Главные научные достижения 2018 года по версии Science

В жанре “итоги года” выступил один из авторитетнейших журналов в мире науке Science, опубликовав список главных научных достижений за уходящий год. Читаем и умираем от гордости за человеческий вид.

РНК-секвенирование отдельных клеток

Столетия назад для ученых была загадка – как из одной клетки способен развиться целый многоклеточный организм с несколькими органами. Позже появилась технология классического РНК-секвенирования, с помощью которого стало доступно измерение активности генов группы клеток. Однако это не позволяло детально отслеживать развитие организмов клетка за клеткой и понять, например, почему в одном участке мозга активность гена выше, чем в другой.

Только в уходящем году ученым удалось применить одноклеточное РНК-секвенирование для измерения активности генов в 8000 клеток эмбриона дрозофилы и в 50 000 клеток личинки нематоды. Для этого они “разобрали” организмы на отдельные клетки, определили их РНК-последовательность и “собрали” их в той же последовательности. С помощью этого метода теперь можно отследить, когда “включаются” гены в отдельных клетках во время развития организма.

РНК-секвенирование отдельных клеток стало главным научным прорывом года по версии Science.

Блазар и нейтринное излучение

Наряду с фотонами космические телескопы регистрируют частицы, которые способны показать то, о чем умалчивает электро-магнитное излучение. Так называемая многоканальная астрофизика еще в 2016 году хвасталась обнаружением гравитационных волн. В 2017 же году астрономы зарегистрировали мельчайшие, почти безмассовые частицы нейтрино. Но открытие не в этом: нейтрино регистрировали и раньше, теперь же удалось обнаружить их источник –блазар. Таким образом, у нас теперь есть по крайней мере один внегалактический источник космического излучения, с которым удалось связать конкретный поток нейтрино ультравысоких энергий.

Оперативное молекулярное картирование

В октябре две исследовательские группы опубликовали статьи, раскрывающие новый способ определения молекулярных структур небольших органических соединений. Самое главное это то, что он занимает считанные минуты, а не дни, недели или месяцы, требуемые традиционными методами.

В течение десятилетий золотым стандартом для молекулярного картирования была методика, известная как рентгеновская кристаллография, которая включает в себя излучение рентгеновского луча в кристалл, содержащий миллионы копий молекулы, выстроенной в общую ориентацию. Затем исследователи отслеживают, как рентгеновские лучи отражаются от кристалла, чтобы идентифицировать положения отдельных атомов.

В последние годы исследователи изменили дифракционную технику, заменив рентгеновские лучи электронным пучком. Это позволило им генерировать молекулярные структуры за считанные минуты. Хорошо подходящая для картирования небольших молекул, таких как гормоны и потенциальные лекарства, новая методика должна оказать сильное влияние на различные области, начиная от синтеза и открытия новых фармацевтических препаратов до разработки молекулярных зондов для изучения и отслеживания заболеваний.

Метеорит, изменивший климат Земли

В Гренландии под толщей льда обнаружили кратер диаметром 31 километр, возникший после падения метеорита от 3 млн до 12 тыс. лет назад. Ученые полагают, что удар от метеорита мог оказать мощное влияние на глобальный климат. Выделенная при ударе энергия могла вызвать таяние ледников, а талая вода, вливаясь в северную часть Атлантического океана спровоцировала понижение температуры, остановив течения, приносящими тепло в северо-западную Европу.

Жесткая политика в борьбе с харассментом в академических кругах

Влиянию сексуальных домогательств на науку до недавних времен не придавали большого значения. Но в этом году все изменилось.

В июне Национальная инженерная академия США опубликовала исторический доклад о сексуальных домогательствах в отношении женщин в академической среде. В нем говорится, что более 50% преподавателей и сотрудников женского пола и от 20% до 50% студентов подвергались сексуальным домогательствам. За расследованиями в отношении некоторых обвиняемых пошли увольнения многих выдающихся ученых, превысивших свои полномочия.

В сентябре Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS) приняла политику, согласно которой стипендиаты AAAS, оказавшиеся сексуальными преследователями, будут лишены стипендий пожизненно. А в мае президенты национальных академий пообещали изучить, как виновные в домогательствах могут быть лишены своих престижных званий.

ДНК возрастом 50 000 лет

Благодаря ДНК, извлеченному из фрагмента кости женщины, жившей более 50 000 лет назад, удалось найти связь между двумя вымершими группами древних людей. Ученые выяснили, что мать женщины была неандертальцем, а ее отец принадлежал к денисовцам — таинственной группе древних людей, чьи останки были обнаружены в той же сибирской пещере, в которой нашли и фрагмент женской кости.

Исследователям было известно, что денисовцы, неандертальцы и современный вид человека хотя бы изредка скрещивались в ледниковый период в Европе и Азии. Гены обоих типов древних людей присутствуют сегодня в азиатских и европейских людях. Однако ранее, на основе исследований окаменелостей из сибирской пещеры был сделан вывод, что все три вида людей жили в разное время. Но благодаря секвенированию ДНК из новой окаменелости удалось выяснить, что денисовцы и неандертальцы все же встречались и не избегали романтических отношений.

Одобрение подавляющего гены препарата

Впервые в истории препарат, основанный на механизме подавления генов под названием РНК-интерференция (RNAi), получил одобрение регулирующих органов в США. Лекарство может вылечивать наследственный транстиретиновый амилоидоз, и теперь, когда препарат одобрен, ученые могут обратить свое внимание на перспективы этого метода при работе с другими органами, включая почки, головной мозг и спинной мозг.

Молекулярное окно в первобытный мир

Более 70 лет ученые гадали, кем или чем были окаменелости Дикинсония — вида ископаемых организмов эдиакарской биоты. Внешне окаменелости напоминают листы дерева, и сравнить их с какими-либо известными организмами очень сложно. Предполагалось, что это могут быть как растения, так и вид неизвестной формы жизни. Выявить принадлежность к животному миру удалось благодаря обнаружению высокого уровня холестерина в сохранившихся органических молекулах. Дело в том, что холестерин продуцируется бактериями в кишечнике животных.

Как клетки распределяют свое содержимое

Как несколько акторов внутри одной клетки собираются в нужном месте и в нужное время для выполнения критических функций? Часто биологи приходят к выводу, что все дело в жидких каплях, не замечаемых до недавнего времени. Они заполняют клетки и организуют биологические процессы внутри них.
Биологи обнаружили, что многие белки разделяются или уплотняются в отдельные капли с концентрированным содержимым, особенно когда клетка реагирует на стресс. Появляется все больше доказательств того, что образование белковых капель способствует критическим биохимическим реакциям и, по-видимому, является основным принципом организации клетки.