2017: основні наукові події за версією Nature

Від політичного хаосу до гучних випадків сексуальних домагань — у вчених був непростий рік. Але в ньому траплялися і яскраві моменти, зокрема дозвіл на новий метод лікування раку та детектування гравітаційних хвиль від двох нейтронних зір.

Квантова телепортація фотонів, яку здійснили китайські вчені, — одне з найбільших наукових досягнень року.

Коли зорі зливаються

2017 рік започаткував нову еру в астрономії: тепер вчені можуть досліджувати космічні події завдяки брижам часу-простору, які вони утворюють, — гравітаційним хвилям. 16 жовтня дослідники повідомили про перші спостереження зіткнення двох нейтронних зір на основі гравітаційних хвиль. Наукове значення цього дослідження — не лише у його новизні, а й у тому, що воно підтвердило гіпотезу про природу гамма-спалахів (найенергетичніших подій у Всесвіті, під час яких за декілька секунд виділяється стільки енергії, скільки Сонце випромінює за 10 млрд років свого існування) як зіткнення нейтронних зір. Саме в таких подіях утворюються важкі хімічні елементи, що існують у Всесвіті, зокрема золото й уран. Ключову роль у відкритті зіграли дві обсерваторії — Лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO в Сполучених Штатах та її “сестра” Virgo в Італії.

2017-й став рубіжним роком не лише для гравітаційних хвиль, а й для квантових комунікацій. 15 червня китайські вчені оголосили про успішну телепортацію пари фотонів із супутника Micius до двох наземних станцій на відстані 1200 кілометрів одна від одної. У такий спосіб вони побили рекорд відстані, на якій квантові частинки можуть перебувати у так званому “заплутаному” стані, під час якого зміна параметрів однієї частинки автоматично зумовлює зміну параметрів іншої, незалежно від відстані між ними. Дослідження може відіграти ключову роль для ще не реалізованої технології квантового Інтернету.

А в рік, у який політична криза загрожує поділити світ на частини, на Близькому Сході стартувало безпрецедентне наукове співробітництво SESAME (Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East – “Синхротронне світло для експериментальної науки та практичних застосувань на Близькому Сході), у якому взяли участь вчені з Йорданії, Палестинської Автономії, Ізраїлю, Кіпру, Єгипту, Ірану, Пакистану і Туреччини. SESAME – це потужний генератор X-променів, за допомогою яких можна вивчати властивості матеріалів та досліджувати археологічні артефакти. Свій перший промінь SESAME видав у листопаді. Три наступні запуски заплановані до кінця 2018 року.

Політичні потрясіння

Президент США Дональд Трамп обійняв посаду 20 січня і швидко залишив свій слід у науці. 27 січня він видав виконавчий акт, який заборонив громадянам семи — переважно мусульманських — країн в’їжджати в США на термін до 90 днів. Через це рішення багато вчених, які саме подорожували, не змогли в’їхати до США, а ті, хто перебував на американській території, неабияк стривожилися за майбутнє своїх досліджень чи кар’єри. Трамп двічі змінював умови заборони у відповідь на судові рішення, які обмежили її застосування.

У березні Трамп закликав до жорсткого обмеження фінансування наукових установ, зокрема Національного інституту здоров’я (NIH) (скорочення фінансування на 18%) та Агенції з охорони довкілля (EPA) (на 31%; утім Конгрес досі опирається тиску Білого дому й не дає ходу обмеженням. А наприкінці року Трамп встановив рекорд перебування на посаді без офіційного наукового радника, починаючи з 1976 року. В Офісі наукової та технологічної політики Білого дому (White House Office of Science and Technology Policy) зараз працює лише третина людей із тих, які трудилися там за часів Барака Обами.

Буремна політика Трампа надихнула хвилю протестів, у яких вчені взяли активну участь. У січні науковці приєдналися до багатотисячного Жіночого маршу у Вашингтоні, а через три місяці вони організували Марш за науку. Цього року також рекордна кількість науковців балотувалась на публічні посади у США.

Фото з Маршу за науку. Багато вчених протестують проти наукової політики адміністрації Трампа.

Тінь Brexit

Рішення Сполученого Королівства вийти зі складу ЄС кинуло тінь на британську науку. У березні британський уряд шокував учених тим, що підтвердив вихід Британії з міжнародної агенції EuroAtom. Вчені і надалі повідомляють, що їм призупиняють членство в наукових співробітництвах ЄС і вони втрачають колег із країн Унії. У вересні уряд оприлюднив програмний документ, який визначив наукову політику у зв’язку з Brexit. Цей документ містить цілі для переговорів, утім його критикують на відсутність конкретики. Хоча британська наука і потерпає від Brexit, вчені схвально зустріли обіцянку уряду поступово збільшити витрати на науку з 1,7% ВВП у 2015 році до 2,4% 2027-го.

Політичний клімат для вчених у Європі, Південній Америці та Східній Азії також був неоднозначний. Франція зобов’язалася збільшити витрати на дослідження, а Канада відновила посаду головного наукового радника після майже десятиліття її відсутності. Німеччина також надає широку підтримку вченим, проте її дещо затьмарив зрив переговорів про формування коаліційного уряду в листопаді. А політичний та економічний хаос в Бразилії залишив цю країну з найнижчим науковим бюджетом за майже 12 років.

Японських учених непокоїть стагнація фінансувань наукової сфери, хоча уряд продовжує стимулювати інновації, а китайський лідер Сі Цзіньпін пообіцяв трансформувати Китай в “націю інноваторів”. Китайська влада також проводить політику, яка має на меті прискорити ліцензування нових ліків та клінічних процедур, а також планує ввести суворіші покарання, аж до ув’язнення, для тих, хто свідомо подає неправдиві дані про клінічні випробування.

У море

Гігантський айсберг, який цьогоріч відколовся від Антарктичного півострова, загрожує запустити "ефект доміно" і катастрофічно підняти рівень Світового океану.

12 липня від Антарктичного півострова відколовся гігантський айсберг, майже вдвічі більший за Люксембург. Разом із ним відійшло близько 12% поверхні четвертого за розмірами льодовикового шельфу Larsen C. Доля шельфу залишається незрозумілою, але його колапс може запустити “ефект доміно” і визволити таку кількість льоду, яка загрожує підняти рівень світового океану на 1 сантиметр.

Президент Трамп переглянув кліматичну політику США. У червні він оголосив про вихід США з Паризької кліматичної угоди 2015 року. Агенція з охорони довкілля відкликала чимало важливих рішень президента Обами, які обмежують викиди парникових газів для електростанцій. Агенція також вирішила не допускати вчених, які отримують від неї гранти, до участі в її дорадчих комітетах.

У серпні адміністрація Трампа розпустила федеральний дорадчий комітет, який мав на меті сприяти бізнесу, штатам і локальній владі використовувати наступну національну оцінку клімату, заплановану на 2018 рік. У першій частині оцінки — звіті на 477 сторінках, опублікованому в листопаді, — однозначно стверджується, що людська діяльність є основною причиною глобального потепління.

В Європі активісти ведуть справжню війну проти добування деревини у заповідному Біловезькому лісі в Польщі, який має міжнародний охоронний статус. У липні Європейський суд зобов’язав польський уряд негайно призупинити вирубку дерев на території Біловезького лісу (крім тих випадків, коли це потрібно для громадської безпеки). Утім, урядовці стверджують, що вирубка, яка триває попри заборону суду, необхідна для боротьби з жуком-короїдом. Натомість пригрозив Польщі штрафом в сумі €100,000 на день.

Активіст на варті заповідного Біловезького лісу в Польщі.

Генетичне Ельдорадо

Цьогоріч передова процедура лікування раку, яка називається терапією CAR-T клітинами і включає генетичне редагування власних імунних клітин пацієнта для боротьби з пухлиною, вперше отримала офіційний дозвіл на клінічне застосування, хоча вважається досить ризикованою. Адміністрація, яка здійснює нагляд у сфері продуктів харчування та медикаментів (Food and Drug Administration), у серпні дозволила її застосування для дітей та молодих дорослих з гострою формою лейкемії.

У січні був опублікований перший рецензований звіт про дослідження гібридних ембріонів, які містять свинячі та людські клітини. З таких ембріонів можна вирощувати тварин із людськими органами, котрі можна використовувати для пересадки.

Технологія генетичного редагування, загалом, отримала значний стимул у 2017 році. У серпні команда вчених оголосила про перше використання методики CRISPR–Cas9 для усунення хвороботворної мутації у життєздатних людських ембріонах. Дослідники продемонстрували, що методика безпечна і не пов’язана з такими побічними ефектами, як небажані мутації. А у вересні інша команда дослідників повідомила про вилікування людських ембріонів, які містили ген, що зумовлює рецесивну хворобу крові.

Цьогоріч також завершилася майже 15-місячна тяганина навколо альтернативного методу генетичного редагування з використання ензиму NgAgo, який описали китайські дослідники ще у травні 2016 року, заявляючи, що ця техніка має декілька переваг над CRISPR–Cas9. Результатів експерименту, однак, не вдалося повторити. Врешті у серпні автори відкликали статтю з його описом.

Що ж до самого CRISPR–Cas9, то триває тяганина щодо патенту на його застосування. У лютому судді з американського Офісу патентів та торгових марок постановили, що клініки МІТ та Гарварду можуть надалі використовувати методику для редагування геному в окремих клітинах своїх пацієнтів, але протилежні партії, зокрема Каліфорнійський університет, подали апеляцію на рішення, яка затягне диспут у 2018 рік.

У липні вчені остаточно отримали доступ до одної з найбільших у світі генетичних баз даних. Британський Біобанк відкрив дані геному 500,000 людей разом з інформацію про їхнє здоров’я і ціле різноманіття характеристик, починаючи від освіти і закінчуючи силою потиску руки. Дані доступні тільки акредитованим науковцям, які тепер можуть досліджувати, як успадковуються різні ознаки та генетичні хвороби.

Рік космосу

Члени команди "Кассіні" втішають одне одного після того, як їхнє дітище згоріло в атмосфері Сатурна.

Життя космічного зонду НАСА “Кассіні” добігло кінця 15 вересня. Вчені та інженери з Лабораторії дослідження реактивного руху в Пасадені (Каліфорнія) спостерігали , як гаснуть останні радіосигнали зонда, коли він згоряв в атмосфері Сатурна. Після майже 13-річного дослідження Сатурна та його супутників “Кассіні” практично вичерпав запаси палива, тож оператори вирішили знищити його, щоби він, бува, не розбився об якийсь з його супутників — наприклад, Енцелад, де, за припущенням учених, потенційно може існувати позаземне життя. “Кассіні” зібрав детальну інформацію про могутні шторми, які лютують на Сатурні, та його чаруючі кільця, моря з рідких вуглеводнів на Титані та соляні гейзери, які б’ють на поверхні Енцелада.

Одразу після “лебединої пісні” “Кассіні” Сонячну систему відвідав неочікуваний візитер. В середині жовтня астрономи на Гаваях засікли швидкісний астероїд, який мчав по дуже незвичній траекторії — майже перпендикулярно до орбіти планет. Як виявилось, 400-метрове тіло, яке назвали “Оумуамуа”, прилетіло з міжзоряного простору та є першим відомим об’єктом з зовнішнього космосу, який увійшов в безпосередній контакт з Сонячною системою. “Оумуамуа”, однак, надовго тут не затримається: він несподівано прилетів і далі помчить у глибокий космос.

Раніше цього року увагу астрономів привертали і набагато дальші об’єкти. У лютому вони повідомили про відкриття семи планет розміром із Землю, які обертаються навколо зорі під назвою TRAPPIST-1 на відстані 12,5 парсека (41 світловий рік) від Сонця. Планетарна система TRAPPIST-1 цікава завдяки кількості невеликих планет, які обертаються на помірних орбітах. Це робить її одним з основних кандидатів для спостереження у наступні роки і потенційною ціллю для міжзоряної подорожі.

Виходячи на світло

Від голлівудського продюсера Гарві Вайнштайна до американського журналіста Чарлі Роуза — факти сексуальних домагань отримали широкий розголос цього року. Наука також не стала винятком.

У серпні Вашингтонський університет в Сіетлі звільнив відомого мікробіолога Майкла Катца за порушення університетської етики, що включало сексуальні домагання та конфлікт інтересів. Розслідування встановило факт домагань Катца до двох своїх співробітниць. А у вересні Рочестерський університету в Нью-Йорку сколихнули протести, коли стало відомо, що психолог Флоріан Джеґера приставав до студенток та аспіранток і порушив корпоративні правила. Семеро теперішніх і колишніх студенток подали позов від імені університетської спільноти. Розчаровані ходом розслідування, вони оприлюднили факти у медіа і 8 грудня подали федеральний позов проти університету. Його чиновники створили новий комітет для розслідування, результатів якого очікують 12 січня. До того часу і Джеґер, і його адвокат відмовилися коментувати деталі справи.

У листопаді після 13-місячного розслідування Бостонський університет в Массачуссетсі встановив, що професор-геолог Девід Мерчант сексуально домагався студентки під час експедиції в Антарктиду у 1999-2000 (колишня студентка чекала, поки влаштується в іншому університеті, перш ніж подати позов). Справу також розслідує Комітет з питань Майкла Катца за порушення університетської політики, оскільки Мерчант отримує федеральні гранти. За інформацією його адвоката, Мерчант, який заперечує висунуті проти нього звинувачення, подав апеляцію.

Вчися!

Перемога над найкращими гравцями в стародавню гру ґо у 2016-му, виглядає, на задовольнила компанію DeepMind, яка займається розробками у сфері штучного інтелекту. У 2017 році DeepMind, що належить Google, оголосила про те, що остання версія програми Alpha Go Zero краща за свою попередницю на 100%. Стара версія вчилася, як правило, вивчаючи партії людей, тоді як покращена Alpha Go Zero вивчила гру шляхом спроб і помилок, граючи сама з собою. Для цього їй знадобилось усього 40 днів і 1/10 обчислювальної потужності Alpha Go, яка вчилася багато місяців. Алгоритми DeepMind можуть стати у пригоді дослідникам, яким потрібно виконувати складні комп’ютерні обчислення — наприклад, моделювати згортання білків.

Рік видався успішним і для квантових комп’ютерів. IBM, Google, компанії-стартапи та академічні лабораторії намагаються створити достатньо потужну машину, яка могла б проводити обчислення, що не під силу звичайний комп’ютерам. У березні IBM запустила перший публічний сервіс, який дозволяє клієнтам практикуватися з працюючим квантовим комп’ютером.