Breakthroughs of 21 Century Front10 най-важни научни идеи и технологии, за последните 10 години, според списание Science

1.Тъмният геном

През 2001 за първи път бе разшифрован пълният геном на човека. От този момент в молекулярната биология започна нова ера,тъй като изследователите получиха пълен достъп до всички "инструкции", по които функционират живите системи. Учените събират голямо количество генетични данни, а анализът им води до парадоксален извод: така наречената отпадъчна ДНК, която се смята за ненужен баласт, играе огромна роля в управлението на работата на клетките.

Human Genome1Освен това биолозите изясниха, че множеството инструкции, показващи как да живеем, постъпват не от ДНК, а от относително прости надстройки, които се прикрепват към отделни "букви" на генома.

Накрая третата група клетки се оказват молекулите на РНК, които се синтезират от най-неочаквани участъци на генома и ръководят метаболизма не по-зле от белтъчините. Тези три типа клетъчни "управленци" се обединяват под названието геномна тъмна материя или тъмен геном. През последните 10 години учените се убедиха, че този геном е не по-малко важен от "нормалния".

2.Възраждане на космологията

Cosmology

С развитието на техниката уредите на астрономите стават все по-точни, методите за събиране на данни - все по-надеждни, компютрите, с които се анализират данните - все по-мощни.

Така се развива науката за природата, произхода и историята на Вселената. Постепенно намалява броят на възможните обяснения за устройството на Вселената изобщо и на отделните видове звезди в частност и в астрономията се формира логична теория за всички етапи в развитието на Вселената от нейното раждане до появата на планетата Земя.

В тази теория все още има много бели петна. Загадка например остават първите мигове след Големия взрив. Но общо взето тя не съдържа противоречия и изключва възможностите за спекулации, които прекалено да се отклоняват от генералната линия.

3.Усъвершенствани методи за работа с древна ДНК

Ancient DNA PC Models

През последните години палеонтолозите се сдобиха, благодарение на биолозите, с невероятно мощен метод за анализ. Дълги години те разкриваха данни за външния вид и начина на живот на отдавна измрели същества чрез изучаване на вкаменели кости и оръдия на труда. С помощта на компютърни модели и сравнение с родствени видове, учените могат да възстановят външния вид на същество по една само кост. Но този метод не винаги е надежден.

 Сега биолозите вече могат да отделят ДНК от абсолютно всичко дори когато в изследвания обект има само няколко молекули дезоксирибонуклеинова киселина.

Така за палеонтолозите стана ясно, че ДНК е в състояние да се запази във вкаменелите останки в продължение на стотици хиляди години.

Учените изследваха ДНК на мамути, дешифрираха гена на неандерталците и установиха, че гени на Homo neanderthalensis  има във всеки от нас, днешните жители на Земята.

Това съвършено ново равнище в развитието на палеонтоголията вещае нови открития в близките години.

4.Вода на Марс

Water on Mars

Първото сериозно доказателство в полза на отдавна лансираната хипотеза за влажното минало на четвъртата планета на Слънчевата система бе открито от орбиталната система Mars Odyssey. Събраните данни доказват, че под повърхността на Червената планета има лед.

Предположението беше потвърдено и от други апарати, но окончателно въпросът има ли вода на Марс бе отговорено през 2008 г., когато космическата сонда "Финикс" взе проби от марсианска почва близо до северния полюс на планетата, които след това бяха разтопени в малки фурни.

5.Препрограмиране на клетки

Cells

Всички клетки на организма имат общ произход - тяхна "прамайка" е яйцеклетката, чиито потомци носят копие от нейното ДНК. За разлика от повечето клетки, които изпълняват строго определени функции и пораждат само такива "тясноспециализирани деца", потомците на яйцеклетката могат да станат каквито си поискат.

Учените отдавна предполагаха, че при определени условия всяка клетка в организма може да се върне в първоначалното си състояние и да придобие способност да произвежда клетки, които не приличат на нея.

Тази хипотеза беше потвърдена през последните десет години. Установено бе, че клетките могат да се диференцират ако в тях техния геном бъдат въведени няколко определени гена. С помощта на специален коктейл от белтъчини, клетката може да бъде накарана да забрави за своята тясна специализация.

Това изкуствено диференциране на клетките би трябвало да помогне на учените и на медиците да намерят нови средства за лечение на болести, свързани с умирането на клетки, напр. болестта на Алцхаймер. Могат да допринесат и за нов подход при трансплантациите на органи.

6.Микробиом

Microbiome

От повече от сто години се знае, че в човешкия организъм живеят много бактерии, но не се знаеше колко са те. През последните години американски учени декодираха генома на 178 микроорганизми, които живеят в човешкото тяло. Повечето са безвредни, а бактериите в стомаха дори са жизненоважни за храносмилането. През последните години се изясни, че броят на клетките на бактериите е по-голям от броя на клетките на самия организъм - от всеки десет клетки в човешкото тяло девет са бактериални.

Колективният геном на микроорганизмите , живеещи в човека, бе наречен микробиом. През последните години учените се запознаха с редица интересни факти. Чрез новите и вече не много скъпи технологии, бе изяснено, че във всеки участък от тяло, напр. на два пръста на едната ръка съществуват различни популации от микроорганизми.

Изясни се, че бактериите частично могат да определят много особености на хората, които на пръв поглед изобщо не са свързани  с бактерии. Например, склонността към напълняване.

Бактерии също така определят способността  да бъдат метаболизирани някои лекарства, а могат и да бъдат твърде вредни за своя "стопанин", като провокират заболявания като екзема и псориазис.

7.Екзопланети

Exoplanets

Екзопланета или извънслънчева планета е онази, която се намира извън Слънчевата система (т. е. в орбита около друга звезда, а не Слънцето). Дълги години съществуването им беше само хипотеза. Астрономите знаеха, че във Вселената съществуват много звезди, много от тях приличат на Слънцето, но до тук - заради несъвършенствата на апаратурата.

През 2009 г. приборите на орбиталния телескоп "Кеплер" дадоха възможност да бъдат наблюдавани и изследвани не само далечни планети, но дори и техните спътници. И списъците на учените започнаха бързо да растат - към края на тази година астрономите вече са открили над 500 планети извън Слънчевата система.

През 2008 г. за първи път бяха фотографирани екзопланети, а тази година бе получен спектърът излъчван от планети, обикалящи около звезди в съзвездието Пегас.

8.Възпаление

Inflammation

През последните години изследователите започнаха да подозират, че възпалението не е само процес, който се развива на увредено място на организма или когато е нападнат от болестотворни бактерии.

Много клинични и лабораторни данни показват, че възпалителни процеси са първопричинители на много хронични заболявания. С постоянно възпаление е свързано развитието и задълбочаването на страданието от болестта на Алцхаймер, атеросклерозата, диабета.

Сега вече може би има шанс да бъдат разработени нови, по-ефективни методи за лечение на такива увреждания.

9.Метаматериали

Metamaterials

През 2000 г. няколко учени развиха теорията за необичайните материали, които могат да бъдат създавани изкуствено - особено пречупване на светлината осигурява не техния химически състав, а тяхната структура. Те могат да пречупят светлината и да направят обектите вътре в тяхната обвивка, вкл. хора, невидими.

Метаматериалите са твърди, съставени от миниатюрни пръчки и метални пръстени. Имат отрицателен индекс на пречупване (рефракция) и третират електромагнитната радиация - радар или видима светлина -- по различен начин от нормалните материали.

Свойствата на метаматериалите могат да се настройват фино (за дадени дължини и желаните пътища на електромагнитните вълни), чрез промяна на тяхната молекулярна структура. Именно чрез фината настройка се постига ефектът на невидимост, обясняват учените. Метаматериалите отклоняват електромагнитните вълни около обекта, скрит в тях, и така го правят невидим.

10.Глобалното затопляне

Global Warming

Макар да има и голям брой скептици, повечето учени са убедени, че глобалното затопляне е реалност, а една от причините за това е дейността на човека. Достатъчно данни доказват, според изследователите, че на Земята всяка година става все по-топло.

Любопитно

Пръстените на Сатурн се състоят от частици лед, прах и скали, като някои от тях са с размер колкото песъчинка, а други дори по-големи от небостъргачи.

Вход

Hypercube

Rotating Hypercube