Двенадцать судьбоносных научных разработок 2023 года

В то время как 2023 год подходит к концу, журнал Knowable оглянулся назад и проконсультировался с членами редакционных советов 51 академического журнала - от аналитической химии до науки о зрении - публикуемых материнской компанией Knowable, Annual Reviews. Этот год оставил нам много пищи для размышлений: от хороших до плохих новостей, от новых вакцин до инвазивных насекомых. Вот 12 наиболее значимых научных событий 2023 года. "После успеха вакцины Covid-19 (включая обновленную иммунизацию против быстро развивающихся омикронных субвариантов этого вируса) в 2023 году был дан зеленый свет нескольким жизненно важным новым вакцинам. Abrysvo и Arexvy, первые вакцины против респираторно-синцитиального вируса (RSV), простудного вируса, который может быть опасен для пожилых людей и детей, уже доступны в США и других странах. Со своей стороны, Всемирная организация здравоохранения рекомендовала ввести вторую вакцину против малярии, R21, вслед за RTS,S в 2021 году. RTS,S уже получили почти 2 миллиона детей в Африке; новая вакцина стоит в два раза дешевле. Этот двойной удар по малярии - "большая победа" для детей, говорит Мэтью Лоренс, специалист по педиатрическим инфекционным заболеваниям из Медицинской школы Мэрилендского университета в Балтиморе, который написал о вакцинах против малярии в 2022 году в статье для Knowable. Как и "Ковид-19", нам нужны многочисленные вакцины против малярии, если мы хотим добиться успеха в борьбе с этим смертельным заболеванием". "Одной из главных новостей года стал искусственный интеллект (ИИ). Разговорный бот ChatGPT компании OpenAI из Сан-Франциско, запущенный в ноябре 2022 года, по оценкам, к январю 2023 года будет иметь более 100 миллионов ежемесячных пользователей. Людей одновременно впечатлила и ужаснула способность ИИ, основанного на глубоком обучении (технология, вдохновленная человеческим мозгом), писать все - от стихов до домашних заданий и научных работ. "С точки зрения общественного интереса я не видел ничего подобного за свою 30-летнюю карьеру", - говорит Колин Филлипс, психолингвист из Университета Мэриленда и соредактор Ежегодного обзора лингвистики. Стремительное совершенствование искусственного интеллекта заставило правительства, ученых и потребителей задуматься о том, как лучше использовать его возможности и защититься от злоупотреблений, включая глубокие подделки, которые теперь появляются в мошеннических и пропагандистских целях. На саммите по безопасности искусственного интеллекта, прошедшем в Великобритании в ноябре, международные лидеры договорились о совместной работе по управлению технологией, надеясь установить правила до того, как компьютеры станут умнее людей. "Новости о рекордной жаре начинают звучать как заезженная пластинка. Но 2023 год стал поистине исключительным: на планете произошел самый жаркий год за всю историю наблюдений. К октябрю температура была на 1,4 градуса Цельсия теплее, чем в среднем за 1850-1900 годы, превысив предыдущие максимумы в 1,3 градуса Цельсия в 2020 и 2016 годах. "Экстремальная жара этого года - результат как долгосрочных тенденций изменения климата, так и эль-ниньо 2023 года, естественной погодной модели, которая обычно имеет тенденцию нагревать мир. Это было самое жаркое лето с начала регистрации в 1880 году, а сентябрь стал самым необычным месяцем за всю историю наблюдений. Эти тенденции повлияли на экстремальную и разрушительную погоду в 2023 году, от лесных пожаров в Канаде до наводнений в Ливии. Исследователи подозревают, что планета достигнет долгосрочного среднего уровня потепления в 1,5 градуса Цельсия - общепринятой цели максимального потепления - где-то в начале следующего десятилетия. "Изменение климата больше не касается наших внуков или белых медведей - оно уже здесь, и теперь оно затрагивает всех и каждого на планете, но особенно разрушительно оно для бедных", - говорит Диана Урге-Ворсац, эколог и эксперт по климату из Центрально-Европейского университета и заместитель председателя Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Компания Ürge-Vorsatz выступила соавтором редакционной статьи, призывающей к действиям против экологических кризисов в 2022 году в Ежегодном обзоре окружающей среды и ресурсов. В декабре делегаты Рамочной конвенции ООН об изменении климата обсудили первую официальную инвентаризацию наших действий по борьбе с глобальным потеплением. В результате "глобальной инвентаризации" был сделан вывод о том, что, хотя мир добивается определенного прогресса и можно достичь парижской цели по ограничению глобального потепления до 2 градусов Цельсия, лидерам необходимо ускорить действия для ее достижения. "Пока что производство ископаемого топлива остается слишком высоким для достижения климатических целей. Но в отчете Climate Analytics говорится, что существует 70-процентная вероятность того, что выбросы парниковых газов снизятся к 2024 году, что сделает 2023 год "пиковым" годом. Разумеется, отказ от ископаемого топлива означает расширение использования альтернативных источников энергии. Возобновляемые источники энергии переживают бум, особенно солнечные, и особенно в Китае. "Цены снизились, а проникновение выросло больше, чем прогнозировалось", - говорит Урге-Ворсац о возобновляемых источниках энергии. "К первой половине 2023 года несколько стран будут производить более трех четвертей электроэнергии за счет климатически зависимых возобновляемых источников энергии, что многие эксперты до сих пор считают невозможным. На декабрьской встрече ООН страны обязались утроить мощность возобновляемых источников энергии на планете к 2030 году. "Новые разрабатываемые батареи также помогут: в 2023 году в лаборатории был совершен прорыв в разработке "литий-воздушных" батарей. Тем временем исследователи видят некоторые признаки надежды на то, что ядерный синтез однажды может стать реальностью. National Ignition Facility, экспериментальное лазерное термоядерное устройство в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Калифорнии, по состоянию на декабрь 2022 года произвело чуть больше энергии, чем использовало, в общей сложности четыре раза. "По мере роста населения планеты продолжается поиск богатых белком альтернативных продуктов питания, которые могли бы имитировать сенсорные удовольствия мяса без сопутствующих экологических проблем, таких как вырубка лесов, выбросы парниковых газов и прочее. Одним из вариантов, уже представленных на американских тарелках, является выращенное в лаборатории мясо, одобренное регулирующими органами в июне 2023 года, что сделает Соединенные Штаты второй страной, в которой коммерциализируется "мясо, выращенное на клетках". Тем временем компании ищут все более совершенные способы получения богатых белком продуктов питания из различных видов насекомых, нитчатых грибов и микробов, способных превращать воздух и водород в съедобную пищу. "Очень приятно видеть, как выращенное в лаборатории мясо наконец-то выходит на рынок, - говорит Джулиан Макклементс, ученый-пищевик из Массачусетского университета в Амхерсте и редактор журнала Annual Review of Food Science and Technology, который пишет о растительных продуктах нового поколения. Расширение этой технологии, по его словам, "имеет потенциал для создания более здоровых, устойчивых и этичных продуктов питания". В то же время многие эксперты в области питания бьют тревогу по поводу сверхпереработанных продуктов, напичканных сахаром, солью и жирами для повышения их привлекательности. Другим более устойчивым и здоровым вариантом нынешней диеты было бы просто употребление в пищу большего количества растений. Усилия по улучшению понимания человеческого тела в состоянии здоровья и болезни получили толчок в этом году благодаря нескольким проектам, направленным на картирование жизненно важных органов и улучшение разнообразия медицинских наборов данных. "Это действительно захватывающее время", - говорит Сара Тайхманн, содиректор инициативы Human Cell Atlas и член редакционной коллегии Annual Review of Genomics and Human Genetics. В июне исследователи выпустили всеобъемлющий атлас легких, основанный на изучении 2,4 миллиона клеток 486 человек, в котором выделены общие клеточные особенности при раке и Covid-19. В октябре был опубликован крупнейший на сегодняшний день атлас мозга, включающий более 3 000 типов клеток, некоторые из которых являются новыми для науки. Исследователи также расширяют свои усилия по секвенированию и изучению геномов все большего числа людей в мире в надежде сдвинуть медицинские базы данных в сторону от нынешнего общего предвзятого отношения к мужчинам европейского происхождения. В октябре было объявлено о начале реализации плана по созданию крупнейшей базы данных геномов людей африканского происхождения. Все эти усилия "могут способствовать глобальной демократизации здравоохранения в будущем", считает Тайхманн. "Для океанов 2023 год "был лучшим из времен и худшим из времен", - говорит Нэнси Ноултон, морской биолог из Смитсоновского национального музея естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия, которая написала о причинах для оптимизма в отношении здоровья океанов в ежегодном обзоре морских наук за 2021 год. С одной стороны, в апреле и августе (в конце летнего сезона на юге и севере планеты соответственно) в осажденном Мировом океане были зафиксированы рекордные температуры, и "моря стали горячими, как джакузи", говорит Ноултон. С другой стороны, по его словам, "в 2023 году были предприняты важные шаги, чтобы обратить вспять траекторию ухудшения состояния океана": "Сюда входит Договор об открытом море, согласованный в марте после многолетних усилий, чтобы обеспечить больший надзор за международными водами. В Договоре прописаны способы распределения выгод от генетических ресурсов, добываемых на глубине, и создания морских охраняемых зон вдали от национальных берегов". Тем временем был достигнут прогресс в работе над другим договором, направленным на устранение загрязнения пластиком, в том числе одноразовыми пластиковыми изделиями, загрязняющими морскую среду. Этот договор, который должен быть подписан в 2024 году, может ограничить производство пластика, лучше регулировать его переработку и продвигать более экологичные и здоровые материалы, такие как биопластик или новые виды использования древесины. "Насекомые, которые оказались в центре внимания в этом году, - это клопы, которые сначала поразили Париж (не менее чем во время Недели моды), а затем Азию. Но беспокойство по поводу клопов гораздо глубже: ряд гораздо более опасных вредителей также находится в движении, опустошая посевы и леса по всему миру. В сентябре в докладе Межправительственной научно-политической платформы по биоразнообразию и экосистемным услугам (МПБЭУ) было отмечено, что инвазивные чужеродные виды, в том числе насекомые, являются основным фактором исчезновения 60 % видов. Но по мере распространения вредителей параллельно возникает проблема сокращения численности насекомых (иногда называемая "насекомым апокалипсисом"), хотя их количество пока слишком мало, чтобы документально подтвердить коллапс среди 5,5 миллионов видов насекомых нашей планеты. "Насекомые не являются чем-то необязательным; это маленькие существа, которые управляют миром, и если бы они исчезли, мы, люди, продержались бы всего несколько месяцев", - говорит энтомолог Даг Таллами из Университета Делавэра (читайте его интервью Knowable 2023 года). Исследователи изучают новые подходы к сохранению насекомых, например, использование геномики для отслеживания и помощи существам в адаптации. "Достижения в лаборатории сулят надежду людям, нуждающимся в пересадке органов. В этом году медикам впервые удалось пересадить ранее замороженные органы: в знаменательном исследовании, опубликованном в июне, крысы успешно получили почки, которые были криогенно заморожены в течение 100 дней. Исследователи также добились больших успехов в изучении медицинского использования органов животных: в прошлом году 57-летний мужчина с конечной стадией болезни сердца прожил два месяца после того, как ему пересадили сердце свиньи. В 2023 году исследователи сообщили, что обезьяна прожила два года со свиной почкой, что было впечатляюще, отчасти благодаря генетической модификации. Трансплантация органов близка моему сердцу, поскольку члены моей семьи перенесли пересадку почки", - говорит Эдгар Арриага, член редакционной коллегии журнала Annual Review of Analytical Chemistry, который занимается применением химических и инженерных методов для решения биомедицинских проблем. Новые достижения "возвращают оптимизм многим людям, чья единственная надежда на нормальную жизнь - это функциональный орган". Под громкие фанфары Индия стала четвертой страной, успешно высадившей десант на Луну. А NASA объявило состав экипажа для следующего запланированного полета на Луну (который состоится не ранее 2024 года). В состав экипажа из четырех человек войдут первая женщина, первый цветной человек и первый неамериканец, побывавший на Луне. "Тем временем исследователи, которые смотрят за пределы Луны на звезды, теперь имеют в своем арсенале лучший инструмент: код, который, наконец, рассматривает звезды как несколько сплющенные, вращающиеся, эволюционирующие шары, которыми они являются, вместо того чтобы считать их идеальными сферами. "Наконец-то в этой работе представлены более совершенные модели", - говорит Конни Аертс, астрофизик из Левенского католического университета (Бельгия) и член редколлегии журнала Annual Review of Astronomy and Astrophysics. Это выдающееся достижение, имеющее огромное значение для астрофизики, поскольку почти все в нашей области опираются на звездные модели". Согласно атласу Всемирной федерации по борьбе с ожирением на 2023 год, к 2035 году более половины населения Земли будет страдать ожирением или избыточным весом, однако появляются новые эффективные лекарства, основанные на лучшем понимании гормонов, контролирующих вес тела. Многие предыдущие препараты для похудения были направлены на нейротрансмиттеры, такие как норадреналин, которые действуют на мозговые центры сытости и голода. Новая стратегия направлена на гормон кишечника GLP-1 (глюкагоноподобный пептид 1), который обладает рядом преимуществ - от подавления аппетита до контроля уровня сахара в крови. "Препарат Wegovy, направленный на GLP-1, одобренный в 2021 году, оказался популярным средством для снижения веса, а в этом году исследование показало, что он также может лечить проблемы с сердцем у некоторых пациентов. В ноябре в США также был одобрен конкурент - препарат Zepbound, предназначенный для снижения веса. Ожидается, что эти достижения позволят снизить цену на эти дорогие инъекционные препараты. "В ноябре британское агентство по регулированию лекарственных средств первым в мире одобрило терапию с использованием редактирования генов CRISPR - революционной биотехнологии, которая разрезает ДНК подобно молекулярному скальпелю, - пишут эндокринологи Аня Ястребофф и Роберт Кушнер в статье на эту тему, опубликованной в Annual Review of Medicine. США последовали этому примеру в декабре. Лекарство под названием Casgevy помогает людям с заболеваниями, вызванными дефектами выработки или функционирования гемоглобина, такими как серповидно-клеточная анемия. Терапия начинается с удаления клеток, вырабатывающих кровь, из костного мозга пациента. Клетки генетически изменяются в лаборатории, чтобы они производили фетальный, а не взрослый гемоглобин, и затем вводятся пациенту". "Революция CRISPR - это самый быстрый прогресс в биомедицине, который я видел", - говорит Дональд Кон, медицинский генетик из Калифорнийского университета и соавтор недавнего обзора генной терапии в журнале Annual Review of Medicine. Это одобрение - лишь первое из многих генных лекарств, которые появятся в будущем". CRISPR-терапия также разрабатывается для борьбы с раком, слепотой, ВИЧ, диабетом и т.д. "Автор Никола Джонс "Перевод Дебби Пончнер "Эта статья первоначально появилась в Knowable en español, некоммерческом издании, посвященном доступности научных знаний для всех. Подпишитесь на рассылку Knowable en español".