Нейротехнологии, ИИ и вакцина от рака. Главные научные открытия 2024 года
. Эти достижения ученых изменят мир
Уходящий год был богат на удивительные научные открытия — глобальные прорывы и забавные исследования, которые помогают нам по-новому взглянуть на мир вокруг нас. РБК Life собрал самые яркие, необычные и важные события в мире науки в 2024 году.
Здоровье
Вакцина против рака
Еще недавно идея вакцины против рака казалась фантастикой, а сегодня она стала реальностью. Так, ученые из НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи, Московского научно-исследовательского онкологического института им. П.А. Герцена и НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина в 2024 году приступили к доклиническим испытаниям первой российской вакцины от рака. Этот препарат будут вводить уже заболевшим, чтобы их иммунная система училась различать злокачественные клетки.
Не отстают и британские коллеги. В 2024 году они тоже начали испытание вакцины от рака. Она создана для конкретных пациентов с использованием новейших технологий мРНК. В августе в Лондоне начались клинические испытания вакцины против рака легких. Препарат стимулирует иммунную систему распознавать и уничтожать раковые клетки, не затрагивая при этом здоровые ткани. Такой подход отличается от традиционной химиотерапии, которая часто поражает как больные, так и здоровые клетки.
Борьба с диабетом
Диабет — это диагноз, с которым, по оценкам ВОЗ, живут от 200 млн до 830 млн человек. Ученые по всему миру работают над лекарством от этого заболевания, и в Китае уже добились больших результатов. Врачи из Шанхайской больницы «Чанчжэн» провели уникальную операцию: они пересадили пациенту собственные перепрограммированные клетки поджелудочной железы.
Операция была названа «первым в мире зарегистрированным случаем диабета с серьезным нарушением функции островков поджелудочной железы, излеченным с помощью аутологичной (то есть пересадка клеток самому себе, без участия донора) регенеративной трансплантации островков, полученных из стволовых клеток». Однако врачам и ученым предстоит решить проблему острой нехватки доноров для подобных операций. Впрочем, это уже большой прорыв в области лечения диабета.
Борьба с супербактериями
Устойчивость к антибиотикам — один из главных вызовов современности. По последним оценкам, к 2050 году из-за устойчивых к лекарствам супербактерий могут погибнуть более 39 млн человек. Наибольшее количество смертей от супербактерий в будущем ожидается в Южной Азии, особенно в таких странах, как Индия, Пакистан и Бангладеш.
Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили уязвимость у устойчивых к антибиотикам бактерий. Они выяснили, что в популяции возникает «конкуренция» за ограниченные ресурсы магния и модифицированные штаммы эту конкуренцию проигрывают. Из-за этого устойчивые бактерии сталкиваются с серьезными ограничениями в росте и размножении. Это «расплата» за способность быть устойчивыми к антибиотикам.
Найденная уязвимость — огромный шаг в борьбе с устойчивостью бактерий к антибиотикам. Ранее вирусолог Виталий Зверев в интервью РБК Life напомнил, что сегодня эффективность антибиотиков сохраняется не более двух-трех лет, а затем микробы приобретают резистентность. Российские ученые работают над созданием препаратов, которые могут бороться с устойчивыми вирусами и бактериями, однако, по словам вирусолога, работа в этом направлении должна быть более масштабной.
Экология
Ученые бьют тревогу: планета нагревается быстрее, чем когда-либо. Температура Земли по итогам 2024 года может превысить доиндустриальный уровень на 1,55 °C, и это самый высокий показатель за всю историю наблюдений. Такой рост оказывает разрушительное влияние на природу и жизнь людей.
Таяние ледников
Ледник Туэйтса
Одним из самых тревожных сигналов стал процесс таяния ледников в Антарктике. Исследователи обнаружили, что при таянии выделяется метан, который тысячелетиями был «заперт» в ископаемых мхах. Метан — мощный парниковый газ, который усиливает глобальное потепление. Этот процесс может создать замкнутый круг: таяние вызывает выбросы метана, что, в свою очередь, ускоряет таяние.
Также в Антарктике была найдена самая быстрорастущая ледниковая трещина. Ее длина увеличивается со скоростью 35 м в день. Ученые отметили, что, в отличие от более крупных ледников, которые медленно распадаются на мелкие части, Пайн-Айленд буквально разрушается на глазах.
Этот ледяной массив и его южный сосед, ледник Туэйтса, также известный как «ледник судного дня», начали активно таять с 1980-х годов. Одно только разрушение Туэйтса привело к повышению уровня Мирового океана на 4% (растаяло примерно 595 млрд т льда). Разрушение ледников может еще больше усугубить и без того непростую экологическую ситуацию.
Загрязнение микропластиком
Продолжает расти и проблема загрязнения микропластиком. Он был найден практически во всех органах человека. Микроскопические частицы проникают в кровь, легкие, даже в мозг — с 2016 по 2024 год количество пластика в мозге увеличилось на 50%. Микропластик в организме может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям и проблемам с фертильностью. Ученые призывают к разработке стандартов для содержания микропластика в продуктах питания и воде.
Замедление океанических течений
Еще одной тревожной новостью стало замедление системы океанических течений, которые регулируют климат на планете. Если этот процесс продолжится, Северную Европу ждут серьезные климатические изменения: разрушение целых экосистем, проблемы с сельским хозяйством, засухи, экстремальные температуры.
Из-за глобального потепления многие регионы мира в этом году столкнулись со страшными экологическими бедствиями. Некогда полноводные реки Амазонской низменности — самого разнообразного биома на Земле — обмелели до рекордно низкого уровня, а некоторые и вовсе исчезли на фоне небывалой засухи в Южной Америке. В Испании случилось одно из сильнейших наводнений в истории. Тают ледники и в Альпах: ледник Мармолада может полностью исчезнуть к 2040 году из-за повышения средней температуры. За последние пять лет площадь ледника сократилась на 70 га, что эквивалентно 98 футбольным полям. А с начала измерений в 1888 году ледник отступил на 1,2 тыс. м. Сейчас эксперты называют состояние ледника «необратимой комой».
Искусственный интеллект
Можно уверенно сказать, что в 2024 году искусственный интеллект (ИИ) проник во все сферы человеческой жизни. Если для большинства чат-боты — это удобный инструмент для работы или творчества, то ученым ИИ помогает решать сложные научные задачи и даже дает возможность по-новому посмотреть на окружающий мир.
ИИ научился предсказывать смерть
С помощью ИИ ученые научились с высокой точностью предсказывать вероятность смерти человека. По словам ученого Суне Леманна из Технического университета Дании, основываясь на знании об опыте других людей и выявлении закономерностей, можно предсказывать будущее с высокой точностью. Как заявили создатели алгоритма, в ходе проведенных работ алгоритм научился предсказывать смерть с точностью 79%.
ИИ расшифровал сожженный вулканом свиток
Компьютерная визуализация свитка Геркуланума
С помощью ИИ ученые смогли прочитать текст с обугленных свитков, найденных в Геркулануме — городе, уничтоженном извержением Везувия почти 2 тыс. лет назад. Прорыв в изучении свитка случился благодаря конкурсу Vesuvius Challenge, запущенному в 2023 году ученым-программистом из Университета Кентукки Брентом Силсом и спонсорами из Кремниевой долины. Участникам предлагалось расшифровать текст свитка, использовав для этого изображение, сделанное с помощью компьютерной томографии. В итоге ученые смогли с помощью ИИ расшифровать более 2 тыс. знаков.
ИИ научился решать сложнейшие математические задачи
DeepMind от Google научился решать сложнейшие задачи математической олимпиады. В 2024 году компания представила два новых инструмента: AlphaProof, специализирующийся на математических рассуждениях, и обновленную версию AlphaGeometry 2, ориентированную на геометрию. Она смогла решить 83% всех исторических задач по геометрии на Международной математической олимпиаде за последние 25 лет. Однако, как отметил вице-президент Google DeepMind Дэвид Сильвер, искусственный интеллект пока не способен заменить людей-математиков. Он сравнил ИИ с логарифмическими линейками или калькуляторами, которые могут помочь в вычислениях, но не обладают воображением, необходимым для постановки интересных задач.
Нейротехнологии
Технологии вживления нейрочипов стали одной из самых обсуждаемых тем 2024 года. Настоящий прорыв в этой области совершил предприниматель Илон Маск и его компания Neuralink. Раньше нейроимпланты были лишь экспериментом ученых и не выходили за стены исследовательских центров и лабораторий. А сегодня они начинают применяться в реальной жизни. И это открывает огромные перспективы.
В январе 2024 года Маск сообщил об успешном вживлении нейрочипа первому пациенту. Им стал парализованный ниже шеи 30-летний Нолан Арбо. В 2016 году после выпускного курса в колледже он получил травму спинного мозга. По его словам, другой человек случайно ударил его по голове, когда он заходил в пруд. Мужчина утверждает, что нейрочип позволил ему «восстановить связь с миром».
В июле 2024 года пациент с вживленным нейрочипом смог управлять компьютерной мышью только силой мысли. Чип считывает электрическую активность мозга и переводит ее в команды для устройств. Разработка открывает огромные перспективы для людей с ограниченными возможностями. Чипы помогают возвращать утраченные функции. Например, человек с травмой спинного мозга сможет снова двигать конечностями, управляя их движением с помощью нейрочипа. Илон Маск делает ставку на массовое внедрение нейроимплантов. В августе он заявил о планах вживить чипы миллионам людей.
Но не только Илон Маск делает ставку на эту технологию. Китайские ученые тоже показывают успехи в этой области. Например, китайский пациент, парализованный после несчастного случая, снова смог двигать руками и ногами благодаря вживленному нейрочипу. Устройство улавливает сигналы от нервов, передает их на внешний приемник, прикрепленный к скальпу, потом они расшифровываются на телефоне или компьютере.
Другое сознание
В 2024 году ученые заставили иначе взглянуть на то, что мы считаем сознанием. Эксперименты показали, что не только люди и животные, но даже растения и искусственные материалы могут демонстрировать различные формы взаимодействия, которые раньше казались невозможными.
Растения умеют разговаривать
Ученым удалось зафиксировать на видео нечто, что можно назвать «разговором» между растениями. Оказалось, что в ответ на опасность или повреждения растения активно выбрасывали в воздух летучие вещества. Соседние обитатели лаборатории, оставаясь неповрежденными, реагировали на стресс путем выделения кальция. В коротком ролике видно, как меняется окрас растений при получении сигнала опасности от соседей. Ученые считают, что таким образом неповрежденные растения четко воспринимали сообщения раненых сородичей.
Ученые научили гидрогель играть в видеоигру
Pong — одна из ранних аркадных видеоигр
Другое удивительное открытие связано с гидрогелем — искусственным материалом, который научили играть в культовую компьютерную игру Pong. Исследователи создали систему, в которой гидрогель реагирует на электрические импульсы, меняя свою форму и «управляя» виртуальной ракеткой. Первоначально гидрогель действовал хаотично, но со временем его производительность улучшалась благодаря накоплению ионов в областях с максимальной стимуляцией. Это привело к тому, что ракетка начала более точно отражать мяч, увеличивая длительность игры. Открытие помогает углубить понимание работы электрических сигналов в различных средах.
Странное и интересное
Наука не только отвечает на важные вопросы, но и радует нас невероятными историями. Это открытия, которые удивляют, заставляют улыбнуться и даже пересмотреть свои знания о мире.
Гороскопы vs наука
Южнокорейский ученый Мохсен Джошанлу решил разобраться, насколько гороскопы действительно влияют на судьбу. Он изучил результаты опросов более 10 тыс. человек и доказал, что даты рождения никак не влияют на успехи, характер или события в жизни. Он призвал развивать научную грамотность и критическое мышление, учить людей использовать рациональные инструменты для принятия жизненно важных решений, а не полагаться на гороскопы.
Ученые создали карту мозга плодовой мушки
Плодовая мушка
Ученые из Принстонского университета создали самую подробную карту мозга мушки-дрозофилы. Оказывается, несмотря на крошечный размер, мозг этих насекомых невероятно сложен. Исследователи разрезали мозг на 7 тыс. тонких срезов, каждый из которых был сфотографирован электронным микроскопом. Затем с помощью искусственного интеллекта они проанализировали изображения и сумели зафиксировать каждый нейрон и синапс. Ученые нанесли на карту более 50 млн нейронных связей. Это исследование может произвести революцию в области нейробиологии и улучшить понимание того, как мозг формирует поведение — не только у насекомых, но и у людей.
Косатки и лососевые шляпки
Косатки в Тихом океане неожиданно вернули моду на так называемые лососевые шляпки. Это поведение наблюдалось в 1980-х годах и снова стало популярным: косатки кладут на голову тушки мертвых лососей. Ученые считают, что это пример моды — поведения, которое инициируют один или два человека и временно перенимают другие. А потом оно исчезает.
Ученые приступили к созданию карты Вселенной
Первый фрагмент атласа Вселенной, на котором изображены миллионы звезд и галактик, уже создан учеными из Европейского космического агентства (ЕКА). Он представляет собой огромную мозаику из 260 фотографий, сделанных в период с 25 марта по 8 апреля 2024 года. Всего за две недели космический телескоп «Евклид» в мельчайших подробностях охватил 132 квадратных градуса южного неба, что более чем в 500 раз превышает площадь полной Луны.
Это только 1% от глобального проекта, над которым астрономы будут работать в ближайшие шесть лет. Телескоп «Евклид» будет наблюдать за формой и движением миллиардов галактик на расстоянии до 10 млрд световых лет. Таким образом он поможет создать самую большую из когда-либо созданных трехмерных космических карт.
