Nature’s 10

Журнал Nature подготовил подборку из десяти людей, которые повлияли на ключевые события в уходящем году в области науки — и не только.

#1. Джейн Ригби: небесный охотник

Джейн Ригби (Jane Rigby) — астроном из НАСА, которая сыграла ключевую роль в запуске космического телескопа Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope, JWST) 25 декабря 2021 года. Доктор Ригби посвятила многие годы кропотливой работы сложнейшей и дорогостоящей миссии, которая буквально открыла новые горизонты для современной астрономии. С детства Джейн мечтала о космосе, но из-за небольшого роста не могла пройти отбор в отряд астронавтов, поэтому решила пойти к своей мечте через занятия наукой. Несмотря на переживания Ригби, ее детище, телескоп JWST смог успешно приступить к работе. Пять месяцев Джейн Ригби и ее коллеги постепенно вводили телескоп в эксплуатацию, и вот, 12 июля этого года, она обнародовала хорошие новости о работе JWST и о первых полученных результатах.

#2. Юньлун Цао: предсказатель ковида

Исследования Юньлун Цао (Yunlong Cao) в области предсказания новых вариантов SARS-CoV-2 позволили ученым идти в ногу с изменениями вируса.

Когда специалист по геномике Юньлун Цао вернулся в Китай из Соединенных Штатов в конце 2019 года, он даже не предполагал, что ему предстоит внести большой вклад в борьбе против пандемии COVID-19.

Оказавшись в условиях жесткого локдауна на родине, Цао и его научный руководитель Сяолян Санни Се (Xiaoliang Sunney Xie) решили направить свои интеллектуальные силы на изучение антител, которые вырабатываются в ответ на инфекцию SARS-CoV-2. Исследуя человеческие антитела, Цао и Се смогли предсказать многие мутации вируса, которые определяли появления новых штаммов. Но Цао смог пойти дальше. Он разработал модель, с помощью которого показал, как вирус может «уклоняться» от давления сотен и тысяч типов антител, которые вырабатывает организм человека. Группа Цао смогла предсказать несколько важных мутаций на несколько недель раньше других лабораторий. Цао говорит, что людям впервые удалось на полшага опередить вирус. — «Биомолекула»: SARS-CoV-2.

#3. Салимул Хук: климатическая революция

Салимул Хук (Saleemul Huq) — ученый и общественный деятель, добившийся значительного увеличения финансирования для покрытия ущерба, нанесенного индустриально развитыми странами климату в самых бедных регионах Земли.

Салимул Хук родился в семье дипломатов из Пакистана, которые после революции 1971 года переехали в Бангладеш. Все детство Салимул путешествовал с родителями по странам Азии, Африки и Европы, а когда повзрослел, сумел закончить Имперский колледж Лондона по специальности «Биохимия». Однако его дальнейшая карьера строилась вокруг исследований проблем климата. Вернувшись в Бангладеш, Хук вместе с соратниками открыл Бангладешский центр перспективных исследований (BCAS), независимый аналитический центр, занимающийся экологической политикой. Бангладеш имеет длинную историю экологических бедствий, особенно наводнений. Хук убедил местное правительство организовать департамент охраны окружающей среды. Салимул Хук создал целую сеть экспертов по всему миру, задача которых была — совершенствовать систему защиты от наводнений и корректировать схему посевов в ответ на изменение климата. С 1990-х гг. он также стал активным участником международных переговоров в качестве представителя уязвимых к изменениям климата стран. Результатом его работы стала реализованная в этом году идея о финансировании потерь от экологического ущерба, которая была поддержана ООН.

#4. Свитлана Краковская: изучение регионального климата

Свитлана Краковская (Svitlana Krakovska) — ученый-климатолог из Украины, изучающая влияние боевых действий на состояние климата.

Свитлана родилась в Киеве, изучала метеорологию в Ленинграде, а после перестройки проводила эксперименты в Украине по засеиванию облаков для увеличения осадков в степях. В начале 2000-х она была первым украинским ученым, занимающимся моделированием регионального климата, абсолютно новой области, только зарождавшейся в те годы. Помимо чисто научных достижений, Краковской удалось наладить взаимодействие с местными властями и убедить их принять стратегию экологической безопасности и адаптации к изменениям климата до 2030 года. Начавшиеся боевые действия в Украине стали новым вызовом для Свитланы. Она занимается прогнозированием изменений климата вследствие антропогенных воздействий в современных реалиях и привлекает внимание международного сообщества к этой проблеме.

#5. Дими Огойна: следящий за обезьяньей оспой

Исследование этого нигерийского ученого помогло остальному миру бороться с вирусом.

Дими Огойна (Dimie Ogoina) — врач-инфекционист из Университета Дельты Нигера в Нигерии, изучающий характер распространения вируса обезьяньей оспы в стране.

Май 2022 года ознаменовался первой глобальной вспышкой обезьяньей оспы. Однако для доктора Огойна борьба с вирусом началась еще в 2017 году, когда впервые за 40 лет были зарегистрированы несколько случаев заболевания. Огойна сыграл важную роль в изучении распространения эпидемии в своей стране, а также установил, что вирус может передаваться гораздо быстрее и эффективнее, чем считалось ранее. Несмотря на то, что до сих пор остается неясным, передается ли вирус половым путем в строгом смысле: через кровь, сперму и другие жидкости, очевидно, что он может быть передан при половом контакте. Дими Огойна проделал огромную работу для того, чтобы убедить правительство Нигерии обратить внимание на проблему распространения вируса именно при сексуальных контактах между людьми. Дими отмечает, что, несмотря на то, что глобальная вспышка обезьяньей оспы идет на спад, ситуация в Нигерии остается очень сложной. Одной из причин является недооценка распространения вируса в стране. В настоящее время Дими Огойна продолжает работу с Министерством здравоохранения Нигерии и ставит перед собой задачу понять характер распространения эпидемии и остановить ее. — «Биомолекула»: «Оспа обезьян — на пороге новой эпидемии?».

#6. Лиза Маккоркелл: обращает внимание на проблему длительного ковида

Лиза Маккоркелл (Lisa Mccorkell) занимается политикой в области здравоохранения, а также вносит свой вклад в борьбу с эпидемией COVID-19. Переболев вирусом в 2020 году, она долгое время боролась с последствиями заболевания. Длительный ковид (Long COVID) — состояние, которое характеризуется обострением хронических заболеваний после недавно перенесенной вирусной инфекции SARS-CoV-2. Подобное состояние у людей, перенесших ковид, может сохраняться в течение многих месяцев, что является одной из серьезных проблем для современного здравоохранения. Лиза смогла впервые организовать группу из неравнодушных пациентов с длительным ковидом, а также учредить фонд, который финансирует исследования последствий длительного заболевания ковидом. Начав с обмена данными в гугл-доке, за два года группа Маккоркелл смогла опубликовать замечательный отчет, в котором собрана информация о более 200 симптомах длительного ковида. Лиза отмечает, что для людей с симптомами длительного ковида зачастую нет не только эффективных схем лечения, но и каких-либо социальных гарантий защиты в случае временной нетрудоспособности. Проведя последние два года в исследовании системы здравоохранения, Лиза Маккоркелл отмечает, что люди с длительным ковидом являются лишь частью гораздо большего сообщества людей с ограниченными возможностями, которые нуждаются в помощи и реабилитации.

#7. Дайана Грин Фостер: исследовательница демографии и абортов

Дайана Грин Фостер (Diana Greene Foster) — американский демограф и исследовательница социальных и экономических последствий политики поддержки или отказа от абортов.

Доктор Фостер в течение 20 лет изучает доступность контрацептивных средств и эффективность программ планирования семьи. Ее наиболее знаменитое исследование посвящено влиянию аборта или отказа в нем на психическое, физическое и экономическое состояние человека. Ею было обнаружено, что аборт не наносит вред здоровью женщины, тогда как отказ в аборте, наоборот, приводит к негативным последствиям для ее физического состояния и материального благополучия. В мае 2022 Верховный суд США разрешил на уровне штатов запрещать аборты, что стало серьезным поводом для беспокойства Дайаны и ее коллег. Она планирует добиться того, чтобы научные доказательства безопасности абортов, представленные ею в суд, стали частью обсуждения в правительстве. Кроме того, в ее планы также входит изучение последствий вступления в силу решения суда.

#8. Антонио Гуттериш: кризисный дипломат

Антонио Гуттериш (António Guterres) — генеральный секретарь Организации объединенных наций (ООН).

Будучи к моменту избрания на пост генерального секретаря ООН уже опытным политиком, Гуттериш использует высокую трибуну для того, чтобы призвать лидеров многих стран к решению экологических и продовольственных проблем. В 2022 году Гуттериш внес большой вклад в преодоление продовольственного кризиса, последовавшего после начала вооруженного конфликта между Россией и Украиной. Также Гуттериш активно участвует в решении проблем, связанных с глобальным потеплением. Несмотря на то, что он подвергается критике как слишком осторожный политик, избегающий радикальных решений, его дипломатический и деликатный подход к решению международных проблем представляется вполне оправданной стратегией.

#9. Мухаммед Мохиуддин: первопроходец в области ксенотрансплантологии

Мухаммед Мохиуддин (Muhammad Mohiuddin) — хирург-трансплантолог, осуществивший с коллегами первую в мире успешную пересадку генно-отредактированного сердца свиньи человеку. Талантливому доктору из Медицинской школы Университета Мериленда (США) пришлось пройти сложный путь, прежде чем это хирургическое чудо стало возможно.

Ксенотрансплантология — это молодая область хирургии, в которой исследуется возможность пересадки людям генно-отредактированных органов других животных. Доктор Мохиуддин потратил более 10 лет на то, чтобы пересадка свиных органов человеку стала возможна не только с технической, но и с морально-этической и юридической точки зрения. Чтобы добиться положительных изменений в этой области, Мохиуддин обратился в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) за разрешением на проведение клинических испытаний ксенотрансплантации, однако его просьбы долго не находили отклика. Затем, в декабре 2021 года, Мохиуддин и хирург Бартли Гриффит нашли обходной путь. 57-летний мужчина Дэвид Беннетт был прикован к постели в течение двух месяцев, пока его сердце медленно отказывало. Мохиуддин и Бартли предложили Беннету экспериментальную операцию, и он согласился. Далее последовала череда юридических согласований, за которой последовала сама операция. В канун нового 2022 года FDA одобрило экстренную процедуру, и команда запланировала операцию на 7 января. В течение нескольких недель после операции множественные инфекции ослабили и без того хрупкое состояние Беннета. Позже команда узнала, что сердце свиньи было заражено необнаруженным вирусом свиного герпеса, хотя неясно, повлияло ли это на здоровье Беннета. Несмотря на то, что Беннетт умер через два месяца после операции, он прожил дольше, чем кто-либо реально ожидал, включая Мохиуддина. Кроме того, успешная операция стала своего рода вехой для всех хирургов-трансплантологов, для которых достижение Мухаммеда Мохиуддина стало примером удивительных возможностей нового подхода для лечения тяжелобольных пациентов.

#10. Алондра Нельсон: новый руководитель научно-политического отдела Белого дома

Алондра Нельсон (Alondra Nelson) в 2022 году возглавила Управление по научно-технической политике США (OSTP). Работая социологом в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, Нельсон заработала себе репутацию, исследуя социальные и расовые последствия развития современной науки и технологии. Заняв кресло руководителя агентства, Нельсон продолжила свою политику, направленную на борьбу с расизмом и неравенством, а также за честную и прозрачную трактовку результатов научных исследований. Однако одной из наиболее интересных и горячо обсуждаемых научных проблем, к решению которой приступила Нельсон, стал вопрос свободного доступа к научным исследованиям. Продвигая идею бесплатного доступа к результатам самых последних научных исследований, Алондра нашла как ярых сторонников, так и противников. Многие возлагают большие надежды на то, чего еще может достичь Нельсон. Те, кто знает ее или работал с ней, говорят, что она много работает и умеет выявлять лучшее в своих коллегах.

Science-2022: Breakthrough of the year

В эту подборку новостей из журнала Science вошли самые интересные и удивительные открытия 2022 года.

#1. Удивительно крупный микроб

В этом году настоящим шоком для ученых стало открытие гигантской бактерии с очень необычным внутриклеточным строением. Эта бактерия ставит под сомнение сразу несколько общепринятых представлений о строении клеток живых организмов, которых пренебрежительно зовут «микробами». Обычно клетки бактерий микроскопические и не имеют внутриклеточных компартментов, то есть органелл, характерных для ядерных клеток. Однако бактерия, обнаруженная в мангровых зарослях Французских Антильских островов, в 500 раз больше типичной бактериальной клетки и представляет собой нитевидные клетки, живущие на поверхности отмирающих листьев.

Обнаруженная бактерия, предварительно названная Thiomargarita magnifica, помимо своих впечатляющих габаритов обладает необычными внутриклеточными структурами. Одна из них — крупная вакуоль, занимающая центральное положение в клетке. Таким образом, все метаболические процессы, в том числе связанные с синтезом новых белков, вытеснены на периферию клетки. Также для этих уникальных бактерий характерен необычный способ организации генетического материала: 12 миллионов пар оснований ДНК упакованы в мембранные мешки, названные учеными пепинами (pepins), тогда как нуклеоид большинства прокариот расположен в цитоплазме. И, наконец, T. magnifica использует целую сеть внутренних мембран для получения энергии АТФ, в то время как у большинства остальных бактерий энергия вырабатывается с помощью ферментов, расположенных в складках плазматической мембраны. На примере T. magnifica ученые, возможно, столкнулись с тем, как могли бы выглядеть переходные формы эволюции между прокариотическими клетами и первыми эукариотами. — «Биомолекула»: «Как живет бактерия, видимая невооруженным глазом».

#2. Многолетний сорт риса поможет облегчить земледелие

Рис, кукуруза и пшеница — самые распространенные продовольственные культуры в мире. Каждый год миллионы фермеров тратят силы и время на посевную кампанию, чтобы осенью собрать новый урожай. Это большой объем работы, который также сопровождается экологическими рисками в виде эрозии почвы.

Китайским ученым из Юньнаньского университета удалось не только вывести новый сорт риса PR23, но и организовать крупномасштабный эксперимент, чтобы на деле убедиться в эффективности использования многолетних сортов риса. В первый год сорт PR23 дал столько же риса, сколько и традиционные сорта и потребовал столько же усилий от фермеров. Но уже на второй год использования многолетнего сорта фермерам удалось значительно сэкономить время на пересадке молодых саженцев риса. Кроме того, использование нового сорта позволило уменьшить эрозию почвы на террасных угольях Юго-Восточной Азии.

Несмотря на очевидные плюсы, использование новой культуры поднимает ряд проблем. Сорняки и патогены накапливаются в непаханых полях, что требует использования большего количества гербицидов. С другой стороны, на данный момент непонятно, будут ли растения нового сорта выделять больше парниковых газов. Кроме того, ученым еще предстоит вывести многолетние сорта, устойчивые к сухой и менее плодородной почве. Но со временем станет ясно, стоит ли использование многолетних сортов той экономии, ради которой они были разработаны. — «Биомолекула»: «Готовим ГМ-рис вместе».

#3. Отголоски эпидемии чумы обнаружены в генах европейцев

Эпидемия «Черной смерти», унесшая от трети до половины жителей Европы 700 лет назад, оставила свой «генетический» след. Однако, изучая современное население Европы, очень сложно обнаружить последствия древней пандемии, потому что гены, связанные с иммунным ответом, быстро меняются, адаптируясь к всё новым и новым патогенам.

Ученым удалось обнаружить ряд генов в ДНК 500 людей, похороненных до, во время и после эпидемии в Великобритании и Дании. Аллели некоторых из этих генов чаще встречались у людей, переживших чуму, поэтому их связывают с развитием иммунного ответа против возбудителя болезни бактерии Yersinia pestis. Наиболее хорошо изученным примером является ген ERAP2. Он кодирует белок — микросомальную аминопептидазу 2, которая помогает иммунным клеткам распознавать патогены и бороться с ними. В популяции средневековых европейцев было два аллеля этого гена: один кодировал полноразмерную форму белка, а другой — укороченную и, соответственно, малоактивную. Полноразмерный вариант ERAP2 до сих пор встречается у 45% британцев, что является ярким примером действия естественного отбора на частоту аллелей этого гена. Вместе с тем, ученым удалось обнаружить, что аллель, защищавшая жителей Европы от чумы до начала 19 века также увеличивает вероятность развития аутоиммунных заболеваний, таких как болезнь Крона и ревматоидный артрит. — «Биомолекула»: «Это чума», «Чума, или Чумовая вечеринка».

#4. Ископаемая ДНК помогла воссоздать древнюю экосистему

До недавнего времени ученые могли анализировать ДНК, возраст которой не превышал 1 миллиона лет. Более древние образцы были слишком сильно повреждены, чтобы быть изученными. В этом году исследователям удалось заглянуть гораздо дальше в прошлое, когда они смогли проанализировать образцы ДНК, собранные на территории Северной Гренландии, возраст которых превышает 2 миллиона лет. Анализ такого рода генетического материала, который ученые называют «ДНК окружающей среды», позволил воссоздать доселе неизвестную экосистему. Ученые установили, что на этой территории существовал пышный лес из тополей и хвойных пород растений, в котором водилось множество видов животных, среди которых гуси, мечехвосты, северный олень, лемминги и мастодонты. Успех исследователей связан с тем, условия вечной мерзлоты бережно сохранили образцы, содержащие ДНК окружающей среды.

#5. Успехи в разработке вакцин против респираторно-синцитиального вируса

Крупномасштабные испытания двух новых вакцин против респираторно-синцитиального вируса (RSV) показали, что они могут защитить две наиболее уязвимые группы населения: детей и пожилых людей. У взрослых людей RSV вызывает симптомы, которые напоминают обычную простуду, но у младенцев может приводить к серьезным воспалениям дыхательных путей, а у пожилых людей приводить к обострению хронических заболеваний легких и сердца. Ученые прошли долгих путь в попытках разработать эффективную вакцину против RSV, который был омрачен гибелью двух детей и госпитализацией 80% участвовавших в клинических испытаниях, проходивших более 50 лет назад. Продолжение разработки подобных вакцин стало возможно только после того, как исследователи установили механизм, с помощью которого инактивированный вирус приводил к тяжелым воспалительным процессам в легких. Современные вакцины лишены этих недостатков благодаря открытиям доктора Барни Грэма и его коллег из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (США). Ученым удалось выяснить, что определенная конформация поверхностного вирусного белка усиливает выработку антител, но при этом не вызывает избыточных воспалительных процессов. Это позволило повысить эффективность вакцин, а также уменьшить выраженность возможных побочных действий. Эта стратегия разработки вакцин против RSV оказалась настолько удачной, что ее взяли на вооружение целый ряд фармакологических компаний, среди которых GSK и Pfizer. Вакцины, разработанные этими компаниями, в настоящее время проходят ранние этапы клинических испытаний, и разработчики, вдохновленные достигнутыми успехами, полны оптимизма в отношении конечного результата.

#6. Найдена возможная причина рассеянного склероза

Рассеянный склероз (РС) — тяжелое заболевание, при котором клетки иммунной системы атакуют нейроны, приводя к их гибели и дегенерации нервной системы. Одной из основных причин развития РС считали герпесвирус Эпштейна—Барр, однако у исследователей не было убедительных доказательств. Дело в том, что вирус Эпштейна—Барр поражает большинство людей в раннем детстве, после чего может всю жизнь находиться в состоянии покоя. Поэтому ученым так сложно было найти корреляцию между распространением вируса и развитием РС. Чтобы установить связь между вирусом Эпштейна—Барр и развитием РС, эпидемиологи изучили медицинские записи более 10 миллионов американских военных за последние 20 лет и смогли выявить 801 военнослужащего с подтвержденным РС. У 800 из них тест на вирус Эпштейна—Барр был положительным. Продолжив свои изыскания, ученым удалось установить, что среди солдат, чей тест изначально был отрицательный, последующая инфекция повышала риск развития РС в 32 раза. Другой группе ученых также удалось установить возможную причину взаимосвязи вируса Эпштейна—Барр с РС. Один из белков вируса очень похож на белок, обнаруженный в головном и спинном мозге. Примерно у 20–25% пациентов с РС в крови есть антитела к обоим типам белков. Достижения ученых способны помочь в разработке методик лечения РС, а объединение их усилий с разработчиками вакцины против вируса Эпштейна—Барр может привести к практически полной победе над РС, как это было с полиомиелитом. — «Биомолекула»: «От поцелуя до лимфомы один вирус».

#7. В США принят исторический закон о климате

Этим летом Конгрессом США был принят закон о снижении инфляции (Inflation Reduction Act, IRA), ограничивающий выбросы парниковых газов и предусматривающий выделение финансирования для разработки и внедрения возобновляемых источников энергии. Это первый закон такого рода в Соединенных Штатах, которые занимают второе место по выбросам парниковых газов. Независимые исследователи считают, что если прописанные нормы закона будут работать эффективно, то это позволит США сократить на 40% выбросы парниковых газов к концу десятилетия — в сравнении с уровнем 2005 года. Однако у данного закона также много и критиков, которые обращают внимание общественности на то, что закон никак не ограничивает разработку ископаемых углеводородов. Таким образом, на данный момент IRA может быть недостаточно для выполнения США Парижских соглашений по сокращению выбросов на 50% к 2030 году.

#8. Привет из космоса

Ученым из НАСА удалось впервые провести успешный эксперимент по защите планеты от угрозы со стороны астероидов. Мишенью исследователей стала маленькая луна Диморфос, которая вращалась вокруг более крупного астероида в миллионах километров от Земли. Специалистам НАСА удалось направить спутник размером с холодильник навстречу 160-метровому Диморфосу, мчащемуся со скоростью 6 километров в секунду. Цель исследователей состояла в том, чтобы изменить орбиту астероида, направив его ближе к его более крупному собрату. Эксперименту предшествовали несколько лет исследований и расчетов, в ходе которых инженеры и ученые вычисляли силу, которую они должны приложить, чтобы задать нужный импульс и изменить орбиту астероида. В результате, 12-часовая орбита Диморфоса сократилась на 34 минуты, что было в 26 раз больше, чем НАСА поставило себе целью. Анализ результатов эксперимента позволит разработать стратегии защиты нашей планеты от более чем 25 000 астероидов из ближайшего космоса, которые могут нести потенциальную угрозу.