Что человечество изобрело в 2020 году - 7 важнейших открытий

Топ-7 самых открытий прошлого года предлагает Экономическая правда.

Ученые нашли признаки существования жизни на Венере

В атмосфере Венеры обнаружены газ фосфин, который считается биомаркером - признаком возможной жизнедеятельности.

Об этом говорится в исследовании, которое группа астрономов во главе с Джейн Гривз из Кардиффского университета опубликовала в журнале Nature Astronomy в сентябре 2020 года.

Фосфин (фосфористый водород, PH3) в обычных условиях на Земле представляет собой бесцветный ядовитый газ. В исследовании ученые указывают, что фосфин является одним из соединений, свидетельствуют о потенциальных признаки жизни.

В атмосфере Земли он появляется благодаря антропогенной деятельности (его используют, например, для консервации) и жизнедеятельности анаэробных организмов - некоторых бактерий, грибов, водорослей и червей.

Других природных источников фосфина немного: молнии, падения метеоритов и вулканическая активность.

Пока ученые не регистрировали на Венере такие явления в достаточном количестве, чтобы они могли объяснить появление фосфина в атмосфере. Вулканическая активность там минимальная, а молнии в атмосфере планеты приводят к появлению незначительных объемов фосфина.

Лишь падение метеоритов может объяснить появление нескольких тонн фосфорсодержащих соединений.

Исследования атмосферы Венеры проводилось с помощью наземного телескопа Джеймса Кларка Максвелла (JCMT) на Гавайях и системы радиотелескопов ALMA в Чили в миллиметровом диапазоне волн.

Присутствие фосфина в объемах нескольких частей на миллиард совершенно неожиданно для окисленной атмосферы, где соединение, содержащие кислород, значительно преобладают над соединениями, которые содержат водород. Мы рассматриваем все сценарии, которые могли бы объяснить появление фосфина с учетом имеющихся знаний о Венере, - говорится в статье.

Ученые подчеркивают, что жизнь на Венере является лишь одним из возможных сценариев появления фосфина в атмосфере и его выявления не следует рассматривать как доказательство наличия живых организмов на планете.

Пищевая добавка альфа-кетоглутарат для продления жизни

Альфа-кетоглутарат вырабатывается в организме человека путем естественных метаболических процессов и его производство можно усилить с помощью физических упражнений или голодания. Некоторые спортсмены и бодибилдеры используют альфа-кетоглутарат как пищевую добавку для роста мышечной массы.

Из предыдущих исследований известно, что у человека альфа-кетоглутарат может снижаться в десять раз в возрасте от 40 до 80 лет.

Предполагая, что он может вызывать полезные антивозрастные эффекты, ученые из Института исследования старения Бака (США) протестировали терапию на мышах. О результатах их экспериментов рассказывает New Atlas.

В течение года 18-месячным мышам (соответствует возрасту 55 лет у человека) ежедневно добавляли альфа-кетоглутарат в рацион. В среднем они жили на 12% дольше по сравнению с контрольной группой, однако более интересные результаты были получены в показателях состояния здоровья.

Оценка биомаркеров старения и когнитивных способностей показала, что у подопытных грызунов показатели были на 40% лучше, чем у тех, которые не получали пищевой добавки.

Разница была хорошо заметна даже внешне. Даже у рано умерших грызунов, получавших добавку, на последнем этапе жизни улучшилось состояние здоровья, оказалось странным результатом для ученых.

Пищевые добавки альфа-кетоглутарата доступны для использования уже несколько лет, однако пока неизвестно, какие последствия могут возникать при длительном приеме добавки.

Корейский термоядерный реактор установил мировой рекорд

Физики из Южной Кореи установили новый мировой рекорд на установке для магнитного удержания плазмы типа токамак KSTAR. Ученым удалось удерживать высокотемпературную плазму в течение рекордных 20 секунд при температуре ионов более 100 млн градусов.

Эксперименты на KSTAR продолжаются с 2008 года. Значительных успехов ученые смогли достичь еще два года назад - тогда им удалось удерживать плазму аналогичной температуры всего 1,5 секунды. Год назад был достигнут показатель 8 секунд.

Существуют и другие термоядерные устройства, способные удерживать плазму при температурах 100 млн градусов и выше, но ни один из них не способен поддерживать это состояние более 10 секунд.

Время удержания является важной характеристикой термоядерных устройств, которая определяет возможность их использования для генерации электроэнергии. Чем больше время удержания, тем дольше реактор может выделять энергию, а не только ее тратить.

Специалисты KSTAR планируют увеличить время удержания до 300 секунд до конца 2025 года. В конца 2020 года исследователи обещали опубликовать результаты проведенных на установке экспериментов, которые позволили продлить время содержания до 20 секунд.Пока это значение остается рекордным, но будущий международный термоядерный ректор ITER, вероятно, сможет показать более впечатляющие результаты.

Пчелиный яд справилась с наиболее агрессивным видом рака груди

Пчелы принесли человечеству немало полезных продуктов и веществ: мед, прополис и пчелиный яд, которые используются в медицинских целях в течение тысячелетий.

Несмотря на это, механизмы действия пчелиного яда - продукта секреторной деятельности желез рабочих особей медоносных пчел - против раковых опухолей изучены недостаточно. Особенно когда речь идет о раке груди, от которого страдают миллионы женщин.

По данным специалистов, на "трижды негативный" рак молочной железы приходится 10-15% всех случаев этого онкологического заболевания. При этом клинически эффективных методов его лечения не существует.

По мнению ученых из Университета Западной Австралии и Института медицинских исследований Гарри Перкинса, понимание молекулярной основы и специфичности пчелиного яда может стать ключом к разработке и оптимизации новых терапевтических средств для борьбы с раковыми клетками на основе доступного и недорогого натурального продукта.

"Трижды негативный" рак молочной железы назван так, потому что его клетки не содержат трех рецепторов: эстрогена, прогестерона и белка HER-2. Это означает, что гормональная терапия бессильна против этого типа опухоли, которая быстро растет и может начать метастазировать уже на первой стадии.

Вероятность рецидива после химиотерапии высокая, а уровень выживания после удаления опухоли крайне низок.

Команда доктора Сиара Даффи из Института медицинских исследований Гарри Перкинса и Университета Западной Австралии показала, что с "трижды негативный" рак груди легко преодолевает меллитин - компонент яда медоносной пчелы.

Ученые использовали яд 312 пчел и шмелей, а также меллитин, воссозданный синтетическим путем, в сочетании с препаратом химиотерапии доцетакселом и без него, чтобы изучить их противораковые свойства на лабораторных мышах.

Пчел присыпали углекислым газом и держали на льду, пока доставали из их чрева ядовитый шип.

Команда обнаружила, что и яд пчелы, и меллитин не только быстро вызывали гибель клеток особенно агрессивного рака молочной железы и клеток рака груди, обогащенных рецептором HER2 (он отвечает за формирование первичной устойчивости к противоопухолевым препаратам), но и показали эффективность в концентрациях, не затрагивают здоровые клетки.

Мы обнаружили, что меллитин может полностью разрушить мембраны раковых клеток за 60 минут, - сообщила Даффи.

Кроме того, меллитин всего за 20 мин смог повлиять на сигнальные пути, необходимые для роста и деления раковых клеток. Детальное описание исследования опубликован в научном журнале Nature.

Ученые синтезировали топливо из углекислого газа

22 декабря издание Nature Communications опубликовало результаты исследования, в рамках которого ученым из Оксфордского университета удалось получить топливо из углекислого газа.

Для этого они использовали железный катализатор, марганец, водород, лимонную кислоту и углекислый газ, нагретые до 350 градусов.

После 20 часов испытаний химические реакции превратили 38% углекислого газа на новые соединения, 48% из которых составлял этанол (горючее), остальные - соединения типа этилена и пропилена, которые используют в производстве пластика.

Один из авторов исследования Питер Эдвардс считает, что уже через два-три года процесс можно усовершенствовать и сделать производство полного экономически выгодным.

За 40 лет моей делать это важнейший прорыв. Надеемся, мы сможем использовать углекислый газ из атмосферы для создания авиационного горючего, - отметил он.

Даже если технология производства этанола не будет целесообразной на Земле, она может пригодиться будущим колонизаторам Марса, где доля углекислого газа в атмосфере составляет 95,32%.

Редактирование генома

Нобелевскую премию по химии в 2020 году получили первооткрыватели метода редактирования геномов с помощью системы CRISPR / Cas9 Эмануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна.

Этот метод - один из самых известных прорывов в биологии за последние годы и в науке в целом. Он открыл прямой путь к технологии настоящего, а не симптоматического лечения генетических заболеваний.

Метод уже применяется при терапии рака и произвел революцию в биотехнологии, заменив множество старых ненадежных методов работы с геномами растений и микроорганизмов.

Метод «генетических ножниц" - так его еще называют - заключается в использовании молекулярных апратив бактерий для разрезания и внесении изменений в любую другую последовательность ДНК: мыши, коровы, человека. Этот метод не только позволяет редактирование генома, а делает этот процесс точным.

Новость о методе появилась в 2012 году. Дудна и Шарпантье описали в Science механизм CRISPR/Cas, благодаря которому эти организмы защищаются от вирусов (распознают и "режут" их геном). Исследовательницы высказали гипотезу, что это суперспособностей бактерий можно использовать для других целей.

Этот момент стал переломным не только для биологов, но и для всего человечества. Прошло всего восемь лет, а метод "генетических ножниц" уже используют для создания плодовых деревьев с иммунитетом к вредителям, лечения слепоты, внесение изменений в геном эмбрионов человека.

Вакцина против COVID-19

Журнал Science назвал главным прорывом 2020 рекордно быструю разработку вакцины против COVID-19.

Вспышка болезни впервые был зафиксирован в Ухане, Китай, в декабре 2019 года. Болезнь распространилась по всему миру, что заставило страны ввести жесткие карантинные мероприятия.

Геном вируса первыми расшифровали службы здравоохранения Китая и 10 января сделали его публично доступным. Уже в Март несколько сотен частных и государственно-частных организаций занимались созданием вакцины.

Наибольших успехов достигли китайские частные компании CanSino Biologics, Sinovac Biotech и государственная компания Sinopharm.

В США фаворитами стали Moderna и Inovio Pharmaceuticals. В Европе немецкий BioNTech разработала вакцину-кандидата, которой поделилась с фармацевтическим гигантом Pfizer. В Оксфордском университете вакцину создала академическая группа, привлекая компании AstraZeneca.

Чтобы сделать эффективную вакцину, разработчики воспользовались впечатляющим спектром технологий. Moderna и Pfizer-BioNTech использовали стратегию, которая никогда раньше не выводила на рынок никаких лекарств: лабораторный РНК-мессенджер (мРНК).

Эта технология позволяет создать новый класс эффективных лекарств. Они "заставляют" клетки производить белки, которые могут иметь терапевтическую или профилактическую пользу и имеют потенциал борьбы с рядом заболеваний.

Уже в декабре ЕС, Великобритания и США одобрили для массового применения вакцины BioNTech / Pfizer, впоследствии США одобрили использование вакцины Moderna, а Великобритания - вакцины AstraZeneca.

То есть от начала работ по созданию вакцины к массовому применению прошло менее года. Обычно вакцину разрабатывают 10-15 лет.