Лілія Чавага. Наука та філософія Володимира Вернадського, серія 25 аналогових колажів до проєкту «25 шедеврів України», 2016
Підбиваючи підсумки цього надскладного та трагічного для України року, варто пам’ятати, що життя є набагато ширшим, глибшим та змістовнішим за війну. Власне, й ведеться ця війна заради того, аби українці могли жити на повну й бути рівноправною часткою вільного, сучасного та прогресивного світу. А оскільки запорукою прогресу є, зокрема, й розвиток науки, наукові досягнення у певному сенсі є не менш важливими за перемоги у битвах.
#1 ШТУЧНА РУКА ЗІ ШТУЧНИМ ІНТЕЛЕКТОМ
Тож зовсім не випадково журнал Time включив до свого рейтингу найкращих винаходів року, що минає, розробку від українського стартапу Esper Bionics — це біонічний протез руки нового покоління, створений на базі штучного інтелекту.
Відтак чим довше працює, тим більшу кількість вмінь та навичок опановує. У цьому штучній руці допомагають 24 переносні датчики, за сприяння яких прилад виявляє та обробляє м’язову активність та імпульси, що йдуть від людського мозку.
#2 СЕРЦЕ СВИНІ ПРИЖИЛОСЯ В ЛЮДИНІ
Ще одним «нерідним» органом, який увійшов до ТОП наукових відкриттів та новацій 2022 року, стало серце. Точніше, генетично модифіковане серце свині. Його на початку січня пересадили 57-річному чоловікову у термінальній стадії невиліковної хвороби.
Традиційна, тобто від людини-донора, трансплантація в цьому випадку була приречена на провал. Відтак для пацієнта, який протягом восьми тижнів був прикутий до ліжка через небезпечну для життя аритмію, єдиним шансом на порятунок стала участь в експерименті із пересадки серця свині.
Операція пройшла вдало, але за декілька тижнів чоловік пішов із життя. І весь цей час трансплантований орган добре функціонував, а результати розтину померлого не виявили жодних ознак відторгнення свинячого серця людським організмом.
Тож залишається сподівання на те, що подібні трансплантації мають шанс на тривалий успіх.
#3 ФІОЛЕТОВІ ПОМІДОРИ ЗБАГАТИЛИ АНТИОКСИДАНТОМ
А ось ця генетична модифікація може порадувати любителів помідорів та фіолетового кольору. Саме такий вигляд мають ГМО-ягоди (а помідори — це саме ягоди, а не овочі), продаж яких офіційно схвалило у 2022 році Міністерство сільського господарства США.
Від інших фіолетових помідорів плід праці компанії Norfolk Plant Sciences вирізняється навмисно підвищеним рівнем антоціану. Цей пігмент, який має фіолетове, синє або чорне забарвлення та у великій кількості міститься, зокрема, в ожині та чорниці, має потужні антиоксидантні властивості, а також сприяє захисту від серцево-судинних захворювань.
Утім, на смак насичені антоціаном помідори нічим не відрізняються від своїх сородичів, що мають традиційне червоне або жовте забарвлення.
#4 У МІСЯЧНОМУ ҐРУНТІ ПРОРОСЛА ГУСИМКА
А поки генетики експериментували з кольорами рослин на Землі, вчені з Університету Флориди (США) успішно виростили рослини в ґрунті з Місяця. Для цього вони використали 12 грамів ґрунту, який було зібрано під роботи на земному супутнику у ході космічних місій “Аполлон-11”, “Аполон-12” та “Аполон-17” у 1969 та 1972 роках.
Його розподілили по лунках розміром із наперсток та помістили в пластикові пластини на кшталт тих, що зазвичай використовують для культивування клітин. Кожен такий горщик містив один грам місячного ґрунту, який зволожили поживним розчином. У нього було висаджено насіння рослин Arabidopsis, тобто гусимки — маленької квіткової рослини, яка широко розповсюджена в Європі, Азії та Північно-Західній Африці.
Усі «місячні» рослини проросли, проте мали відмінності від «земних колег» із контрольної групи: деякі були меншими за звичайний розмір або ж повільніше росли. На думку науковців, це свідчить про те, що земним рослинам довелося «попрацювати» над тим, аби пристосуватися до хімічного складу місячного ґрунту та його структури.
Це припущення підтвердив аналіз експресії генів рослин — процесу, при якому спадкова інформація генів використовується для синтезу білка або РНК.
#5 ТЕЛЕСКОП «ДЖЕЙМС ВЕББ» СФОТОГРАФУВАВ «РОВЕСНИКА» ЗЕМЛІ
Паралельно з процесом привчання земних рослин до космічних умов тривала чергова спроба людства зазирнути в космічну далечінь. І спроба виявилась вдалою. Найбільший, найпотужніший та найскладніший у світі космічний науковий телескоп “Джеймс Вебб” допоміг NASA отримати знімки вірогідно найдавнішої у Всесвіті галактики.
Перші п’ять із цих світлин, які були показані в липні 2022 року, містять зображення:
• формування зірок у газових хмарах туманності Кіля, що світяться;
• гігантської екзопланети WASP-96b, що обертається на небезпечно-близькій орбіті навколо батьківської зірки;
• залишків зірки, що вибухнула, яку називають Південним кільцем, або туманністю «Вісім вибухів»;
• злиття галактик у тісно пов’язаному галактичному скупченні Квінтет Стефана;
• далекого Всесвіту, що його можна побачити через лінзове скупчення галактик SMACS 0723, яким воно було 4,6 мільярдів років тому. Саме таким, до речі, плюс-мінус 500 мільйонів років, є вік Землі згідно з останніми даними. Тобто, коли світло від SMACS 0723 тільки вирушило у свій шлях, на нашій планеті ще не було ані життя, хоча б у найпримітивнішій формі, ані бодай кисню в атмосфері.
#6 КОНКУРЕНЦІЮ ПАТРОНУ СКЛАДУТЬ ТАРГАНИ-КІБОРГИ
Зовсім нещодавно за космічними мірками, 354–295 мільйонів років тому, на Землі з’явилися перші тарганоподібні істоти. Сьогодні їхні далекі нащадки надто дошкуляють людству, але людство спробувало не просто приручити прусаків та їхніх родичів, а й спрямувати їх на корисні справи.
Використовуючи ультратонку електроніку та гнучкі матеріали, дослідники японської компанії RIKEN розробили систему для створення дистанційно керованих тарганів-кіборгів. Цих жорсткокрилих комах оснастили крихітним модулем бездротового керування, який живиться від акумулятора, що підключений до сонячної батареї.
Дослідники прикріпили бездротовий модуль керування до ніг та літій-полімерну батарею до грудної клітки комахи за допомогою спеціально розробленого рюкзака, який був сконструйований за зразком моделі тіла таргана.
Рюкзак був надрукований на 3D-принтері з еластичного полімеру та ідеально відповідав вигнутій поверхні таргана, дозволяючи жорсткому електронному пристрою стабільно кріпитися на грудній клітці більше місяця. Ультратонкий органічний сонячний модуль товщиною 0,004 мм був встановлений на спині комахи.
У таких обладунках жорсткокрилі “кіборги” мають повну свободу пересування, завдяки чому їх можна використовувати з пошуковою метою та для порятунку людей. Попри неприємний вигляд та зіпсований імідж у цих пошуковиків є вагома перевага над знаменитим українським Патроном та його чотирилапими колегами: розмір, що дає можливість проникнути у найменшу щілину.
#7 ГЕНОМ ЛЮДИНИ РОЗШИФРУВАЛИ НА ВСІ 100%…
Значно більш кропіткою та тривалою, ніж створення електронних обладунків для тарганів, була робота науковців, які присвятили себе розшифруванню людського геному. Станом на 2003 рік його було картографовано на 92 відсотки. Рік 2022 поставив фінальну крапку в програмі «Геном людини», у ході якої було розшифровано решту вісім.
На цьому відрізку роботи вчені повністю секвенували, тобто встановили послідовність нуклеотидних основ ДНК — аденіну, гуаніну, цитозину та тиміну — Y-хромосоми. Саме вона визначає чоловічу стать у більшості ссавців, зокрема людини, та передається від батька до сина.
Тепер людство отримало повну інформацію про більше ніж 62 мільйони пар основ, що складають Y-хромосому. Точність цієї розшифровки — менше ніж одна похибка на десять мільйонів пар.
#8…І НАВЧИЛИСЯ РОБИТИ ЦЕ ЗА ОДИН ДЕНЬ
Утім, вченим вдалося не лише цілком розшифрувати геном, а й навчитися робити це майже миттєво. Науковці Медичної школи Стенфордського університету (США) розробили новий підхід до надшвидкого секвенування геному, який використовувався для діагностики рідкісних генетичних захворювань.
Тепер таке дослідження триває в середньому вісім, а іноді — й рекордні п’ять годин. Менше ніж за шість місяців команда Стенфордського університету зареєструвала та секвенувала геноми 12 пацієнтів. П’ятьом із них було встановлено генетичний діагноз на основі інформації про секвенування приблизно за стільки часу, скільки триває традиційний робочий день в офісі.
#9 ЕКОЛОГІЧНИЙ «ГОДИННИК»: ПІШОВ ЗВОРОТНИЙ ВІДЛІК
Але ці та багато інших відкриттів меншого масштабу можуть врешті-решт виявитися марними, якщо людство всерйоз не візьметься за вирішення однієї з найголовніших своїх проблем — екологічної.
До прикладу, за перші шість місяців повномасштабного вторгнення Росії в Україну в атмосферу нашої країни було викинуто 46 мільйонів тонн токсичних речовин. За весь 2021 рік цей обсяг склав близько двох тонн. Зважаючи на те, що атмосфера не знає кордонів, проблема очистки цього повітря набуває планетарного масштабу.
Між тим у квітні Міжурядова група експертів зі зміни клімату (МГЕЗК) опублікувала третю й останню частину свого шостого звіту про оцінку зміни клімату, де співголова Робочої групи III МГЕЗК Джим Скеа сказав: «Зараз або ніколи, якщо ми хочемо обмежити глобальне потепління… без негайного та глибокого скорочення викидів у всіх секторах це буде неможливо».
У сценаріях, оцінених командою, обмеження потепління приблизно до 1,5°C (2,7°F) вимагає, щоби глобальні викиди парникових газів досягли піку не пізніше 2025 року та скоротилися на 43% до 2030 року; в той же час викиди метану також необхідно буде зменшити приблизно на третину.
І навіть якщо цієї мети буде досягнуто, людство майже неминуче тимчасово перевищить небезпечний температурний поріг, а повернутися до нижчого рівня можна буде лише наприкінці століття. У той же час для стабілізації температури потрібно буде досягти нульового рівня викидів вуглекислого газу.
Для зменшення показника на 1,5°C (2,7°F) це означає досягнення нульових викидів вуглекислого газу в усьому світі на початку 2050-х років; для 2°C (3,6°F) — на початку 2070-х років. Але це — оптимістичний сценарій.
За сценарієм песимістичним людству незабаром може знадобитися нова оселя, а науковцям — вміння вирощувати земні рослини на марсіанському ґрунті. Або навіть на ґрунті планет, шо обертаються навколо зірок, світло яких не бачить навіть телескоп “Джеймс Вебб”.
