velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Версия журнальчика Science

Журнальчик Science опубликовал 10-ку самых приметных научных достижений уходящего года. Представляем их перечень: клеточное программирование, галлактические лучи, сверхпроводники и шашки.





1. Какие мы различные


7 годов назад полная расшифровка людского генома пролила 1-ый броский свет на нашу наследственность. С того времени ученые рассматривают ее механизмы со все большей детализацией. В этом году ряд исследовательских работ показал, как в реальности мы отличаемся друг от друга. Современные техники секвенирования в сотки раз ускорили процесс расшифровки последовательностей ДНК – и исследователи употребляют их способности во всей полноте. Сейчас они изучают не только лишь особенности людского генома на уровне вида, да и на уровне отдельных индивидуумов. Конкретно эти исследования стали, по воззрению редакторов Science, самым значимым достижением 2007 г.


Часто различия в геноме отдельных индивидуумов сводятся к подмене только 1-го из нуклеотидов в гене (это явление именуется «однонуклеотидный полиморфизм»). Конкретно этим особенностям был посвящен целый ряд увлекательных исследовательских работ уходящего года. А именно, были раскрыты некие конфигурации, соответствующие для диабета 2 типа, автоиммунных и сердечно-сосудистых болезней, ряда разновидностей рака.


Исследование личных особенностей геномов различных людей позволит не только лишь обозначить набор, соответствующий для людей с рыжеватыми волосами либо любителей шоколада, астматиков либо диабетиков, да и – в перспективе – выявить генетические базы, сделавшие вероятными формирование речевых функций и даже разума. Это способно привести и к суровому прорыву в медицине, когда докторы, исследовав персональную карту генома пациента, сумеют избавлять его даже от тех заболеваний, которые еще не развились в нем – но к которым он обнаруживает склонность.


2. Программирование клеток


Вот уже больше 10 лет генетиков потряхивает пример известной овечки Долли — первого млекопитающего, клонированного из клеточки взрослого животного. Сущность истинной трудности можно такая: можно ли, взяв генетический материал незрелой яйцеклетки, «омолодить» уже взрослую дифференцированную клеточку и вынудить ее геном возвратиться к состоянию стволовой, из которого уже сформируется новый организм либо, скажем, отдельный орган этого организма? Другими словами – взять всякую, а не только лишь стволовую, клеточку и из нее вырастить новый организм? В этом году ученые существенно приблизились к решению этой загадки.


В научной прессе появился целый ряд публикаций, описывающих такое достижение: внедрив в простые клеточки кожи некое количество генов, можно перепрограммировать их таким макаром, чтоб они стали смотреться и вести себя как зародышевые стволовые клеточки. Потому что в этих опытах были задействованы живы эмбриональные клеточки, вокруг их сходу разгорелись горячие дебаты в этического и политического толка. Вроде бы то ни было, биологам удалось совершить значимый прорыв, ведущий к разработке новых способов борьбы со старением, выращиванию «запасных» органов и конечностей, также к действенной терапии огромного количества неизлечимых болезней.


3. Трассы галлактических лучей


Вопрос: что врезается в Землю с энергией мячика для гольфа, будучи при всем этом даже не атомом, а отдельной простой частичкой? Ответ: галлактические лучи — очень высокоэнергетические частички, приходящие к нам из дальнего космоса. Некие из их владеют воистину колоссальной энергией, превосходящей верхнюю планку земных ускорителей в сотки миллионов раз.


Прямо до недавнешнего времени природа этих частиц была неведома. Согласно более всераспространенной версии, это протоны, приходящие к нам из удаленных галактик. В 1990 г. японские астрологи заявили о том, что им удалось найти 11 частиц с энергией более 100 экса-электрон-вольт — что еще приблизительно в 10 раз больше, чем ожидалось. Этот итог порядком обременил задачей ученое общество. В процессе долгого межгалактического перелета протоны ведут взаимодействие в реликтовым излучением, пронизывающим всю Вселенную, что должно приводить к их существенному замедлению. Согласно расчетам, итоговая энергия схожих частиц не должна превосходить 60 экса-электрон-вольт. Было даже выдвинуто предположение, согласно которому самые высокоэнергетические частички образуются в конкретной близости от нашей галактики, в итоге естественного распада супер-массивных частиц, образовавшихся еще в процессе Огромного взрыва. Только потом удалось расставить в этом вопросе все точки над «i».


Когда высокоэнергетическая частичка заходит в атмосферу, она рождает целую лавину вторичных частиц, образующихся в итоге столкновения первичной частички с молекулами воздуха. Анализ вторичных частиц позволяет узнать многие характеристики частички первичной. Было проведено особое исследование с внедрением 1,5 тыс. сенсоров частиц, распределенных по площади в 3 тыс. квадратных км. Параллельно целая батарея телескопов выслеживала вспышки, возникающие в верхних слоях атмосферы, когда под действием лавины частиц воздух начинает флюоресцировать. В июле ученые выпустили 1-ые результаты исследования. Главной сенсацией стал тот факт, что в процессе исследования не было найдено массы лучей с энергией, превосходящей порог в 60 EeV: их удалось зарегистрировать только несколько 10-ов. Судя по результатам подготовительного анализа, источником этих чудовищ являются активные галактические ядра, а не распад таинственных сверхмассивных частиц, само существование которых как и раньше остается под огромным колебанием.


4. Картина сенсора


В этом году удалось, в конце концов, получить точную и подробную картину основной цели гормона адреналина, а конкретно — бета-2 адренорецептора. Структура этого объекта уже издавна стоит в перечне одной из более приоритетных задач современной биологии.


Белок принадлежит к достаточно бессчетному семейству сложных мембранных рецепторов, благодаря которым мы ощущаем запахи, различаем вкусы и даже лицезреем. Они также помогают нам регулировать бессчетное огромное количество внутренних процессов, играя главную роль в функционировании гормонов, нейротрансмиттеров и других управляющих молекул. Исцеление огромного количества болезней оказывается связано с фармацевтической блокадой разных рецепторов. Соответственно, познание четкой структуры этих рецепторов поможет в разработке более действенных и неопасных фармацевтических средств.


Работа по выяснению структуры бета-2 адренорецептора заняла у ученых практически 20 лет. Но приобретенный итог можно смело именовать значимым научным прорывом.


5. Убийцы кремния


60 годов назад полупроводниковые материалы были всего только любознательным научным курьезом. Позже исследователи додумались скооперировать два полупроводника различных типов, в итоге чего на свет появились диоды, транзисторы и процессоры, а мы оказались по уши в электрическом веке. Может быть, ушедший год предвосхищает очередной схожий прорыв, связанный с возникновением материалов нового класса — оксидов переходных металлов.


Об этих субстанциях в первый раз заговорили в 1986 г., в связи с очередной Нобелевской премией, врученной за заслуги в области высокотемпературной сверхпроводимости. С того времени они закрепили за собой статус одной из самых необычных тем современной физики. Эти вещества владеют кучей наинтереснейших параметров, к примеру, способностью кардинально поменять свои проводящие характеристики под действием очень малозначительных наружных магнитных полей. Но еще увлекательнее то, что будучи упакованными в слоеную структуру, такие оксиды начинают ведут взаимодействие вместе а атомарном уровне, изменяя характеристики примыкающих слоев очень хитрецким и нелинейным методом.


Используя «бутерброды» из разных оксидов, в отдельности являющихся диэлектриками, ученые смогли получить структуры, которые вели себя как металлы и даже сверхпроводники, — зависимо от текущей композиции слоев. Исследователи говорят, что в дальнейшем из переходных оксидов можно будет создавать структуры, еще более действенные и утонченные, чем стандартные полупроводниковые элементы. Количество вероятных композиций переходных оксидов фактически нескончаемо, что позволяет возлагать на получение полностью умопомрачительных свойств и параметров.


6. Новенькая ипостась электронов


В прошедшем году группа калифорнийских физиков-теоретиков сделала увлекательное пророчество, согласно которому в «бутерброде» из полупроводников с узким слоем теллурида ртути (HgTe) в центре электроны будут вести себя очень особенно, показывая спин-эффект Холла. В этом году соответственный бутерброд сделали физики-экспериментаторы и из Германии. И нашли в нем конкретно то, что предсказали их коллеги из Калифорнии.


Спин-эффект Холла является одной из разновидностей квантового эффекта Холла. Их физическая природа очень непроста, потому мы только отметим, что эффект Холла позволяет создавать локальные каналы сверхпроводимости в самых обычных проводниках за счет помещения проводника в очень сильное магнитное поле. Спин-эффект Холла позволяет сформировать подобные каналы за счет связанности групп электронов по спину, при этом без использования экстремальных магнитных полей. Тот факт, что ученым удалось воспроизвести этот эффект в рамках лабораторного опыта, позволяет возлагать на скорое создание проводников, сохраняющих сверхпроводящие характеристики при комнатной температуре, а с ними – сверхскоростных и эконом компов.


7. Дели и владычествуй


В этом году удалось существенно продвинуться в осознании механизма специализации иммунных клеток, который обеспечивает и короткосрочную, и долговременную защиту организма от возбудителей разных заболеваний. Идет речь о возможности иммунной системы узнавать инфекции, с которыми организм уже сталкивался.


Уже достаточно издавна понятно, что при атаке патогена иммунные T-клетки делятся на два подкласса. Большая часть из их играет роль короткоживущих клеток-смертниц, чьей главной задачей является незамедлительное ликвидирование неприятеля, но часть их претерпевает метаморфозу и преобразуется в «клетки памяти», которые потом умиротворенно циркулируют в крови в протяжении многих десятилетий — до того времени, пока им вновь не повстречается уже знакомый возбудитель.


Исследователи смогли разобраться в том, как конкретно регулируется процесс деления T-клеток, сопряженный с образованием 2-ух различных типов. T-клетка остается пассивной до того времени, пока ей не повстречается древовидная клеточка (очередной принципиальный компонент иммунной защиты), несущая специальные молекулы патогена. В течение нескольких часов клеточки ведут взаимодействие вместе, при всем этом на сенсорах T-клетки скапливаются разные белки. Ученые решили проверить предположение, согласно которому наиблежайшие потомки T-клетки, образующееся в процессе следующего деления, наследует различные типы этих белков, что в итоге определяет их специализацию. Как выяснилось, из той стороны T-клети клеточки, которая примыкала к древовидной клеточке, появляется «клетка-солдат», а из обратной стороны T-клетки выходит клеточка памяти. Приобретенные познания посодействуют ученым прирастить эффективность вакцин и других препаратов, связанных с корректировкой иммунного ответа.


8. Меньше делать, больше получать


На данный момент, когда общество серьезно озаботилось вопросами экологической безопасности, главной задачей промышленных химиков становится не создание новых синтетических материалов, но адаптация производства тех, что уже разработаны и получили общее применение. Почти всегда это просит уменьшения количества стадий синтеза и поболее узкого контроля над протеканием хим реакций. В прошлом году в этой области наметились очень значимые заслуги.
Многие ценные продукты хим синтеза, применяющиеся в фармацевтике и электрической индустрии, представляют собой очень сложные структуры, состоящие из углеродных каркасов с «навешенными» на их сложными группами атомов. Чтоб придать промежному сырью нужные характеристики, химикам нужно выборочно изменять те либо другие группы, оставляя нетронутыми все другие. Схожая избирательность достигается последующим образом: к начальной молекуле прикрепляются или особые «активаторы», стимулирующие реакцию в подходящем участке, или напротив, «защитные группы», которые заблокируют ход реакции там, где она протекать не должна.


В этом году разработан процесс, позволяющий преобразовывать спиртовую и аминогруппу перевоплотить в амиды с внедрением рутениевого катализатора. Таковой подход был с фуррором применен и для связывания отдельных кольцевых молекул в масштабные молекулярные комплексы. Еще одна группа ученых смогла достигнуть значимого понижения числа защитных групп при получении определенных фармацевтических соединений, а другие достигнули огромных фурроров в имитации синтеза сложных токсинов живыми бактериями. И это всего только отдельные примеры. В общем, для химиков прошлый год был очень и очень удачным.


9. Вспять в будущее


В греческой мифологии богиня памяти Мнемозина рождает девять муз — вдохновительниц людского воображения. Современная наука готова согласиться с этой «теорией» как на символическом, так и на чисто предметном уровне.


Конкретно память о прошедшем позволяет нам готовиться к будущим испытаниям, а в прошлом году данное положение получило массу очень увлекательных подтверждений. В январе было объявлено, что пациенты с повреждением гиппокампа — важного мозгового центра, регулирующего функцию запоминания — еще ужаснее ориентируются в гипотетичных ситуациях (таких как воображаемый поход в магазин либо воображаемый отдых на пляже), ежели здоровые волонтеры. Обычные люди способны обрисовать гипотетичную ситуацию очень ярко, в то время как нездоровые ограничиваются несколькими жадными и несвязанными вместе подробностями. Это гласит о том, что поражение гиппокампа и связанная с этим утрата возможности запоминать ведет и к потере возможности воображать что-либо.


Еще одна группа ученых, обследовав очень презентабельную подборку здоровых добровольцев, узнала, что для анализа прошедших событий и построения вероятных вариантов развития событий в дальнейшем люди употребляют одни и те же мозговые центры, включающие в себя уже упомянутый гиппокамп. Даже опыты на крысах демонстрируют, что гиппокамп играет главную роль в пророчестве грядущего. Ученые разъясняют связь меж памятью и пророчеством тем, что мозг конструирует варианты развития событий из отдельных кусочков прошедшего опыта – и только из их. Пока это всего только рабочая догадка, но не исключено, что в дальнейшем ученым и по правде получится строго обосновать, что конкретно память является фундаментом воображения.


10. Конец игры


После 18 лет напряженных исследовательских работ удалось-таки обосновать, что если оба игроки в шашки играют безошибочно, игра безизбежно окончится вничью. Таким макаром, шашки стали самой сложной из всех «разгаданных» математиками игр.


По сути, это достижение стало очередной победой компьютера над человечьим умом. Дело в том, что программка, написанная учеными, обыгрывает хоть какого, даже самого вкусившего вкус живого игрока — так как 1-ая действует всегда безошибочно, а 2-ой безизбежно сделает хотя бы один не до конца безупречный ход. Количество вероятных композиций фишек на шашечной доске добивается 500 млрд млрд. Чтоб просчитать все эти варианты «в лоб», не хватит никаких суперкомпьютеров. Потому пришлось сделать особый метод, который исключил из расчетов огромное число вариантов, гарантированно не ведущих к победе одной из сторон. Это позволило существенно уменьшить общее число композиций, подлежащих обсчету. По итогам исследования была составлена база из 39 биллионов (тыщ млрд) вероятных позиций с указаниями единственно верных беспроигрышных ходов.


По публикации Science






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments