Каких научных прорывов стоит ждать в 2021-м

Победа над коронавирусом, марсианские обитатели и проникновение в глубокий космос — что мы ждем от науки в наступившем, 2021 году?

Елена Кудрявцева

Откуда он пришел?

Победа над новой инфекцией — главное ожидаемое событие 2021 года. Одним из заметных шагов в этом направлении станет работа комиссии из десяти экспертов ВОЗ. Авторитетные ученые объединились, чтобы заняться расследованием происхождения пандемии коронавируса. В международную комиссию входят вирусологи, эпидемиологи, врачи и ветеринары. Возглавляет группу Питер Бен Эмбарек — эксперт по инфекциям, передающимся человеку от животных. Команда надеется обнаружить ближайших родственников вируса у летучих мышей и понять, где именно и как он перешел к человеку. Предстоит выяснить, выступал ли при этом другой вид в качестве промежуточного хозяина и, что наиболее важно, как мы можем предотвратить появление новых пандемических вирусов. 14 января после долгих процедур согласования экспертов все же пустили в китайский Ухань, где, как считается, началась вспышка пандемии. Всего эксперты планируют порядка десяти выездов в Китай для работы.

С другого фланга науки наступают фармакологи.

За прошедший год с помощью искусственного интеллекта и суперкомпьютеров были обнаружены молекулы, которые в потенциале могли бы стать основой эффективных противовирусных препаратов.

Сейчас в разработке находится около 590 экспериментальных лекарств.

Есть ли жизнь на Марсе?

Сакраментальный вопрос о том, пригоден ли Марс для жизни, земляне задают себе на протяжении столетий. В наступившем году на Красную планету приземлятся сразу две миссии, которые вновь попробуют найти ответ. Речь идет об американском марсоходе Perseverance — «Настойчивость» и китайском Tianwen-1 — «Вопросы к небу». Завершающие стадии подготовки и запуск обоих аппаратов проходили во время коронавирусного локдауна — китайский стартовал 23 июля 2020 года, американский — 30 июля, что добавило остроты в работу инженеров. Достичь поверхности планеты американцы должны в феврале нынешнего года, а китайцы — в апреле.

До сих пор одной из главных трудностей при изучении Марса с помощью спускаемых аппаратов становилось приземление. Из-за разреженного воздуха осуществить мягкую посадку тут чрезвычайно сложно: из 18 зондов, отправленных сюда за последние полвека, восемь разбились. Поэтому новые миссии оснащены особыми тормозящими парашютами, которые должны сгладить первую встречу с Марсом. Если говорить о научных задачах, то Perseverance займется изучением кратера Джезеро, недалеко от окаменелой дельты реки. Здесь марсоход соберет образцы горных пород для доставки на Землю. Считается, что условия в этой части Марса могут быть пригодными для существования микроорганизмов. Миссия «Вопросы к небу» состоит из орбитальной станции и спускаемого аппарата, который должен совершить посадку на равнине Утопии. Это относительно ровная местность Марса, где, как предполагают, могли выходить на поверхность грунтовые воды. Так что это место интересно как с геологической, так и с биологической точки зрения. Проект приурочен к столетию коммунистической партии Китая, которое отметят в июле этого года. Если все пройдет штатно, это будет первая китайско-марсианская миссия с высадкой на планете.

Рак сдает позиции

Универсальное лекарство от рака скорее всего так и останется мечтой. Однако в наступившем году медики ожидают серьезного прорыва в этом направлении. Более трех десятков лет ученые мечтали уменьшить размер опухолей, отключив особый белок под названием KRAS. В результате мутации связанного с ним гена начинается бесконтрольное деление клеток, такие опухоли считались «не подающимися лечению».

KRAS был открыт 35 лет назад и до сих пор оставался одной из самых важных мишеней в терапии рака. Считается, что примерно 20–25 процентов случаев заболевания разными формами онкологии связаны с мутациями именно в гене KRAS. Несколько лет назад ученые обнаружили молекулу, способную приостановить работу дефектного белка. За это время были проведены многочисленные исследования на культурах клеток и на грызунах. В 2020 году экспериментальные препараты прошли клинические испытания, теперь ожидаются разрешения на их применение.

Всевидящее око

В наступившем году научное сообщество с нетерпением ожидает запуск телескопа «Джеймса Уэбба» — уникальной космической обсерватории, которую называют преемницей телескопа «Хаббл». Это будет самый сложный и мощный телескоп, который когда-либо запускали в космос. На новом телескопе установлено 6,5-метровое зеркало (против 2,4 метра у «Хаббла»), благодаря чему он сможет заглянуть еще глубже назад во времени и «увидеть» свет галактик, существовавших миллионы лет назад. Надо признать, что у «Уэбба» непростая судьба — он должен был отправиться в космос еще в 2014 году, но из-за сложных технологических решений и постоянного удорожания (уже сейчас его общая стоимость превышает 10 млрд долларов) проект вышел на старт только в 2020-м. На этот раз запуск не состоялся из-за пандемии. Следующая попытка назначена на октябрь 2021 года. Ученые возлагают на телескоп большие надежды, так как он сможет изучать атмосферы близлежащих экзопланет на предмет наличия признаков жизни, исследовать процессы звездообразования и формирования планетных систем, анализировать скопления звезд и галактик, далекие квазары. Сейчас аппарат полностью собран и ждет своего часа в Калифорнии.

Белковая жизнь

Новую эру в биологии предрекают эксперты в связи с недавним прорывом в области изучения белков. В конце прошлого года искусственный интеллект сумел решить задачу, над которой ученые бились полвека,— он смоделировал процесс сворачивания белка. Работа белков — основа основ жизнедеятельности любого живого организма. Сбой этой работы — начало любой патологии — от аллергии до сложных нейродегенеративных заболеваний. Команда DeepMind, принадлежащая Google, разработала алгоритм, способный за несколько часов вычислений предсказать структуру белка с точностью до атома. Это чрезвычайно важно, поскольку форма белка тесно связана с его функцией, и если мы можем предсказать эту структуру, то поймем, как он работает и что делает. В 2021 году команда DeepMind продолжит работу по изучению структуры белков и по их взаимодействию с молекулами ДНК и РНК.

Интересно, что столь фундаментальный прорыв совершила группа специалистов, которая до этого учила компьютерные сети играть в шахматы и в японскую игру го. За прошедший год был сделан целый ряд открытий на стыке биологии и искусственного интеллекта. В первую очередь речь идет о фундаментальном понятии течения болезней.