Будущее науки

2.2 Да будет свет! 

     Что общего между поэтами Гомером, Мильтоном и Асадовым, певцами Рэем Чарльзом и Стиви Уандером? Все они слепцы. Но им не повезло не только со зрением, но и с датой рождения. Живи они в XXI веке, медицина сумела бы им помочь.

     К такому выводу подталкивает сообщение  из университета в канадском городе Оттава. Группа исследователей под руководством профессора Мэй Гриффит сумела впервые вырастить в лаборатории роговицу глаза человека. Знаменитый глазной хирург Терренс О'Брайен из Университета Джонса Хопкинса в США назвал этот результат «вдохновляющим» и сказал, что сделан важнейший шаг в получении искусственных роговиц для трансплантации и излечения от слепоты. Доктор О'Брайен осторожно подчеркнул, что впереди еще годы исследований, но они будут вестись на качественно новом уровне.

     В чем новизна работы Гриффит? Человеческая роговица сложена из пяти слоев. Первый – эпителий – восстанавливается очень быстро. Грубо говоря, его можно ободрать и через сутки он регенерирует, как хвост у ящерицы. Оставшиеся четыре слоя такой способностью практически не обладают. Особенно инертен центральный, самый важный слой – так называемая строма, где сосредоточено 0,9 всей массы роговицы. Никогда в лаборатории клетки стромы заставить размножаться не удавалось.

     Прикладное  для хирургии значение сенсационного опыта состоит, например, в том, что открывается возможность взять миниатюрный кусочек неповрежденной роговицы больного глаза, вырастить его до нужного размера и провести трансплантацию в том же самом глазе, что исключает всякую вероятность отторжения из-за несовместимости тканей.

2.3 Медицинский суперкомпьютер 

     IBM объявила о проекте создания самого быстродействующего в мире компьютера, который будет использоваться для изучения строения протеинов. Это поможет понять природу многих заболеваний и найти методы их лечения. Бюджет проекта составляет 100 миллионов долларов.

     Очередной амбициозный план IBM предусматривает разработку нового компьютера семейства RS/6000 под названием Blue Gene, способного выполнять свыше одного квадриллиона операций в секунду, что в 1000 раз превышает производительность машины Deep Blue, победившей в 1997 году чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова. Blue Gene будет работать на основе более миллиона процессоров, каждый из которых способен совершать миллиард операций в секунду, сообщают представители IBM. Каждый из этих процессоров на порядок быстрее любого современного персонального компьютера. Вся эта колоссальная вычислительная мощность будет использоваться для моделирования построения белка из аминокислот. Биохимия всегда была одной из наиболее ресурсоемких областей применения для суперкомпьютерной техники. Однако до последнего времени ее опережали такие задачи, как моделирование глобальных климатических процессов (в том числе и для предсказания погоды), и, разумеется, оборонные задачи – например, виртуальные ядерные испытания.

     Если  новый компьютер разгадает тайну  структуры протеинов, это будет  важнейший толчок для дальнейшего  развития медицины и биологии.

     Протеины, управляющие всей работой клеток в организме человека, образуют очень сложные трехмерные структуры, которые и определяют их функции. Изменение формы протеина существенно влияет на его работу, и даже небольшое изменение формы молекулы может полностью менять его свойства. Впрочем, изучение протеинов – не единственное из будущих применений Blue Gene. Ученые, занимающиеся генной инженерией, уже весьма алчно поглядывают на разработки IBM в области суперкомпьютеров.

2.4 Загадка витамина «Ф» 

     Фолиевая  кислота, один из витаминов группы В, прежде ничем не выделялась среди  своих собратьев-витаминов. Но в последние два-три года она стала настоящим возмутителем спокойствия. Именно недостатком в организме человека фолата (так еще называют эту кислоту) объясняют теперь возникновение главной болезни цивилизации (атеросклероза) и нескольких тяжелых врожденных дефектов.

     Администрация по контролю за продуктами питания  и лекарствами США недавно  опубликовала заявление о возможной  связи синдрома Дауна с недостатком  фолиевой кислоты в организме  матери.

     Синдром Дауна – тяжелое генетическое заболевание, при котором ребенок получает от родителей лишнюю 21-ю хромосому. За это дети расплачиваются слабоумием, замедленным развитием и прочими врожденными пороками. Синдром Дауна встречается примерно у одного из семисот новорожденных. По мнению биохимика Джилла Джеймса, у матерей, рожающих таких детей, ферменты, участвующие в преобразовании фолиевой кислоты, отличаются от нормальных.

     С недостатком фолата связывают также  такие тяжелые пороки развития, как  анэнцефалия (отсутствие или сильное  недоразвитие головного мозга) и расщелина позвоночника, при которой спинной мозг частично не прикрыт. При первой болезни дети рождаются мертвыми или неспособными к жизни, при второй – появляются на свет тяжелыми инвалидами с параличами и нарушениями тазовых функций. Правда, бывают и легкие варианты болезни – различные искривления позвоночника.

     Сегодня в самых респектабельных медицинских  журналах печатается множество статей о теории гомоцистеинового происхождения  атеросклероза. Природное соединение гомоцистеин делает внутреннюю поверхность сосудов более рыхлой, «шершавой». На такой поверхности быстрее оседают холестерин и кальций, которые и образуют атеросклеротическую бляшку. Но, в отличие от холестерина, гомоцистеин не содержится в продуктах. Он образуется в нашем организме, живет очень не долго, так как быстро разрушается. И происходит это двумя способами: или с помощью фолиевой кислоты и витамина В12, или при участии витамина В6. Теперь, представьте, что витаминов в организме недостает. Гомоцистеин разрушается медленно, успевает навредить сосудам. В этом сущность гомоцистеиновой теории атеросклероза. Подсчитано, что если она подтвердится, в США фолиевая кислота будет спасать более 50 тысяч жизней ежегодно. 

2.5 «Золотой» век  наступит через 50 лет 

     Лауреат Нобелевской премии Ричард Смайли в прошлом году заявил в Конгрессе США: события грядущего столетия повергнут мир в шок. А в докладе американской Национальной академии наук, подготовленном для правительства, утверждается, что в XXI веке произойдет самый удивительный переворот в истории цивилизации.

     Называют  и «виновника» переустройства –  нанотехнологии. Они работают с объектами  размером 10^-9 метра. Впервые о них заговорил около 40 лет назад знаменитый физик, нобелевский лауреат Ричард Фейнман, предсказавший, что человек сможет конструировать материальный мир, манипулируя атомами и молекулами, как болтами и гайками. Вскоре в одном из рассказов Артур Кларк описал домашнюю скатерть –самобранку, которая, беря атомы из воды и земли, готовит любые блюда.

     Эти идеи казались невероятными, но прошло всего два десятка лет и началась нанотехнологическая революция. Старт дал туннельный микроскоп, созданный в Швейцарии. Его сверхтонкая игла движется над поверхностью материала на расстоянии, примерно равном размеру атома. Электрический потенциал иглы позволяет «выдернуть» с поверхности материала один атом, перенести его в другую точку, а также имплантировать атом другого вещества.

     Один  компакт-диск, изготовленный по нанотехнологии, заменит тысячи лазерных. Из наночипов  можно будет делать суперкомпьютеры размером с ноготь, с колоссальным быстродействием и памятью, вмещающей всю бывшую «Ленинку». По сравнению с ними нынешние «суперы» покажутся механическими арифмометрами.

     Паровая машина, затем электричество, потом  компьютер породили научно-технические революции. Нанотехнология окажет куда более фундаментальное воздействие на цивилизацию. Она в корне изменит жизнь общества и каждого человека. Какой будет новая экономика, экология, а главное – человек, у которого почти не останется неудовлетворенных потребностей? Захочет ли он работать? А с другой стороны, найдется ли дело для миллиардов людей, если ненужными станут целые отрасли? Не использует ли человек, в который уже раз новую технику для создания смертоносного оружия? И тогда реализуется сценарий, описанный Станиславом Лемом в романе «Непобедимый»: мириады жучков-роботов носятся в воздухе, уничтожая все живое. Или на этот раз человечество поумнеет? 

2.6 Лазерное оружие 

     Создание  лазерного оружия можно сравнить с рождением оружия ядерного. Та из стран, которая решит эту сложнейшую научно-техническую проблему первой, получит возможность диктовать свои условия мировому сообществу.

     Последнее поколение американских космических  лазеров с сопловым блоком «Хилти»  выдает 15 мегаватт и потребляет водорода и фтора как обычный ракетный двигатель. Чтобы поразить цель, достаточно двух-трех секунд. От одной заправки американский лазер выпускает 20-30 залпов.

     Лазерное  оружие будет развиваться по двум основным направлениям. Это создание мобильных установок для выполнения тактических задач и, главное, строительство противоракетных комплексов на базе химических лазеров.

     Как и ядерная энергия, химический лазер  способен творить как благо, так  и неисчислимые беды. С его помощью  можно научиться управлять термоядерной реакцией и решить в масштабах человечества энергетическую проблему. Мощные лазеры следят за окружающей средой. Еще одна сугубо мирная профессия космического лазера – очищать космос от мусора. Наконец, можно бороться с терроризмом, подавляя труднодоступные горные базы и отрезая коммуникации.

     С другой стороны, космический лазер  – тоже идеальное средство для  террористических акций и диверсий. Им можно поджечь лесной массив, перерезать ветку нефтепровода, нарушить работу навигационных систем, телевизионного вещания и связи. Можно эффективно защищаться от ракетных ударов противника, уничтожать его спутники. Имея три-четыре лазерные космические платформы, любое государство сможет контролировать все околоземное космическое пространство. Это означает монополию на все коммерческие запуски спутников и космических кораблей. 

7. Организм, созданный с нуля

     Американские  ученые из Института генетических исследований в штате Мэриленд взяли простейшую бактерию «микоплазма гениталиум»  и уничтожали в ней один ген  за другим, чтобы понять, какие именно из них необходимы для поддержания жизни этого простейшего организма. Они обнаружили, что бактерия жизнеспособна при наличии всего 300 генов. Теперь руководитель группы исследователей доктор Крейг Вентер решил создать эти гены искусственно и выстроить их в правильном порядке.

     Если  это удастся сделать, то тогда  впервые на Земле появится принципиально  новый живой организм, созданный  с нуля. «Совершенно очевидно, что  мы сможем создать новый микроорганизм, доселе не существовавший. Мы можем по-настоящему понять одну из формул создания жизни. Надо понимать, что таких формул существует тысячи, если не миллионы. Так что это будет огромным прорывом в науке», - сказал Вентер.

     Практическое  значение эксперимента огромно: на основе искусственно созданной бактерии можно будет производить лекарства или получать химикаты. Искусственно созданные бактерии могут заняться переработкой токсичных отходов в безвредные вещества или выделением водорода и кислорода из воды.

     Однако  к этому эксперименту нужно относиться с осторожностью, так как он уводит человечество в абсолютно неведомую область, в мир, где ученые, а затем и связанные с ними производственные компании, смогут создавать и модулировать собственный генезис.