Неожиданные научные открытия 2020 года, которые изменят будущее

17 февраля 2021, 18:08

Ежегодно в мире науки происходят открытия, меняющие наше будущее. О самых неожиданных из них доступным языком рассказал популяризатор науки, автор и ведущий подкаста «Голый землекоп» Илья Колмановский. Публикуем отрывок из его книги «Научные открытия 2020», из которого вы узнаете о необычном виде ихтиозавров, о мечехвостах, способных помочь медицине, и «перепрошитом» человеке-киборге.

.marker { background: #FFE3E0; background: linear-gradient(180deg,rgba(255,255,255,0) 45%, #FFE3E0 55%); } .disclamer { display: block; background-color:#f3f9f9; font-family:sans-serif; font-size: smaller; text-align: left; padding: 10px; } .disclamer1 { display: block; background-color:#FFE3E0; font-family:sans-serif; font-size: smaller; text-align: left; padding: 10px; }

Научные открытия 2020

Илья Колмановский, Андрей Попов

Издательство Альпина Паблишер, 2021

Ихтиозавр, пойманный на удочку

Молодой палеонтолог из России Николай Зверьков несколько лет назад приехал в лондонский Музей естествознания (где происходит действие фильма «Приключения Паддингтона») с пятиметровым удилищем, скотчем и фотоаппаратом. Он намеревался изучить древнейшие скелеты морских ящеров, которые висят на стене под самым потолком.

Этим некрупным ихтиозаврикам не повезло. Их скелеты откопали 150 лет назад и, на скорую руку зарисовав детали устройства ласт и челюстей, повесили в музее очень высоко, где их нельзя толком разглядеть.

Когда смотришь на старинные рисунки, кажется, что у ихтиозавров совсем короткие ласты. Из-за этого они получили название Nannopterygius, «крошечноластый». Но Николай Зверьков не поверил этим рисункам. Он вообще с детства ничему не верит, а все проверяет сам. Кстати, имейте в виду: это отличный способ совершить открытие!

Единственная возможность изучить скелеты в музее — поднять фотоаппарат на огромную высоту. Дождавшись выходного дня, Зверьков примотал камеру скотчем к уде, раздвинул удилище на полную длину и немедленно увидел: ласты у «крошечноластого» — совершенно обычные. Быстро сделав несколько снимков, ученый превратил их в наглядные рисунки и начал готовить революцию. Он стал писать коллегам из разных стран с просьбой внимательно посмотреть на мелких ихтиозавров в их коллекциях.

И тут выяснилась замечательная вещь. В каждом европейском музее были свои мелкие ихтиозавры, и всюдуим давали разные имена. Вот такой «патриотизм»: это наш, наш собственный норвежский (английский, немецкий, московский) ихтиозавр, и со своим собственным названием! Но, только посмотрев на них свежим взглядом, удалось доказать: на самом деле все это — один вид. Ведь в ту эпоху, 200 млн лет назад, от Лондона до Москвы простиралось единое море. И в нем плавало практически единое стадо ихтиозавров!

В 2020 году Зверьков опубликовал про своих ихтиозавров научную статью, и теперь начнется самое интересное: ученые станут расследовать историю этого вида, как он жил, как размножался, кого боялся, кого ел. Он все равно будет называться Nannopterygius, таковы правила — останется самое старое название. Ну и пусть, зато сохранится напоминание о том, как важно иногда перепроверять старые истины.

Storytel — международный сервис аудиокниг по подписке. В библиотеке Storytel собраны аудиокниги практически всех жанров, от классики и нон-фикшена до лекций, стендапов и подкастов. Это сервис, который решает проблему чтения. Он позволяет слушать аудиокниги всегда и везде: во время тренировки, готовки еды, дороги на работу и обратно, в самолете, перед сном и когда угодно еще. Storytel создает и записывает собственный уникальный контент — лекционные проекты, подкасты, аудиосериалы, а также сотрудничает с лучшими голосами страны.

Голубая «кровь» или проверка проверки

Мечехвосты — это такие древние существа, чей шоколадного цвета панцирь размером и формой похож на перевернутую тарелку, а длинный хвост действительно напоминает кинжал. А ноги у них почти как у скорпионов — они, собственно, родственники, только мечехвосты живут в океане и на берег выходят исключительно для того, чтобы отложить яйца во влажный песок.

Они прожили совершенно без новостей полмиллиарда лет. Возникли и вымерли динозавры, возникли и вымерли мамонты, появились люди — а мечехвосты продолжали заниматься своими делами. А потом оказалось, что удивительная голубая «кровь» мечехвоостов — самая дорогая жидкость на свете и от нее зависят наши жизни. В связи с этим мечехвостам пришлось очень туго. А в пандемию COVID-19 им вообще грозит вымирание.

Дело в том, что в последние сто лет мы производим все больше и больше разных лекарств, которые вкалывают людям при помощи шприца: вакцины, обезболивающие, антибиотики… Каждый, кто читает эти строки, получил в жизни десятки уколов. Вы, конечно, помните, что при уколе можно занести инфекцию — поэтому место укола протирают спиртом. А шприц и игла, пузырек с лекарством и вода, пробочка пузырька и абсолютно все оборудование на заводе, где делают лекарство, должны быть стерильными: ни одной живой бактерии. Это не очень сложно, и мы давно придумали, как строить такие заводы и, главное, проверять, нет ли у бактерий шанса где-то поселиться и размножиться. Все можно прогреть, продезинфицировать спиртом.

Но, несмотря на все меры предосторожности, в определенный момент обнаружилось, что, если сделать какой-то укол миллионам людей, у части из них почему-то развивается аллергия и некоторые даже умирают. Словно в любом лекарстве может оказаться что-то еще, опасное для человека…

Выяснилось, что даже убитые бактерии — опасны. Хотя сами они уже не могут заражать организм, их убитые «тельца» содержат опасный тип яда, так называемый эндотоксин

Быстро проверить, нет ли в лекарстве следов этого токсина, было невозможно. Любой укол был лотереей. И тогда на выручку пришли наши герои — мечехвосты. Оказалось, что их организм выработал систему защиты от токсинов: как только их ярко-голубая «кровь» вступает в контакт с таким ядом, тут же образуется сгусток. Если это происходит в пробирке, такой темный сгусток хорошо видно невооруженным глазом. Он чем-то похож на сгусток крови, который образуется в ранке, тоже для защиты, и останавливает кровотечение. Поищите такие штучки у себя на коленях или локтях, если вы недавно падали на асфальт, — есть?

Сегодня мечехвостов собирают на берегу Атлантического океана, в штате Нью-Джерси (США). В особых стерильных лабораториях у этих животных забирают кровь из вены. Потом их выпускают обратно в море. Это чем-то напоминает дойку коровы, только один литр (пакет молока) такой жидкости стоит около 1 млн рублей (как 20 000 пакетов молока). На любом производстве лекарств используют всего несколько капель: берут пробы из всех баков и чанов, из всех пузырьков, проверяют некоторые пробочки и некоторые иголочки. Если где-то увидят тот самый грозный сгусток — тут же уничтожают всю партию. Это все равно что сигнал пожарной тревоги.

В последнее время мечехвостов стало меньше. Экологи считают, что те часто гибнут, отдав кровь: возможно, погибает один из трех, а не один из ста, как нас уверяют фирмы-заготовители. А скоро мечехвостам предстоит принять на себя серьезный удар и защитить миллиарды человек одновременно. Догадываетесь почему? Ну конечно! Для того, чтобы остановить пандемию, мы должны будем подготовить вакцину и вколоть ее огромному количеству людей по всему миру.

Вообще-то у нас уже есть искусственная жидкость, которая работает как «кровь» мечехвостов. Ее тоже можно применять на заводах. Уже два года именно так проверяют безопасность лекарства от головной боли. Причем обязательно тут же используют и голубую «кровь» — для подстраховки.

И вот в 2020 году закипел спор: как мы будем защищать себя от токсинов при производстве вакцины? Правительство США запретило применять новый тест — он еще слишком мало используется, следовательно, есть риск, что не сработает в одном случае на миллион и кто-то из вакцинированных пострадает. В Европе разрешили — значит, уже не так много мечехвостов погибнет.

Киборг, которого перепрошили

Иан Буркхарт неудачно искупался в океане: подпрыгнул на высокой волне, нырнул головой вниз, но наткнулся на мель и сломал шею. Друзья довезли его до больницы, и оказалось, что Иан полностью парализован. Началась очень трудная жизнь в инвалидном кресле: чтобы совершить любое, даже самое простое действие, ему теперь нужна помощь.

Девять лет назад Иан увидел объявление и решил добровольно поучаствовать в опасном эксперименте. Врачи под общим наркозом сделали отверстие у него в голове и вживили чип в ту часть мозга, где возникают мысли о движении. Иан стал одним из первых в мире киборгов — у него есть разъем для подключения компьютера. Теперь Иан живет с крышечкой на голове, которую нельзя мочить, но, когда надо, ее отвинчивают и подключают его к системе. Компьютер расшифровывает сигналы мозга и понимает, что человек решил, например, сжать подлокотник своего инвалидного кресла.

Сигнал идет по особым электродам, подключенным к мышцам руки: эти проводки могут давать мышцам легкий удар током и добиваться, чтобы они сработали. В первый же день, когда Иана подключили к этой системе, он подумал: «сжать стакан, сжать стакан» — и был совершенно счастлив и поражен тем, что увидел. Рука схватила предмет на столе! Пусть и ненадолго, всего лишь на несколько часов работы в лаборатории, но этот человек снова получил возможность управлять своим телом! Он научился играть в компьютерную игру Guitar Hero и пользоваться кредитной карточкой.

К сожалению, все это было осуществимо только в лаборатории. Потом оборудование отключали, снимали, крышечку завинчивали, и Иан отправлялся домой, к своей обычной жизни.

Чип Иана должен был проработать всего год — на больший срок никто не надеялся. Но устройство прослужило гораздо дольше. Так долго, что на работу в этот проект успели прийти новые ученые. У одного из них, по имени Патрик Гензер, возникла идея: сделать новую прошивку, добавить новую функцию. Ну, почти так же, как вы ставите новую игру на телефон, — только это не телефон, а живой человек.

Дело в том, что Иан ничего не чувствует пальцами руки. Вот вы берете предмет не задумываясь, но на самом деле ваш мозг успевает сто раз спросить у вашей руки, правильно ли происходит захват, не соскользнет ли палец, это легкий бумажный стаканчик и его можно помять, повредить или это тяжелый предмет и его можно выронить. А Иану, чтобы взять предмет, нужно внимательно смотреть на него — в этот момент он, например, не видит собеседника.

Разбираясь с файлами в компьютере, Патрик понял, что в потоке сообщений о двигательных сигналах Иана он видит нечто странное. Оказалось, что, несмотря на перебитую шею, в мозг молодого человека все-таки поступает сигнал о том, что чувствует рука, — просто слишком слабый, чтобы его уловило сознание. Но компьютер научился ловить и этот сигнал. Как бы доставить его в сознание Иану? Очень просто.

Сообщение о том, что рука чего-то коснулась, компьютер превращал в команду мотору, и на плече юноши с большой силой сжималась особая манжетка. Это пожатие Иан отлично чувствовал! Ученые завязали ему глаза и попросили поднять руку и опустить на стол. Иан не мог угадать, просто ли упала рука на стол или обхватила толстый деревянный штырь, по форме похожий на банку газировки.

Но как только включили новую систему, киборг стал каждый раз угадывать правильно: он быстро выучил новый язык, научился понимать, что сжатие манжетки — это то же самое, что ощущение от пальцев, обхвативших какую-то вещь.

Правда, потом деньги в проекте кончились, и уже год Иан сидит дома и грустит. В пандемию у ученых появилось время, и они смогли подготовить великолепную научную статью про этот эксперимент. Я прочитал ее и поговорил с Ианом и Патриком, чтобы получше разобраться в этой истории.

Очень надеюсь, что деньги найдутся и Иан продолжит работу в экспериментах, — она дает ему ощущение смысла в жизни, а еще надежду очень многим людям вроде него. Ведь когда похожие устройства можно будет просто надеть на голову и носить, каждый желающий сможет стать киб м и управлять дополнительными роботизированными руками усилием мысли.

В рубрике «Открытое чтение» мы публикуем отрывки из книг в том виде, в котором их предоставляют издатели. Незначительные сокращения обозначены многоточием в квадратных скобках. Мнение автора может не совпадать с мнением редакции.