Множество новых научных открытий было совершено в уходящем 2014 году. Сегодня мы вспоминаем десять человек, так или иначе изменивших этот мир, благодаря науке.
Первым в списке по праву идёт Андреа Аккомаццо (Andrea Accomazzo). Не зря же высадка зонда "Филы" была признана журналом Science – главным научным достижением года. Этот бывший лётчик-испытатель, который направил миссию "Розетта" к ледяному миру сквозь космос. Сам Аккомаццо начал свою карьеру как лётчик-испытатель ВВС Италии, однако после двух лет такой работы он выбрал другой путь — авиационно-космическую технику.
Почти два десятилетия назад Андреа Аккомаццо чуть было не расстался со своей будущей женой, когда она нашла клочок бумаги на его столе. Там его почерком был нацарапан номер телефона рядом с женским именем — Rosetta.
"Она решила, что это другая девушка, – рассказывает нынешний руководитель полёта. – Мне пришлось объяснять моей ревнивой итальянской подруге, что "Розетта" — это межпланетная миссия, которая отправляется к комете и достигнет её через 20 лет".
Последние 18 лет своей жизни Аккомаццо посвятил исследованию кометы 67P/Чурюмова-Герасименко и возглавил команду, которая управляла августовской встречей аппарата с небесным телом после 6,4 миллиардов километров пути от Земли. В ноябре спускаемый зонд "Филы" обеспечил учёных первыми данными с поверхности кометы. Даже несмотря на неудачную посадку, эту миссию называют самой успешной в истории Европейского космического агентства (ЕКА).
Обладая полученной информацией, учёные надеются лучше понять происхождение и эволюцию Солнечной системы, так как кометы несут материал времён появления планетной системы, в которой зародилось человечество. Среди прочего учёные хотят выяснить, могли ли кометы принести воду () и органические молекулы на древнейшую Землю.
Помимо "Розетты", Аккомаццо в настоящий момент занят подготовкой межпланетных миссий ЕКА к Меркурию, Марсу и Юпитеру. Однако он всё ещё надеется, что главная его миссия принесёт запланированные плоды: всё ещё остаётся шанс на пробуждение аппарата "Филы". Исследователи также рассматривают вариант посадки самой "Розетты" на поверхность кометы.
Следующий в списке космических первооткрывателей года — Коппиллил Радхакришнан (Koppillil Radhakrishnan) — глава Индийской организации космических исследований (ISRO). Он понимал, что половина всех попыток достичь Марса заканчивались неудачей.
Однако специалисты ISRO учли ошибки других стран и поставили скромную цель для своего первого межпланетного полёта, который рассматривался как демонстрация технологии. 24 сентября 2014 года станция "Мангальян" (Mangalyaan) успешно закрепилась на орбите Марса. Таким образом Индия присоединилась к избранной группе стран, обладающих амбициями и техническими возможностями для изучения Солнечной системы.
Радхакришнан проработал в ISRO 43 года как инженер. Он успешно провёл множество различных проектов, в том числе разрабатывал спутники дистанционного зондирования Земли для создания системы раннего предупреждения цунами. Миссия к Марсу была авантюрой, особенно если учесть, что запуск ракетного двигателя с криогенными компонентами закончился для ISRO неудачей в 2010 году.
К слову, в 2015 году Радхакришнан планирует уйти в отставку. "Мы не участвуем в космической гонке с другими странами, – подчёркивает он. – Мы соревнуемся исключительно сами с собой".
Третьим по значимости в космической отрасли в этом году может считаться российский учёный Виктор Гроховский, член комитета по метеоритам РАН, член Международного метеоритного общества, доцент Уральского федерального университета. Он был признан престижным научным журналом Nature "человеком года".
Гроховский организовал экспедицию по поискам осколков метеорита Челябинск, изучил их и выяснил, что частицы — это кусочки стройматериала, из которого сформировалась Земля.
Его исследовательской группе удалось также определить точную траекторию полёта небесного тела и её параметры. Так,во время вторжения в район Челябинской области размер метеорита достигал примерно 18 метров, двигался он со скоростью 19 км/с по весьма пологой траектории, с наклоном в 15-17 градусов относительно плоскости земной поверхности. Все учёные мира признают, что это событие 2013 года сравнимо по значимости с падением Тунгусского метеорита.
Но не только в области космических исследований отличились учёные в 2014 году. Не менее важны были и медицинские достижения. Сюзанн Топалян (Suzanne Topalian), директор Онкологического центра Сидни Киммела при Университете Джона Хопкинса, всегда считала, что против онкологических заболеваний может помочь иммунотерапия и оказалась права.
В июле она объявила о том, что её методы лечения могут быть использованы в США для борьбы с раком кожи —меланомой. В настоящий момент она нацелена добиться разрешения на проведение терапии и в других странах против более широкого спектра онкологических заболеваний.
Препарат основан на PD-1-ингибиторах, которые позволяют клеткам иммунной системы свободно атаковать опухоль, которая обычно скрывается от них. Клинические испытания методики прошли успешно и препарат под названием пембролизумаб (pembrolizumab) был одобрен для лечения в США. В ближайшее время ожидается одобрение препаратов для лечения рака лёгких.
В области генетики в уходящем году отличилась команда Шейка Хумарра Кхана (Sheik Humarr Khan). Он был исследователем в группе, которая выполнила первое секвенирование генома вируса Эбола в Сьерра-Леоне.
Кхан был специалистом по инфекционным заболеваниям; он отказался покинуть свою страну, чтобы иметь возможность помогать пострадавшим от эпидемии. Мы не просто так пишем слово "был": Кхан стал одной из многочисленных жертв вируса, он умер от болезни 29 июля.
Вирус Эбола опустошил Гвинею, Сьерра-Леоне и Либерию. Однако до начала смертоносной вспышки Кхан изучал другое смертельное вирусное заболевание – лихорадку Ласса. Кхан был центральной фигурой в обществе города Кенема.
Когда это место охватила эпидемия, он отменил свои планы по преподаванию за границей. Когда учёный заболел сам, его лечащие врачи решили не испытывать на нём экспериментальный препарат ZMapp, опасаясь за возникновение серьёзных побочных эффектов.
В настоящий момент испытания лекарственных препаратов и вакцин идут полным ходом. Не всегда успешно, но лечение всё-таки найдено. Исследования, проводимые Кханом и его коллегами, показали, как быстро мутирует вирус и помогли отследить его эволюцию.
Добавим, что ранее редакция журнала Time признала человеком года собирательный образ врача, сражающегося с этой эпидемией.
В 2014 году важные результаты получила Радхика Нагпал (Radhika Nagpal) из Гарварда. Исследовательница и её коллеги, как это часто бывает, вдохновлялись поведением насекомых. В результате группа Нагпал смогла скоординировать поведение роя мини-роботов.
Когда Радхика училась в старших классах в Индии, она ненавидела биологию: этому предмету девушки её школы должны были обучаться, чтобы впоследствии стать врачами. Однако Нагпал была полна решимости стать инженером.
Сегодня она возглавляет исследовательскую команду инженеров Гарвардского университета. В этом году её группа получила признание благодаря тому, что научила армию роботов действовать сообща. Учёные брали пример с муравьёв, пчёл и термитов, которые строили сложные гнёзда, не имея при этом какого бы то ни было центрального аппарата управления.
Каждый из 1024 трёхногих так называемых килоботов общался со своими соседями с помощью инфракрасного света. Благодаря этому рой мог образовывать различные двумерные фигуры. Есть надежда, что это исследование в конечном счёте приведёт к созданию самоорганизующихся команд роботов, которые смогут быстро реагировать на стихийные бедствия и помогать в очистке окружающей среды.
"В конце концов, вы получаете единый функционирующий организм и даже забываете, что он состоит из отдельных составляющих, – объясняет Нагпал. – Это и есть ключевая цель нашего исследования: использование коллектива для некоторых достижений куда эффективнее использования субъекта. Наблюдения за живыми существами заставили меня иначе посмотреть на компьютерные науки".
Другая женщина-учёный, удостоившаяся общемирового признания в 2014 году — Мариам Мирзахани (Maryam Mirzakhani), математик из Ирана. Она стала первой женщиной за всю 78-летнюю историю Филдсовской премии (Fields Medal), удостоившейся этой премии.
Мариам Мирзахани, сотрудник Стэнфордского университета, стала обладательницей престижной награды (которую ещё называют Нобелевской премией в области математики) за свой многолетний 172-страничный труд по изучению динамики и геометрии римановых поверхностей и их пространственных модулей по теории Тайхмюллера о классических и квантовых пространствах.
Получая награду, Мирзахани рассказала, что, получив уведомление, решила, будто её электронную почту взломали. Известие о присуждении столь престижной премии женщине быстро разошлась по страницам совсем ненаучных журналов — от модного Elle до феминистского блога Jezebel.
Ажиотаж был подкреплён данными исследования Американского математического общества, проведённого в 2012 году: оказалось, что женщины составляют около 30% аспирантов университетов и всего 12% штатных преподавателей с учёной степенью. При этом женщины-математики получают непропорционально малое количество научных наград. Однако сама Мирзахани уверена, что в этом нет никакого дискриминационного подтекста: просто в юном возрасте большинство девушек не считают, что увлечение математикой — это интересно.
Ещё одно важное достижение на стыке математики и биологии в 2014 году произвёл биолог Сьорс Щерес (Sjors Scheres) из Кэмбриджа. Он занимается изучением клеточных молекулярных механизмов. В этом году он стал автором нескольких знакомых работ по структурной биологии, однако сам исследователь считает себя отчасти математиком. Междисциплинарный подход помог ему добиться революции в биологии.
Расчёты Щереса привели к созданию программного обеспечения, которое превращает зернистые изображения, полученные с помощью криоэлектронной микроскопии, в подробные и красочные картинки.
Такой подход помогает биологам визуализировать молекулярные механизмы быстрее и точнее, чем когда-либо прежде. Трёхмерные структуры ранее создавались путём сливания электронных микрофотографий, сделанных с разных ракурсов. Однако это проводило к неоднородности изображения. Щересу же удалось соединить получаемые снимки в трёхмерную молекулярную структуру.
Теперь Щерес увлечён поиском сложных структур. Так, вместе с командой исследователей из Китая он выявил строение γ-секретазы — белка, обуславливающего появление болезни Альцгеймера. Эта молекула очень мала, к тому же находится в постоянном движении, что усложняет создание его изображений, однако Щересу всё-таки удалось его заснять и изучить.
И снова в нашем списке лучших из лучших появляется женщина-учёный, даже две, хотя обе они стали "лицами года в науке" по разным причинам.
Офтальмолог Масайо Такахаcи (Masayo Takahashi) из Японии работает со стволовыми клетками. В сентябре она вырастила и пересадила пласт эпителиальных клеток в заднюю часть повреждённой сетчатки пациентки. Исследовательница изготовила клетки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, хорошо зарекомендовавших себя в создании генетически соответствующей ткани для лечения многих заболеваний. Однако пересадка такого рода была важной вехой: это было первое испытание индивидуально выращенной ткани с участием человека.
Такахаси пыталась использовать стволовые клетки для восстановления повреждений сетчатки в течение десяти лет. Ей удалось превратить плюрипотентные клетки в эпителиальные клетки сетчатки, сотрудничая с учёными Киотского университета.
Полученные клетки прошли успешные тестирования на мышах и обезьянах и, в конечном итоге, исследователи приступили к лечению с их помощью возрастной макулярной дистрофии, часто встречающейся у людей в возрасте. Трансплантаты были предназначены для покрытия сетчатки, воссоединения эпителиального слоя и поддержания оставшихся фоторецепторов.
Испытания прошли гладко, ткань сохранила свой коричневатый цвет (то есть не была атакована иммунной системой реципиента). Доброволец, женщина возрастом более 70 лет, уже утратила большую часть своего зрения и вряд ли оно к ней вернётся, однако Такахаси стремилась понять, является ли пересадка безопасной и способна ли она предотвратить дальнейшее ухудшение состояния сетчатки.
Любопытно, что Такахаси столкнулась с осуждением общественности: многие обвиняли её в том, что она торопится с тестированием на людях и необходимо провести ещё многочисленные тесты безопасности. Однако теперь, после успешной пересадки, Такахаси стремится к новым высотам. Например, к пересадке слоёв фоторецепторов, что поможет восстановить зрение людям с дегенерацией жёлтого пятна. Для того чтобы создать связи фоторецепторов с нейронами, она будет выращивать трёхмерную ткань сетчатки в пробирке.
Что касается второй исследовательницы, которая закрывает наш сегодняшний список, то её работы чуть было не сорвали исследования Такахаси. Речь о японском специалисте — Харуко Обокате (Haruko Obokata). В январе 2014 года она опубликовала две научные работы, в которых утверждала, что превратить зрелые клетки любой ткани в стволовые плюрипотентные можно без "перепрограммирования", но посредством простого воздействия кислой среды и физического давления. Это открытие можно было бы признать прорывным, однако большинство исследователей пришли к выводу, что описанный Обокатой метод попросту недействителен.
Независимая группа экспертов признала её работы фальсификацией и обнаружила манипуляции с данными. Научные статьи были отозваны из публикации, Обоката – лишена докторской степени, а событие, по мнению японской прессы, существенно пошатнуло репутацию женщин в науке.
Редакция "Вести.Наука" надеется, что в будущем 2015 году не будет такого рода скандалов, и мы узнаем много нового о мире вокруг нас.
Материал подготовлен на основе публикации научного журнала Nature.
