Уходящий год принес много открытий и достижений, особенно в медицине, биологии, космонавтике и физике. Научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев рассказывает о главных научных и технологических прорывах 2024 года
Почти вакцина от ВИЧ
Вакцины от ВИЧ все еще не существует. Но в 2024 году мир увидел, возможно, лучший ее заменитель — профилактический препарат ленакапавир. В одном испытании участвовало более 5000 человек, а в другом — более 2000 человек из групп высокого риска. В течение шести месяцев после инъекции препарата в первой группе не заразился никто, а во второй — всего два человека. Ученые уже работают над тем, чтобы продлить действие лекарства до года.
Ленакапавир атакует капсид — защитную оболочку, прикрывающую хрупкую РНК вируса от внешней среды. Недавние исследования опровергли представление, что капсид распадается сразу же после попадания вируса в человеческую клетку. Более того, похоже, капсид помогает незваному гостю пробраться в святая святых клетки — ее ядро. Разработчики ленакапавира стали первыми, кто назначил капсид целью антивирусного препарата. Этот подход можно использовать и для профилактики других вирусных инфекций.
Защита от защитников
В уходящем году медики подарили надежду и людям, страдающим аутоиммунными заболеваниями. Многие из этих патологий связаны с тем, что иммунные B-клетки атакуют собственные ткани пациента. Вреда от сошедших с ума клеток больше, чем пользы, и для их уничтожения приходится принимать иммуноподавляющие препараты с тяжелыми побочными эффектами.
В 2024-м ученые опубликовали несколько отчетов об испытаниях нового метода лечения — CAR-T-терапии. В отличие от традиционных иммунодепрессантов, она избирательно подавляет B-клетки, щадя другие компоненты иммунной системы. Врачи берут у пациента T-клетки — еще один из многочисленных видов иммунных клеток. Их генетически модифицируют, чтобы заставить охотиться на B-клетки, и возвращают в организм больного.
Новая терапия хорошо показала себя в лечении волчанки, склеродермии и миозита, а также синдрома мышечной скованности. Правда, пока речь идет о предварительных испытаниях на немногочисленных пациентах.
От Луны до Юпитера
В 2024 году в космос отправилось несколько межпланетных зондов. Самого впечатляющего успеха достигла китайская миссия «Чанъэ-6». В июне она впервые в истории доставила на Землю грунт с обратной стороны Луны. Отметим также первое мягкое прилунение аппарата, находящегося в частной собственности. Речь о зонде «Одиссей» компании Intuitive Machines, к тому же севшем в рекордно высоких широтах — в 300 км от лунного южного полюса.
В октябре стартовал зонд Europa Clipper, принадлежащий NASA. В 2030 году он выйдет на орбиту вокруг Юпитера. Планируется, что аппарат 49 раз сблизится со спутником гиганта — Европой. Цель миссии — убедиться в существовании на Европе подледного океана и выяснить, имеет ли смысл искать там внеземную жизнь.
В том же месяце был запущен аппарат Hera Европейского космического агентства. В 2026-м он должен достигнуть астероида Диморф. Два года назад в него врезался аппарат-камикадзе DART. Это была первая в истории попытка изменить орбиту астероида. Наблюдения показывают, что она в целом удалась, но крошечный астероид очень трудно изучить с Земли. «Гера» должна собрать исчерпывающую информацию о результатах самого смелого эксперимента в истории космонавтики. Эти сведения важны для защиты планеты от астероидной опасности.
Успехи «корабля» и неудача «лайнера»
Нельзя не отметить достижения компании SpaceX. В 2024 году экспериментальная сверхтяжелая система Starship четырежды отправлялась в суборбитальный полет: в марте, июне, октябре и ноябре. В ходе последних трех испытаний оба элемента системы — ракета-носитель Super Heavy и собственно космический корабль — благополучно взлетели и сели. Это заметный успех после многочисленных аварий прошлых лет. Особенно интересным вышло октябрьское испытание: специальная башня под названием Mechazilla аккуратно поймала манипуляторами спускающуюся ракету Super Heavy. Эти успехи приближают компанию Маска к дешевым многоразовым запускам мощного носителя, которые могут преобразить космонавтику.
А вот компания Boeing в уходящем году потерпела фиаско. В июне ее космический корабль Starliner впервые отправился на МКС с людьми на борту. Но технические проблемы вынудили NASA задержать астронавтов на станции на восемь месяцев вместо восьми дней, а корабль вернуть на Землю в беспилотном режиме.
Полтора миллиарда лет вместе
В 2024 году палеонтологи сообщили о потрясающей находке в северном Китае. Ископаемые возрастом 1,63 млрд лет представляют собой нити диаметром до 0,19 мм и длиной до 0,86 мм. Такие размеры показывают, что речь идет об остатках многоклеточного организма. Микроструктура окаменелостей подтверждает, что это эукариоты — организмы со сложными клетками, обладающими ядром и другими органеллами. К эукариотам относятся все многоклеточные организмы и некоторые одноклеточные.
Это не самые древние остатки многоклеточного организма. Рекордсмену, обнаруженному еще в 1992-м, ни много ни мало 2,1 млрд лет. Но все же находки сопоставимого возраста чрезвычайно редки. К тому же природа или датировка некоторых из них подвергаются сомнению. Новое открытие подтверждает, что эукариоты «изобрели» многоклеточность вскоре после того, как появились на Земле.
Глубокая интеграция
Нередко внутри эукариотической клетки живут бактерии, небольшие даже по меркам микробов. Но исключительно редко они сживаются с клеткой до такой степени, что могут считаться ее органеллами, а не отдельными организмами. До сих пор было известно только три таких случая. Первые два произошли более миллиарда лет назад, на заре возникновения эукариот. Это хлоропласты, отвечающие за фотосинтез, и митохондрии, обеспечивающие клетку энергией. Третий случай — фотосинтезирующая органелла амебы Paulinella, «прирученная» около 120 млн лет назад. В 2024 году биологи обнаружили четвертый случай.
Речь идет об одноклеточной водоросли Braarudosphaera bigelowii. Ранее считалось, что в ней живет симбиотическая бактерия, усваивающая атмосферный азот. Эукариоты не умеют сами переводить этот важнейший элемент в биодоступную форму и пользуются услугами симбионтов.
Однако недавнее исследование показало: «сожительница» так тесно связана с водорослью, что должна считаться ее органеллой. Почти половина белков, работающих в этой «бактерии», кодируются ДНК родительской клетки. Тем самым B. bigelowii признана первым эукариотом, способным самостоятельно усваивать атмосферный азот.
Антивещество, запутанность и новые изотопы
Уходящий год запомнится яркими достижениями и в физике. Исследователи получили рекордно тяжелую частицу антиматерии. Она состоит из антипротона, двух антинейтронов и лямбда-антигиперона. В конце года физики из CERN впервые получили почти такую же, но немного более легкую частицу: антигипергелий-4. Она состоит из двух антипротонов, одного антинейтрона и лямбда-антигиперона. Исследование антивещества важно для проникновения в самые глубокие тайны материи.
Тем временем другая научная группа впервые продемонстрировала квантовую запутанность кварков — фундаментальных частиц, из которых состоят протоны и нейтроны. Это было двойное открытие: никто раньше не наблюдал запутанности частиц с такой большой энергией, хоть она и предсказана теоретически. Запутанность — фундаментальное свойство, которое используется в квантовых компьютерах, квантовом распределении ключей для шифрования и других технологиях.
Авторы еще одного исследования получили сразу пять новых изотопов: тулий-182 и -183, иттербий-186 и -187 и лютеций-190. Открытие даже одного изотопа — большое событие, позволяющее лучше понять сложное устройство атомного ядра.