Илья Гольдин 0,0

Эксперименты в физических лабораториях обещают принести в нашу жизнь такие чудеса как квантовые компьютеры, высокоэффективные солнечные элементы, сверхскоростные и надежные поезда на магнитной подушке, — но пока все это отделено от нас глубоким вакуумом и сверхнизкими температурами, в пределах которых только и можно с уверенностью наблюдать квантово-механические явления. С этих позиций весьма удивительно, что в теплом и хаотичном мире живой материи квантовые явления играют важную роль и даже могут научить нас эксплуатировать капризные «кванты» за пределами лаборатории.

С каменного века и до XIX столетия численность человечества оставалась приблизительно одинаковой, — ситуация, когда у двоих родителей доживало до репродуктивного возраста два ребенка. Именно доживало — рождалось обычно с десяток, но большинство погибало, не оставив потомства — классика теории естественного отбора. При этом люди редко погибали от клыков волков или тигров — большую часть смертей вызывали болезни, перед лицом которых мы были так же беззащитны, как и «братья наши меньшие». До тех пор, пока не появились вакцины. В этой статье мы не будем углубляться в теорию иммунизации, а вместо этого попробуем ответить человеческим языком на волнующие людей вопросы относительно прививок.

Большие опасения экологов и защитников окружающей среды вызывает пластиковый и полиэтиленовый мусор, скапливающийся в океанах тысячами тонн, — кроме эстетического дискомфорта, этот мусор просто-напросто опасен для жизни многих животных. Но, как это ни странно, кое-кто все же получает от этого мусора выгоду: специализировавшиеся бактерии научились использовать мусорный полиэтилен в пищу! Жаль только, что пока непонятно, расщепляют ли бактерии выделяющийся из пластика в окружающую среду фталат, или же просто передают его вверх по пищевой цепочке.

В 21 веке наука — особенно физика, химия, биология — почти никогда не делается одиночками, хотя подлинно гениальные идеи, конечно, и сегодня посещают лишь отдельные светлые головы. Сложность и стоимость оборудования и проводимых на нём экспериментов достигли такого уровня, что преодолеть «порог вхождения» в науку, как правило, под силу только хорошо оснащённым и финансируемым лабораториям. Они же и продуцируют результаты, которым верит мировая общественность, и к мнению которых прислушивается администрация разных уровней. Однако не всем по вкусу мейнстрим — некоторое время назад в молекулярной биологии стала популярной разновидность «дауншифтинга» с самопальными домашними лабораториями и генетическими экспериментами «в свободное время». Нет, имеются в виду не 20 последних лет отечественной науки — речь идет о так называемых биохакерах. Кто же они, сменившие оборудованные по последнему слову техники лаборатории и кресла менеджеров на гаражи с самодельным оборудованием и пробирками?

Даже из такого скромного курса молекулярной биологии, как школьный, известно, что матричная (она же информационная) РНК (мРНК) играет роль «дискетки», на которую временно записывается генетическая информация для того, чтобы синтезировать новую молекулу белка. Транспортная же РНК (тРНК) несет на себе полезный груз: аминокислоты, подготовленные для этого синтеза. Однако бактерии преподнесли сюрприз, расширив эту схему: оказалось, что их мРНК содержат данные об «адресе», куда её необходимо транспортировать, прежде чем запустить белковый синтез. При помощи этого механизма белок будет синтезироваться уже именно в той части клетки, в которой ему предстоит «пройти службу».

Несмотря на то, что химическое оружие, к счастью, практически не применяется в военных действиях, наличие средств химической защиты — важная составляющая обороноспособности и обязательное требование для чрезвычайных ситуаций. Одни из самых опасных отравляющих веществ — фосфорорганические яды, обладающие нервно-паралитическим действием, — были созданы еще до Второй мировой войны, однако эффективного противоядия от них до сих пор не существует. Группа ученых в Израиле применила подход направленной эволюции, чтобы «в пробирке» создать фермент, способный стать антидотом для двух самых токсичных ядов этой группы, — зомана и циклозарина.

Если исключить из рассмотрения вполне конкретный круг лиц, человечество заинтересовано в том, чтобы перейти от «топки ассигнациями» (как в свое время окрестил Менделеев сжигание нефтепродуктов) к более «чистым» и возобновляемым альтернативным источникам энергии. Основной надеждой давно уже является водород, однако его сложно хранить и дорого получать «традиционными» способами, а в чистом виде на Земле его немного. Водород выделяют многие бактерии, но большинство живет в строго анаэробных условиях и не может использоваться для масштабного производства этого газа. Однако недавно в океане открыли штамм аэробных цианобактерий, очень эффективно вырабатывающих водород. Станут ли они опорой для ещё толком не окрепшей альтернативной энергетики?

Последний год жизни авторы этой статьи посвятили созданию инфраструктуры по получению, хранению и анализу кода жизни — генетической информации, которая записана в молекуле ДНК. Что такое ДНК с точки зрения математика, каковы основные принципы построения компьютерной архитектуры для анализа огромных массивов генетической информации и что ждать в будущем от тотальной прозрачности и доступности теперь уже и нашего индивидуального кода жизни, — обо всём этом расскажет предлагаемая вашему вниманию статья.