10 научных открытий в 2023 году

1. ИИ прыгает все выше и выше Дебют ChatGPT и других платформ искусственного интеллекта сразу же привлек большое внимание мировой общественности. Системы искусственного интеллекта быстро проникли, казалось бы, во все сферы деятельности, и наука не стала исключением. На протяжении всего года заголовки газет постоянно пестрели информацией о том, чего удалось добиться ChatGPT и другим ИИ в ходе исследовательских тестов. Вот лишь некоторые из них: Модель глубокого обучения ZFDesign для дизайна цинковых пальцев позволяет перепрограммировать транскрипционные факторы. (Январь) Исследователи показывают, что большая языковая модель ProGen может генерировать функциональные белковые последовательности с предсказуемой функцией, при этом входные данные включают теги, определяющие свойства белка. (Январь) ChatGPT превосходит человеческих врачей в ответах на медицинские вопросы в режиме онлайн по качеству и эмпатии. (Апрель) Инструмент искусственного интеллекта успешно определил людей с самым высоким риском развития рака поджелудочной железы за три года до постановки диагноза, используя только медицинские карты пациентов. (Май) Искусственный интеллект используется для разработки экспериментального антибиотика под названием абауцин, который оказался эффективным против супербактерии A. baumannii. (Май) Автономная система, созданная в Университете штата NC, определила, как синтезировать "лучшие в своем классе" материалы для конкретных применений за несколько часов или дней, в отличие от лет, которые обычно требуются человеку для выполнения такой задачи. (Ноябрь)

2. Первая карта проводки мозга насекомого В марте исследователи из Кембриджского университета успешно построили первую в истории карту, показывающую каждый нейрон и то, как они соединены между собой в мозге личинки плодовой мушки. Карта, включающая 3 016 нейронов и 548 000 синапсов, является крупнейшим полным коннектомом мозга, который когда-либо был нанесен на карту. Это огромный прогресс по сравнению с предыдущими работами по составлению карт очень простых структур мозга, включая круглого червя C. elegans, который имеет всего несколько сотен нейронов. Исследование поможет ученым понять основные принципы, по которым сигналы проходят через мозг на нейронном уровне и приводят к поведению и обучению.

3. Синтетические человеческие эмбрионы созданы из стволовых клеток Ученые из Кембриджского университета и Калифорнийского технологического института создали синтетические человеческие эмбрионы с помощью стволовых клеток, что позволило избежать необходимости использования яйцеклеток или сперматозоидов. Модельные эмбрионы, напоминающие эмбрионы на самых ранних стадиях развития человека, могут стать важнейшим источником информации о влиянии генетических нарушений и биологических причинах повторяющихся выкидышей. Однако работа также поднимает серьезные этические и юридические вопросы, поскольку выращенные в лаборатории существа не подпадают под действующее законодательство большинства стран. Структуры не имеют бьющегося сердца или зачатков мозга, но включают клетки, из которых обычно формируются плацента, желточный мешок и сам эмбрион.

4. Первая успешная трансплантация функциональной криоконсервированной почки крысы Впервые исследователи из Университета Миннесоты показали, что почки крыс можно хранить в криогенном состоянии до 100 дней, успешно разогревать с помощью нового инновационного подхода, очищать от криозащитных жидкостей и наночастиц, а затем успешно пересаживать крысам для полного восстановления функции почек. Специализированный процесс наноразогрева быстро и равномерно прогревает орган изнутри, а не только на его поверхности. Исследователи показали, что все аспекты этого подхода могут быть масштабированы на более крупные органы, и в дальнейшем собираются продемонстрировать этот процесс на свиных почках. Хотя пройдет несколько лет, прежде чем криоконсервированный орган будет пересажен человеку, команда уверена, что в будущем это можно будет успешно сделать. В настоящее время около 20% почек, ежегодно передаваемых для трансплантации, не могут быть использованы, часто потому, что эти органы не могут храниться во льду дольше нескольких часов и не доходят до реципиентов вовремя.

5. Первая вакцина для беременных для профилактики RSV у младенцев В августе FDA одобрило первую вакцину для беременных, предназначенную для профилактики RSV у детей в возрасте от рождения до 6 месяцев. Abrysvo разрешена к применению на сроке беременности от 32 до 36 недель. Вакцина вводится в виде однократной инъекции в мышцу. В ходе клинических испытаний Abrysvo снизил риск развития тяжелых заболеваний нижних дыхательных путей (НДП) на 81,8% в течение 90 дней после рождения и на 69,4% в течение 180 дней после рождения. В течение 180 дней после рождения Abrysvo снизил риск развития заболеваний нижних дыхательных путей на 57,3% и на 76,5% для тяжелой формы LRTD, по сравнению с плацебо. Безопасность Abrysvo оценивалась в двух исследованиях, и наиболее часто сообщалось о таких побочных эффектах, как боль в месте инъекции, головная боль, боль в мышцах и тошнота.

6. У Земли достаточно сырья для перехода на возобновляемые источники энергии В январе группа ученых опубликовала новое исследование, которое показало, что в мире достаточно редкоземельных минералов и другого критически важного сырья, чтобы перейти от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии для производства электричества и ограничения глобального потепления. Группа ученых рассмотрела материалы - многие из них в прошлом не добывались в больших объемах - и 20 различных источников энергии. Они подсчитали объемы поставок и загрязнение окружающей среды в результате добычи полезных ископаемых, если "зеленая" энергетика резко возрастет для достижения глобальных целей по сокращению выбросов углекислого газа от ископаемого топлива, вызывающих потепление. Добыча полезных ископаемых необходима, но их достаточно, и бурение не приведет к значительному ухудшению ситуации с потеплением.

7. Шестое массовое вымирание на горизонте Команда из Гавайского университета в Маноа подсчитала, что за последний миллион лет роды животных вымирают в 35 раз быстрее, чем ожидаемый фоновый уровень, что, по их мнению, указывает на то, что планета переживает шестое массовое вымирание, вызванное деятельностью человека, которое все ускоряется. Экстраполируя данные, полученные для наземных улиток и слизней, команда подсчитала, что с 1500 года Земля уже могла потерять от 7,5 до 13 % из 2 миллионов известных видов - от 150 000 до 260 000 видов. В истории жизни на Земле пять раз происходили массовые вымирания биоразнообразия, и исследователи утверждают, что сейчас происходит шестое, вызванное исключительно деятельностью человека.

8. Новый рекордно низкий уровень морского льда в Антарктике 10 сентября 2023 года площадь морского льда в Антарктике достигла годового максимума в 16,96 миллиона квадратных километров (6,55 миллиона квадратных миль), установив рекордно низкий максимум в спутниковом учете, который начался в 1979 году. Максимум этого года на 1,03 миллиона квадратных километров (398 000 квадратных миль) ниже предыдущего рекордного минимума, установленного в 1986 году. Он также на 1,75 миллиона квадратных километров (676 000 квадратных миль) ниже средней максимальной площади Антарктики с 1981 по 2010 год. В этом году отмечается значительный рекордно низкий максимум площади антарктического морского льда (рис. 2). С начала апреля 2023 г. в морском льду сохранялся рекордно низкий прирост льда. С начала до середины августа рост значительно замедлился, сохраняя разницу почти в 1,5 миллиона квадратных километров (579 000 квадратных миль) между 2023 и 1986 годом, вторым самым низким годом по спутниковым данным. После этого периода рост льда ускорился и сократил разрыв примерно до 1 миллиона квадратных километров (386 000 квадратных миль). Впервые площадь морского льда не превысила 17 миллионов квадратных километров (6,56 миллиона квадратных миль), что более чем на 1 миллион квадратных километров ниже предыдущего рекордно низкого максимального показателя, установленного в 1986 году.

9. Вебб впервые обнаружил важнейшую молекулу углерода Группа международных ученых с помощью космического телескопа НАСА "Джеймс Уэбб" впервые обнаружила в космосе новое соединение углерода. Молекула, известная как метил-катион (CH3+), важна тем, что способствует образованию более сложных молекул на основе углерода. Метил-катион был обнаружен в молодой звездной системе с протопланетным диском, известной как d203-506, которая находится на расстоянии около 1 350 световых лет в туманности Ориона. Соединения углерода составляют основу всех известных видов жизни и поэтому представляют особый интерес для ученых, пытающихся понять, как развивалась жизнь на Земле и как она могла бы развиваться в других уголках нашей Вселенной. Ранее эта молекула никогда не была обнаружена в космосе.

10. Достижения проекта "Геном человека В феврале исследователи Национального института здоровья разработали и выпустили инновационное программное обеспечение для сборки действительно полных (т.е. без пробелов) последовательностей геномов различных видов. Это программное обеспечение, Verkko, было разработано после сборки первой последовательности генома человека без пробелов в 2022 году. В мае был опубликован черновой вариант пангенома человека, состоящий из 47 геномов, полученных от когорты генетически разнообразных людей, включая жителей Африки, Азии, Америки и Европы. В августе исследователи из NIST и многих других организаций успешно провели полное картирование Y-хромосомы, обнаружив 41 дополнительный ген. Это позволило повысить точность секвенирования ДНК мужской репродуктивной хромосомы, что может помочь в выявлении некоторых генетических заболеваний и потенциально раскрыть генетические корни других.