Содержание:
Science, Nature, National Geographic, Smithsonian, Physics World и другие авторитетные научные издания опубликовали рейтинги важнейших научных открытий, сделанных в 2023 году. Рассказываем о самых интересных.
Медицина
2023 год был богат на открытия в медицине. Разработаны и одобрены инновационные лекарственные препараты, которые уже спасают человеческие жизни, избавляют от генетических, нейродегенеративных и инфекционных заболеваний.
Нашли революционный метод лечения ожирения
Журнал Science назвал лекарственное средство семаглутид «прорывом года». Это заменитель природного гормона GLP-1. Его разработала датская фармацевтическая компания Novo Nordic в 2012 году для лечения диабета второго типа. Однако в 2023 году он стал популярен как средство для борьбы с лишним весом.
Семаглутид снижает уровень сахара в крови, имитируя гормон инсулин, который естественным образом выделяется при употреблении пищи и утилизирует глюкозу. Также семаглутид влияет на определенные участки головного мозга, усиливая ощущение насыщения, а на уровне кишечника вызывает замедление процесса пищеварения. Таким образом, снижается чувство голода, а чувство сытости остается дольше.
В 2021 году препараты с активным веществом семаглутид были одобрены для контроля веса в США: они продаются под фирменным названием Ozempic для лечения диабета и Wegovy — для лечения ожирения. Препараты GLP-1 также одобрены в Европе для снижения веса, но доступность варьируется [1]. Но именно в 2023 году они стали популярными. Исследования показали, что семаглутид снижает вес, а также приносит значительную пользу для здоровья. Например, исследование с участием 17 тыс. человек с избыточным весом и сердечно-сосудистыми заболеваниями показало, что у принимавших семаглутид риск фатальных или несмертельных сердечных приступов и инсультов был на 20% ниже, чем у тех, кто принимал плацебо. [2]
Но у препарата есть и побочные эффекты: среди наиболее распространенных отмечают тошноту, рвоту, диарею, расстройство желудка, реже — воспаление поджелудочной железы, проблемы с почками и желчным пузырем.
Важно отметить, что в XX веке лечение ожирения с помощью медикаментов было в целом печальной историей: препараты часто не имели эффективности и даже были небезопасны для здоровья. Кроме того, в обществе люди с ожирением постоянно сталкиваются со стигматизацией: их обвиняют в лени и отсутствии силы воли, хотя на самом деле проблема чаще всего в расстройствах эндокринной системы, а не в низком уровне мотивации. Ученые считают, что новые препараты могут решить проблему избыточного веса, но опасаются, что люди с расстройством пищевого поведения будут ими злоупотреблять.
Одобрили вторую вакцину для борьбы с малярией
В 2023 ВОЗ одобрила вторую вакцину против малярийного плазмодия — R21. Она разработана в Оксфордском университете совместно с Индийским институтом сыворотки. [3]
Малярия ежегодно уносит около полумиллиона жизней. В большинстве своем это жители Африканского континета. Особо уязвимы дети: на них приходится около 80% летальных исходов. Ожидается, что R21 позволит изменить печальную статистику. [4]
Попыткам создания противомалярийной вакцины уже более полувека, но первая вакцина RTS, S была одобрена ВОЗ только в октябре 2021 года. Сейчас продолжается более широкое ее внедрение в странах с высокой заболеваемостью. Главное отличие вакцины R21 от своей предшественницы в том, что ее производство в крупных масштабах относительно недорогое. Спрос на вакцины от малярии остается высоким, ученые надеются, что внедрение R21 сделает их более доступными.
Выпустили первое лекарство, замедляющее развитие болезни Альцгеймера
В январе 2023 года управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств (FDA) Минздрава США одобрило применение препарата «леканемаб» [5]. Это первое средство, которое не просто облегчает симптомы, но и замедляет развитие болезни Альцгеймера, правда, только на ранних стадиях. Это значит, что таблетки могут помочь примерно 16% пациентов с диагностированной болезнью. [6]
Клиническое испытание показало, что при приеме леканемаба наблюдаются как выраженные морфологические улучшения в структуре головного мозга, так и улучшение когнитивных способностей. Однако зафиксированы случаи, когда леканемаб приводил к летальным исходам. Результаты исследования не идеальны, но представляют высокий интерес для развития науки и предвосхищают новые масштабные открытия на эту тему. [7]
По данным ВОЗ, сейчас от болезни Альцгеймера страдают в мире более 55 млн человек, и ежегодно врачи диагностируют более 10 млн новых случаев. Чаще всего это люди старше 65 лет. [8]
Одобрили новый метод лечения серповидноклеточной анемии
Casgevy — терапия, основанная на технологии генного редактирования Crispr. В 2023 году ее одобрили в США и Великобритании [9] [10]. Ученые надеются, что она поможет в лечении серьезного наследственного заболевания.
Серповидноклеточная анемия возникает в результате мутации: белок гемоглобин принимает аномальное строение. Из-за этого эритроциты не могут полноценно выполнять свою функцию — доставлять кислород к тканям и органам. Заболевание с трудом поддается лечению. Среди больных в возрасте до пяти лет высок риск смерти или инвалидности. Первые симптомы проявляются в раннем детстве: отек кистей и стоп, задержка развития, слабый иммунитет (частые инфекционные заболевания). Люди с этим заболеванием страдают от боли в груди, животе, суставах, имеют проблемы со зрением и дыханием. Чтобы победить болезнь, необходима трансплантация костного мозга, но далеко не всем удается найти подходящего донора. [11]
Терапия Casgevy — сложная процедура, которая длится несколько месяцев. У пациентов сначала собирают клетки костного мозга. Их отправляют в лабораторию, где для их редактирования используется Crispr. После проверки качества клеток пациенты должны пройти химиотерапию, чтобы освободить место в костном мозге. Только тогда они смогут получить вливание отредактированных клеток. [12]
Комплекс Crispr ищет определенные последовательности ДНК в клетках костного мозга, «вырезает» их и вставляет новый геном. За счет этого восстанавливается способность организма вырабатывать нормальный гемоглобин. Пока что это не универсальное практическое решение, но важный шаг в лечении болезни.
Генетика
В открытиях генетиков есть что-то фантастическое, не так ли? Делимся самым невероятным примером.
Получили потомство от двух самцов мыши
Ученые из Японии получили здоровое потомство от двух самцов мыши: создали яйцеклетку из клеток кожи самца, оплодотворили ее с помощью сперматозоидов другого самца и имплантировали самке. И пусть только семь эмбрионов из 630 превратились в живых мышей, это уже удивительный результат. Искусственно полученные особи были здоровыми, имели нормальную продолжительность жизни и, став взрослыми, дали потомство. [13]
Перенести эту технику на человеческие клетки затруднительно. Во-первых, сложно произвести зрелую яйцеклетку. Во-вторых, есть риск генетических изменений. Тем не менее такие эксперименты уже проводятся. Проблема заключается в том, что будущие человеческие яйцеклетки доходят только до процесса клеточного деления (мейоза) и перестают формироваться дальше. [14]
Экология
Экологи выявляют возможные угрозы, вызванные антропологическим воздействием. В этом смысле нам действительно есть о чем беспокоиться. Да, это касается серьезных климатических изменений. Специалисты опасаются, что «зима близко».
Ученые спрогнозировали коллапс системы течений в Атлантическом океане
Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (АМОЦ) — это система океанических течений, Гольфстрим — самая известная ее часть. В 2021 году циркуляция стала самой слабой за последние тысячу лет. [15] Тренд на ослабление системы течений наметился давно и год от года становится выраженней. В 2023 году ученые спрогнозировали кардинальное изменение этой системы к 2025-му. [16] Причины — растущие выбросы парниковых газов и, как следствие, таяние ледников.
Ученые обеспокоены, поскольку эта система — один из важнейших регуляторов климата Земли: она обеспечивает до 25% тепла в северном полушарии и активно поглощает углекислый газ на этой территории. По словам исследователей из Университета Майами, изменение системы течений может привести к катастрофическим последствиям: «Это повлечет значительное похолодание в Северной Атлантике и во всем Северном полушарии, а также скопление жары в тропиках и Южной Атлантике, что может привести к более сильным тропическим штормам.
Произойдут и серьезные изменения в глобальной структуре осадков, что может привести к сильной засухе в одних районах и разрушительным наводнениям в других. Одним из наиболее непосредственных и тревожных последствий станет существенное повышение уровня моря, на фут и более, вдоль восточного побережья США, если АМОЦ внезапно рухнет».[17]
Астрономия
Благодаря космическому телескопу нового поколения «Джеймс Уэбб» продолжается череда открытий в астрономии. Но дело, конечно же, не только в нем.
Обнаружили старейшую и самую далекую сверхмассивную черную дыру
С помощью телескопа Джеймса Уэбба обнаружена старейшая сверхмассивная черная дыра. Она появилась 13,2 млрд лет назад, то есть через 470 млн лет после Большого взрыва. Предполагается, что ее масса в 2-5 раз больше, чем масса Солнца. Это данные получены уже космической рентгеновской обсерваторией «Чандра». Астрономы соотнесли массу обнаруженной супермассивной черной дыры с темпами роста и теоретически установили ее возраст. [18]
Есть разные гипотезы относительно того, как формируются сверхмассивные черные дыры: после смерти молодых сверхмассивных звезд, из-за слияния черных дыр и т.д. Ранее ученые полагали, что сверхмассивные черные дыры вырастают до своих размеров за миллиарды лет. Новая находка теоретически доказывает, что они могут рождаться сразу большими или поглощать материю с очень большой скоростью. [19] Открытие поможет ученым понять, как формируются другие черные дыры.
Нашли фосфор на Энцеладе, спутнике Сатурна
Международная команда астрономов впервые обнаружила фосфор на Энцеладе. Это ключевой элемент, необходимый для поддержания жизни, наряду с углеродом, водородом, кислородом, азотом и серой. Ранее было доказано, что все они тоже есть на Энцеладе. Это значит, что спутник Сатурна — многообещающий кандидат на внеземную жизнь. [20]
Энцелад — самый яркий объект в Солнечной системе. Этот спутник диаметром 500 км покрыт коркой льда. Глубоко под ледяной оболочкой на нем есть гидротермальные источники, которые мало отличаются от земных. Фосфор обнаружили с помощью анализатора космической пыли на космическом аппарате «Кассини».
Физика
Мир физических открытий часто непрост для понимания, но мы постараемся передать суть и значение одного из них.
Побили рекорд по выходу энергии в термоядерном синтезе
Американские ученые в очередной раз добились прироста энергии в реакции термоядерного синтеза. Это второй рекорд после эксперимента Лоуренса Ливермора на лазерной установке NIF в декабре 2022 года. Тогда физики объявили: термоядерный синтез впервые в истории выработал на 50% больше энергии, чем потребил.
В ходе повторного эксперимента в июле 2023 года, реализованного в калифорнийской лаборатории, это значение было превышено. Если в первый раз удалось выпустить энергию 2,2 мегаджоуля (МДж), то во второй раз выход энергии термоядерного синтеза оказался равен 3,4 МДж. Этот успех способен проложить путь к достижениям в области энергетики и экологии. Например, в сдерживании изменения климата. [21] Ведь в результате термоядерного синтеза в атмосферу не выбрасывается углекислота и другие парниковые газы. Используя низкоуглеродный источник энергии, мы смягчаем последствия изменения климата. [22]
Открытие стимулирует разработку термоядерных энергетических реакторов. С помощью всего нескольких граммов дейтерия или трития можно произвести один тераджоуль энергии, что сравнимо с количеством энергии, которую потребляет один человек в течение 60 лет в развитой стране.
Археология
Можно ли поверить, что в 2023 году мы переосмыслим историю заселения континента? Да, и такое бывает.
Подтвердили, что человеческие следы в Нью-Мексико оставлены 20 тыс. лет назад
В 2021 году археологи представили данные, что в Нью-Мексико (Северная Америка) найдены человеческие следы, оставленные 20 тыс. лет назад. Ученые определили возраст следов по датировке семян водного растения Ruppia cirrhosa, которые найдены в окаменевших отпечатках. В научном сообществе возникла полемика. Метод радиоуглеродного датирования (метод датирования, при котором в материале измеряется содержание радиоактивного изотопа углерод-14 по отношению к стабильным изотопам этого элемента) назвали сомнительным, чтобы делать такие экстраординарные заявления. [23]
В 2023 году команда провела новые исследования и подтвердила свою хронологию. Ученые проанализировали зерна пыльцы из отпечатков методом проточной цитометрии (исследование качества и количества клеток, которые по одной штуке проходят через поток жидкости) и доказали, что следы появились около 23 тыс. лет назад. Также ученые провели OSL-датирование (определение момента времени, когда минерал в последний раз находился на свету) зерен кварца, обнаруженных в отложениях. Обнаружилось, что минимальный возраст следов составляет не менее 21,5 тыс. лет. Напомним, до сих пор считалось, что первые люди появились здесь не ранее, чем 16 тыс. лет назад. [24]
