Уходящий год был богат событиями во всех сферах – в том числе, и в научной. Перечислить все открытия года не представляется возможным, поэтому мы решили рассказать вкратце, чем запомнился каждый месяц 2018-го в области исследований и технологий.

Январь: первые клонированные приматы

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Первые обезьянки-клоны. Фото: QIANG SUN AND MU-MING POO/CHINESE ACADEMY OF SCIENCES


В январе в журнале Cell появилось сообщение о первом успешном клонировании приматов. Два здоровых детеныша макаки родились в Шанхае в результате использования той же технологии, что и при клонировании овечки Долли в 1996 году.

До сих пор клонировать приматов не удавалось. В этот раз исследователи внедрили сразу несколько новых технологий, включая усовершенствованную микроскопию при переносе генетического материала. Тем не менее, и этот эксперимент оказался сложным: из 63 суррогатных матерей-обезьян беременность наступила только у 28: всего родилось четверо детенышей, из них лишь двое – жизнеспособными.

Обезьянок назвали Жонг Жонг и Хуа Хуа, что в переводе с мандаринского означает «китайская нация» и «китайский народ». Означает ли это открытие скорое клонирование других приматов, в том числе, человека? Время покажет. Ученых пока интересуют более практичные вопросы – например, удастся ли использовать клонирование приматов в борьбе с раком и болезнью Альцгеймера.

Февраль: запуск Falcon Heavy и экзогалактические экзопланеты

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Манекен Starman в красном Tesla Roadster Илона Маска, запущенном в космос: в проигрывателе машины играет на повторе песня Дэвида Боуи «Space Oddity», на приборной панели цитата из книги «Автостопом по галактике»: «Don’t panic». Фото: SPACEX VIA GETTY IMAGES


После семи лет разработок 6 февраля 2018 года состоялся первый успешный запуск ракеты Falcon Heavy компании SpaceX – той самой ракеты того самого Илона Маска. Это самая мощная ракета со времен программы NASA Space Shuttle – и первая частная «космическая тачка» такого масштаба.

Грузоподъемность «Сокола» зависит от дистанции, которую необходимо преодолеть: к примеру, до Марса он может довезти 17 тонн полезного груза, до Плутона – 3,2. Ракета вывела в космос капсулу с личным автомобилем мистера Маска, красным Tesla Roadster внутри. Сейчас она должна находиться где-то в поясе астероидов между Марсом и Юпитером – и будет там до тех пор, пока мелкие астероиды и космическая радиация не разрушат игрушку миллиардера-изобретателя.

А днем ранее National Geographic сообщил о появлении новых доказательств существования экзопланет (планет вне Солнечной системы) за пределами галактики Млечный путь (экзогалактических): раньше подтвердить существование таких планет не удавалось.

Ученые Университета Оклахомы использовали космический рентген-телескоп «Чандра» и технологию микролинзирования, чтобы изучить отдаленную квазарную галактику. Они нашли доказательства того, что на каждую звезду за пределами Млечного пути приходится около двух тысяч планет – таким образом, их общее количество исчисляется миллионами. Некоторые из них могут быть не привязаны к какой-либо звездной системе и свободно перемещаться в космическом пространстве.  

Март: первая в мире полная трансплантация мужских гениталий

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

26 марта в Университете Джонса Хопкинса, Балтимор, США, в ходе 14-часовой операции команда из 11 хирургов произвела пересадку донорского полового члена, мошонки и частично брюшной стенки мужчине, искалеченному во время военной службы в Афганистане. До этого момента сообщалось только о трансплантациях пениса без прилегающих органов: первая такая операция была проведена четырьмя годами ранее в Южной Африке, пациент – 21-летний мужчина, перенесший ампутацию из-за осложнений после ритуального обрезания.

В отличие от операций по реконструкции, трансплантация позволит пациенту возобновить сексуальную функцию. По словам врачей, полное восстановление занимает от полугода до года.

Апрель: последняя работа Стивена Хокинга и геном общего предка всех животных

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

14 марта скончался легендарный физик Стивен Хокинг, а 27 апреля в Journal of High Energy Physics вышла его последняя теоретическая работа, в соавторстве с Томасом Гертогом, посвященная конечности Вселенной и базирующаяся на «теории струн». Позже, в октябре, была опубликована последняя книга ученого, «Короткие ответы на большие вопросы».

По разным оценкам, первые представители царства Животных появились примерно 550-650 миллионов лет назад. Как выглядел наш общий с динозаврами, пингвинами и коалами предок? Этого никто не знает наверняка. Но зато британским ученым из Оксфорда удалось реконструировать геном этого существа: оказывается, он на 55% совпадает с человеческим.

Май: первая искусственная радужка и роговица, распечатанная на 3-D принтере

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Фото: Newcastle University, UK


Конец мая выдался особенно удачным для офтальмологов. Например, в Университете Ньюкасла впервые распечатали на био-принтере роговицу. Для этого использовались так называемые био-чернила, сделанные из стволовых клеток и гидрогеля на основе коллагена и альгината. Хотя чернила потребовали нескольких недель приготовлений, сам процесс печати занял всего десять минут. В будущем такая технология может вернуть зрение людям, потерявшим его из-за травм, ожогов и инфекционных заболеваний, поражающих роговицу, вроде трахомы.

30 мая FDA впервые одобрило применение искусственной радужки. Она будет использоваться у пациентов с врожденной аниридией (отсутствие радужки), а также в случаях, когда радужка разрушена в результате травмы, альбинизма, либо удалена по показаниям вроде меланомы. Искусственная радужка будет изготавливаться из специального силикона и окрашиваться индивидуально для каждого пациента.

Июнь: синтетические Т-лимфоциты

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Ученые UCLA разработали искусственные Т-клетки, которые, как и природные Т-клетки, могут деформироваться, чтобы протискиваться между крошечными пробелами в организме, как показано на этой схеме. Фото: Фатим Маджеди, UCLA


Кафедра биохимии, Школа стоматологии и Школа инженерии Калифорнийского университета объединились, чтобы создать и изучить синтетические Т-лимфоциты. По словам исследователей, синтетические Т-клетки ведут себя почти так же, как настоящие – но при этом более долговечные, а значит, могут быть полезнее в дальнейших научных поисках.

Процесс создания синтетической клетки описывается достаточно просто: сначала с применением технологий микрогидродинамики смешиваются минеральное масло и альгинатный биополимер – резиноподобная субстанция на основе воды и полисахаридов. Затем создаются микрочастицы, повторяющие размер и форму Т-клеток.

Чтобы придать клеткам не только физические, но и биологические свойства натурального лимфоцита, их покрывают слоем фосфолипидов, имитирующим человеческую клеточную мембрану. И, наконец, методом биоконьюгации (формирования ковалентной связи между молекулами) получившиеся Т-лимфоциты связывают с рецепторами, которые активируют иммунный ответ.

Конечно, в реальности технология далеко не так проста. Исследования в области создания синтетических клеток ведутся уже не первый год, их основная цель, как и у многих других медицинских изысканий – поиск эффективного средства от онкозаболеваний, развитие которых напрямую связано со сбоями в иммунной системе.

Июль: уточнили скорость расширения Вселенной

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Скорость, с которой галактики отдаляются друг от друга, определяется постоянной Хаббла, и, как считалось, равняется примерно 67 км/с на мегапарсек – то есть, галактики, между которыми 3* 1019 километров, двигаются именно с такой скоростью.

Но до сих пор ученым не давало покоя одно несоответствие: указанные цифры получены путем изучения реликтового излучения, и не совпадают с данными, которые дают замеры телескопа «Хаббл». Разница существенная: на «Хаббле» получается на целых шесть (км/с)/Мпк больше – 73,24. Это серьезный вопрос, учитывая что постоянную Хаббла используют, чтобы вычислить возраст Вселенной и попробовать предсказать ее будущее.

В этом году европейские ученые, занимающиеся реликтовым излучением, и американские астрономы из NASA, объединив усилия и технологии, смогли уточнить цифру и сократить расхождения в своих показаниях с 7-8 до 2,2%, а в ближайшие годы обещают договориться до 1% разницы. 

Август: первая пересадка легких, выращенных в лаборатории

В США впервые удалось пересадить крупным животным легкие, созданные при помощи биоинженерии – в данном случае, четырем свиньям. Как сообщают авторы, через две недели в пересаженных легких сформировались сосуды и альвеолы.

И хотя к завершению эксперимента спустя два месяца только у одной из подопытных свиней не наблюдалось дыхательной недостаточности, что говорит о том, что «искусственные» легкие не справлялись полностью со своей функцией, ученые надеются, что в ближайшее десятилетие технологию удастся развить настолько, чтобы предложить ее человеку.

Сентябрь: ткань пищевода из стволовых клеток

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Конфокальное микроскопическое изображение показывает двухмесячный человеческий пищеводный органоид, созданный учеными из плюрипотентных стволовых клеток.


В следующем месяце победы биоинженерии продолжились: в Детском центре стволовых клеток и органоидной медицины Цинциннати объявили об успешном выращивании ткани пищевода из плюрипотентных стволовых клеток.

Пускай полученные фрагменты тканей очень маленькие, всего 0,027 дюйма в длину, это большой успех – будущее, когда в лаборатории смогут выращивать фрагменты, а то и целые пищеводы для пациентов взамен поврежденных, теперь стало не таким уж далеким. Ранее в том же Центре плюрипотентные стволовые клетки уже использовали для создания тканей печени, желудка, тонкого и толстого кишечника.

Октябрь: Нобелевская премия и конец службы Кеплера

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Традиционно, октябрь в науке – это время объявления и обсуждения следующих нобелевских лауреатов. Мы уже рассказывали, кто и за что получил в этом году Нобелевскую премию по медицине: новый вид противоопухолевой терапии, направленный на коррекцию иммунного ответа на новообразование.

Премия по химии также была вручена за разработки, связанные с иммунной системой и лечением онкозаболеваний: Фрэнсис Арнольд – за направленную эволюцию ферментов, а Грегори Уинтеру и Джорджу Смиту – за фаговый дисплей антител. Их открытия будут использованы в создании новых иммунотерапевтических препаратов. Нобелевскую премию по физике в этом году получили исследования в области лазерных технологий.

30 октября NASA объявила об окончании миссии орбитального телескопа «Кеплер». Он находился в космосе с 2009 года, обращаясь вокруг Солнца по орбите, приближенной к земной. Основной задачей телескопа был поиск планет вне Солнечной системы. За девять лет он обнаружил более 5000 объектов, из которых для половины статус экзопланет подтвердился.

Итоги года в украинской культуре с Александрой Тряновой

Телескоп отправили «на пенсию», поскольку у него вышел запас топлива, а возвращение на Землю, дозаправка и ремонт невозможны. 15 ноября его деактивировали – по странному совпадению (а может, и не совпадению), в день смерти Иоганна Кеплера без малого четырьмя столетиями ранее.

Ноябрь: ветер с Марса и самая старая звезда во Вселенной

26 ноября аппарат InSight после семимесячного путешествия совершил успешную посадку в равнине Элизий на Марсе. Его миссия продлится 728 земных дней, основная задача – исследовать тектоническую активность и внутреннюю структуру планеты, регистрируя подземные толчки, а также измеряя температуру разных слоев почвы.

Аппарат передал на Землю новые изображения Марса с поверхности; также впервые удалось записать звуки марсианского ветра. По инициативе NASA InSight доставил на планету чип, на котором записано два с половиной миллиона человеческих имен: таким образом агентство предлагает всем желающим символически присоединиться к полету.

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Снова заявил о себе Университет Джонса Хопкинса, с которым мы уже встречались в марте, только теперь – отдел астрономии: Университет заявил об открытии вероятно одной из самых старых звезд во Вселенной.

Звезда-карлик находится, как и наше Солнце, на периферии Млечного пути. Ее возраст оценивают в 13,5 миллиардов лет – а это значит, что наша галактика может быть еще старше, чем мы думали. По сравнению с более молодыми звездами, эта содержит гораздо меньше металлов и состоит преимущественно из водорода, гелия и небольшого количества лития – элементов, которые превалировали в пространстве сразу после Большого Взрыва, утверждают ученые.

Декабрь: самое удаленное тело в Солнечной системе

Итоги 2018 года в науке: биоинженерия, Falcon Heavy и много астрофизики

Новые объекты Солнечной системы в наше время открывают довольно часто: это стало скорее вопросом технических усовершенствований и желания ученых работать в заданном направлении.

Объект, получивший каталожное название 2018 VG18, наблюдали сначала в обсерватории на горе Мауна-Кеа, Гавайи, а затем и в обсерватории Лас-Кампанас в пустыне Атакама, в Чили. Оно находится на расстоянии 120 астрономических единиц – то есть в 120 раз дальше от Солнца, чем Земля. Для сравнения, Плутон, долгое время считавшийся краем Солнечной системы, удален от ее центра всего на 34 астрономические единицы.

По традиции, объект получил от первооткрывателей, помимо названия, прозвище – «Farout», «отдаленный». Период его обращения вокруг Солнца составляет более тысячи земных лет, диаметр – около 500 километров, в семь раз меньше, чем у нашей Луны. Розоватый оттенок позволяет предположить, что поверхность карликовой планеты покрыта льдом.

Текст: Евгения Селезнева