабораторних випробувань доведено, що метформін уповільнює процес старіння і зупиняє розвиток хвороб. Залишилося підтвердити, що препарат має аналогічне вплив і на людей. За прогнозами, в середньому метформін продовжить життя до 120 років.

Всесвітня організація охорони здоров'я розробить в нинішньому році простий і ефективний тест на ВІЛ, який дозволить мільйонам дізнатися про захворювання на самих ранніх стадіях. Це зможе лікувати людей з мінімальним для них шкодою від токсичних препаратів, до того як вірус атакував всі органи і системи. Крім того, рання діагностика дозволить захистити більшу кількість людей від зараження. Фахівці ВООЗ кажуть, що лікування всіх ВІЛ-інфікованих стане переломним моментом у боротьбі з епідемією Сніду. Випробування нового тесту повинні пройти в Африці, де в даний час з ВІЛ живе майже 26 млн чоловік.

Очікується також, що в поточному році буде нарешті подолано гематоенцефалічний бар'єр (ГЕБ), що перешкоджає цільової доставки ліків в мозок. Гематоенцефалічний бар'єр — біологічний щит, який захищає мозок від інфекцій що передаються через кров і токсинів. З іншого боку, він заважає принципово важливих ліків досягти мозку. Так, більшість хіміотерапевтичних препаратів проти пухлини головного мозку приймають у вигляді таблеток або внутрішньовенно, що викликає чимало побічних ефектів. Причому через ГЕБ на саму пухлину ліки часто надають мінімальний вплив. За останні два роки вченим з паризького медичного центру CarThera вдалося добитися значного прогресу в подоланні гематоенцефалічного бар'єру. На 2016 р. заплановано клінічне дослідження за участю дітей, які страждають від пухлин головного мозку. Також два інших дослідження будуть спрямовані на лікування хвороби Паркінсона і Альцгеймера.

Генетичні ножиці

Наближаються клінічні випробування технології редагування геному для лікування генетичних захворювань людини. Зокрема, до цього готуються вчені каліфорнійської компанії Sangamo Biosciences. Для початку біологи протестують використання нуклеаз "цинкових пальців", спробувавши скорегувати мутацію, яка викликає гемофілію (порушення процесу згортання крові). Ще один напрям майбутніх випробувань — "ремонт" гена гемоглобіну, порушення якого веде до розвитку бета-таласемії, розумовому і фізичному недорозвитку.

Неврологи сподіваються, нарешті, ідентифікувати гени, які беруть участь у регулюванні відчуття часу і тривалості сну. Виявлення цих генів може допомогти вивчити пов'язані з цим захворювання, а також деякі психічні розлади, які асоційовані з сильно порушеними біоритмами. У минулому році вченим вдалося виявити спосіб швидко вимірювати експресію восьми генів у тисячах окремих клітин, а з допомогою нещодавно розроблених технологій, таких як CRISPR/Cas 9, можна визначати функції генів точніше, ніж коли-небудь.

Вивчення геноміки раку дозволило відкрити безліч нових генів, відповідальних за появу пухлин. Незважаючи на це, близько 95% хворих досі отримують застаріле лікування хіміо - або променевою терапією. У нинішньому році світові вчені планують розробити протиракову терапію, грунтуючись на генетичних профілях хворих.

В кінці 2016 р. вчені і фахівці з етики сподіваються домовитися про рекомендації щодо безпеки і етичних принципів при проведенні досліджень, що включають редагування генів у людини. Можливо, в наступному році людство дочекається народження першої мавпи з редактированными генами, у якій змодельовані клінічні ознаки захворювання людини.