Welche Wissenschaft blitzte über das vergangene Jahr und in den ersten zehn Jahren des Millenniums auf? Peter Petrov • Wissenschaftsnachrichten über die "Elemente" • Wissenschaft und Gesellschaft, Biologie, Physik, Astronomie

Was für eine Wissenschaft hat das vergangene Jahr und die ersten zehn Jahre des Jahrtausends überstrahlt?

Titelseite Wissenschaft 17. Dezember 2010: "Entdeckungen der Dekade und Durchbruch des Jahres". Diesmal wählte die Redaktion nicht nur die wichtigste wissenschaftliche Leistung ("Durchbruch") des ausgehenden Jahres, sondern fasste auch das erste Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts zusammen und hob ein Dutzend der wichtigsten naturwissenschaftlichen Entdeckungen hervor, die während dieser Zeit gemacht wurden.

Redaktionsausschuss Wissenschaft Dieses Jahr fasste nicht nur das Jahr zusammen, sondern auch das Jahrzehnt. Der wichtigste wissenschaftliche Durchbruch des Jahres ist die erste Quantenmaschine – ein Mechanismus, der nach den Prinzipien der Quantenmechanik und nicht nach der klassischen Mechanik arbeitet. Zu den weiteren Durchbrüchen im Jahr 2010 gehören die Schaffung einer Zelle mit einem künstlich synthetisierten Genom, die Entschlüsselung eines bedeutenden Teils des Neandertalergenoms und ein neuer Fortschritt im Kampf gegen AIDS – ein Vaginalgel, das das Risiko einer HIV-Infektion bei Frauen reduziert. Die zehn wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen des Jahrzehnts sind die Ergebnisse von Untersuchungen der dunklen Materie des Genoms (umfangreiche nicht-kodierende Sequenzen, die an der Regulierung der Genforschung beteiligt sind), neue Methoden der Kosmologie und Paläontologie, der Nachweis von Wasser auf dem Mars, die Erfindung von Methoden zur Reprogrammierung von Zellen.Ergebnisse von Untersuchungen von im menschlichen Körper lebenden Mikroorganismen, Nachweis von Hunderten extrasolarer Planeten, Aufklärung der Rolle von Entzündungsprozessen bei chronischen Erkrankungen, Schaffung von Systemen mit negativem Brechungsindex (Metamaterialien) und Nachweis anthropogener Erwärmung des Erdklimas.

Wissenschaft, eine der führenden wissenschaftlichen Zeitschriften, am Ende eines jeden Jahres, fasst traditionell ihre Ergebnisse zusammen und nennt die wichtigsten Durchbruch (Durchbruch), in der Wissenschaft während des abgelaufenen Jahres gemacht, sowie andere Leistungen, die für diesen Ehrentitel qualifizieren können. Zusätzlich zu dieser Tradition fassten die Herausgeber der Zeitschrift diesmal die Ergebnisse nicht nur des Jahres, sondern auch des Jahrzehnts zusammen und listeten die zehn wichtigsten Entdeckungen (Einsichten) auf, die in den ersten zehn Jahren des dritten Jahrtausends gemacht wurden.

Der Durchbruch im Jahr 2010 nannte die Schaffung der ersten Quantenmaschine – ein winziger Mechanismus, der nicht nach den Gesetzen der klassischen Mechanik arbeitet (wie alle früher hergestellten Geräte), sondern nach den Prinzipien der Quantenmechanik, die Molekülen, Atomen und subatomaren Teilchen gehorchen. Basierend auf diesem Gerät können Kraftsensoren erzeugt werden, die um ein Vielfaches empfindlicher sind als die heute verwendeten.Solche Sensoren erlauben es, die dünnsten mechanischen Schwingungen zu registrieren. Darüber hinaus werden solche Vorrichtungen breite Anwendung auf dem Gebiet der experimentellen Verifikation von theoretischen Konstruktionen der Quantenphysik finden.

Neben dem wichtigsten Durchbruch des Jahres werden in der Vorfeiertage der Zeitschrift wie immer andere wissenschaftliche Leistungen aufgeführt, die diesen Titel beanspruchen. Die erste auf dieser Liste ist die Schaffung der ersten lebenden Zelle durch Craig Venter, deren Genom vollständig künstlich synthetisiert wurde. Andere Antragsteller entschlüsseln einen wesentlichen Teil des Genoms unserer nächsten Verwandten – Neandertaler (unter denen waren, wie sich herausstellte, nicht nur unsere Verwandten, sondern auch unsere Vorfahren, weil alte Menschen des modernen Typs sich mit Neanderthalern vermischten, von denen wir einige Gene geerbt haben) Entwicklung eines Vaginalgels basierend auf dem Medikament Tenofovir (Tenofovir), das das Risiko einer HIV-Infektion bei Frauen signifikant reduziert.

Das erste Quantengerät ist eine mikroskopische (vergleichbar mit der Dicke eines menschlichen Haares) vibrierende Platte aus Aluminiumnitrid, die mit Aluminium beschichtet ist.Mechanische Schwingungen dieser Platte verursachen Schwingungen des elektrischen Feldes, die aufgezeichnet werden können. Plattenschwingungen können mit Hilfe eines Qubits gesteuert werden, indem einzelne Energiequanten auf der Platte gesendet oder entfernt werden. Illustration aus der Ausgabe der Zeitschrift WissenschaftDie Schaffung des ersten lebenden Organismus mit einem künstlich synthetisierten Genom war eine der am meisten beachteten Ereignisse in der Wissenschaft im Jahr 2010. Er wurde sogar über Publikationen geschrieben, die nicht direkt mit der Biologie zu tun haben. Insbesondere kam diese Nachricht auf das Cover einer britischen Zeitschrift Der Ökonom (22. Mai)

Folgende Errungenschaften wurden als die zehn wichtigsten Entdeckungen des Jahrzehnts bezeichnet:

1) Die dunkle Materie des Genoms: Die Entschlüsselung der Genome von Menschen, Mäusen und vielen anderen Organismen hat gezeigt, dass nicht-kodierende Sequenzen viel mehr Platz in den Genomen einnehmen als erwartet werden könnte. Die Hauptfunktion dieser "dunklen Materie" liegt offenbar in der Regulierung der Arbeit von Genen. Diese Regulation wird mit Hilfe von Proteinen und RNA durchgeführt, deren Rolle in der Arbeit der Zellen weit davon entfernt war, auf die Bereitstellung von Proteinsynthesemechanismen beschränkt zu sein. Zur gleichen Zeit, wie sich herausstellte, wird die Information nicht nur von den Genen gelesenaber auch mit den meisten nicht-kodierenden Nukleotidsequenzen in der DNA. Die Funktionen eines bedeutenden Teils solcher RNA-Wissenschaftler müssen noch herausfinden.

2) Neue Methoden der Kosmologie, Das erlaubte uns, das Verhältnis von gewöhnlicher Materie, dunkler Energie und dunkler Materie im Universum so wie nie zuvor zu berechnen. Dies wurde größtenteils dank der Registrierung der Mikrowellenhintergrundstrahlung erreicht, die vom Urknall übrig geblieben ist und immer noch die Erde von den fernen Rändern unseres schnell expandierenden Universums erreicht. Dank neuer Methoden und neuer theoretischer Konstruktionen, die auf den mit ihrer Hilfe erzielten Ergebnissen basieren, hat sich die Kosmologie vom Bereich der Hypothesen und Vermutungen zu einer ziemlich exakten Wissenschaft entwickelt.

3) Neue Methoden der Paläontologie, wie die Durchleuchtung von Gesteinen mit Fossilien, in Kombination mit der Computermodellierung der dreidimensionalen Struktur dieser Reste, sowie insbesondere die Analyse konservierter DNA-Moleküle und Proteine ​​fossiler Organismen. Eine der größten Errungenschaften der DNA-Analyse fossiler Überreste war die Entdeckung einer neuen Spezies (oder Rasse) alter Menschen, deren Überreste in der Denisova-Höhle im Altai erhalten wurden.

4) Wasser auf dem Mars: Neuere Studien haben gezeigt, dass Mars Wasser in Form von Eis hat, das relativ (in geologischer Hinsicht) relativ flüssig sein könnte. Wo flüssiges Wasser ist, ist Leben möglich. Obwohl der Wissenschaft noch nicht bekannt ist, ob es Leben auf dem Mars gibt (und gab), kann nun die grundsätzliche Möglichkeit ihrer Existenz als bewiesen gelten. Es ist nicht undenkbar, dass lebende Organismen einmal von Mars zur Erde gekommen sind mit Meteoriten, die als Folge von Kollisionen mit dem Mars einer Anzahl von Asteroiden entstanden sind.

5) Zellen neu programmieren: Molekulargenetische Methoden haben es ermöglicht, differenzierte Zellen, die aus einem vielzelligen Organismus extrahiert wurden, in pluripotente Zellen zu transformieren (aus denen sich Zellen verschiedener Typen entwickeln können). Diese künstlichen Analoga embryonaler Stammzellen sind in der biologischen und medizinischen Forschung bereits weit verbreitet. Auf ihrer Grundlage können neue Methoden zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten entwickelt werden, einschließlich derer, gegen die die Medizin noch machtlos ist.

6) Humanes Mikrobiom: eine Reihe von Mikroorganismen (hauptsächlich Bakterien), die den menschlichen Körper bewohnen: den Verdauungstrakt, die Haut, das Fortpflanzungssystem.Die Existenz dieser Organismen ist seit langem bekannt, aber erst in den letzten Jahren wurde ihre Gesamtheit zum Gegenstand eines genauen Studiums. Studien zeigen, dass die Wirkung des Mikrobioms auf das Leben und die Gesundheit des Körpers viel größer ist als bisher angenommen. Gleiches gilt für virum – eine im Körper vorhandene Virengruppe.

Das Verhältnis der verschiedenen Gruppen von Mikroorganismen (aufgelistet unten unten) in den Gemeinschaften, die den menschlichen Körper bewohnen: der Dickdarm (Kolon), die Mundhöhle (Mund), die Speiseröhre (Ösophagus), die Haut (Haut), der Magen (Magen) und die Vagina (Vagina). Illustration aus der Ausgabe der Zeitschrift Wissenschaft

7) Exoplaneten (extrasolare Planeten, dh Planeten, die nicht um die Sonne, sondern um andere Sterne kreisen) wurden erst Ende des 20. Jahrhunderts entdeckt, obwohl ihre Existenz von Giordano Bruno vorgeschlagen wurde. Neue Methoden, die zu Beginn des XXI. Jahrhunderts entwickelt wurden, ermöglichten die Suche nach solchen Planeten. Jetzt sind sie bereits für mehr als fünfhundert bekannt, und ihre Studie liefert reichhaltiges Material für Schlussfolgerungen über die Struktur von Planetensystemen sowie über ihre Entstehung und Entwicklung.

8) Die Rolle der Entzündung bei chronischen Krankheiten: Bis vor kurzem sahen Entzündungen vor allem die Abwehrreaktion des Körpers auf Infektionen oder Schädigungen.Im letzten Jahrzehnt hat sich eine weitere dunkle Seite der Entzündung geöffnet: ihre Beteiligung an der Entstehung von Krebs, Diabetes, Alzheimer und einer Reihe anderer chronischer Krankheiten.

9) Metamaterialien – Optische Systeme, die während des letzten Jahrzehnts entwickelt wurden und einen negativen Brechungsindex aufweisen, haben es ermöglicht, die Auflösungsgrenzen von optischen Linsen zu überwinden und auch eine Reihe bisher unerreichter optischer Effekte zu erforschen.

Metamaterialien, deren Möglichkeit 1968 vom russischen Physiker Viktor Georgievich Veselago vorhergesagt wurde, richten das Licht (oder die Mikrowellenstrahlung) so aus, dass es sich um kleine Objekte biegen kann, als ob sie sie unsichtbar machen würden. Mit dieser Technologie können Sie spezielle flache Objektive mit einer höheren Auflösung als herkömmliche Objektive mit gewölbter Oberfläche herstellen. Illustration aus der Ausgabe der Zeitschrift Wissenschaft

10) Anthropogene Klimaerwärmung: In den letzten zehn Jahren haben Klimatologen überzeugende Beweise dafür erhalten, dass die globale Erwärmung auf unserem Planeten stattfindet und dass sie auch durch die wirtschaftliche Aktivität der Menschheit verursacht wird.Die Folgen dieses Prozesses können katastrophal sein. Der Kampf dagegen ist eine der wichtigsten praktischen Aufgaben für Politiker und Wissenschaftler. Leider ist der Fortschritt in dieser Richtung noch gering.

Diese Liste von zehn Entdeckungen spiegelt natürlich keineswegs alle herausragenden Leistungen der Wissenschaft in den letzten Jahren wider. Aber unter den gelisteten Leistungen gibt es diejenigen, die zweifellos einen Platz in den Top-Ten der wichtigsten wissenschaftlichen Errungenschaften des Jahrzehnts gesichert haben.

Erörtert diese Errungenschaften, der Chefredakteur Wissenschaft Bruce Alberts (Bruce Alberts) fragt sich, ob die Wissenschaft immer neue Horizonte eröffnen wird oder früher oder später alle wichtigen Entdeckungen gemacht werden und nichts grundsätzlich Neues entdeckt werden kann. Wie auch immer, heutzutage sind die Wissenschaftler weit davon entfernt, ihre Arbeit als erledigt zu betrachten. Außerdem kann man hoffen, dass solch ein Moment niemals kommen wird, und durch die Lösung einiger Geheimnisse wird die Wissenschaft immer andere, tiefere finden. Diese Option ist für einen Wissenschaftler attraktiver als die Möglichkeit, zum Ziel zu kommen und sich auf seinen Lorbeeren auszuruhen.

Quellen:
1) Bruce Alberts. Ist die Grenze wirklich endlos? // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1587.
2) Adrian Cho. Durchbruch des Jahres: Die erste Quantenmaschine // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. S. 1604.
3) Schritt vom Wald Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1612-1613.
4) Elisabeth Pennisi. Licht auf die "Dunkle Materie" des Genoms // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1614.
5 Adrian Cho. Ein Rezept für den Kosmos // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1615.
6) Ann Gibbons. Winzige Zeitmaschine besucht uraltes Leben // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1616.
7) Richard A. Kerr. Eine Achterbahn stürzt in das Wasser des Mars – und das Leben? // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1617.
8) Gretchen Vogel. Zellen schreiben ihr eigenes Schicksal um // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1618.
9) Elisabeth Pennisi. Die hart arbeitenden Mikroben des Körpers werden überfällig respektiert // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. S. 1619.
10) Yudhijit Bhattacharjee. Außerirdische Planeten treffen den Rohstoffmarkt // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. S. 1620.
11) Jennifer Couzin-Frankel. Entzündung enthüllt eine dunkle Seite // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1621.
12) Robert F. Dienst, Adrian Cho. Seltsame neue Tricks mit Licht // Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1622.
13) Richard A. Kerr, Eli Kintisch. Klimatologen fühlen Wissenschaft. 17. Dezember 2010. V. 330. P. 1623.

(Alle Artikel sind kostenlos nach der Registrierung auf der Website der Zeitschrift verfügbar, wo eine gesonderte Seite den Entdeckungen des Jahrzehnts und dem Durchbruch des Jahres gewidmet ist, an deren Ende Links zu den Originalpublikationen der Preisträger und Nominierten stehen.)

Siehe auch:
1) Adam Mann. 2010: Das Jahr, in dem … // Natur. 23./30. Dezember 2010. V. 468. S. 1014-1016 (die gesamte Notiz ist öffentlich verfügbar).
2) Michail Gelfand. Craig Venters Chimäre // Troitsky-Variante. 25. Mai 2010. Nr. 54 P. 12.
3) Alexander Markow. Erstellt das erste lebende Lebewesen mit einem synthetischen Genom, "Elements", 25.05.2010.
4) Elena Naimark. Das Neandertaler-Genom wurde gelesen: Neandertaler haben die Gene des modernen Menschen geprägt, Elements, 10.05.2010.
5) Alexander Borissow. Aids steckt im Gel fest, Gazeta.ru, 20.07.2010.

Petr Petrow


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