Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики. Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей Политикой в отношении файлов cookie 5 научных прорывов последних десятилетий с заметным влиянием на медицину, технологии и быт Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com 2 часа назад | Тематическая подборка | Наука и космос Человечество строит своё завтра на открытиях, которые иногда начинаются как спор, а заканчиваются новыми Вселенными. Мы живём в мире, где невидимые открытия решают судьбу миллиардов: они формируют медицину, определяют скорость наших гаджетов и даже дают возможность ловить сигналы из глубин космоса. Расскажем о пяти фундаментальных открытиях, что не только изменили нашу жизнь, но и показали, как упорство, страсть и научное любопытство могут сдвинуть саму природу. Каждое из этих открытий актуально, уникально и вызвало мировой резонанс. Здесь только фундаментальные факты и истории, за которыми стоят реальные люди и годы напряжённых поисков. Проект «Геном человека»: инструкция к жизни наконец раскрыта Фрэнсис Коллинз, доктор медицины и доктор философии, объявляет об успешном завершении проекта «Геном человека» Автор: National Human Genome Research Institute (NHGRI) Источник: commons.wikimedia.org Хронология проекта «Геном человека» содержит основные вехи развития геномики с 1865 по 2003 год Автор: National Human Genome Research Institute (NHGRI) Источник: commons.wikimedia.org Первое полное расшифрование генома человека изменило биологию и медицину. Это было как расшифровать мистический рецепт жизни. Впервые учёные прочли все тайные страницы нашей биологической книги. Проект «Геном человека» объединил целый мир. Под флагом знаний работали более 20 лабораторий, а конкурирующие учёные устраивали настоящие гонки за скоростью и точностью. Область: Молекулярная биология, Генетика Дата завершения: апрель 2003 года — полная расшифровка 99% генома (первая «черновая» версия -2000) Авторы: коллектив международных учёных. Инициатор — Фрэнсис Коллинз (США). Ключевые участники: Крейг Вентер (США, Celera Genomics), десятки лабораторий из США, Великобритании, Японии, Франции, Китая, Германии Врачи и учёные на протяжении веков разгадывали ребус: почему мы болеем, чем мы отличаемся, как «запрограммировано» наше тело? «Геном человека» стартовал в 1990, за 13 лет дешифровал 99% человеческого генома, чтобы наконец прочитать 3 миллиарда букв «кода жизни». Тринадцать лет упорного труда, сотни специалистов, миллиардные бюджеты и мегаданные. Эта экспедиция в мир ДНК открыла нам причину наследственных болезней, дала старт персональной медицине и позволила по капле слюны получать точную карту наследственности, открыла двери к новым лекарствам и терапии. Первые результаты труда увидел свет в 2000 году, а в 2003-м вся расшифровка стала открытой для мира. Это была научная сенсация, где не обошлось без конкуренции. Две независимых группы, государственная (HGP) и частная (Celera Genomics) наперегонки собирали головоломку из миллиардов элементарных букв. Генетические тесты теперь определяют склонность к раку, сердечно-сосудистым болезням, а в будущем помогут подбирать лекарства под конкретного человека. Уже сегодня с помощью геномики врачи вылечивают заболевания, что раньше казались приговором. Например, уже сегодня в продаже есть препараты для лечения онкозаболеваний, созданные исходя из уникального генома пациента. Кроме того, открытие произвело революцию в криминалистике, фармацевтике и сельском хозяйстве. CRISPR-Cas9: редактор жизни CRISPR делает ДНК управляемой CRISPR-Cas9 Автор: DataBase Center for Life Science (DBCLS) Источник: commons.wikimedia.org Белок Cas9 с помощью направляющей РНК перемещается в нужное место в гене Автор: Anna Drangowska-Way, Caitlin M. A. Simopoulos, Car Источник: commons.wikimedia.org Это открытие позволило на практике редактировать геном быстро и адресно. Учёные научились корректировать генетические «опечатки». Это оружие против наследственных болезней и шанс переписать эволюцию, быстрый недорогой и точный способ вносить изменения в ДНК высших организмов, открывший путь к лечению неизлечимых болезней Область: Молекулярная биология, Биоинженерия Авторы: Дженнифер Дудна (США, Беркли, профессор Калифорнийского университета), Эммануэль Шарпантье (французский учёный, Германия, Институт Макса Планка), Виргиниюс Шикшнис (Вильнюсский университет), Франсиско Мохика Испания, исследователь) Первая публикация статьи о технологии «CRISPR» с авторством Эммануэля Шарпантье и Дженнифер Дудна состоялась в 2012 год в научном журнале Nature. В 2020 году ученым присуждена Нобелевская премия по химии. История открытия CRISPR-Cas9 — это настоящий научный детектив. В начале 2000-х Эммануэль Шарпантье, Дженнифер Дудна и их коллеги догадались, что бактерии борются с вирусами, храня в себе участок памяти — CRISPR. Оказалось, этим биологическим резцом можно научиться не просто защищаться, а чинить опечатки в ДНК. В 2012 году был опубликован первый алгоритм редактирования генов, а через несколько лет технология стала простой, доступной и дешёвой — биология вдруг превратилась в программирование. Благодаря CRISPR, в 2020-х впервые удалось вылечить настоящего пациента. Редактирование гена человека впервые спасло жизнь пациентке Виктории Грей, страдавшей тяжёлой анемией с рождения, а благодаря генетикам стала первым в истории человеком, избавившимся от этого недуга навсегда. Среди потрясающих примеров редактирование эмбрионов с удалением гена смертельного порока сердца, проекты по лечению наследственной слепоты, мышечной дистрофии, и даже используется в Сингапуре для очистки воды от вредных микроорганизмов. Учёные надеются вырастить донорские органы в животных, а фермеры — создавать культуры без аллергенов и вредителей. Это не просто инструмент — это дорожная карта к победе над неизлечимыми болезнями и способ сделать будущее человечества управляемым, открыл эру лечения ранее неизлечимых болезней и модернизировал сельское хозяйство и фармакологию. Графен: двумерная революция Гейма и Новосёлова Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решётку Автор: AlexanderAlUS Источник: commons.wikimedia.org Графит и графен на клейкой ленте Автор: Alexander Mayorov Источник: commons.wikimedia.org Коммерческий образец графена Автор: Leiem Источник: commons.wikimedia.org Удивительно, но революция родилась из простого скотча на лабораторном столе. Графен превзошёл даже фантазии писателей: сверхпрочный, гибкий и идеально проводящий, первый в мире полностью двумерный материал с неожиданными свойствами. Графен — атомарно-тонкая углеродная плёнка, сверхпрочная (до 200 раз прочнее стали), прозрачная и электропроводная. С этого открытия началась эра наноэлектроники и новых носителей энергии — гибкие дисплеи, новые типы аккумуляторов, а так же произошла революция в медицине и экологии. Графен превратил научную фантастику в реальность, задав новый вектор для технологий будущего. Область: Физика, материаловедение Авторы: Андрей Гейм, Константин Новосёлов (Великобритания, Манчестерский университет; оба имеют российское происхождение) Год открытия: 2004; в 2010 году ученые получили Нобелевскую премия по физике. Если бы научная фантастика стала реальностью, то она выглядела бы как графен. В 2004-м Андрей Гейм и Константин Новосёлов открыли двумерный кристалл толщиной в один атом, случайно. Они собирали пыльцу графита обычным скотчем. Физиком из Канады Филипом Уоллесом еще в 1947 году было предсказано в теории существование подобной слоистой структуры. Однако, никому не удавалось отделить один слой. Графен оказался крепче стали, тоньше волоса, гибче резины, идеален для сверхминиатюрной электроники и очень прочен. Его появление открыло гонку: кто первым создаст аккумуляторы на месяц, гибкие дисплеи, наноантенны и сенсоры для медицины. Графен дарит невероятную лёгкость и проводимость, стойкость к повреждениям и эластичность, мечту для нанотехнологий. Им уже покрывают сенсоры, делают сверхбыстрые чипы, фильтры для питьевой воды и протезы в медицине, используют в производстве мембран для опреснения морской воды Графеновые аккумуляторы удерживают заряд месяцами, дисплеи — гнутся и сворачиваются, а сенсоры — отслеживают здоровье по дыханию. А самое невероятное, графен — это перспективная основа для «умных» городов и медицины будущего. В будущем графен может перевернуть энергетику, сделать электронику невесомой и необыкновенно прочной. Гравитационные волны (LIGO): пойманный отклик Вселенной Катастрофическое столкновение. Иллюстрация художника, изображающая слияние двух нейтронных звёзд. Автор: NSF/LIGO/Государственный университет Сономы/А. Источник: www.ligo.caltech.edu Данные LIGO показывают «чирикающий» звук, возникающий при сближении двух нейтронных звёзд. Автор: Калифорнийский, Массачусетский университеты, LIGO Источник: www.ligo.caltech.edu Слияние нейтронных звёзд в фильме «Гравитация и материя» Автор: Калифорнийский, Массачусетский университеты, LIGO Источник: www.ligo.caltech.edu Это открытие стало экспериментальным подтверждение долговременного предсказания Эйнштейна, рождением новой «слуховой» астрономии, началом эпохи исследований невидимого космоса. С его помощью доказано существование гравитационных волн, впервые зарегистрировано слияние двух чёрных дыр по «колебаниям» пространства-времени. Это изменило подход к исследованию космоса, открыло возможности для новых открытий во Вселенной. Область: Физика, астрофизика Первая регистрация: сентябрь 2015; объявлено — февраль 2016 Авторы: коллаборация LIGO (США), Virgo (Италия, Франция); В начале XX века Эйнштейн доказал: пространство и время колеблются. Но сколько ни пытались, никто не мог зафиксировать эти ряби космоса. В 2015 году это удалось благодаря тысячам учёных, гигантским интерферометрам LIGO и Virgo, по размеру с футбольное поле и 40 годам технической борьбы. Учёные создали уши для планеты. Теперь появилась возможность фиксировать события, которые не видят даже лучшие телескопы, и изучать слияния чёрных дыр во вселенной по «гравитационным песням». Первый «шёпот» гравитационных волн пришёл с расстояния миллиардов световых лет. Слияние двух чёрных дыр вызвало вибрацию тканей мироздания. Исторический сигнал позволил нам не просто увидеть, а услышать Вселенную, подобно тому, как глухой впервые услышал музыку. Это открытие привело к всплеску новых наблюдений, от нейтронных звёзд до чёрных дыр, позволило находить явления, недоступные телескопам, например, столкновения гигантских космических объектов. Гравитационные волны позволили впервые зарегистрировать столкновение нейтронных звёзд, открыть источники тяжёлых элементов (например, золота), могут определить космические катастрофы и даже уточнить постоянные физические законы. Это новый язык Вселенной для науки, технологий и понимания нашего места в мироздании. Бозон Хиггса: последний пазл материи найден Автор: CERN Источник: home.cern Автор: Lucas Taylor / CERN Источник: commons.wikimedia.org бозон Хиггса Автор: user:MissMJ Источник: commons.wikimedia.org Пять десятилетий теорий и вычислений и вот доказательство. Бозон Хиггса — частица, без которой элементы мира не имели бы массы, это секретный ингредиент мироздания. Без него элементарные частицы не смогли бы собрать весь мир в привычной нам форме. Бозон Хиггса стал пропуском в секретные кухни природы и доказал, что без него не было бы ни мира, ни материи, ни массы. Открытие удостоверило фундаментальные основы материи и запустило новые поиски в физике за пределами известного. Область: физика элементарных частиц Экспериментальное подтверждение: 4 июля 2012 (CERN, Женева, LHC); теория — 1964 г. (Питер Хиггс, Франсуа Энглер); открытие получило Нобелевскую премию (2013 — за теорию). Создатели/группы: Питер Хиггс, Франсуа Энглер, тысячи учёных из коллаборации ATLAS и CMS Ещё в середине прошлого века Питер Хиггс предположил, что где-то в квантовом мире есть частица, которая наделяет массой всё, что существует. Полвека учёные по всему миру строили теории и устройства, но только строительство Большого адронного коллайдера позволило наконец обнаружить её. Летом 2012 года в ЦЕРН мир взорвался новостью. Детекторы поймали бозон Хиггса. Это было не только триумфом физики, но и технологических чудес. Пришлось создавать ускорители по размерам стадиона, изобретать системы анализа бигдата и охлаждения, которые теперь применяются в МРТ, протонной терапии рака, безопасности авиаперелётов и даже Интернете. Строительство ускорителя, вычисления в суперкомпьютерах, магнитные поля в тысячу раз мощнее земного — всё ради ускользающего «камня» физической реальности. Бозон Хиггса помог объяснить появление массы у известных всем частиц, уточнил фундаментальные модели и дал ученым новый инструмент для поиска «тёмной материи». Само открытие — это ключ к новой физике, к будущим гипотезам и инструмент для технологий, которые ещё только придумываются. С его помощью улучшены математические модели мира, подтверждены основы физики частиц и открыт путь к загадкам «тёмной материи». Каждое из этих открытий — не просто шаг человека во тьме неизвестного. Это победа любопытства, страсти и интеллекта. Каждый прорыв — это и уникальная история борьбы, и практическая выгода для человечества: от взятия анализа ДНК в клинике до хранения энергии в доме, от лечения ранее смертельных болезней до нового взгляда на Вселенную и свою роль в ней. Изображение в превью: Source: https://www.ixbt.com/live/science/5-nauchnyh-proryvov-poslednih-desyatiletiy-s-zametnym-vliyaniem-na-medicinu-tehnologii-i-byt.html