Наука в 2012 в году: главные открытия и достижения

Два крупнейших открытия этого високосного года были основаны на колоссальном объеме данных. В рамках проекта ENCODE за последние пять лет было создано 15 терабайт данных, чтобы произвести полный анализ функций элементов генома человека. А Европейский совет по ядерным исследованиям ЦЕРН только в этом году сохранил 26 петабайт данных со своего Большого адронного коллайдера, когда ученые работали над доказательством существования бозона Хиггса. Но данные приводили не только к открытиям, но и к спорам со скандалами. Споры велись, например, о том, надо ли публиковать информацию о потенциально опасном вирусе птичьего гриппа. А спонсоры, издатели и ученые обсуждали, как сделать более доступными необработанные данные, а также данные исследований, прошедших экспертную проверку. Между тем, получившие широкую огласку сомнительные и поддельные результаты исследований напоминают нам о том, что прежде всего открытия должны внушать доверие.

Бозон Хиггса – наконец-то

Аплодисменты, вздохи облегчения, радость и слезы. В июле в ходе крупнейшего в мире физического эксперимента был официально открыт бозон Хиггса. Понадобилось более 500 триллионов столкновений протонов в Большом адронном коллайдере (БАК) Европейской физической лаборатории элементарных частиц ЦЕРН, что неподалеку от Женевы, чтобы физики смогли уверенно заявить: они увидели новый бозон с массой, составляющей около 125 гигаэлектронвольт. Почти 50 лет тому назад теоретики, среди которых был Питер Хиггс, предположили, что заполняющее Вселенную квантовое поле придает массу некоторым частицам. Бозон Хиггса, ставший олицетворением этого поля, пока разочаровывает своей заурядностью, не давая никаких убедительных намеков на необычное поведение, выходящее за границы того, что было предсказано в Стандартной модели физики элементарных частиц. БАК также не обнаружил наличия дополнительных частиц, предсказанных теорией суперсимметрии, которая расширяет наши знания о субатомном мире и помогает объяснить такие загадки, как темная материя.

Доходя до края

В этом олимпийском году наука поставила множество собственных рекордов. После двадцати лет бурильных работ группа российских исследователей пробилась сквозь 3,8-километровую толщу льда в Антарктике и в феврале достигла озера Восток. Это огромное скопление воды, находившееся в изоляции миллионы лет. Первые анализы образцов не показали никаких признаков жизни в этом озере, найти которые очень надеялись ученые. Когда этот номер журнала Nature вышел из печати, команда британских ученых, надеявшаяся достичь озера Эллсуорт, находящегося в Антарктиде под ледниковой толщей, столкнулась с техническими трудностями, пробиваясь через лед при помощи струи горячей воды, подаваемой под давлением. А кинорежиссер Джеймс Кэмерон, между тем, стал первым человеком, в одиночку нырнувшим в самое глубокое место на планете – на дно Марианской впадины, которое находится на глубине почти 11 километров. Таким же захватывающим, хотя и менее ценным для науки, стал прыжок скайдайвера Феликса Баумгартнера (Felix Baumgartner) с высоты 39000 метров над Нью-Мексико. Он преодолел скорость звука и рекорд высоты, установленный еще в 1960 году. Но не все попытки рекордов были успешными. После шести лет испытаний самый мощный в мире лазер, установленный в Калифорнии и обошедшийся в 3,5 миллиарда долларов, так и не сумел достичь поставленной цели – добиться «зажигания» в области термоядерной энергии. Речь идет об эксперименте, в ходе которого маленькая частица водородных изотопов, испускаемая лазером, должна выработать столько же энергии термоядерного синтеза, сколько вкладывают в нее лучи.

Переосмысление вопросов энергетики

Многие страны продолжают вносить коррективы в свою энергетическую политику после прошлогодней аварии на АЭС Фукусима. А Япония разрабатывает программу перспективного развития энергетики, в которой почти не найдется места для атомной энергии. В мае эта страна отключила свой последний действующий атомный реактор, чтобы провести работы по ремонту и обслуживанию, а также столкнулась с массовыми протестами общественности, выступающей против возобновления работы отключенных реакторов. Правда два таких реактора она все же сумела включить в июле месяце. В Европе в результате 140 с лишним стресс-тестов на атомных реакторах специалисты пришли к выводу о необходимости совершенствования мер безопасности. а Комиссия США по регулированию атомной энергетики, между тем, выдала лицензию на установку, в которой для обогащения урана до уровня ядерного топлива используются лазеры. Многие опасаются, что изготовители бомбы получат в результате возможность тайком обогащать уран. Страны также продолжали разведку нетрадиционных источников нефти и газа, чтобы освещать дома и заправлять автомашины. Соединенные Штаты предложили правила для бурно развивающейся технологии гидроразрыва пласта, которая позволила американской электроэнергетике перевести 10 процентов своих генерирующих мощностей с угля на газ. По данным Международного энергетического агентства, Соединенные Штаты могут также к 2020 году занять первое место в мире по добыче нефти, а к 2035 году почти полностью обеспечить свои потребности в энергии за счет внутренних источников. Но звучали и напоминания об опасностях, которые таятся в поисках новых нефтяных месторождений. Компания Shell не смогла начать свою программу бурения в Северном Ледовитом океане после повреждений, полученных нефтебуровыми судами, а ВР был выставлен счет по штрафам на 4 миллиарда долларов, которые относятся к аварии с разливом нефти в Мексиканском заливе. Неоперившаяся пока «чистая» энергетика столкнулась с собственными проблемами. В октябре в Уолтеме, штат Массачусетс, обанкротилась компания по производству литиевых батарей A123 Systems, а рынок электромобилей по-прежнему незначителен.

Данные для всеобщего обозрения

Но известно, что наука сама себя корректирует. К марту ученые уверенно положили конец предположениям прошлого года о том, что нейтрино могут перемещаться со сверхсветовой скоростью, а многочисленные эксперименты опровергли утверждения 2010 года о том, что бактерии могут использовать мышьяк из своей ДНК. Однако исправления не всегда вносятся столь быстро. Когда исследования трудно повторить, ошибка или предубеждение могут сохраняться годами. Анестезиолог Ёшитака Фудзии (Yoshitaka Fujii) и специалист по вопросам питания Эрик Смарт (Eric Smart) в этом году подверглись проверке, и выяснилось, что они десятилетиями совершали должностные проступки. Психология подверглась особой критике из-за многочисленных обвинений в подтасовке данных, которые привели к ряду скандальных отставок. Ученых в целом беспокоил вопрос о невоспроизводимых результатах, в связи с чем они выдвинули инициативу Reproducibility Initiative по независимому лабораторному воспроизведению результатов научных экспериментов. Силу набирает и идея о том, что ученые должны общаться между собой и более открыто публиковать свои данные. Известные онлайновые журналы открытого доступа, такие, как eLife и PeerJ, начали свою работу в интернете, а в Британии стало набирать силу движение открытого доступа. Там государственные и частные спонсоры научных исследований заявили в июле, что с апреля 2013 года они станут платить за работы, которые будут общедоступны.

Посадка марсохода

«Это колесо! Это колесо!» — раздался крик, когда ученые НАСА увидели первые снимки своего марсохода на поверхности Марса, куда его нежно и аккуратно доставил небесный кран. После посадки в кратере Гейла Curiosity посылает на Землю поразительные снимки и данные анализа марсианской поверхности и атмосферы. Но пока он не нашел ни метана, ни органических молекул, говорящих о наличии жизни на Красной планете. А за пределами Солнечной системы внимание к себе привлекли новые планеты благодаря орлиному взору космического телескопа «Кеплер», который к настоящему времени набрал около 3000 кандидатов на звание новых миров. Наземные телескопы тоже сыграли свою роль, открыв в соседней звездной системе Альфа Центавры экзопланету размером с нашу Землю. Находится она всего-то в 1,34 парсека от нас (это 4,4 световых года). Кроме того, аппарат НАСА нашел на астероиде Веста признаки воды, а Китай отправил в космос первую женщину-космонавта Лю Ян (Liu Yang). Но главное событие года обеспечило не государство, а частная фирма. В октябре компания SpaceX отправила свой космический аппарат Dragon в первый коммерческий полет с целью доставки грузов на Международную космическую станцию. Полет был настолько успешным, что эта калифорнийская компания даже задумалась о путешествии на Марс.

Земля в напряжении

Драматичное по своим масштабам таяние льдов в Арктике установило рекорд, который превзошел все прогнозы по климатическим моделям, а Соединенные Штаты столкнулись с самой мощной засухой за полвека. Но для многих американцев с восточного и западного побережья наглядным олицетворением неясной угрозы глобального потепления стал суперураган «Сэнди», нанесший свой удар в конце октября. Этот катаклизм, причинивший ущерб на 50 миллиардов долларов, положил начало дискуссиям, которые в большей степени посвящены адаптации ко все более экстремальным погодным условиям, нежели поискам путей предотвращения климатических изменений. Экономические невзгоды затмили собой всемирные переговоры об окружающей среде. На июньском саммите Земли в Рио развивающиеся страны выступили против сдерживания своего развития, а богатые государства не захотели брать на себя обязательства по увеличению размеров помощи на развитие. Аналогичная политическая сила инерции затормозила переговоры о климате в Дохе в декабре, хотя делегаты договорились о продлении ослабленного Киотского протокола до 2020 года. Отдельные страны сделали даже больше. Так, Мексика в апреле установила юридически обязательные лимиты на выбросы углерода. В Бразилии сокращаются масштабы вырубки лесов в бассейне Амазонки, и в этом году был установлен очередной рекорд такого сокращения. Правда, в октябре страна приняла весьма неоднозначный закон, который может ослабить меры по защите лесов. В июне Австралия раскрыла свои планы по созданию крупнейшей в мире сети морских резерватов – но предложения о международной защите трех крупных морских районов вокруг Антарктиды в ноябре были отклонены. В июне на Галапагосских островах скончалась легендарная гигантская черепаха Одинокий Джон – последняя из своего подвида, и это привлекло внимание людей ко всем исчезающим биологическим видам Земли.

Ученые заговорили

Многие ученые предпочитают прятать голову в песок, когда возникают научные скандалы и споры, но они могут вступить в драку, если под угрозой оказываются целые области научных исследований или научные ценности. В мае британские ученые заговорили о ценности своей работы с генно-модифицированной пшеницей, когда группа противников ГМО-продукции под названием Take The Flour Back пригрозила уничтожить посевы. А в октябре ученые всего мира отреагировали с возмущением, когда итальянский суд приговорил группу экспертов к тюремному заключению за то, что они якобы принизили степень сейсмической опасности перед тем, как в Л’Аквиле в 2009 году произошло разрушительное землетрясение. Критики предупредили, что из-за созданного прецедента ученые с неохотой будут давать свои экспертные оценки, опасаясь судов и репрессий. Но ученые гораздо спокойнее отреагировали на другие вызовы. Медленно, но верно борцы за права животных добились в этом году введения ограничений на транспортные перевозки в больших количествах лабораторных животных, не столкнувшись, по сути дела, с эффективным противодействием.

Человеческая энциклопедия

Чуть больше 1% из 3 миллиардов букв ДНК (нуклеотидов) в геноме человека (20000 генов) кодируют белки. Но огромное множество других последовательностей также обладают важнейшими функциями, влияя на упаковку генома, отвечая за его регулирование и прочтение в разных типах клеток. В сентябре консорциум из 440 ученых опубликовал 30 документов из проекта ENCODE (Энциклопедия элементов ДНК), в которых делается оценка о том, что как минимум 20% генома может влиять на экспрессию генов. Среди прочих амбициозных проектов обработки биологических данных была попытка составить схему работы всего мышиного мозга, а также проект по отслеживанию генной активности на 900 анатомических участках человеческого мозга. А на клеточном уровне продолжает поражать гибкость стволовых клеток. Американские исследователи нашли в женских яичниках стволовые клетки, которые способны производить новые половые клетки, что противоречит устоявшемуся представлению о том, будто женщина рождается с набором гамет на всю жизнь. А японские ученые показали, как можно добиться того, чтобы стволовые клетки мышей стали жизнеспособными яйцеклетками. Оплодотворенные и пересаженные обратно в приемную мать, они произвели здоровое потомство.

Битва из-за вирусов

В двух работах появились описания того, как мутировавшие версии исключительно болезнетворного вируса птичьего гриппа H5N1 могут передаваться от хорька к хорьку. Это вызвало международные баталии и ожесточенные межведомственные споры в США. У многих возникли опасения, что публикация готового рецепта распространения H5N1 через млекопитающих поможет террористам и повысит вероятность его случайного распространения. В конце 2011 года американский национальный научный совет по биобезопасности (NSABB) порекомендовал публиковать такие статьи только в отредактированной версии. Однако другие ученые и специалисты заявили, что цензура научных исследований это пощечина научным идеалам открытого общения, способная закрыть работы, которые могут в будущем спасать жизни людям. NSABB в марте изменил свою позицию, и две работы были опубликованы – в мае и июне. Однако противоречия сохранились. Политики в пух и прах раскритиковали американское правительство за поспешные действия с одобрением публикаций, а некоторые ученые упрекнули его за излишнюю медлительность в принятии окончательного решения. Государственные регулирующие органы сейчас думают об ужесточении ограничений на исследования таких вирусов. Детали пока только вырабатываются, но «добровольный» мораторий на аналогичные исследования действует с января. Это вызвало возмущение у некоторых ученых, жаждущих вернуться к работе.

Эпоха самоограничений

Поскольку богатые страны урезали государственные расходы, ассигнования на научные исследования также были сокращены – хотя и не везде. Канада сократила расходы на охрану окружающей среды и закрыла ряд научных программ, включая знаменитую исследовательскую станцию Experimental Lakes Area, которая более 40 лет изучала загрязняющие вещества в 58 удаленных озерах с пресной водой в Онтарио. Испания в своем проекте бюджета на 2013 год предусматривает сокращение средств, выделяемых на науку, делая это четвертый год подряд. В 2012 году это сокращение составило 25%. В США ученые весь год беспокоились насчет «секвестирования», или всеобъемлющих бюджетных сокращений, которые могут вступить в силу в начале будущего года, хотя некоторые сокращения были сделаны и в нынешнем году, несмотря на выборы. Ученые НАСА, занимающиеся планетарными исследованиями, провели акцию по продаже пирожных, чтобы привлечь внимание к сокращению финансирования своей сферы научной деятельности. В ноябре были прерваны переговоры по колоссальному европейскому бюджету на 2014-2020 годы, который включает предложения по финансированию научных исследований на сумму 80 миллиардов евро (104 миллиарда долларов) в рамках программы Horizon 2020. Возобновятся они в 2013 году. Даже Индия сократила масштабы увеличения финансирования на науку, которые были на историческом максимуме. В 2012-2013 годах там будут более скромные увеличения в инфляционных пределах. Но не везде новости плохие. Правительство Китая увеличило расходы на науку почти на 12,5%; Франция, несмотря на режим бюджетной экономии, в 2013 году все же изыскала возможности для увеличения ассигнований на исследования на 2,2%; Германия направила больше федеральных средств университетам (она создает в Берлине крупный институт по вопросам здравоохранения); а биотехнологический сектор США увидел луч надежды на возрождение благодаря инвесторам с открытого рынка.

Будущее фармакологии

Управление США по контролю за продуктами и лекарствами одобрило в этом году два лекарственных препарата для снижения веса. Это средства для похудения Belviq (лоркасерин) и Qsymia (фентермин плюс топирамат). Такое произошло впервые с 1999 года. Управление также дало зеленый свет препарату Truvada – первому, предназначенному для предотвращения ВИЧ-инфекции. Но два моноклональных антитела, предназначенные для борьбы с болезнью Альцгеймера (бапинейзумаб и соланезумаб), не прошли долгожданные клинические испытания, хотя соланезумаб в ряде случаев несколько замедлил прогрессирующее заболевание. Ученые считают, что противодействие болезни Альцгеймера на более раннем этапе может стать многообещающей стратегией. В 2013 году они надеются провести упреждающие испытания. Среди значительных изменений в бизнесе сделка по продаже калифорнийской компании секвенирования Complete Genomics китайской BGI за 118 миллионов долларов, несмотря на конкуренцию со стороны Illumina. Гигант биотехнологий Amgen заявил о своем намерении приобрести deCODE Genetics за 415 миллионов долларов. Bristol-Myers Squibb и AstraZeneca заплатили 5,3 миллиарда долларов за фирму биотехнологий Amylin. А GlaxoSmithKline приобрела Human Genome Sciences за 3,6 миллиарда долларов. Кроме того, фармацевтические компании заплатили в этом году рекордные штрафы в США за свои противозаконные действия.