От океани на далечни планети до подробна карта на мозъка на муха - тези открития задълбочиха разбирането ни за света
Животът, какъвто го познаваме, обича водата
Днес човечеството знае повече за Вселената от всякога. Независимо дали разширяваме познанията ни за микроскопичния свят или променя начина, по който възприемаме нашия галактически квартал, всеки напредък е забележителен. Но кои са най-удивителните научни открития през 2024 г.?
Астрономите откриват океани във външната част на Слънчевата система
Океаните на Земята дълго време се смятаха за уникални. Докато учените бяха успели да разберат, че Марс е радиоактивна пустиня, Венера е сух вулканичен адски пейзаж, а безбройните ледени луни на Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун са замръзнали топки лед, през 80-те години на миналия век странни електрически сигнали, идващи от спътника на Юпитер Европа, подсказаха, че под ледената обвивка се крие древен, топъл, солен океан от течна вода. Това разкритие ускори изстрелването на мисията Europa Clipper на НАСА, космически кораб, който напусна Земята този октомври с надеждата да проучи от разстояние океана и да определи дали там може да се развива живот.
В наши дни учените не могат да спрат да откриват убедителни доказателства за наличието на океани във външната част на Слънчевата система.
Енцелад, естествен спътник на Сатурн, със сигурност съдържа още един воден океан, но няколко други са изключително обещаващи кандидати – а от тази година имаме още няколко. През февруари астрономите обявиха, че са открили доказателства за океан, скрит на спътника на Сатурн Мимас. Тогава, през октомври, убедителни данни насочиха вниманието към още един подповърхностен океан – на Миранда, луната на Уран. А намирането на доказателства, че океаните са често срещани в Слънчевата система, има значение.
Животът, какъвто го познаваме, обича водата и въпреки че не знаем дали тези водни луни съдържат живот (независимо дали това е микроб или нещо по-рибешко), сега имаме толкова много повече места, където да го търсим в собствения си космически двор, отколкото учените биха могли някога сънуван.
Картографиран мозък на плодова мушица
Вероятно не сте се замисляли много за скромната, понякога дразнещо упорита плодова мушица. Но за много учени това малко създание — Drosophila melanogaster - е един от най-важните видове на планетата. Може да има малък мозък, но той извършва много от същите основни неврологични процеси като човешкия, независимо дали когато мухата търси храна или когато се „социализира“ с друг представител на своя вид. Това означава, че нейният миниатюрен мозък може да ни разкаже за всеки тип мозък, включително нашия собствен.
През октомври мозъкът на възрастна плодова мушица беше подробно картографиран с 50 милиона връзки между около 140 000 отделни неврони, поставени върху специален вид карта.
Церебралната картография на всеки организъм е колкото трудна, толкова и обещаваща. Как изглежда здравата или нездравословната връзка между мозъчните клетки? Как 3D навигацията е свързана с мозъка? Откъде идва поведението? Какво точно е мисъл или спомен? Мозъкът на плодовата мушица е значително по-малко сложен от този на човека, но тази карта ще предостави улики, които могат да помогнат на невролозите да разберат какво ни прави това, което сме.
Границата за глобално затопляне от 1,5°C ще бъде надхвърлена
В известен смисъл това изобщо не е изненадващо: най-големите източници на парникови газове в света не успяха напълно да спрат производството си и планетата продължи да се затопля с главоломна скорост, предизвиквайки климатичен хаос. Но тази година за първи път беше изключително вероятно средните глобални температури да скочат до повече от 1,5°C над прединдустриалните нива.
Често цитираната граница от 1,5°C е донякъде произволна; нищо драматично няма да се случи внезапно в момента, в който я преминем. Но тази граница все още има значение. Съгласно Парижкото споразумение близо 200 държави се съгласиха да предотвратят повишаването на температурата на Земята над 2°C от прединдустриалните нива, но в идеалния случай искаха да я поддържат под 1,5°C. Колкото по-топла става планетата, толкова по-вредни последици от изменението на климата ще изпитаме; всяко увеличение с 0,1°C на средната глобална температура повишава риска от по-мощни бури, по-продължителни горещи вълни, катастрофални наводнения и т.н.
1,5°C беше желаната цел. Нейното преминаване бележи това като мрачно, но важно откритие. Алармените звънци бият по-силно от всякога: ако това повишаване на температурата не бъде обърнато или най-малкото спряно, цялото ни бъдеще ще бъде все по-тревожно, заплашено от гнева на изменението на климата.
Хората остаряват в изблици
Събуждаме се един ден, опитваме се да завържем връзката на обувката, нещо болезнено прищраква в долната част на гърба ни и изведнъж сме се почувстваме много по-стари, отколкото вчера. Странно, въпреки че наистина стареем всеки ден, през август учените откриха, че човешкото тяло изглежда преминава през два бързи изблика на стареене: веднъж около 44-годишна възраст и отново, когато достигнем 60. Използвайки 108 доброволци, които предоставиха на изследователите всякакви биологични проби, учените проследиха променящия се списък на различни биохимикали и микроби през различните възрасти. По неясни за учените причини и мъжете, и жените изглежда претърпяват голяма промяна в средата на 40-те си години: начинът, по който телата ни се справят със сърдечно-съдовите заболявания и как разграждаме неща като алкохол, мазнини и кофеин, се променя. След това, когато навлезем в 60-те години, телата ни претърпяват промени в (наред с други неща) имунната регулация и въглехидратния метаболизъм.
Въпреки че все още не е ясно колко от тези промени са повлияни от промените в начина на живот (хората са склонни да пият много повече по време на често стресиращите си 40 години, например), фактът, че остаряваме на изблици, все още е очарователно и направо неочаквано.
Учените отварят сандък с космическо съкровище
Покойният Карл Сейгън веднъж каза: „Ние сме направени от звездни неща.“ Това е вярно съвсем буквално, тъй като всички елементи, които ни съставляват, и планетите, и всичко между тях, произлизат от смъртта на безброй древни звезди. Сега сме на ръба да разберем откъде точно идват всички тези звездни неща, благодарение на мисията OSIRIS-REx на НАСА.
През 2020 г. космическият кораб Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification и Security-Regolith Explorer успя да се докосне за кратко до астероида Бену, да вземе част от неговия девствен материал, след което да го донесе на Земята през септември 2023 г. Това не е първият път, когато космически кораб взема материя от астероид (Япония е постигала това два пъти), но OSIRIS-REx 121,6 грама астероидни зърна са най-голямата проба от девствена материя, извличана някога.
Астероидите са отломки, останали от бурното формиране на Слънчевата система. Тези градивни елементи съдържат не само минералите, използвани за създаването на планетите – включително Земята – но и химията, която е създала нашите морета и океани, и може би дори съединенията, които са зародили първите форми на живот.
Тази година учените получиха първия си поглед върху пробата на OSIRIS-REx и са възхитени от това, което тя им каза: Слънцето е изковано чрез смъртта на множество звезди, от такива с ниска маса до такива, които са достатъчно големи, за да избухнат като мощни свръхнови; странни молекули в пробата предполагат, че скалата идва от разрушен геологично активен свят; и набор от пребиотични съединения, включително всички видове аминокиселини, бяха открити в този първичен астероид.
Накратко, тази извадка вече пренаписва това, което знаем за произхода на Слънчевата система - а учените са изследвали едва 1% от нея. Кой знае какво още има там?
Изкуственият интелект разкрива тайните на протеините
Изкуственият интелект става все по-видима част от живота ни. И макар че на него се гледа с недоверие, тази година стана ясно, че AI ще помогне да се разкрие как работи самият живот. През октомври Нобеловата награда за химия беше присъдена на няколко изследователи, участващи в изучаването на протеини, които стоят в основата на голяма част от биохимията.
Да разбереш как работят протеините означава (наред с други неща) да знаеш как болестите – от малария до Паркинсон – се разпространяват, след което да идентифицираш начини да ги спреш. Трябва да се отбележи, че двама от тримата лауреати – Демис Хасабис и Джон Джъмпър, и двамата от Google DeepMind – дължат разкритията си на своя AI модел, наречен AlphaFold2.
С безмилостна ефективност този AI успя да предскаже структурата на почти всички 200 милиона протеини, за които учените са открили, че съществуват - което означава, че учените вече разполагат с инструмент, който може бързо и точно да определи в какви видове протеини ще участват или резултат от всички видове химични реакции, или набори от начални условия.
Способността на учените да декодират толкова много озадачаващи аспекти на биохимията, от антибиотичната резистентност до неврологичните заболявания, никога не е била по-голяма.