Най-важните научни открития на 2014 г.

Може и да ви се сторят малко сложни, но повярвайте - следващите десет научни постижения са наистина значими. Да, на пръв поглед те (с малки изключения) не са желани от вестниците за гръмките им първи страници, именно заради своите доста специализирани термини.

Но ако прочетете и се запознаете малко по-отблизо с всяко от следващите „предложения“ ще разберете какъв потенциал (или опасност) се крие зад всяко едно от тях. Науката е много сериозно нещо, признавам. Нека не я подценяваме и да приветстваме успехите на колегите учени по цял свят, особено на онези, чиито труд не е комерсиален или свързан със създаване на оръжия.

 

Първото кацане на комета

Най-отразяваното събитие в научната преса за годината без съмнение бе кацането на сондата Фила на повърхността на кометата Чурюмов-Герасименко. За мисията „Розета“ се изписа доста, включително и на нашия сайт, а постижението е заслужено за Европейската космическа агенция (ESA). Работата над тази мисия започва още в средата на 90-те години на миналия век, а сондата е изстреляна към целта преди цели 10 години! През това време Розета извършва 4 гравитационни маневри – три в гравитационното поле на Земята (през 2005, 2007 и 2009 година) и една в близост до Марс (2007 година).

Крайната и цел обаче лежи на цели 400 милиона километра от Земята, докъдето сондата достига 10 години след изстрелването си. Най-амбициозната част от цялата мисия обаче е ключовото кацане на апарата Фила върху кометата с цел изучаване на процесите, които протичат там вследствие на приближаването и към Слънцето. Още една задача – да изясни произхода на водата на нашата планета, тъй като има предположения, че тя е донесена тук именно след сблъсъци с комети.

За жалост при кацането не сработи двигателя с течен азот, който трябваше да прилепи апарата към повърхността. Той отговаря за изстрелването на прикрепващите харпуни, без които апаратът не успя да се задържи към точката на кацане и отскочи два пъти, засядайки в крайна сметка на сенчеста позиция, където не може да зарежда батериите си.

 

Въпреки това Фила предаде към Земята изключително ценна информация и снимки, а учените се надяват с приближаването на кометата към Слънцето позицията и да се промени и апаратът да бъде огрян от лъчите и батериите да се заредят.

Мисията вече може да се похвали и с първото си доказателство – според измерване на изотопния състав на леда върху кометата може да се направи извод, че този тип комети (от пояса на Кайпер) явно не са източник на водата на Земята. Следващият кандидат за това нещо са астероидите от вътрешната част на Слънчевата система.

 

Извънземни океани

Цел на множество космически мисии е именно откриването на вода. Причината е проста – според съвременните научни схващания тя е необходимо условие за живот. Намирането на следи от вода, дори във вид на лед или в свързано състояние може да се счита за признак за евентуална възможност за развитие на живот.

Водният лед изобщо не е рядкост в Слънчевата система. Той е съставна част на комети, астероиди и планети – джуджета. Открита е на Луната, на Марс и повечето спътници на планетите гиганти. Съществуват предположения и за това, че на някои от тези спътници има наличие дори на вода в течно състояние, но те

доскоро не бяха потвърдени.

 

През тази година обаче бяха публикувани резултати от обработката на гравитационни измервания, направени от сондата Касини през периода 2010 – 2012 година. Според тях под ледената покривка (с дебелина 30-40 километра) на спътника на Сатурн – Енцелад, се намира огромен океан с течна солена вода. А това означава, че там хипотетично са налични всички условия за съществуване на живот. Разбира се – може би не на братя по разум, но поне прости бактерии.

Малко по-късно учените откриха още един течен океан на друг спътник на Сатурн – Титан, само че наличната там вода съдържа прекалено много соли и затова съществуването на живот там е съмнително.

 

Генетични лекарства

Може би за много от вас следващите термини ще са доста сложни, но това е науката. Става дума за нов метод на лечение на болести, който може в близко бъдеще да се бори с много коварни наследствени болести.

Преди няколко години учени откриха в някои бактерии специален механизъм, изпълняващ ролята на адаптивен имунитет – способност да изработват защита срещу нови „агресии“. Този механизъм е наречен CRISPR и представлява кратки палиндромни (огледални) ДНК-повторения, закономерно разположени в групи. CRISPR съхранява последователности на генома на вируси – бактериофаги, чрез които бактерията разпознава опасните чужденци и след това ги обезврежда, разрязвайки ДНК-то им с помощта на белтъка Cas9.

 

Днес този метод се явява един от най-перспективните начини за редактиране на генома – той не просто точно нагласява Cas9 към нужния ДНК-фрагмент, но за разлика от много други методи позволява това да става не само в лабораторни условия, но и в реален жив организъм.

Благодарение на това през март 2014 година учени от MIT успяха да коригират с помощта на CRISPR/Cas9 дефектен ген, предизвикващ рядко чернодробно заболяване (тирозенемия). Корекцията на гена (лечението) е извършено над жива лабораторна мишка с една-единствена инжекция! Звучи направо като научна фантастика, но е факт – тази гигантска крачка напред може да доведе до възможност за лечение на много човешки болести, предизвикани от генетични дефекти, като например хемофилията или болестта на Хантингтън.

Лечение на захарен диабет

В световен мащаб болните от захарен диабет са около 350 милиона. Около 10% от тях боледуват от диабет тип 1 – автоимунно заболяване, причините за което са все още неясни. В организма на болните с диабет тип 1 имунната система погрешно възприема изработващите важния хормон инсулин бета-клетки за врагове и ги унищожава. А без хормона инсулин организма не може да усвоява глюкоза.

 

До откриването на инсулина болните от захарен диабет тип 1 (това са основно деца на възраст около 10-15 години) са били обречени на недълъг и особено мъчителен живот. С началото на масовото производство на инсулин качеството на живот при тези хора практически не се отличава от нормалното, стига те да измерват няколко пъти на ден нивото на кръвната си захар и да приемат съответните инжекции инсулин. Друго лечение засега не съществува, така че те са свързани към този начин на живот пожизнено.

През тази година обаче учени от Харвард направиха много важна крачка напред по пътя към лечението на захарен диабет от тип 1. Те успяха да култивират човешки бета-клетки от ембрионални стволови клетки. А както знаем – бета-клетките, изработват инсулин. Към момента екипът работи над използване на същия процес за индуциране на превръщането на бета клетки от потенциалните стволови клетки (не онези, ембрионалните, ами наличните у всеки човек). Когато тази задача бъде решена, диабетът от тип 1 може би ще престане да бъде доживотен кошмар.

 

Гигантски вирус

Френски учени откриха в образци от замръзнала почва от североизточен Сибир невероятен вирус, изумяващ по своите размери. Неговата дължина е 1.5 микрометра, което е сравнимо по размер с някои бактерии. А както знаете, вирусите по принцип са много по-миниатюрни създания, на границата на живото и неживото и обикновено самите те заразяват и унищожават бактериите.

 

Вирусът, наречен Pithovirus sibericum е лежал в замразено състояние над 30 000 години. И въпреки това при размразяването си учените успели да го „съживят“! Но спокойно, не се вълнувайте и притеснявайте, че те са събудили нов главен герой от филм на ужасите. Този вирус заразява само амеби. От друга страна този факт показва, че вечните ледове на Земята крият множество изненади за учените и далеч не всички могат да се окажат толкова безвредни. Особено на фона на топящите се вечни ледове на планетата.

 

Разширяване на генетичния код

Всички създания на планетата – от бактериите до човека използват един и същ генетичен код, състоящ се от „букви“, обозначаващи азотни съединения. Броят на тези „букви“ е само 5, като те могат да се комбинират само в определен брой състояния. Тези комбинации определят синтеза на 20 основни аминокиселини от които са построени белтъците.

 

През тази година обаче учени от института Скрипс успяха да добавят в тази ограничена генетична „азбука“ още две допълнителни букви, които значително променят ситуацията. Подобна „разширена азбука“ позволява синтеза не само на 20, а на цели 172 аминокиселини за строеж на белтъци. И това не са просто теоретични разсъждения, а лабораторни резултати. Учените успяха да създадат бактерии с разширен генетичен код (които не могат да се размножават самостоятелно). Но резултатът е толкова значителен, че авторитетното научно списание Science призна експериментът като най-значителния научен пробив за годината.

 

Първата луна, извън Слънчевата система

Преди само 50-тина години астрономите смятаха, че от Земята е принципно невъзможно да се видят или открият с други методи планети в други звездни системи (екзопланети). Само че техническият прогрес не стоеше на едно място, научните методи значително прогресираха и в наши дни на година се откриват стотици планети, а броят им нараства все по-бързо.

Към настоящия момент са познати около 2000 такива планети, като в самото начало учените можеха да откриват само планети-гиганти, разположени близо до своите звезди. Но днес уредите стават толкова чувствителни, че позволяват на хората да откриват планети, подобни на Земята.

 

През 2014 година международна група астрономи от Япония, САЩ и Нова Зеландия обявиха за възможно откритие с помощта на гравитационна леща на първата екзолуна – спътник на далечна планета. В чуждопланетната система МОА-2011-BLG-262 лек малък спътник се върти около 2000 пъти по-тежка планета. Все още не може да се каже дали по-масивният обект е планета или много плътна тъмна звезда. За да се изясни и това трябва да се измери разстоянието до този обект, но това към момента е невъзможно.

Човешко мислене за машините

Суперкомпютрите са способни да изчисляват задачи многократно по-бързо от хората. Но в някои аспекти дори те са далеч от възможностите на човешкия мозък. Като начало това се касае за енергийната им ефективност – използваната мощност на суперкомпютър заемащ площ от стотици квадратни метри може да достигне десетки мегавати, а значителна част от потребяваната енергия се разсейва във вид на топлина.

 

В същото време човешкият мозък заемащ обем само няколко литра има еквивалентна употребявана мощност от едва 20 вата. И по отношение на определени задачи, като например разпознаване на образи той все още е способен да изпревари суперкомпютрите. Всичко това се дължи на уникалната архитектура на човешкия мозък, съставен от повече от 22 милиарда неврона, образуващи около 220 трилиона връзки – синапси.

През тази година няколко групи изследователи и инженери се добраха до сериозни успехи в разработката на процесори, изградени по подобие на човешкия мозък. Група от Станфорд създаде чипа Neurocore, друга от Хайделберг – чипа HICANN, а трета от IBM – чипа TrueNorth. Тези чипове следват мозъчната архитектура и имат множество „неврони“ и „синапси“, като в резултат на това могат да демонстрират фантастично бързодействие при някои задачи, като в същото време употребяват нищожна енергия. Като цяло тези задачи са сходни на решаваните от дясното полукълбо на човешкия мозък – обработка на сензорни сигнали и разпознаване на образи. Докато дясното е отговорно за аналитичното мислене, а този тип функции достатъчно добре се покриват и от „традиционните“ компютри.

 

Еликсир на младостта

В течение на хилядолетия алхимици, философи и лекари са търсели способ за подмладяване и вечен живот. От древността те са считали, че тайната се крие в… кръвта. И както показват съвременни изследвания, те може би не са били далеч от истината.

 

Изследователи от Станфорд демонстрираха редица изследвания при които е доказано, че паметта и способностите за обучение при възрастни мишки значително се подобряват, след просто преливане на кръвна плазма от млади мишки. Засега учените не знаят точно кое вещество от нея действа толкова благотворно на мозъка на възрастните (по-специално на частта от мозъка, наречена хипокампус), но експериментите позволяват да се направи извод, че това вероятно се дължи на белтък. Белтък, защото ако преливаната кръвна плазма се нагрее над определена температура над която белтъците се унищожават (пресичат), то благотворното свойство на кръвната плазма направо изчезва.

Не е известно дали този метод ще работи и при човека, но откритието отваря потенциални възможности за удължаване на интелектуалните способности в зряла възраст, както и защита от старческа деменция, предизвикана например от болестта на Алцхаймер.

 

Запис и изтриване на паметта?

Не става дума за компютърна, ами памет на живи същества. Оптогенетиката е техника за използване на генетично кодирани молекули-индикатори, които могат да служат като сензори на протичащите в клетките биологични процеси и благодарение на оптичните си свойства (флуоресценция под действие на лазер или собствено излъчване) да съобщава за това на учените. Това е много нов и обещаващ метод от биологията, а най-голямо приложение намира при изучаването на клетките от нервната система и в частност – на главния мозък.

 

Учени от университета в Сан Диего използвайки оптогенетически методи успяха напълно да… изтрият условен рефлекс (един от типовете асоциативна памет) на лабораторен плъх, създаден с помощта на предизвикан страх (токов удар). След това учените успели да запишат отново този рефлекс обратно в мозъка.

Макар и разбира се записа на спомени и информация подобно на филма „Джони Мнемоник“ и тяхното изтриване, като в „Мъже в черно“ да са много далеч от реалността, то посочената методика е крачка в тази посока и ако подобни успехи продължават да се постигат, то манипулацията на паметта в мозъка може да се превърне в реалност. Ще е супер, ако можете да идете в лабораторията и да ви „запишат“ за броени часове пълни познания по английски език, нали?