Открытия российских ученых в 21 веке. Кругом наши. Выдающиеся российские ученые нового тысячелетия. Перейден петафлопсный барьер

Каждый день в мире происходят десятки важных событий, которые касаются ряда сфер человеческой жизни. С начала XXI века наука ни минуты не стояла на месте и каждое мгновение двигалась вперед, открывая новые грани окружающего нас мира и самого человека. За минувшие 15 лет жители планеты успели стать свидетелями целого перечня различных открытий, которые ставят нас на пороге эволюции и новой эпохи. Открытия касались как сферы высоких технологий, так и медицины, истории, биологии, физики и прочих направлений. Некоторые выводы ученых достаточно удивительны и уникальны, другие же становятся подтверждением гипотез и теорий, выдвинутых еще десятки лет назад. Так какими же наиболее значимыми научными открытиями ознаменовался XXI век и что это значит для современного мира?

Одним из наиболее громких и выдающихся открытий последних лет стало н аличие воды на Марсе. Долгое время ученые со всего мира были уверены, что Марс - пустая, строгая и непригодная для жизни планета. В то же время члены NASA и ЕКА продолжали покорять неприступного красного гиганта, пытаясь разгадать, какие же тайны в себе храните космическое тело. Благодаря аппарату

Phoenix, который еще в 2008 году обнаружил уникальный "белый порошок" на Марсе, экспертам и удалось выяснить, что на планете имеется водяной лед. Кроме того, ученые уверены, что ранее на планете также были океаны и моря и последние исследования, проведенные в 2015 году, только подтверждают данную теорию. Специалисты предполагают, что ранее на Марсе была жизнь подобная той, которая сейчас наблюдается на Земле.

Еще одним весьма значимым открытием XXI века безусловно можно считать возможность управления протезом посредством сигналов головного мозга . Данное достаточно существенное достижение было зафиксировано еще в 2001 году, хотя попытки воздействовать на протез благодаря импульсам, поступающим из мозга, предпринимались и ранее. Первые исследования проводились на мышах, но в начале XXI века Пьерпаоло Петрузиелло смог управлять биомеханической рукой с помощью четкого целенаправленного сигнала головного мозга. Данная рука имела соединения и связь непосредственно с электродами и нервными проволоками ученого. Благодаря силе мысли эксперт мог без особого труда управлять протезом, выполняя при этом большое количество функций. Это стало существенным толчком для развития данной сферы и сейчас протезы доставляют носителю минимум дискомфорта при максимуме функциональности.

Достижением текущего 2016 года стало открытие научным миром гравитационных волн , о которых десятки лет назад с восторгом говорил Альберт Эйнштейн. Впервые о прорыве стало известно только 11 февраля, хотя уже ранее эксперты были почти уверены в верности своих предположений. Фактически, открытие являлось неоспоримым подтверждением теории относительности, предложенной Эйнштейном почти сотню лет назад. Оказывается, что практически любая материя, которая успешно движется с ускорением, способна регулярно испускать так называемые уникальные гравитационные волны. Данный исторический прорыв способен, как уверены специалисты, открыть перед миром новые ранее неизвестные грани Вселенной.

Следующим весьма выдающимся и несколько настораживающим открытием XXI века стало быстрое таяние ледников . Вопреки всем прогнозам экспертов скорость таяние крупных ледников в течение последних лет существенно выросла. Более того, этот процесс ускоряется с каждым годом, что представляет собой весьма значительную угрозу для прибрежных регионов, поскольку уровень воды в мировом океане стремительно увеличивается и целые города могут быть затоплены.

Одним из наиболее "свежих", но не менее важных научных открытий в области истории, о котором стало известно накануне, является обнаружение двух тайных комнат в гробнице Татунхамона. Во время работы археологи использовали специальные радиолокационные установки, которые объединяют в себе методы измерения координат и определения свойств целого ряда объектов с помощью радиоволн. Как считают эксперты, ранее гробница, в которой возлежал Татунхамон, была предназначена для Нефертити, но из-за ранней смерти его похоронили именно здесь.

В ходе исследований и экспериментов на лабораторных мышах ученым в 2015 году фактически удалось обнаружить своеобразный эликсир молодости . Суть данного достижения заключается в обнаружении удивительной особенности - при переливании крови молодого человека в тело более пожилого в организме последнего происходят некие метаморфозы. Предположительно, в молодой крови есть фактор под названием GDF11, который фактически способен омолаживать сердце, существенно увеличивать мускульную силу и провоцировать рост нейронов непосредственно в мозгу.

Очередное глобальное достижение человечества с начала XXI века - открытие десятков экзопланет . После исследования Солнечной системы астронавты решили покорить новые горизонты и двинуться дальше - за пределы знакомого нам пространства. Благодаря сверхмощным телескопам ученым удалось найти множество уникальных экзопланет на которых, теоретически, вполне могла бы существовать полноценная жизнь, как и на Земле. Подобные открытия могут быть свидетельством того, что мы далеко не единственные живые существа во Вселенной.

До сих пор, несмотря на прогресс и постоянное совершенствование медицины, рак продолжает оставаться одним из самых страшных недугов, уносящих миллионы жизней. Совсем недавно ученым из Калифорнийского университета удалось обнаружить уникальные свойства артемизинина или полыни . Как оказалось, данное растение крайне эффективно при борьбе с раком легких, поскольку способно всего за 16 часов успешно уничтожить порядка 98% раковых клеток. Это огромный шаг вперед, который позволит в ближайшее время найти новые уникальные методы борьбы с недугом.

В дополнение к вышеуказанным открытиям ученым также удалось добиться получения стволовых клеток путем этического применения . Эксперты сразу из нескольких крупных университетов практически в одно время сумели весьма успешно получить из зрелых клеток кожи взрослого человека полноценные стволовые эмбриональные клетки. Это позволит выращивать индивидуальные органы для человеческого организма, которые не будут отвергаться после пересадки.

Еще одно впечатляющее событие XXI века - подтверждение факта существования так называемой темной материи , из которой состоит значительная часть Вселенной. Ученые сумели взвесить имеющийся в скоплении Пуля газ и доказать, что нас окружает нечто загадочное и уникальное. Правда, до сих пор неясно, что же на самом деле представляет собой темная материя и на что она способна. Ее обнаружение, уверены эксперты, полностью перевернет наше представление о мире.

Лиза Морская

Конец XX века и начало XXI , повлекли за собой вереницу открытий. Новые открытия в биологии выстраивают перед собой кучу вопросов, которые заставляют задумать ученых о том, что все не так просто в этом мире. Поиск истины – вот главная цель исследователей.

Открытия в биологии XX века

В 1951 году исследователь Эрвин Чаргаффу пришел к одному выводу, который в корне изменил взгляд на структуру нуклеиновых кислот. Ранее считалось, что все нуклеиновые кислоты созданы из тетра-блоков, поэтому лишены специфичности. В течение трех лет ученый занимался исследованием и, наконец, смог доказать, что нуклеиновые кислоты, полученные из разных источников, отличаются своим составом друг от друга – они специфичны. Ученый выстроил модель ДНК, которая своим видом была похожа на двойную спираль, при помещении на плоскость она была похожа на лестницу. Было выявлено, что строение одной отдельно взятой ветки ДНК определяет строение другой ее ветки – это связано с тем, что основание примыкающих определяет последовательность других направляющих. Таким образом, было определено новое свойство ДНК – комплиментарность.

Далее были необходимы исследования в области молекулярной биологии, которые бы провели расшифровку механизма репликации и транскрипции ДНК. Ученые предположили, что нить раскручивается, ее нити расходятся, а далее, в соответствии с правилом комплиментарности, из каждой нити образовывается молекула. Чуть позже опыты подтвердили данную гипотезу.

В 1954 году Георгий Антонович Гамов, на основании исследования Эрвина Чаргаффа, предположил, что аминокислоты закодированы из сочетания трех нуклеотидов.

В 1961 году французские ученые Жак Моно и Франсуа Жакоб воссоздали схему, регулирующую активные гены. Ученые говорили о том, что ДНК имеет не только информационные гены, но и гены-операторы и гены-регуляторы.

Новые открытия в биологии XXI века

В 2007 году объединение ученых университета Висконсис-Мэдисон и Киотского университета провели один эксперимент, благодаря которому клетки кожи взрослого человека стали вести себя как стволовые клетки эмбриона. Клетка смогла трансформироваться практически в любой вид. Финансовые рамки можно отбросить, ведь таким образом, клетки из ДНК человека могут стать органом для пересадки. Выращенный таким способ орган, не будет отторгаться организмом пациента.

Исследование «Геном человека», завершилось в 2006 году. Данный проект был назван самым важным исследованием в области биологии. Главная цель работы – определить последовательность нуклеотидов, а также изучить около 20 000 тыс. генов человека. Под руководством ученого Джеймса Уотсона, в 2000г. была представлена часть структуры генома, а в 2003г. исследование структуры были завершены. Невзирая на то, что официально «Геном человека» был закончен в 2006 году, анализ некоторых участков продолжается и сегодня. Данное исследование открывает новые теории эволюции. Знания, полученные в ходе работы, уже активно используются в медицине.

В XX веке биология как наука шла вперед большими шагами, а начало XXI века уже примечательно открытиями. Можно предположить, что новые открытия в биологии откроют много тайн и загадок, которые, возможно, смогут перевернуть все былые знания и утвержденные теории.

Десятка значимых открытий первого десятилетия XXI века – видео

12.09.2017

От зарождения первых цивилизаций и до наших дней, человечество стремилось лучшим образом освоиться в недружественных условиях жизни на планете Земля. Постепенное развитие самых примитивных наук вылилось в целую структуру из дисциплин, тяжелых для понимания среднестатистического обывателя. Порой мы даже не замечаем, как некогда революционные открытия удачно интегрировались в современный мир. Тем не менее, некоторые из них нам лишь предстоит изучить. Но даже эти небольшие крупицы знаний, которые доступны прямо сейчас уже предлагают нам целый спектр уникальных возможностей.

Чтобы лучше оценить полученные результаты, необходимо подробно изучить саму структуру появления научных работ. Исследования и наука прошли долгий путь, который можно разделить на три основных этапа: зарождение идеи, финансирование и реализация проекта. Сегодня существует множество новаторских открытий, изменивших представление людей о жизни. Устройства, основанные на науках о жизни, находят свое применение в быту, нередко подвергаясь различным испытаниям.

В этом материале мы подробно расскажем о революционных открытиях XXI века в области науки, которые существенно упростили жизнь людей. Кто знает, возможно, их пример вдохновит Вас на создание аналогичного устройства или технологии.

Марс подал признаки жидкой воды

Мачта и палуба марсохода, на которых располагаются УФ-датчики и инструмент REMS

В 2008 году космический аппарат «Феникс» был отправлен на Марс, чтобы подтвердить наличие воды. Были исследованы образцы белого порошка, взятого с поверхности «Красной планеты». После тщательного исследования оказалось, что это был водяной лед. Данное открытие не только подтверждает, что на Марсе есть вода, но и позволяет выдвинуть предположение о существовании микробной жизни с использованием воды в качестве средства выживания. Автор этого утверждения – Альфред Макэван.

Профессор Аризонского университета по планетарной геологии сделал открытие вместе с другими учеными после просмотра изображений, полученных с орбитального аппарата разведки Марса. Еще в 2011 году они обнаружили темные полосы рядом с каньонами, склонами и кратерами на Марсе, которые удлинялись и исчезали в зависимости от смены сезона. Ученые полагали, что появление воды было связано с наличием повторяющихся линий на склонах, придя к единому мнению после изучения поверхности Марса спектрометром и обнаружения гидратированных солей.

Клонирование овечки Долли

В результате клонирования родилась точная копия уже почившей овечки Долли

Клон принципиально не отличается от других организмов. Он имеет такую же последовательность ДНК, что и у ее родителей, и поэтому они генетически идентичны. Овечка Долли – генетическая копия овцы-донора клетки, на сегодняшний день самый известный в мире клон. Клонирование предполагалось с момента появления жизни на Земле. Миллионы микроорганизмов успешно размножились путем клонирования в данную секунду, пока Вы читаете эту заметку.

Ранее предпринимались попытки создать клона. Испытания проводились на лягушках, мышах и коровах, клонированных из ДНК эмбриона. Долли была примечательна тем, что за основу была взята генетическая копия овцы-донора клетки. Это было важным научным достижением, поскольку ученые продемонстрировали, что при клонировании была взята ДНК взрослой особи – и это несмотря на то, что один конкретный тип клетки может быть использован для создания всего организма.

Это не самый первый случай удачного штучного клонирования живых организмов в лабораторных условиях. Первые успешные опыты по клонированию амфибий датируется серединой XX столетия. В 1987 году учеными из СССР удалось клонировать мышь (правда из эмбриональной клетки). Клонирование животных из взрослой клетки намного сложнее, чем из эмбриональной клетки. Поэтому, когда ученым Рослинского института в Шотландии удалось клонировать единственного ягненка после 277 попыток, новость быстро разошлась по всему миру.

Выращивание органов из стволовых клеток

Ученый Алекс Сейфалиан, демонстрирующий успешно выращенные органы из стволовых клеток

Благодаря исследованиям стволовых клеток людям с недостающими органами не придется ждать донора или принимать лекарства, препятствующие отказу их иммунной системы от трансплантированной ткани. Вот один из величайших примеров регенеративной медицины. Врачам удалось удалить некоторые клетки 30-летней женщины, перенесшей туберкулез, используя впоследствии их для выращивания новой трахеи. Заменив участок ткани, пораженный бактерией, ученным удалось добиться небывалых ранее результатов. Они брали стволовые клетки из костного мозга, накладывали их на децеллюлярную трахею у умершего донора и хирургически имплантировали ее в организм женщины. Четыре месяца спустя Клаудия Кастильо могла хорошо дышать. При её дальнейшем лечении не было противопоказаний или других побочных эффектов, которые испытывают пациенты, когда они получают орган от кого-то другого.

Структурные элементы жизни вокруг звезды

Исследование структурных элементов жизни вне нашей галактики способно развенчать мифы о появлении жизни и расшифровать человеческий геном.

Когда астрономы во Франции использовали радиотелескоп IRAM в области Млечного Пути, заполненного новорожденными звездами, они обнаружили признаки молекулы сахара, называемой гликоляльдегидом. Данный компонент РНК мог сыграть ключевую роль на заре жизни. До тех пор органическое химическое вещество было отмечено как плотное ядро галактики. С помощью космического телескопа «Хаббл» другая группа исследователей обнаружила первое свидетельство наличия воды и углекислого газа на планете вне нашей солнечной системы.

Лечение ВИЧ в Германии

Методы лечения ВИЧ в Германии за последнее время значительно усовершенствовались. Результатом стало увеличение продолжительности жизни пациентов с данным заболеванием. Благодаря этому ВИЧ-инфицированные могут жить, как прежде, строя любые планы и ставя любые жизненные цели перед собой.

Некоторые люди чрезвычайно устойчивы к ВИЧ, и ученые нашли два способа передать их иммунитет другим. В первом случае, берлинский врач Геро Уеттер пересадил костный мозг от донора человеку с диагнозом ВИЧ и лейкемия. В результате ему удалось за один курс лечения вылечить обе болезни. Звучит здорово, но предполагалось, что Уэтерр должен был убить иммунную систему своего пациента с помощью наркотиков и радиации, прежде чем можно было бы говорить о комплексном лечении. Поскольку данная процедура была крайне рискованная, маловероятно, что впоследствии редактирование генов можно будет поставить на поток. Тем не менее, его победа свидетельствует о том, что применение подобного метода может предложить консервативное лечение для пациентов в будущем.

У каждого вирусоподобного человека есть две мутантные копии гена CCR5, а новый биотехнологический инструмент, называемый нуклеазами цинкового пальца, может передать кому-либо эту мутацию. Вместо того чтобы перенести костный мозг от другого человека, врачи могли взять несколько клеток от пациента, модифицировав их и сделав организм устойчивым к ВИЧ.

Великая суперкомпьютерная гонка

Не секрет, что персональные компьютеры в том виде, в котором мы их знаем, сейчас играют одну из главных ролей в жизни современных людей. С появлением производительных смартфонов и планшетов многим могло показаться, как снизилась роль вычислительных машин, но это не так. Все самые важные расчёты, операции, требующие быстрой обработки получаемых данных, задачи, для выполнения которых необходимы инфо-ресурсы – всё это невозможно без гигантских компьютерных блоков. Не стоит забывать и о способе хранения данных, материальный эквивалент (например, в виде бумаги) которых будет занимать площадь в десятки миллионов раз превышающих их цифровые аналоги.

Суперкомпьютеры последнего поколения могут выполнять более четырех квадриллионов операций в секунду. Это сыграло на руку ученым, проводящим исследования и намеренным идентифицировать значимые шаблоны в непостижимо больших потоках данных. Выполнять симуляции с беспрецедентной точностью с каждым днем становится всё проще. Метеорологи могут точно знать место дислокации урагана, прежде чем он обрушится на город. За счет данной технологии нейробиологи могут эмулировать простой мозг. До сих пор лишь две машины разрушили петафлоп-барьер. Возможно, лет через 5-10 мы увидим монументальные достижения во всех областях науки.

Расшифрован геном двух видов рака человека

Рак останавливается по спирали

Впервые врачи секвенировали геном ракового пациента, прочитав генетический код его больных клеток. Это позволило им выявить мутации, ответственные за болезнь. В краткосрочной перспективе эти данные дадут исследователям рака лучшее понимание болезни, триумф которого сопоставим уровню медицинского обслуживания в развитых странах. Рак трудно вылечить, поскольку почти каждый случай отличается от других, и все же врачи используют уникальный подход к лечению пациентов. По мере появления новых лекарств, а также совершенствования генной терапии и интерференции РНК, в ближайшее время онкологи смогут адаптировать лечение пациентов с учетом их генетического кода к современным реалиям. Следует отметить, что некоторые врачи прибегают к простым генетическим тестам для прогнозирования того, какие лекарства целесообразно назначать пациентам.

По словам профессора генетики Принстонского университета Ли Силь, прорыв в медицине определенно произойдет, хотя многие ученые отказываются в это верить. «Мы не только идентифицируем каждый ген в геноме человека, но и узнаем роль, которую каждый ген играет в человеческом развитии и как гены взаимодействуют друг с другом – как обычно, так и в случае заболевания», - отмечает Ли Силь.

Это будет беспрецедентный случай в истории медицины, влияние которого на людей будет настолько велико, что родители, располагающие средствами, смогут выбрать точный генетический состав своих детей. Это в конечном итоге изменит характер человеческого рода. Физика частиц и астрономия ранней Вселенной имеют возможность производить качественные изменения в наших знаниях о мире. Подобные исследования позволяют нам понять, почему вселенная и законы физики такие, какие они есть. В медицинской науке мы видели самую удивительную трансформацию ожидаемой продолжительности жизни в этом веке. Вполне возможно, что в ближайшем будущем 80 - 90 процентов людей смогут прожить более 90 лет.

Необходимо полное понимание генетики. Возможно, отношения между генетическими кодами и их функциями будут намного сложнее, чем предполагалось, но одно лишь наличие кода не позволит сказать, для чего он создан.

Почти каждую неделю мы читаем о «новых надеждах» для больных раком, об экспериментах в лабораториях, которые могут привести к появлению эксклюзивных лекарственных препаратов, о новой эре космического туризма и реактивных самолетах, которые могут летать по всему миру, достигая пункта назначения всего за несколько часов. Вот только одна мысль о том, какую цену необходимо заплатить за передовые технологии наводит на то, что будущее будет доступно лишь богатым. В связи с этим многие люди сетуют на шумиху и спекуляцию на фоне прогресса.

За последнее десятилетие было много больших инженерных и научных достижений, начиная от разработки смартфона и заканчивая созданием адронного коллайдера. Устойчивых технологий для решения проблем энергии и воды в дефиците, и далеко не каждый ученый в здравом уме согласится совершенствовать идею предшественников, создав кардинально новое устройство, изменившее мир. Вот почему столь важно учесть интересы людей, разработав простое и в то же время доступное устройство для каждого, не лишенное изысканности и креатива.

Открытия 21 века, которые изменили мир

Хотя все выдающиеся открытия этого столетия перечитать не удастся, тем не менее, можно обозначить самые важные научные достижения.

Частица ценою в 10 миллиардов долларов. Ученые почти полвека старались обнаружить частицу Бизона Хиггса. Благодаря столкновению мельчайших частиц – атомов, удалось разделить их на еще более мелкие осколки. Благодаря этому также была открыта теория большого взрыва, согласно которой вселенная произошла от взрыва неких частиц.
На Марсе нашли воду. Космический аппарат «Phoenix» сев в области Северного полюса Марса, взял образцы грунта, и нашел мельчайшие частицы льда.
В 2001 году были открыты специальные модули, способные считывать информацию с мозговых импульсов человека. Благодаря чему ученые в скором времени собираются создать протез, которым можно управлять силой мысли.
Ученые обнаружили в Африке еще одного предполагаемого предка человека – «Люси» (Кадануумуу), ему примерно 400 000 лет.
Впервые были изучены мягкие ткани динозавров. В 2005 году были обнаружены мягкие ткани динозавра «Tyrannosaurus Rex». В частности кровяные сосуды и некоторые клетки спинного мозга.
В 2008 году ученые нашли планеты – «Пришельцы», они крутятся на дальних звездах, и мимолетом пролетают другие галактики. Расстояние до одной из планет более 25 световых лет.
В Японии были получены стволовые клетки, естественным путем. Они были созданы из кожи зрелого мужчины. Благодаря этому величайшему открытию появилась возможность выращивать органы на основе своих же клеток, такие органы намного лучше прирастутся, ведь они не отторгаются иммунной системой человека.
Исследователями был открыт самый древний во вселенной газ. Они думают, что его химический состав не изменился еще со времен появления нашей вселенной. Данный газ был открыт при исследовании глубокого космоса мощнейшим телескопом в обсерватории «Кека».

Начало XXI века ознаменовано большим количеством научных открытий. Но за ними просто таки выстроилась вереница вопросов, которые заставляют учёный мир задуматься: а ведь на самом деле всё не так просто, как кажется даже светилам науки.

БИОНИКА

Созданы биомеханические устройства и протезы, контролируемые усилием мысли

Американец Зак Вотер испытал бионический ножной протез, поднявшись по лестнице на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, расположенного в Чикаго

В 2013 году появились первые опытные образцы «умных» протезов с обратной связью (эмуляцией осязательных ощущений), которые позволяют человеку чувствовать то, что «ощущает» протез. В 2010-х годах созданы и отдельные от человека устройства, управляемые только через мысленный интерфейс (иногда с инвазивными контактами, но чаще это похоже на головной обруч с сухим электродом), — компьютерные игры и тренажеры, манипуляторы, транспорт и пр.

ЭЛЕКТРОНИКА

Перейден петафлопсный барьер

В 2008 году новый суперкомпьютер в Лос-Аламосе (США) заработал со скоростью более квадриллиона (тысяча триллионов) операций в секунду. Следующий барьер, эксафлопсный (квинтиллион операций в секунду) будет достигнут в ближайшие годы. Системы с такой невероятной скоростью необходимы в первую очередь для высокопроизводительных вычислений — обработки данных научных экспериментов, климатического моделирования, финансовых операций и т. д.