Журнал Science назвал главные достижения в науке 2018 года

В древние времена ученые недоумевали, как клетка способна превратиться во взрослый организм с несколькими органами и миллиардами клеток. Спустя столетия мы знаем, что этими процессами управляет ДНК. И подобно тому, как музыкальная партитура указывает, когда вступать струнным и духовым инструментам, комбинация новых технологий позволяет обнаружить, когда именно включаются гены в отдельных клетках, побуждая их внести свой вклад и сыграть свою роль. Как результат — возможность отслеживать развитие организмов и органов в потрясающих деталях, клетка за клеткой. По версии журнала, эта комбинация технологий и ее потенциал в будущих фундаментальных исследованиях и медицинской сфере может считаться прорывом 2018 года. Полный список доступен на сайте издания.

В основе этих достижений лежат методы выделения тысяч интактных клеток из живых организмов, эффективного секвенирования экспрессируемого генетического материала в каждой клетке и использования компьютерных технологий и маркировки клеток для восстановления их связей. Совокупность этих эффектов, по мнению журнала, способно сильнейшим образом повлиять на будущие исследования в течение десятилетия.

Раньше за работой клеток позволяло проследить классическое РНК-секвенирование, однако у этого метода есть несколько недостатков. Во-первых, он не позволяет измерить активность генов каждой отдельно взятой клетки, поэтому ученые не способны ответить на вопрос, почему в одном участке мозга активность гена выше, чем в другой. Кроме того, это затрудняло понимание микроокружения клеток.

Несмотря на то что этот метод развивался на протяжении последних нескольких лет, поворотный момент наступил лишь в уходящем году, когда ученые показали возможность применения этого способа в довольно большом масштабе, позволяя отслеживать раннее развитие клетки. Одна группа исследователей использовала одноклеточное РНК-секвенирование для измерения активности генов в 8000 клеток эмбриона дрозофилы, в то время как другая группа изучала активность генов в 50 000 клеток личинки нематоды. Данные показали, какие белки, называемые транскрипционными факторами, направляли клетки к дифференцировке в специализированные типы. Для этого специалисты нашли способ «разобрать» организм на отдельные клетки, определив их РНК-последовательность при помощи РНК-секвенирования отдельных клеток, после чего «собрать» его обратно, сохранив последовательность. 

Среди других важных достижений года журнал назвал выявление ДНК из останков женщины, которая жила более 50 тысяч лет назад — результаты показали, что один из ее родителей был неандертальцем, а другой — денисовским человеком. Несколько других контрольных исследований позволили ученым предположить, что отдельные группы неандертальцев много раз мигрировали между Западной Европой и Сибирью, по пути, по всей видимости, свободно распространяя свои гены. 

Еще одним важным открытием журнал признал обнаружение гигантского кратера подо льдом Гренландии. Его диаметр достигает 31 километра: следовательно, оставить его мог метеорит размерами порядка полутора километров. Датировать столкновение ученые пока не в состоянии: по их оценкам, верхнюю планку возраста происшествия достигает примерно 11,7 тысячи лет назад, во то время как нижняя — более 2,6 миллиона лет назад.

Помимо этого, в список важнейших событий вошли обнаружение источника нейтрино сверхвысоких энергий, первое в истории одобрение лекарственного средства, подавляющего гены, определение останков одного из первых животных на Земле и несколько других.

Наряду с главными достижениями года Science назвал и три главные неудачи. Среди них — ухудшение ситуации с глобальным потеплением, пожар в Национальном музее Бразилии в сентябре, который уничтожил огромное количество бесценных экспонатов, и недавний скандал с китайскими учеными, которые заявили, что создали первых генно-модифицированных детей.