В декабре каждого года редакция одного из самых престижных в мире научных академических журналов Science отбирает претендентов на номинацию «Прорыв года». Это самые важные научные открытия, которые могут привести к прорыву в какой-либо отрасли науки и, в конечном итоге, в нашей обыденной жизни. Победителя определяет совместно сотрудники журнала и читатели, голосующие за  номинантов на сайте Science. Таким образом, определяют десять самых прорывных научных открытий года, с которыми мы вас сегодня и познакомим. Это не совсем обычный топ – тут есть только один победитель и девять призеров, но призеры не ранжируются в каком-либо порядке.

Метод редактирования генома CRISPR-Cas9

Эта технология разработана еще в 2012 году, и в 2012, а также 2013 году была среди номинантов на премию. Но ее последняя, девятая, версия наконец сделала метод достаточно революционным для получения статуса самого важного научного достижения в прошедшем году.

Финальный вклад в проект сделали сотрудники Института Броуда и Института исследований мозга имени Макговерна. Они радикально усовершенствовали CRISPR-Cas9, уменьшив вероятность ошибок в ее работе практически до нуля. Теперь это не просто самый доступный и эффективный, но еще и очень точный метод правки ДНК, а значит — более безопасный для целевого организма.

Ранее в лабораторных экспериментах с помощью CRISPR-Cas9 удалось сделать комаров непригодными для жизни малярийных паразитов и даже отредактировать генетический код «нежизнеспособных» эмбрионов человека. Непредсказуемая технология быстро стала предметом этических дискуссий. Но улучшенная версия CRISPR-Cas9 открывает новые перспективы для безопасных модификаций человеческого тела. Результатами дальнейших изменений генома могут стать лечение наследственных заболеваний, разных форм рака и адаптация органов животных для пересадки в людской организм.

Исследование малых планет Солнечной системы

Два исследовательских аппарата NASA подробно сфотографировали и изучили самые большие из малых планет нашей системы. В марте аппарат Dawn изучил Цереру, крупнейший астероид в астероидном поясе между Землей и Марсом. А в июле аппарат New Horizons достиг Плутона (на фото выше), крупнейшей планеты пояса Койпера, который находится «на задворках» Солнечной системы. В результате ученые сформировали новые представления о размерах, рельефе, атмосфере малой планеты и принципах ее взаимодействия со спутником Харон.

Этими исследованиями аппараты не ограничились, Dawn  отправился дальше изучать крупные астероиды, а New Horizons отправился к перспективному планетоиду 2014 MU69 и если он сумеет его достигнуть, то будет заниматься его изучением до полного исчерпания своих ресурсов.

Именно это научное достижение назвали «Прорывом года» читатели журнала – более 35% проголосовали за эти миссии NASA. ДНК-конструктор CRISPR-Cas9 набрал около 20% голосов, но мнение сотрудников редакции имеет больший вес при конечном определении победителя.

Дрожжи, производящие опиаты

В этом году американские биологи сумели создать генетически модифицированные дрожжи, которые способны из обычного сахара делать опиаты – самые мощные и эффективные обезболивающие, известные человечеству. Это стало возможно благодаря добавлению в дрожжи 21 гена из самых разных источников – трех видов мака, растения золоченая канитель, различных бактерий и даже крыс. В результате была получена культура, производящая из сахара тебаин – прекурсор для синтетических обезболивающих, таких как гидрокодон и оксикодон. Пока технология далека от идеальной – для получения одной дозы обезболивающего требуются тысячи литров культуры, однако в перспективе это позволит значительно упростить и удешевить процесс получения опиатов, которые сейчас делают из природного сырья.

Вместе с потенциальными выгодами ученые признают и возможные риски: нельзя исключить, что новую технологию возьмут на вооружение нелегальные производители наркотиков. Чтобы избежать негативных последствий, специалистам придется сотрудничать со спецслужбами, обеспечивая режим повышенной секретности исследований.

Создание вакцины от лихорадки Эбола

Беспрецедентная кампания по разработке лекарств и вакцин для борьбы с лихорадкой Эбола в мире дала на удивление низкие результаты. Но один потенциальный прорыв все же наметился в 2015 году. Разработанная канадскими учеными вакцина, адаптированная и созданная немецким фармацевтическим гигантом Merck показала достаточно хорошие результаты в ходе клинических испытаний в Гвинее.

 К сожалению, вакцина тестировалась уже в разгар эпидемии, однако опубликованные результаты показывают, что она защищает людей от заражения в 75-100 процентах случаев. Европейское медицинское агентство, однако, считает, что им нужно больше данных для принятия решения об окончательном утверждении этой вакцины в качестве превентивного средства по борьбе с этим страшным заболеванием. Но свет в конце туннеля уже явственно различим.

Homo naledi – новый вид прачеловека

Изучив многочисленные кости, извлеченные из пещеры на юге Африки, группа палеоантропологов во главе с Ли Бергером заявила, что найденные останки принадлежат неизвестному ранее древнему родственнику современного человека. Открытый вид назвали Homo naledi в честь пещерного комплекса, в котором обнаружили кости.

По мнению ученых, тело существа удивительным образом совмещало черты нескольких видов людей, живших в разные исторические эпохи. Например, строением таза Homo naledi напоминал австралопитеков, а формой рук и ступней — современного человека. При этом объем мозга Homo naledi был в два раза меньшим, чем у Homo sapiens. Возможно, дальнейшее изучение находки заставит ученых пересмотреть взгляды на эволюционный путь человека.

Воспроизводимость психологических исследований

Некоторые ученые вообще не считают психологию наукой. И на это у них есть определенные основания – воспроизводимость (повторяемость полученных результатов) в психологии часто бывает очень невысока. До недавнего момента для изучения насколько этот параметр влияет на точность результатов, брались слишком маленькие для статистического анализа выборки. Например, в 2014 году 100 исследователей пытались повторить 27 экспериментов, опубликованных в научных журналах, и получили крайне болезненные результаты – чуть менее трети исследований удалось воспроизвести.

В этом году эти исследования получили новый размах. 270 ученых пытались повторить100 исследований, которые были опубликованы в трех крупнейших научных журналах по психологии. И получили также неутешительную цифру – всего 39% публикаций прошли этот необходимый для научного исследования тест. Несмотря на такой факт, ученые подчеркивают важность психологии как науки, и призывают совершенствовать методы ее использования. Участники эксперимента полагают, что он заставит исследователей внимательнее относиться к своей работе.

Магматические выбросы из глубины земной коры

Сейсмологи из Калифорнийского университета в Беркли посредством компьютерного моделирования раскрыли новые детали движения магмы в земной коре. Как выяснилось, ее потоки, поднимаясь от ядра почти до самой поверхности, соединяются с вулканами. Кроме того, потоки магмы, судя по полученным данным, в три раза объемнее, чем ожидалось. Эти наблюдения дополнили теории о том, как работает охлаждение земного ядра, всего было исследовано 28 таких потоков. Модель также показала, что на глубине 1000 км потоки магмы изгибаются, что может свидетельствовать о неизвестных современной науке свойствах мантии на этом уровне. Предыдущие исследования в основном базировались на данных от землетрясений, но учитывали только начальные толчки, теперь же, благодаря компьютерным технологиям, все данные ложаться в общую картину.

В головном мозге обнаружены имунные клетки

Сотрудники Виргинского университета совершенно случайно совершили фундаментальное открытие – они обнаружили недостающее звено между иммунной и нервной системами человеческого организма. Как оказалось, в мозге тоже присутствуют лимфатические сосуды, по которым передвигаются иммунные клетки. До этого считалось, что каналы лимфатической системы заканчиваются чуть выше шеи. Из-за специфического расположения их просто не замечали в тканях мозга. Это открытие не просто лишний повод переписать учебники. По мнению нейробиологов, оно должно пролить свет на множество темных моментов, связанных с аутизмом, синдромом Альцгеймера и другими заболеваниями мозга, которые плохо поддаются лечению.

Подтверждено существование связи между удаленными квантами

Команде европейских физиков под началом Рональда Хэнсона из Делфтского технического университета удалось полностью подтвердить существование квантовой связи между удаленными частицами. Иначе говоря, исследование показало, что манипуляции с одним объектом могут влиять на другой — связанный с первым, даже если они находятся на большом расстоянии друг от друга. Это открытие имеет большое значение для криптографии, поскольку доказывает высокую эффективность квантовых систем шифрования.

Предположение о том, что наличие связей на квантовом уровне можно доказать экспериментально, впервые выдвинул ирландский физик Джон Белл. В 1981 году он провел тест, показавший высокую вероятность того, что квантовое взаимодействие объектов на расстоянии реально. Группа Хэнсона полностью подтвердила правоту Белла опытным путем и опровергла тем самым теорию Эйнштейна о неких скрытых переменных, якобы объясняющих странное поведение частиц.

Загадка происхождения Кенневикского человека

Группа ученых из университета Копенгагена раскрыла загадку Кенневикского человека, останки которого были найдены на берегу реки Коламбия близ городка Кенневик в штате Вашингтон. Датированные 6500 годом до н.э. они считались принадлежащими евразийской ветви человечества, родство этого существа с коренными американцами отрицалось исходя из формы его черепа и других антропологических данных. По этому поводу в начале 2000-ых разразился судебный скандал: индейцы требовали захоронить тело согласно своим ритуалам, чего не могли позволить ученые. В конце концов, победили последние. Однако датские исследователи сумели извлечь из его костей ДНК и обнаружили гены, характерные для местных индейских племен. Теперь у коренных жителей появились законные основания требовать погребения останков.