фото показано с : pulse-uk.org.uk

С каждым последующим годом открытия в науке и прорывные достижения в самых разных технологиях становятся все ярче, масштабнеe и оказывают все более фундаментальное влияние на нас с вами.

Наступивший год завершает второе десятилетие XXI века.

Можем даже не сомневаться – крупнейшие научные центры, ведущие лабратории и амбициозные стартапы еще задолго до вспышек новогодних салютов позаботились о своем To Do List’е на 20-е годы XXI века и вновь намерены удивить заинтригованное человечество.

«Пульс» отобрал самые интересные события в мире науке, которые должны произойти в 2020 году.

Весь 2019 год околокосмические и научно-популярные СМИ наперебой писали об интенсивной подготовке к миссии «Mars 2020», которая должна начаться уже через полгода. В рамках межпланетной миссии на Красную планету будет отправлено большое количество исследовательской техники, включая напичканный последними технологиями марсианский планетоход, мини-лабораторию для изучения марсианской почвы, а также – впервые в истории – вертолет, о котором мы подробно рассказывали в одном из прошлогодних выпусков.

Практически сразу же после своего приземления в августе 2012 года марсоход Curiosity наткнулся своими гусеницами на скопление округлой гальки – убедительное свидетельство того, что миллиарды лет назад здесь протекали реки. В последующие месяцы было найдено еще множество новых свидетельств, указывающих на то, что когда-то значительная поверхность Марса была усеяна горячими источниками, теплыми озерами и даже океанами. В 2014-м уже были обнаружены сложные органические молекулы.

Одной из главных целей марсохода станет поиск древних микробов на Марсе.

Приземление исследовательского аппарата «Mars-2020» и сопровождающего его планетарного дрона запланировано в центральной части кратера Джезеро, который, как полагают исследователи, есть не что иное, как доисторическая дельта реки, которая когда-то впадала в большое озеро. Есть большая вероятность, что на дне кратера удастся обнаружить множество осадочных отложений, образовавшихся в те древние времена, когда Красная планета еще изобиловала жидкой водой.

Вслед за марсоходами НАСА Mars-2020 (лето 2020 года) практически сразу же планируется совместная миссия Европейского космического агентства (ЕКА) и «Роскосмоса» – ExoMars, главной целью которой также является поиск любых доказательств существования жизни на Марсе в прошлом или даже настоящем времени.

Россия отвечает за запуск и спускаемый аппарат, который доставит на планету посадочную платформу и марсоход.

Марсоход «Розалинд Франклин» представляет собой автономный шестиколесный аппарат весом около 300 кг, включающий в себя систему панорамных камер, бурильную установку, анализатор органических молекул и прочее сцециальное оборудование. Назван так в честь выдающегося английского химика и пионера исследований структуры ДНК Розалинд Франклин. (Четыре основных участника этой миссии — Великобритания, Германия, Италия и Франция.)

Остается отметить, как быстро фокус исследований Марса сместился от основного когда-то вопроса «Был ли когда-то Марс пригоден для жизни?» до «Существовала ли (или существует) на Марсе жизнь?». Скорее всего к концу года уже будут опубликованы первичные результаты исследовательских миссий и вопрос хотя бы немного прояснится.

В 2019-м правительство Японии весьма неожиданно и принципиально поддержало концепцию проектов по выращиванию эмбрионов животных, в которых содержатся ДНК человека, с возможной последующей пересадкой их суррогатным самкам. Ранее в Японии, как и в большинстве других стран мира, были запрещены подобные работы из-за опасений, что это неизбежно должно привести к появлению нового типа существ со смесью генов животных и человека – химер (абсолютно биологический, кстати, термин).

В июле прошлого года комитетом министерства образования, науки и технологий Японии было заключено соглашение совместно с исследователями из Токийского университета о проведении серии опытов по созданию поджелудочной железы человека у грызунов. В дальнейшем планируются исследования для создания человеческой печени и почек.

Исследователи в течение нескольких лет планируют наблюдать за развитием событий после рождения грызунов. Любопытно отметить, что особо тщательному анализу будет подвергнут мозг эмбрионов: если обнаружится, что количество человеческих клеток в мозгу грызунов превысит 30%, эксперимент все же будет приостановлен.

Но надо понимать, что снятие практически любых запретов приведет к взрывному росту исследований в сотнях государственных и частных лабораториях по всей Японии, и проконтролировать их все едва ли возможно.

2019 год завершился крупным скандалом, когда китайский исследователь Хэ Цзянькуй объявил научной общественности о том, что на стадии эмбриона им был отредактирован геном двух девочек-близнецов. Генная модификация, сделанная ученым и его командой, сделали младенцев невосприимчивыми к ВИЧ.

30 декабря Цзянькуя приговорили к трем годам лишения свободы и штрафу в размере 480 тысяч долларов за нарушение ведения медицинской практики и проведение «опыта, в результате которого появились три генетически модифицированных ребенка». Научная группа Цзянькуя также была арестована и получила разные сроки лишения свободы. Некоторые эксперты связывают такие жесткие меры с тем, что ученый просто разгласил результаты генетических исследований, которые уже давно секретно ведет Китай, что повлекло за собой критику в адрес КНР. Иными словами: поплатился за нарушение коммунистической субординации. (Более подробно о том, как это работает, и рисках, связанных с созданием синтетических организмов, мы писали в статье «Синтетическая биология. Как наука создает полезные химеры и чем грозят нам биохакеры».)

И хотя трудно пока сказать наверняка, но похоже, что шаги Японии – это свидетельство нового мирового тренда, направленного на переосмысление всей этической парадигмы биотехнологических исследований, существовавшей в научном сообществе до этого. В биотехнологии, как и в любой другой сверхперспективной высокотехнологической отрасли, происходит ничем не остановимая гонка, отставание в которой может быть отставанием навсегда. Именно поэтому правительство одной из самых развитых стран мира пошло на отход от существовавшего много лет статус-кво. Не в последнюю очередь это связано с действиями их ближайшего соседа, чьи даже официальные, просачивающиеся через Великую китайскую стену цензуры, сообщения и научные пресс-релизы заставляют нервничать ученых от Токио до Лондона.

Напомню, что уже в 2019-м группа китайских ученых впервые добилась рождения химер: ими были скрещены клетки свиньи и приматов. Тогда никого не арестовали. Несмотря на то, что рожденные свиноприматы, по официальным сообщениям, погибли в течение недели, это был первый в истории биологии опыт рождения доношенных химер. Конечной целью этого эксперимента также было создание полноценных органов человека, пригодных для трансплантации.

Подобные исследования, как в Китае и Японии, с одной стороны, открывают перспективу будущего, когда человеческие органы можно будет выращивать у свиней и овец, решив тем самым хроническую нехватку органов для трансплантации. Но какова вторая сторона этой биомедали?

Сейчас китайские биоинженеры пытаются создать здоровых животных с еще большим количеством клеток обезьян. Если им это удастся, то следующим шагом будет попытка создать свиней, у которых один орган будет полностью состоять из клеток приматов. А это, очевидно, первый шаг до замены клеток приматов на человеческие. Как уже было сказано, Япония не намерена отставать, и, вероятно, уже в этом году за ней последуют и другие страны.

Подобные биоинженерные эксперименты несут некоторые опасности – к примеру, выращивая в организме свиньи человеческие клетки, мы в какой-то момент можем получить новый вид бактериального заболевания – например, свиной грипп, к которому у людей не будет иммунитета. Но встают и чисто этические вопросы.

Профессор биологии Лондонского института Фрэнсиса Крика Робин Ловелл-Бэдж еще до снятия Японией запрета так комментировал технологии создания химер:

«Каким образом вы проконтролируете вклад клеток человека только в тот орган, который намерены создать? Когда мы говорим о сердце, почках или поджелудочной железе, это понятно. Но если химера пройдет весь путь и родится полноценным существом, человеческая ДНК может внести серьезный вклад в его центральную нервную систему. В таком случае эксперимент становится непредсказуемой проблемой».

В мае 2020 года состоится знаковое заседание международного совета CERN (Европейской организации по ядерным исследованиям), на котором, как ожидается, будет принято решение о выделении средств на строительство нового коллайдера и утвержден генеральный план по его созданию.

Еще в конце 2018-го БАК был полностью отключен для осуществления планового обслуживания и тюнинга некоторых деталей. Старый коллайдер будет вновь подключен к розетке только в 2021-м.

Несмотря на то, что модифицированный и улучшенный БАК будет намного мощнее и сможет детектировать любое аномальное поведение частиц, в планах Европейской организации по ядерным исследованиям построить еще один.

Таким образом, одно из величайших и, безусловно, сложнейшее изобретение современной цивилизации – Большой адронный коллайдер (БАК) – может обзавестись технологическим наследником, который будет намного больше и значительно мощнее предшественника.

Существующий тоннель, по которому ускоряются частицы в лабораторных подземельях Швейцарии и Франции, занимает более 26 км. Новую же мегаконструкцию предлагают построить на том же месте, но уже почти в четыре раза больше. Теперь перед столкновением встречные пучки частиц будут выстреливать по кольцу протяженностью 100 км!

Никто пока не знает, оправдает ли новый коллайдер возложенные на него надежды и, надо отметить, затраченные средства, ведь стоимость проекта оценивается в районе $25 млрд. Для сравнения: стоимость межпланетарной мисии «Mars-2020», включающей в себя марсианский вертолет и прочие крутые разработки, – около 2,1 миллиарда долларов.

Подобные затраты вызывают критику некоторых экоактивистов, утверждающих, что столь значительную сумму можно потратить и на другие цели – к примеру, на изучение изменений климата.

Потенциально будущий ускоритель позволит разгонять частицы до более высоких, ранее недоступных скоростей. И как следствие – энергия, выделяющаяся при таком столкновении, почти на порядок будет превышать энергию, которая достигалась до закрытия Большого адронного коллайдера.

Ученые ожидают, что это позвоит им обнаружить новые фундаментальные частицы, из незримой паутины которых и состоит наш мир.

Стандартная модель – фундамент и само здание современной физики описывает большинство происходящих в мире процессов и явлений, однако она не способна полностью объяснить, к примеру, природу гравитации и многие другие феномены.

Два основных материала, из которых это здание состоит, – общая теория относительности Эйнштейна и квантовая механика. Теория относительности отлично объясняет события в макромире, а квантовая механика – на уровне элементарных частиц.

Физики надеются, что новый, более мощный ускоритель позволит им обнаружить новые кирпичики мироздания, подобные бозону Хиггса, открытому в БАКе, что в свою очередь приблизит их к объединению этих двух всеобъемлющих моделей – к созданию так называемой Общей теории всего, что фактически будет означать апгрейд всей физики. А за новой физикой рано или поздно последуют новые технологии.

Дмитрий Бурлуцкий

85 +