Топ революционных открытий XXI века в области науки, которые изменили нашу жизнь

Топ революционных открытий XXI века в области науки

От зарождения первых цивилизаций и до наших дней, человечество стремилось лучшим образом освоиться в недружественных условиях жизни на планете Земля. Постепенное развитие самых примитивных наук вылилось в целую структуру из дисциплин, тяжелых для понимания среднестатистического обывателя. Порой мы даже не замечаем, как некогда революционные открытия удачно интегрировались в современный мир. Тем не менее, некоторые из них нам лишь предстоит изучить. Но даже эти небольшие крупицы знаний, которые доступны прямо сейчас уже предлагают нам целый спектр уникальных возможностей.

Чтобы лучше оценить полученные результаты, необходимо подробно изучить саму структуру появления научных работ. Исследования и наука прошли долгий путь, который можно разделить на три основных этапа: зарождение идеи, финансирование и реализация проекта. Сегодня существует множество новаторских открытий, изменивших представление людей о жизни. Устройства, основанные на науках о жизни, находят свое применение в быту, нередко подвергаясь различным испытаниям.

В этом материале мы подробно расскажем о революционных открытиях XXI века в области науки, которые существенно упростили жизнь людей. Кто знает, возможно, их пример вдохновит Вас на создание аналогичного устройства или технологии.

Марс подал признаки жидкой воды


Мачта и палуба марсохода, на которых располагаются УФ-датчики и инструмент REMS

В 2008 году космический аппарат «Феникс» был отправлен на Марс, чтобы подтвердить наличие воды. Были исследованы образцы белого порошка, взятого с поверхности «Красной планеты». После тщательного исследования оказалось, что это был водяной лед. Данное открытие не только подтверждает, что на Марсе есть вода, но и позволяет выдвинуть предположение о существовании микробной жизни с использованием воды в качестве средства выживания. Автор этого утверждения – Альфред Макэван.

Профессор Аризонского университета по планетарной геологии  сделал открытие вместе с другими учеными после просмотра изображений, полученных с орбитального аппарата разведки Марса. Еще в 2011 году они обнаружили темные полосы рядом с каньонами, склонами и кратерами на Марсе, которые удлинялись и исчезали в зависимости от смены сезона. Ученые полагали, что появление воды было связано с наличием повторяющихся линий на склонах, придя к единому мнению после изучения поверхности Марса спектрометром и обнаружения гидратированных солей.

Клонирование овечки Долли

В результате клонирования родилась точная копия уже почившей овечки Долли

Клон принципиально не отличается от других организмов. Он имеет такую же последовательность ДНК, что и у ее родителей, и поэтому они генетически идентичны. Овечка Долли – генетическая копия овцы-донора клетки, на сегодняшний день самый известный в мире клон. Клонирование предполагалось с момента появления жизни на Земле. Миллионы микроорганизмов успешно размножились путем клонирования в данную секунду, пока Вы читаете эту заметку.

Ранее предпринимались попытки создать клона. Испытания проводились на лягушках, мышах и коровах, клонированных из ДНК эмбриона. Долли была примечательна тем, что за основу была взята генетическая копия овцы-донора клетки. Это было важным научным достижением, поскольку ученые продемонстрировали, что при клонировании была взята ДНК взрослой особи – и это несмотря на то, что один конкретный тип клетки может быть использован для создания всего организма.

Это не самый первый случай удачного штучного клонирования живых организмов в лабораторных условиях. Первые успешные опыты по клонированию амфибий датируется серединой XX столетия. В 1987 году учеными из СССР удалось клонировать мышь (правда из эмбриональной клетки). Клонирование животных из взрослой клетки намного сложнее, чем из эмбриональной клетки. Поэтому, когда ученым Рослинского института в Шотландии удалось клонировать единственного ягненка после 277 попыток, новость быстро разошлась по всему миру.

Выращивание органов из стволовых клеток

Ученый Алекс Сейфалиан, демонстрирующий успешно выращенные органы из стволовых клеток

Благодаря исследованиям стволовых клеток людям с недостающими органами не придется ждать донора или принимать лекарства, препятствующие отказу их иммунной системы от трансплантированной ткани. Вот один из величайших примеров регенеративной медицины. Врачам удалось удалить некоторые клетки 30-летней женщины, перенесшей туберкулез, используя впоследствии их для выращивания новой трахеи. Заменив участок ткани, пораженный бактерией, ученным удалось добиться небывалых ранее результатов. Они брали стволовые клетки из костного мозга, накладывали их на децеллюлярную трахею у умершего донора и хирургически имплантировали ее в организм женщины. Четыре месяца спустя Клаудия Кастильо могла хорошо дышать. При её дальнейшем лечении не было противопоказаний или других побочных эффектов, которые испытывают пациенты, когда они получают орган от кого-то другого.

Структурные элементы жизни вокруг звезды

Исследование структурных элементов жизни вне нашей галактики способно развенчать мифы о появлении жизни и расшифровать человеческий геном.

Когда астрономы во Франции использовали радиотелескоп IRAM в области Млечного Пути, заполненного новорожденными звездами, они обнаружили признаки молекулы сахара, называемой гликоляльдегидом. Данный компонент РНК мог сыграть ключевую роль на заре жизни. До тех пор органическое химическое вещество было отмечено как плотное ядро галактики. С помощью космического телескопа «Хаббл» другая группа исследователей обнаружила первое свидетельство наличия воды и углекислого газа на планете вне нашей солнечной системы.

Лечение ВИЧ в Германии

Методы лечения ВИЧ в Германии за последнее время значительно усовершенствовались. Результатом стало увеличение продолжительности жизни пациентов с данным заболеванием. Благодаря этому ВИЧ-инфицированные могут жить, как прежде, строя любые планы и ставя любые жизненные цели перед собой.

Некоторые люди чрезвычайно устойчивы к ВИЧ, и ученые нашли два способа передать их иммунитет другим. В первом случае, берлинский врач Геро Уеттер пересадил костный мозг от донора человеку с диагнозом ВИЧ и лейкемия. В результате ему удалось за один курс лечения вылечить обе болезни. Звучит здорово, но предполагалось, что Уэтерр должен был убить иммунную систему своего пациента с помощью наркотиков и радиации, прежде чем можно было бы говорить о комплексном лечении. Поскольку данная процедура была крайне рискованная, маловероятно, что впоследствии редактирование генов можно будет поставить на поток. Тем не менее, его победа свидетельствует о том, что применение подобного метода может предложить консервативное лечение для пациентов в будущем.

У каждого вирусоподобного человека есть две мутантные копии гена CCR5, а новый биотехнологический инструмент, называемый нуклеазами цинкового пальца, может передать кому-либо эту мутацию. Вместо того чтобы перенести костный мозг от другого человека, врачи могли взять несколько клеток от пациента, модифицировав их и сделав организм устойчивым к ВИЧ.

Великая суперкомпьютерная гонка

Не секрет, что персональные компьютеры в том виде, в котором мы их знаем, сейчас играют одну из главных ролей в жизни современных людей. С появлением производительных смартфонов и планшетов многим могло показаться, как снизилась роль вычислительных машин, но это не так. Все самые важные расчёты, операции, требующие быстрой обработки получаемых данных, задачи, для выполнения которых необходимы инфо-ресурсы – всё это невозможно без гигантских компьютерных блоков. Не стоит забывать и о способе хранения данных, материальный эквивалент (например, в виде бумаги) которых будет занимать площадь в десятки миллионов раз превышающих их цифровые аналоги.

Суперкомпьютеры последнего поколения могут выполнять более четырех квадриллионов операций в секунду. Это сыграло на руку ученым, проводящим исследования и намеренным идентифицировать значимые шаблоны в непостижимо больших потоках данных. Выполнять симуляции с беспрецедентной точностью с каждым днем становится всё проще. Метеорологи могут точно знать место дислокации урагана, прежде чем он обрушится на город. За счет данной технологии нейробиологи могут эмулировать простой мозг. До сих пор лишь две машины разрушили петафлоп-барьер. Возможно, лет через 5-10 мы увидим монументальные достижения во всех областях науки.

Расшифрован геном двух видов рака человека

Рак останавливается по спирали

Впервые врачи секвенировали геном ракового пациента, прочитав генетический код его больных клеток. Это позволило им выявить мутации, ответственные за болезнь. В краткосрочной перспективе эти данные дадут исследователям рака лучшее понимание болезни, триумф которого сопоставим уровню медицинского обслуживания в развитых странах. Рак трудно вылечить, поскольку почти каждый случай отличается от других, и все же врачи используют уникальный подход к лечению пациентов. По мере появления новых лекарств, а также совершенствования генной терапии и интерференции РНК, в ближайшее время онкологи смогут адаптировать лечение пациентов с учетом их генетического кода к современным реалиям. Следует отметить, что некоторые врачи прибегают к простым генетическим тестам для прогнозирования того, какие лекарства целесообразно назначать пациентам.

По словам профессора генетики Принстонского университета Ли Силь, прорыв в медицине определенно произойдет, хотя многие ученые отказываются в это верить. «Мы не только идентифицируем каждый ген в геноме человека, но и узнаем роль, которую каждый ген играет в человеческом развитии и как гены взаимодействуют друг с другом – как обычно, так и в случае заболевания», - отмечает Ли Силь.

Это будет беспрецедентный случай в истории медицины, влияние которого на людей будет настолько велико, что родители, располагающие средствами, смогут выбрать точный генетический состав своих детей. Это в конечном итоге изменит характер человеческого рода. Физика частиц и астрономия ранней Вселенной имеют возможность производить качественные изменения в наших знаниях о мире. Подобные исследования позволяют нам понять, почему вселенная и законы физики такие, какие они есть. В медицинской науке мы видели самую удивительную трансформацию ожидаемой продолжительности жизни в этом веке. Вполне возможно, что в ближайшем будущем  80 - 90 процентов людей смогут прожить более 90 лет.

Необходимо полное понимание генетики. Возможно, отношения между генетическими кодами и их функциями будут намного сложнее, чем предполагалось, но одно лишь наличие кода не позволит сказать, для чего он создан.

Почти каждую неделю мы читаем о «новых надеждах» для больных раком, об экспериментах в лабораториях, которые могут привести к появлению эксклюзивных лекарственных препаратов, о новой эре космического туризма и реактивных самолетах, которые могут летать по всему миру, достигая пункта назначения всего за несколько часов. Вот только одна мысль о том, какую цену необходимо заплатить за передовые технологии наводит на то, что будущее будет доступно лишь богатым. В связи с этим многие люди сетуют на шумиху и спекуляцию на фоне прогресса.

За последнее десятилетие было много больших инженерных и научных достижений, начиная от разработки смартфона и заканчивая созданием адронного коллайдера. Устойчивых технологий для решения проблем энергии и воды в дефиците, и далеко не каждый ученый в здравом уме согласится совершенствовать идею предшественников, создав кардинально новое устройство, изменившее мир. Вот почему столь важно учесть интересы людей, разработав простое и в то же время доступное устройство для каждого, не лишенное изысканности и креатива.