2021 біздің өмірімізді мәңгілікке өзгертетін өнертабыстар мен жаңалықтар

Біз 2021 жылды қалыпты өмірге оралу ретінде еске аламыз, көптеген қалалар пандемиядан кейін қайта ашылды. Біз қоршаған әлемге мүлдем басқаша қарай бастадық. Біз әлеммен өзгердік. Ғылым да бір орында тұрған жоқ: зерттеулер, есептеулер, тәжірибелер жүргізілді. "Экономикалық шындық«2021 жылдың ең есте қалатын өнертабыстарын жинады.

АИТВ-ға қарсы вакцина сынақтан сәтті өтті

Желтоқсан айының басында Америка ұлттық аллергия және жұқпалы аурулар институтының (NIAID) ғалымдары хабарлады адамның иммун тапшылығы вирусына (АИТВ) қарсы вакцина сәтті сынақтан өтті.

Препаратты Moderna компаниясы mRNA технологиясын қолдана отырып жасаған. Ол бірегей емес, бірақ 2021 жылы ол революциялық деп айтылды. Компания оның артында коронавирусқа қарсы вакциналарды шығарады Pfizer-BioNTech және Moderna.

Маймылдар сынақтарында ВИЧ вакцинасының оң нәтижелеріне қол жеткізілді. Вакцинациядан кейін 58 аптада барлық вакцинацияланған жануарларда АИВ-инфекциясының көптеген штамдарын бейтараптандыратын антиденелердің өлшенетін деңгейлері дамыды.

Енгізілген мРНҚ дозалары жоғары болғанымен, вакцина жақсы төзімді болды. Бұл аппетит жоғалту сияқты жеңіл уақытша жанама әсерлерді ғана тудырды.

Екі аптадан кейін ғалымдар екі немесе одан да көп әртүрлі вирустардың нуклеин қышқылының фрагменттерін біріктіру арқылы жасалған біртүрлі вирус деп аталатын макакаларды жұқтыра бастады. Барлығы аптасына бір рет аралықпен жұқтыруға 13 әрекет жасалды. Нәтижесінде иммунизацияланған жеті макаканың екеуі жұқпалы болып қалды.

Тақырып бойынша: АҚШ-та COVID-19 емдеуге арналған екі дәрі мақұлданды: олар қалай жұмыс істейді

Қалған иммунизацияланған жануарлар сегіз аптадан кейін ауруды жұқтырды. Иммунизацияланбаған жануарлар үш аптадан кейін ауруды жұқтырды. Қазіргі уақытта ғалымдар сынақ хаттамаларын түзетуде. Вакцина қауіпсіз және тиімді екендігі дәлелденгеннен кейін сау ересектерде I кезең сынағы жарияланады.

Термоядролық реактор тұтынғаннан гөрі көбірек энергия жасады

Қараша айында Америка Құрама Штаттарының ғалымдары алғаш рет атом ядроларының бірігуін тудыратын тұтынатын қондырғыдан гөрі басқарылатын термоядролық синтез реакциясынан көбірек энергия өндіре алды. Қазіргі уақытта жұмыс сараптамадан өтуде.

Нәтижелерді тәуелсіз сарапшылар растайтын болса, бұл энергетика саласын дамытуда маңызды белеске қол жеткізілгенін сенімді түрде айтуға болады.

Зерттеушілердің айтуынша, синтез реакциясында рекордтық энергия шығымы 1,3 мегаджоульге жеткен.

Бұл алдыңғы әрекеттермен салыстырғанда айтарлықтай жақсы нәтиже. Энергия шығымы басқа эксперименттерден сегіз есе, ал 25 жылы жүргізілген эксперименттерден 2018 есе көп. Бұл АҚШ-тағы Ливермор ұлттық зертханасының физиктері үшін үлкен жетістік.

Бұл нәтиже инерциялық синтезді зерттеудегі алға жасалған тарихи қадам болып табылады. Бұл біздің ең маңызды ұлттық қауіпсіздік мақсаттарымызды зерттеу және ілгерілету үшін түбегейлі жаңа режимді ашады », - деді зертхана директоры Ким Будил.

Инерциялық мазмұнмен біріктіру кішкентай жұлдызды құруды қамтиды. «Отын», ауыр сутегі изотоптары дейтер және тритий бар капсула шағын бос алтын камераға (холраум) орналастырылады.

Содан кейін голраумға 192 жоғары қуатты лазер сәулесі жіберіледі. Голраумның қабырғалары бұл сәулеленуді рентген сәулелеріне айналдырады. Олар жанармай капсуласына құйылады, оны қыздырады және жұлдыздардың өзегінде болуы мүмкін жағдайларға қысады. Температура 100 миллион градустан жоғары, қысым 100 миллиард атмосферадан асады.

Сондықтан жер бетіндегі жағдайда кішкентай жұлдыз.

Процесс секундтың миллиардтан бірнеше бөлігін алады. Эксперименттің мақсаты – «бос» энергия алу. Рас, мини-жұлдыздың қабынуына үлкен энергия жұмсалады, бірақ ғалымдар жақын арада мини-жарық қондырғы сіңіргеннен гөрі көп энергия шығарады деген үмітін жоғалтпайды.

«Бұл тарихи нәтиже, ондаған жылдар бойы қажырлы еңбектің, инновациялар мен тапқырлықтың, жаппай командалық жұмыстың және түпкілікті мақсатқа тынымсыз назар аударудың шарықтау шегі», - деді MIT плазма және синтез орталығының физигі Йохан Френьер.

Виагра Альцгеймер ауруының қаупін азайтады

Кливлендтегі (АҚШ) жеке клиника ғалымдарының зерттеуі силденафил препаратының (жақсы Виагра деген атпен белгілі) Альцгеймер ауруының даму ықтималдығын айтарлықтай төмендететінін көрсетті.Одан 6 жастан асқан адамдардың 65%-ы зардап шегеді. Мидың сұр заты әсер етеді, соның салдарынан есте сақтау қабілеті жоғалады.

Ғалымдар өтініштерді талдады медициналық сақтандыру 7,2 миллион адам. Олар силденафилді қабылдау оны қабылдамаған пациенттермен салыстырғанда келесі алты жыл ішінде аурудың даму мүмкіндігін 70% дерлік төмендететінін анықтады.

Әрине, мұндай нәтижелер себеп-салдарды дәлелдемейді. Силденафилді қабылдаған адамдар басқа препараттарды немесе физикалық белсенділікті пайдаланған болуы мүмкін, бұл аурудың құрбаны болмау мүмкіндігін арттырады.

Дегенмен, зерттеушілер олар айтадытабылған корреляция силденафилді Альцгеймер ауруына қарсы препараттардың негізгі үміткері ретінде анықтауға жеткілікті.Жеке клиниканың ғалымдары себепті байланыс бар екенін дәлелдеу немесе жоққа шығару үшін зерттеу жүргізбек.

Тірі роботтарды көбеюге үйретті

AI-инженерлік және қолдан жасалған ксеноботтар - бақа эмбриондық жасушаларынан жасалған тірі машиналар - өздігінен көбейе алады. Алғаш рет ксеноботтар ұсынылды АҚШ ғалымдары 2020 ж. Оларды жасау үшін оңтүстік африкалық бақа Xenopus laevis эмбриондарынан алынған дің жасушалары пайдаланылды.

Бақаның геномы өзгеріссіз қалды, бірақ жасушалар қайта бағдарламаланды. Инкубациядан кейін 3-ға жуық жасуша кішкентай пинцет пен электродтың көмегімен қолмен қосылды. Осылайша жасалған ксеноботтар қозғалып, нысаналарды тауып, зақымдануды қалпына келтіре алады.

Жаңа жұмыста ғалымдар ксеноботтарды өз түрлерін жасауға үйретті. Бұл өсірудің мүлдем жаңа тәсілі. «Ересектер» ксеноботтары жасушаларды жинайды, ал бірнеше күннен кейін «нәрестелер» толыққанды ксеноботтарға айналады.

Ксеноботтар кинематикалық өзін-өзі репликация деп аталатын нәрсені пайдаланады, бұл процесс бұрын тек молекулалық деңгейде байқалған.

Ксеноботтардың қай түрі көбеюге қолайлы екенін анықтау үшін ғалымдар жасанды интеллектке жүгінді. Суперкомпьютерде жұмыс істейтін эволюциялық алгоритм миллиардтаған ксеноботтардың дене пішіндерін сынап көрді және оның тиімді кинематикалық өзін-өзі репликациялауды қамтамасыз ететінін анықтады.

Бұл тапсырманы орындауға суперкомпьютер бірнеше ай жұмсады. Ол аттас ойындағы «Пакменді» еске түсіретін С-пішіндісіне қоныстанды. Содан кейін ғалымдар компьютер ұсынған схемаға сәйкес роботтарды жинап, жаңа ксеноботтардың бірнеше ұрпақ бойы сәтті көбейе алатынын көрсетті.

Жұмыс авторлары ксеноботтардың көбею процесін тереңірек түсінуге мүмкіндік береді деп есептейді. Олар регенеративті медицина үшін тірі машиналарды жасауға, дәрі-дәрмектерді жасауға және судағы микропластиктерді жинауға мүмкіндік береді.

Қартаюды тоқтататын дәрі

Қартаю процесін тоқтататын және денені жасартатын препараттарды қолдану бес-он жылдан кейін басталуы мүмкін. Жапон ғалымдары қартаю жасушаларынан арылуға болатын механизмді тапты.

Токио университетінің Медицина ғылыми-зерттеу институтының профессоры Макото Наканишидің айтуынша, ағза функцияларының жасқа байланысты әлсіреуі қабыну процестерін тудыратын органдарда «қартаю» жасушаларының жиналуынан туындайды.

Оларды 60 жыл бұрын американдық Леонард Хейфлик ашқан. Ол жасушалардың тек бірнеше рет бөлінетінін анықтады. Жақында жүргізілген зерттеулер ДНҚ-ның зақымдалуына немесе тотығу стрессіне байланысты бөліну тоқтауы мүмкін екенін көрсетті.

«Егер сіз «қартаю» жасушаларын алып тастасаңыз, онда сіз қабыну процестерін тоқтата аласыз, сондықтан қартаюдың айтарлықтай тежелуіне қол жеткізе аласыз», - деді Наканис.

2014 жылы ғалымдар жасушалардың неліктен көбейе алмайтынын анықтап, молекулалық механизмді тапты. Олар барлық «қартаю» жасушаларына тән қасиеттері бар жасушаларды жасап, оларды ғана өлтіретін нәрсені іздей бастады.

Ғалымдар GLS1 ферментінің «қартаю» жасушасы үшін маңызды екенін анықтады. Ол глютамин алмасу процесімен тығыз байланысты. Қышқыл ортада өмір сүру және бейтараптандыру үшін жасушаға глутаминнің глутамин қышқылына айналуы нәтижесінде түзілетін аммиак қажет, т.б. GLS1 талап ететін процесте.

Зерттеушілер қатерлі ісікке қарсы дәрі ретінде клиникалық сынақтан өтіп жатқан препаратты пайдаланды. Бұл препарат ескі тышқанға енгізілген. Нәтижесінде жасқа байланысты өзгерістерге ұшыраған органдар мен құрылымдардың күрт жақсаруы болды. Инъекциядан кейін ғалымдар диабеттік ауру мен атеросклероз белгілерінің жақсарғанын байқады.

«Қартайған» жасушалардың шоғырлары Альцгеймер және Паркинсон ауруын тудырады. Бір дәрі жасқа байланысты аурулардың көптеген түрлерін жақсартып, жасаруға қол жеткізе алады», - деді профессор.

Препараттың адам үшін қауіпсіз екендігі дәлелденсе, ол ең алдымен прогерия – ерте қартаю синдромы бар адамдарға қолданылады. Содан кейін - жасына байланысты бұлшықеттердің әлсіреуі салдарынан қалыпты өмір сүре алмайтындар үшін. Кезекте тұрған бүйрек жеткіліксіздігі бар, диализге мұқтаж науқастар да бар.

СО2-ны оттегі мен көміртекке айналдыруды үйренді

Австралиялық ғалымдар көмірқышқыл газын оттегі мен көміртегіге айналдыратын қарапайым және тиімді зауыт жасады. Оны масштабтау жағдайында отынды жағу кезінде көмірқышқыл газының орнына іштен жанатын қозғалтқышы бар автомобильдер, көмір немесе газдағы ЖЭС және өнеркәсіптік қондырғылар таза оттегін шығара алады.

Көлемі екі литр болатын тәжірибелік қондырғы көмірқышқыл газының галлий арқылы өтуімен байланысты физикалық-химиялық құбылыстарға негізделген. Бұл 30 градус температурада еритін сұйық метал деп аталады.

Қоспаға сұйық түрдегі галий мен нанобөлшек түріндегі галлийден басқа, наноөлшемді күміс таяқшалар қосылады. Жұмыс кезінде қоспасы қарқынды араласады. Бұл трибоэлектрохимиялық реакцияларды тудырады. Үйкеліс күшінің әсерінен сұйықтықтар қатты толтырғыштардың беттерімен белсендірек әрекеттеседі.

Ғалымдар ықшам қондырғы бір ай бойы сипаттамаларын өзгертпестен минутына 100 мл СО2 түрлендіретінін хабарлады.

Бір тонна СО2-ні оттегі мен қатты көміртекке айналдыру үшін 230 кВт/сағ электр энергиясы жұмсалды, бұл 100 доллар тұрады. Түрлендіру тиімділігі 92%-ға жетті. Көміртек қабыршақтанып, жай ғана бетіне қалқып шығады.

Ғалымдар мұндай қондырғыларды қазба отынмен жұмыс істейтін әрбір автокөлік пен электр станциясымен жабдықтауға болады деп есептейді, нәтижесінде ауа көз алдымызда тазарады. LM Plus технологияны коммерцияландыру үшін құрылған.

Ғалымдар жарықты затқа айналдырды

Американдық Брукхавен ұлттық зертханасының зерттеушілері жарықты электрондарға түрлендіру үшін күрделі бөлшектер үдеткішін пайдаланады. Бұл құбылыс планетада алғаш рет орын алып отыр. Шабуыл ғасырға жуық уақыт бұрын ықпалды физиктер жасаған болжамдарды растады.

Фотондардың, жарықтың массасыз бөлшектерінің электрондарға, заттың элементар бөлшектеріне айналуын релятивистік ауыр иондық коллайдер RHIC зерттеушілері жасады. Бұл жұмыстың теориялық алғышарттары 20 ғасырдың басында пайда болды. Оларды сынау үшін ғалымдар электромагниттік трекер детекторын (STAR) жасады.

Жоба авторы Чжанбу Сю: «Жұлдыздар бір-біріне сәйкес келді, осылайша біз табысқа жеттік», - деді.

Эксперимент нәтижелері астрофизиктер мен космологтар үшін пайдалы болады.

Тікұшақ басқа планетаға ұшып кетті

2021 жылдың басында Perseverance ғарыш кемесі Марс бетіне қонды. Онымен бірге ғалымдарды да, ғарыш әуесқойларын да таң қалдырған Ingenuity тікұшағы келді.

Марстың 30 күнінде бес рейс жасап, апатқа ұшырау жоспарланған болатын. Жоба авторлары тікұшақтардың Марс атмосферасында жұмыс істей алатынын білгісі келді. Дегенмен, Ingenuity әуеге көтеріліп қана қоймай, сонымен қатар ауыспалы маусымда аман қалды және роверге планетаны зерттеуге көмектесті. Алты ай бойы тікұшақ бірнеше рекорд орнатты, ал NASA оған одан да көп үміт артып отыр.

Тікұшақ 18 шақырым қашықтықты жүріп өтіп, 3,6 ұшуды орындап үлгерді. Ол 12 метр биіктікке көтеріліп, 18 км/сағ жылдамдықпен ұшып, 30 минут ұшуда болды. Құрылғы автоматты: жетекшілер командаларды жібереді, ал тікұшақ оны өзі жасайды.

Құрылғының бағдарламалық құралы тек тегіс беттің үстінде ұшуды болжайды. Әзірлеушілер тікұшақты таулы жерде жұмыс істеуге үйреткен жоқ, өйткені оның мұнша ұзаққа созылатынын ешкім ойлаған жоқ.

Салмағы 1,8 келі болатын құрылғыны жасауға NASA 85 миллион доллар жұмсады. Тапқырлық Марс атмосферасында ұша алды, оның тығыздығы Жердікінен 72 есе төмен. Сонымен қатар, ол аэроғарыштық технологияның дамуына өлшеусіз үлес қосты.

Сүт безінің қатерлі ісігіне қарсы вакцина сынақтары басталады

Кливлендтегі клиника жариялады үштік теріс сүт безі обырының (TNRMZ) дамуын болдырмайтын препараттың бұрын-соңды болмаған клиникалық сынақтарының басталуы туралы - осы аурудың ең агрессивті түрі.

Статистикаға сәйкес, сүт безі қатерлі ісігінің бұл түрі көбінесе 40 жасқа дейінгі әйелдерде, сондай-ақ туа біткен генетикалық мутация (BRCA1) бар адамдарда диагноз қойылады, бұл осы аурудың даму қаупін айтарлықтай арттырады.

Бұл мутация актриса Анджелина Джолиге мұра болды. Оның қатерлі ісіктің осы түріне шалдығу ықтималдығы 87% екенін білгеннен кейін ол екі кеудесін де алып тастады. Операциядан кейін актрисаның ауырып қалу қаупі 5 пайызға дейін төмендеген.

Бірнеше зерттеу топтары аурудың даму қаупін айтарлықтай төмендететін вакцина жасауға тырысуда. Дегенмен, әлеуетті препараттарды сынау әлі де жануарларға зертханалық тәжірибелермен шектеледі.

Олардың арасындағы екі апталық үзіліспен үш инъекция түрінде енгізілетін препараттың әсері денеде белгілі бір ақуызды іздеуге негізделген.

Ол әдетте жас аналарда емшек сүтімен емізу кезінде ғана өндіріледі. Қалған уақытта қандағы бұл ақуыздың болуы ықтимал ісіктің болуын көрсетеді. Анықталғаннан кейін вакцина иммундық жүйеге сигнал жібереді.

Препарат TNRMZ ерте кезеңде диагноз қойылған және дәстүрлі терапиямен емделетін еріктілерде сыналатын болады. Келесі қадам қауіп тобындағы сау еріктілерге вакцинаны сынау болады. Олардың арасында BRCA1 генінің тұқым қуалайтын мутациясы бар әйелдер бар.

Кеңістіктің қисаюының мүмкіндігі дәлелденді

NASA-ның бұрынғы аэроғарыш инженері Гарольд Уайт кездейсоқ әрекет жасады ашу, бұл соғыс көпіршігі немесе Алькубьер көпіршігі деп аталатын шындықтың әлемдегі алғашқы растауы болды. Бұл адамзатқа жұлдыздарға жол ашуы мүмкін.

Уайт - бұрма дискінің әуесқойы. Ол DARPA-мен келісім-шарт бойынша жұмыс істейді және қатарлас өзінің коммерциялық емес ұйымын Limitless Space Institute (LSI) дамытады.

Өзінің зерттеулерінің, LSI жұмысының және DARPA жобаларының үйлесімі зерттеушіге таңғажайып жаңалық ашуға мүмкіндік берді: басқа ғалым бұл құбылысқа назар аудармайтын қабырға көпіршігінің пайда болуын көру.

DARPA үшін Уайт Касимир әсерін зерттейді. Бір қызығы, ол микродеңгейде белгілі бір кванттық құбылыстардың вакуумде еркін туып, жоғалып кететін бөлшектердің әсерінен екі объектінің өзара тартылуы түрінде көрінуіне мүмкіндік береді.

Макрокосмада бұл әсерді мұхиттағы қоқыс аралдарының туылуы кезінде байқауға болады. DARPA үшін ғалым заттардың беттерінің геометрия құбылысын зерттеді.

Конфигурациялардың біреуі үшін энергияның таралуын талдағанда, энергияның таралуы теориялық физик Мигель Алькубьердің деформация көпіршігі болуы мүмкіндігі туралы жарияланымдарына сәйкес келетіні анықталды. Бұл – жарық жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен кеңістік пен қозғалыстың техногендік қисаюына апаратын жол.

Уайт не нәрсеге тап болғанын бірден түсінді. Ол жұлдызды кемелерге арналған двигательдер бір күні шындыққа айналады деген сенімде одан әрі нығая түсті. Ашудың нәтижелерін бекіту үшін ол ортасында диаметрі 4 микрометр шары бар диаметрі 1 микрометр цилиндрмен тәжірибе жүргізуді ұсынады.

Объектілердегі және оның айналасындағы энергия тығыздығының үш өлшемді таралуын зерттеу жаңалықты растайды немесе оны жоққа шығарады. Уайттың өзі эксперимент жүргізбейді. Бұл жол тарихта қалғысы келетіндердің барлығына ашық.