Возобновляемая энергия, редактирование генов и большие языковые модели
Десять научных прорывов 2025 года по версии журнала Science
Каждый год редакция журнала Science публикует список из десяти значимых событий, произошедших за год в науке. В прошлом году список возглавила доконтактная профилактика ВИЧ, на полгода защищающая от заражения, теперь же главным прорывом журнал назвал растущее день ото дня использование возобновляемых источников энергии.
Солнце и ветер
Главным прорывом 2025 года Science считает рост использования возобновляемых источников энергии: солнечной, ветровой и гидроэнергетики. Возобновляемая энергия во многих странах мира стала дешевле любой другой — за последние пятнадцать лет ее стоимость снизилась на 70–90 процентов. Основным добытчиком энергии из солнечного света и ветра стал Китай, который уже долгое время является лидером по годовым выбросам углекислого газа в атмосферу. Сегодня КНР производит более 80 процентов всех солнечных панелей в мире, их комплектующих и сырья (поликремния, кремниевых пластин, фотоэлектрических элементов), а также около 60 процентов ветряных турбин. Солнечные панели Китай активно экспортирует почти во все страны мира — половина экспорта приходится на Европу, четверть — на Азию и Австралию, около 10–15 процентов покупает Америка и малую часть — Ближний Восток и Африка. Турбины тоже идут на экспорт — в основном в Азиатские страны.
Председатель КНР Си Цзиньпин в сентябре пообещал снизить эмиссию СО2 к 2035 году на 7–10 процентов за счет сокращения использования ископаемого топлива. На сегодняшний день около 20 процентов энергии страна получает из возобновляемых источников, а выбросы CO2 остаются на одном уровне вот уже полтора года.
Генная терапия
Как и их коллеги из Nature, редакция журнала Science обратила внимание на персонализированную генную терапию для младенца Кей Джея Малдун (KJ Muldoon). Мальчик родился в 2024 году с редкой мутацией — недостаточностью карбамоилфосфатсинтетазы I, из-за которой его печень не перерабатывала аммиак. Ему приходилось соблюдать диету с низким содержанием белка (при расщеплении белка образуется аммиак) и принимать препараты. Врачи прогнозировали Кей Джею серьезные задержки в развитии, а в будущем ему потребовалась бы пересадка печени, до которой он мог и не дожить. Однако исследователи из Пенсильванского университета и детской больницы Филадельфии предложили родителям Кей Джея экспериментальную терапию. С февраля по май он получил три дозы препарата на основе липидных наночастиц и CRISPR-редактирования, который должен был исправить мутацию. В результате Кей Джею стали давать вдвое меньше лекарств, он смог есть больше белка и начал набирать вес.
Ученые планируют создать такие же системы редактирования генов для лечения еще пяти пациентов с другими мутациями — поскольку различаться они почти не будут, их получится протестировать в рамках одного клинического испытания.
Свиные почки
В десятку попало и развитие ксенотрансплантации, которое тоже не обошлось без редактирования генома: генно-модифицированные органы свиней лучше подходят для пересадки людям. Почка свиньи с десятью модификациями, пересаженная в конце прошлого года женщине, проработала в ее организме четыре месяца. А в этом году установлен новый рекорд: ГМ-почка с изменениями в 69 генах проработала в организме мужчины девять месяцев, после чего отказала. Ученым еще предстоит найти те самые гены, модификация которых позволит свиным почкам работать в человеческом организме дольше. Вместе с тем они разрабатывают новые способы подавлять отторжение трансплантата или повысить иммунную толерантность.
Теплостойкий рис
Еще одним прорывом Science назвал определение механизма, благодаря которому рис выдерживает ночную жару. Китайские исследователи несколько лет выращивали разные сорта риса в районах, где ночью держится высокая температура, и скрещивали их между собой. В результате они выделили ген QT12, расположенный на двенадцатой хромосоме: если он включался во время ночной жары, рис получался невкусным и хрупким, но если нет — зерно было хорошего качества, а урожайность — выше.
Ученые скрестили коммерческий сорт риса Huazhan с сортом, несущим аллели гена, которые остаются неактивными даже при тепловом стрессе, и получили на 78 процентов больше урожая, а доля хрупких невкусных зерен в нем снизилась. Исследователи предположили, что можно повысить устойчивость и урожайность и других коммерческих сортов риса, отбирая или выводя растения с защитными аллелями.
ДНК из зубного камня
В 2010 году палеогенетики выделили ДНК неизвестного гоминина из фрагмента кости пальца, найденной в Денисовой пещере. Его назвали денисовским человеком и впоследствии находили зубы и другие фрагменты его костей, однако все они были небольшими. До сих пор мы не знали, как выглядели эти люди, но в этом году ученым удалось выявить ДНК денисовца в окаменевшем налете с зуба черепа, найденного еще в 1933 году. В 2021 году череп попал в руки ученых и они сперва описали его под собственныи видом «человек-дракон» (Homo longi). Но высказывались предположения, что это может быть денисовец — и наконец ученым удалось подтвердить это, секвенировав ДНК из зубного камня, который сохранил ее лучше, чем пористая кость.
Новые антибиотики от гонореи
Два новых лекарства от гонореи тоже вошли в список научных прорывов. Ежегодно гонореей заражается от восьмидесяти до ста миллионов человек, а бактерия Neisseria gonorrhoeae выработала устойчивость почти ко всем антибиотикам, которые использовали для лечения инфекции ранее. Против нее по-прежнему работают цефалоспорины, но и они справляются не всегда. В этом году третью фазу клинических испытаний прошли гепотидацин от компании GSK и золифлодацин от компании Innoviva Specialty Therapeutocs в сотрудничестве с Global Antibiotic R&D Partnership. Гепотидацин блокирует ДНК-гиразу и топоизомеразу IV — ферменты, без которых репликация ДНК в бактериях нарушается. Золифлодацин тоже воздействует на ДНК-гиразу, но механизм другой. Оба препарата можно принимать в таблетках, тогда как цефалоспорины — только в виде инъекций. На днях лекарства одобрило Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США.
Щедрые нейроны
Нарушение иннервации опухолей нередко замедляет их рост, а это значит, что нервные клетки каким-то образом способствуют развитию рака. В этом году исследователи выяснили, как нейроны помогают раковым клеткам размножаться. Культивируя раковые клетки вместе с нейронами, они увидели, что нейроны передают свои митохондрии клеткам опухоли. Признаки такого переноса митохондрий обнаруживали у модельных мышей и в образцах опухолей предстательной железы человека. Когда смесь раковых клеток и нейронов имплантировали мышам, они сформировали опухоли и метастазы. Только 5 процентов раковых клеток получили нейронные митохондрии, тогда как в метастазах в легких их было уже 27 процентов, а в метастазах в мозге — 46.
Телескоп Веры Рубин
Еще в этом году заработал наземный телескоп LSST обсерватории Веры Рубин, расположенный на горе Серро-Пачон в Чили. Ближайшие десять лет он будет сканировать все южное небо (а не отдельные объекты). Каждые три дня картинка будет обновляться, и таким образом за год обсерватория соберет больше данных, чем все предыдущие телескопы. На основе этих данных будет построена трехмерная карта космоса, доступная для всех пользователей онлайн.
Телескоп оснащен камерой весом в три тонны с разрешением 3,2 гигапикселя и углом обзора в 9,6 квадратных градуса, что примерно соответствует 45 полным Лунам. И, хотя детализация изображений у этого телескопа хуже, чем у космических «Хаббл» или «Джеймс Уэбб», его преимущество в большом поле зрения и постоянном сканировании неба.
Мюоны
В мире физики прорывом назвали попадание мюонов в Стандартную модель. Еще в 2006 году эксперимент E821 по измерению аномального магнитного момента мюона показал расхождения со теоретическими расчетами, предполагая возможность существования новой физики. Аналогичный эксперимент Muon g-2 в 2021 году показал те же значения: вместе они отличались от предсказанных Стандартной моделью со статистической значимостью в 4,2 стандартных отклонения. В 2023 году ученые снова измерили магнитный момент мюона и теперь совокупный результат отличался от теоретического уже на 5 стандартных отклонений. Однако в 2024 году теоретическое значение аномального магнитного момента пересчитали с помощью крупномасштабного КХД-моделирования на решетке с более мелким шагом, чем ранее — и это позволило свести расхождение к менее чем одному стандартному отклонению. Появившиеся позже новые измерения аномального магнитного момента мюона совпали с этими предсказаниями.
Большие языковые модели в науке
Большие языковые модели (large language models, LLMs) многие по привычке просто называют нейросетями и они за последний год тоже показали себя в разных науках. Редакторы Science отметили, как Gemini и GPT-5 обогнали студентов на Международной математической олимпиаде: Gemini решила все двенадцать заданий, а GPT — десять. Еще одна модель от Google сгенерировала пять гипотез того, как супербактерии становятся резистентными к антибиотикам — одну из этих гипотез ранее выдвинули и подтвердили экспериментально биологи, но им на это потребовались годы. А большая языковая модель Llama провела пятнадцать виртуальных химических испытаний и определила оптимальные условия для протекания реакции, которые еще не были найдены учеными.
Провалы года
Не обошлось в 2025 и без научных провалов. Одним из них редакция Science назвала снижение качества научных исследований из-за подделки результатов и использования больших языковых моделей. Пока одним ученым нейросети помогают исследовать и создавать, другие используют их для написания низкопробных научных статей. Кто-то намеренно пополняет свое портфолио сфабрикованными исследованиями в погоне за индексом Хирша, а кто-то поручает нейросетям обработку данных и написание текстов, не удосуживаясь проверить результат. В итоге количество «мусорных» научных статей растет все быстрее.
Другой провал по мнению редакции Science — перемены, которые стали происходить с наукой и здравоохранением в США при Дональде Трампе и его администрации. Национальные институты здравоохранения были вынуждены отменить множество проектов, связанных в том числе с инклюзивностью, равенством, изменением климата, гендерными исследованиями. Правительство резко сократило бюджеты научных учреждений на 2026 год, а также заморозило все федеральные гранты Гарвардского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, объяснив это тем, что вузы отказались выполнять новые требования администрации по борьбе с антисемитизмом. Также США приостановили финансовую помощь другим странам, в результате чего поставки еды и лекарств за рубеж прекратились. Страна сократила финансирование здравоохранения и вышла из ВОЗ.
Комментарии