Новые открытие медицине в мире. Главные достижения медицине хх века. Борьба с онкологией на генетическом уровне

Бренд Qmed провел опрос среди покупателей и составил рейтинг величайших медицинских изобретений всех времен.

Компания сделала презентацию из 10 слайдов, на которых представлено новейшее медицинское оборудование, а также изобретения, созданные в далекие времена. На сегодняшний день было получено почти 1700 голосов.

10. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ТОМОГРАФ (2,32% голосов)

Благодаря развитию математической и компьютерной сфер появилась возможность использовать рентгеновское оборудование лишь во второй половине 20-го века.

Возможно, группа «The Beatles» помогла развитию этого оборудования. Дело в том, что компания EMI Group, создавшая первый компьютерный томограф, была и звукозаписывающим лейблом Ливерпульской четверки. Группа приносила неплохой доход, благодаря которому сэр Годфри Хаунсфилд создал томограф по образцу 1968 года. (Многие оспаривают участие группы «The Beatles» в создании томографа).

Появление компьютерных томографов ознаменовало значительный прогресс. Благодаря этому изобретению снизилась необходимость медицинского вмешательства в человеческий организм с целью диагностики.

9. КАТЕТЕР (4,22% голосов)

Эластичный медицинский катетер появился в середине 1700-х годов. Его появление связано с потребностью Бенджамина Франклина, который хотел помочь своему брату Джону в борьбе с мочекаменной болезнью.
Катетер, который используют в больницах в настоящее время, называется катетером Гиббона-Уолша. Он появился в больницах в начале 1900 годов.

За покойным Дэвидом С. Шериданом числилось создание множества медицинских изобретений. В 1988 журнал Forbes назвал его «Королем Катетера». Также Д.Шеридану приписано создание современного одноразового катетера. Издательство The Associated Press после его смерти в выпуске № 95 от 2004 года опубликовало некролог, в котором Дэвид Шеридан рассказал, что получил только 8 классов образования и работал жестянщиком. Он был уверен в том, что медицинские катетеры должны быть одноразовыми. Благодаря этому он изобрел пластмассовую эндотрахеальную трубу.

Другой изобретатель, также всю жизнь проработавший жестянщиком, Томас Фогарти, к. м. н., сосудистый хирург, разработал катетер для эмболэктомии в 1960 году. В 1965 году с помощью этого катетера была произведена первая баллонная ангиопластика.

8. ЛЕЙКОПЛАСТЫРЬ (4.28% ГОЛОСОВ)

С давних пор люди перевязывали раны с помощью повязок. Но нужно было что-то, что можно быстро наложить на царапину или рану для предотвращения развития заражения. Корпорация Johnson & Johnson придумала решение - лейкопластырь.

Фактически лейкопластырь был изобретен в 1920 году. Эрл Диксон, поставщик хлопка для компании J&J, придумал новую процедуру перевязки. Он приклеил квадратный кусок хлопка к марле клейкой стороной наверх и накрыл ее кринолином. Показав готовое изделие своей жене Жозефине, он предложил ей накладывать повязку всякий раз, когда она порежется или обожжется при ведении хозяйства в доме в Нью-Джерси. В результате, Эрл Диксон стал вице-президентом корпорации J&J.

7. СЕРДЕЧНЫЕ КЛАПАНЫ (4,46% голосов)

Американский хирург Чарлз Хафнейджел изобрел механический сердечный клапан в начале 1950-х годов. В 1952 году Хафнейджел имплантировал устройство в тело 30-летней женщину, которая после операции смогла вести прежний образ жизни. Несмотря на то что устройство успешно прижилось в организмах некоторых пациентов, конструкция не позволяла вставлять его в сердце.

Менее чем через десять лет, в 1960 году, был разработан сердечный клапан, который фиксировался сверху и снизу, что позволяло вживлять его в сердце. Известный как шаровой клапан Starr-Edwards Silastic, он был впервые имплантирован 21 сентября 1960 года. Корпорация Edwards Lifesciences продолжила производство сердечных клапанов до 2007 года.

Пожалуй, самой крупной инновацией в кардиохирургии за последнее десять лет стало появление транскатетерной имплантации аортального клапана. Это изобретение предложило неоперабельным пациентам альтернативу по замене клапана на открытом сердце. Операции по вживлению легочного и митрального клапана через кожу также успешно функционируют.

6. Стетоскоп (5,26% голосов)

Французский врач Рене Лаеннек в 1816 году изобрел первый стетоскоп. По-большому счету, изобретение выглядело как ушная раковина с трубкой, приложенной к грудной клетке. Это был один из первых опытов, когда врачи пытались исследовать работу организма, не прибегая к операционному вмешательству.

Сегодня мы можем встретить акустические стетоскопы на каждом приеме у терапевта. Суть работы стетоскопа в том, что он передает звуки в грудной клетке через полые трубки в уши медицинского специалиста.

5. МРТ (7,64% голосов)

Современная магнитно-резонансная томографии (МРТ) зародилась в стенах Колумбийского университета. Профессор Исидор Раби впервые отметил, что атомные ядра поглощают или излучают радиоволны, когда они находятся в сильном магнитном поле. Эта особенность получила название ядерно-магнитно-резонансной томографии. За свои исследования профессор был удостоен Нобелевской премии.

Американский врач Раймонд Ваган Дамадиан в конце 1960-х годов предложил использовать эту особенность для сканирования всего тела. Первая процедура МРТ была проведена 3 июля 1977 года. В настоящее время используется более 20 000 сканеров МРТ по всему миру.

4. КАРДИОСТИМУЛЯТОР (8,37% голосов)

Электростимуляцию для регулирования сердечного ритма впервые использовали австралийские и американские исследователи в конце 1920 начале 1930 гг. Но прогресс, вероятно, произошел в 1957 году, когда Эрл Баккен-соучредитель Fridley и основатель компании Medtronic, создал первые батарейки для наружного кардиостимулятора.

Инноватор операции на открытом сердце К. Уолтон Лиллехей, доктор медицинских наук, обратился за помощью к Баккену. Его пациенты были зависимы от кардиостимуляторов, которые работали от электричества. Каждый раз, когда его отключали, пациентам угрожала опасность.

Кардиостимуляторы на батарейках проложили дорогу имплантируемым электрокардиостимуляторам, которые с каждым годом уменьшались в размерах. Самые новейшие изобретения от компании Medtronic’s Micra и St. Jude Medical’s Nanostim выглядят как большая таблетка и вживляются напрямую в сердце.

По такой же технологии в начале 1980-х годов был создан имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор или КАРДИОВЕРТЕРА. Устройство разработано группой, в которую входит Мир Имран, основатель, генеральный директор и председатель лаборатории InCube, расположенной в Калифорнии.

3. РЕНТГЕНОВСКАЯ МАШИНА (14,91% голосов)

Способность заглянуть внутрь человеческого тела без операционного вмешательства стала значительным достижением в области медицины. Первым изобретением, позволявшим сделать это, была рентгеновская машина. Ее создание датируется началом ХХ века.

Физик Вильгельм Конрад Рентген случайно обнаружил рентгеновские лучи в 1895 году. Во время экспериментов с электрическими разрядным трубками в своей лаборатории в Вюрцбурге, Германия, Рентген заметил свечение, идущее от экрана, покрытого химическим составом. Физик обнаружил, что рентгеновские лучи проходили через ткани, не задевая кости. Настоящим чудом медицины стало то, что результаты исследований могли быть запечатлены на снимке.

2. ШПРИЦ (19,74% голосов)

Более ответственными за спасение жизней и облегчение страданий, чем любая другая медицинская техника, были лекарства и шприцы, которые являются основным способом доставки медикаментов.

Внутривенные инъекции появились в 1600-е годы. (Тогда использовали гусиные перья и мочевой пузырь животных). Но первые изделия, похожие на шприцы для подкожных инъекций, были изобретены практически одновременно в 1853 году шотландским врачом Александром Вудом и французским хирургом Чарльзом Габриэлем Правазом. Целью первого использования шприца было введение морфина в качестве обезболивающего.

1. ОЧКИ (25,18% голосов)

Линзы, корректирующие зрение, прошли долгий путь развития с тех пор, как римский император Нерон (54-68 гг. правления) смотрел на гладиаторские бои через вогнутый кусок изумруда. Дизайн линз эволюционировал. Однако очки, какими мы знаем их сейчас, были изобретены лишь в конце 1200-х годов в Италии. Самое раннее цветное изображение очков появилось в 1352 г. Виной тому стал художник Томмазо да Модена, изобразивший кардинала Хьюго Прованса в очках.

С 1800 годов дизайн очков значительно видоизменился. Сейчас можно встретить множество форм корректирующих линз, в том числе бифокальных, трифокальных, прогрессивных, одного видения и линз, фокусирующих взгляд.

8 ноября 1895 года во время эксперимента Вильгельм Рентген открыл излучение, названное им X-лучи, а впоследствии в честь учёного названное рентгеновским. Изобретение рентгеновского оборудования стало прорывом в медицинских исследованиях, оно позволило диагностировать ряд болезней и травматических состояний. В современном мире прогресс в медицине двигается с огромной скоростью, уже на протяжении нескольких веков ученые и врачи изобретают устройства, которые становятся прорывом для лечения человека и повышения качества жизни больного. Сегодня мы решили сделать подборку из десяти важнейших изобретений в современной медицине.

Рентгеновский компьютерный томограф

Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта, был предложен в 1972 году Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком, удостоенными за эту разработку Нобелевской премии. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями.

Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно-технический комплекс. Для регистрации прошедшего через среду рентгеновского излучения используются сверхчувствительные детекторы.

Искусственное сердце AbioCor

В 2001 году, в июле хирурги из Кентукки сумели имплантировать пациенту искусственное сердце нового поколения. Это поразительное новейшее устройство, которое получило название AbioCor. AbioCor был разработан компанией Abiomed и имплантирован человеку, страдающему от сердечной недостаточности. Ещё до этого устройства были изобретены аппараты, которые назывались искусственным сердцем, но человек, которому вживлялось такое устройство, был прикован к кровати, так как его подсоединяли к огромной консоли. AbioCor же стал прорывом в современной медицине — он полностью автономно существует внутри человеческого тела без дополнительных трубок и проводов.

Таблетка с камерой

Таблетка с камерой была создана специально для того, что диагностировать рак на самых ранних стадиях. Устройство дает возможность получать качественные цветные изображения в ограниченных пространствах. Камера, установленная в таблетке, может зафиксировать признаки рака пищевода, её размер приблизительно равен ширине ногтя взрослого человека, но в два раза его длиннее. Эта таблетка стала также важнейшим изобретением в современной медицине наравне с другими открытиями.

Бионическая рука iLIMB

Мировое открытие в современной медицине создал Дэвид Глоу в 2007 году, им стала бионическая рука iLIMB — первая в мире искусственная конечность, которая снабжена пятью индивидуально механизированными пальцами. Люди, обладающие бионической рукой, имеют возможность брать в руку объекты различной формы. Каждая из частей бионической руки содержит свою отдельную систему управления.

Кварцевая лампа

Кварцевая лампа — это электрическая лампа с колбой из кварцевого стекла. Эта лампа была создана для создания направленного излучения светотепловой энергии. Есть также ртутно-кварцевая лампа — это газоразрядная лампа с добавлением ртути, создающая излучение ультрафиолетовых лучей. Такие лампы были созданы для обеззараживания помещений, предметов и продуктов питания. Особенно часто кварцевая лампа применяется в медицине, которая специально предназначена для общих и внутриполостных облучений при воспалительных заболеваниях. Применяется в оториноларингологии в лечебных, лечебно-профилактических, санаторно-курортных учреждениях, а также на дому по рекомендации. Используется в терапии, хирургии, стоматологии, при заболеваниях и травмах опорно-двигательного аппарата, а также при кожных заболеваниях.

Экзоскелет eLEGS

Экзоскелет eLEGS является одним из наиболее впечатляющих и масштабных изобретений в современной медицине. Это устройство очень просто в использовании, поэтому пациенты могут носить его не только в больницах, но также и дома. Само устройство позволяет стоять, ходить и подниматься по ступеням. Это устройство стало настоящим прорывом в облегчении жизни пациентов, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата и другими заболеваниями.

Искусственная сетчатка глаза

Искусственная сетчатка глаза — одно из самых невероятных прорывов в современной медицине, так как это изобретение стало первым устройством, которое может дать незрячим возможность увидеть. Искусственная сетчатка в эксперименте частично вернула зрение трем пациентам, ослепшим в результате наследственной дистрофии сетчатки. Сейчас искусственная сетчатка совершенствуется с каждым годом учеными различных стран, проводятся трансплантации искусственной сетчатки пациентам. По принципу действия искусственная сетчатка подобна настоящей: при попадании лучей света в полупроводниках образуется электрическое напряжение, которое в качестве зрительного сигнала должно передаваться в мозг и восприниматься в виде изображения.

Магнитно-резонансный томограф

Магнитно-резонансный томограф — это мировое открытие в медицине. Это устройство, позволяющее проводить магнитно-резонансную томографию. Томография позволяет получать изображения высокого качества головного, спинного мозга, а также других внутренних органов. Современные методики МРТ исследуют функцию органов без всякого вмешательства в организм человека. МРТ позволяет измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, определять уровень диффузии в тканях, видеть активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает данный участок коры и многое другое. С помощью МРТ сейчас можно определить практически любые отклонения в организме человека.

В XXI веке трудно угнаться за научным прогрессом. В последние годы мы научились выращивать в лабораториях органы, искусственно управлять активностью нервов, изобрели хирургических роботов, которые могут делать сложные операции.

Как известно, для того, чтобы зреть в будущее, необходимо помнить прошлое. Представляем семь великих научных открытий в медицине, благодаря которым удалось спасти миллионы человеческих жизней.

Анатомия тела

В 1538 году итальянский естествоиспытатель, «отец» современной анатомии, Везалий представил миру научное описание строения тела и определения всех органов человека. Трупы для анатомических исследований ему приходилось выкапывать на кладбище, так как Церковь запрещала подобные медицинские опыты.

Сейчас великий ученый считается основоположником научной анатомии, в честь него называют кратеры на луне, с его изображением печатают марки в Венгрии, Бельгии, а при жизни за результаты своего упорного труда он чудом избежал инквизиции.

Вакцинация

Сейчас многие специалисты здравоохранения полагают, что открытие вакцин – колоссальный прорыв в истории медицины. Они предотвратили тысячи болезней, остановили повальную смертность и по сей день предупреждают инвалидность. Некоторые даже полагают, что это открытие превосходит все другие по количеству спасенных жизней.

Английский врач Эдвард Дженнер, с 1803 года руководитель ложи оспопрививания в городе на Темзе, разработал первую в мире вакцину против «страшного божьего наказания» - оспы. Прививая безвредный для человека вирус коровьей болезни, он обеспечил иммунитет своим пациентам.

Препараты анестезии

Только представьте себе операцию без анестезии, или проведение хирургического вмешательства без устранения боли. Правда, мороз по коже? 200 лет назад любое лечение сопровождалось мучениями и дикой болью. Например, в Древнем Египте перед операцией пациента лишали сознания, передавливая сонную артерию. В других странах – поили отваром конопли, мака или белены.

Первые эксперименты с анестетиками – закисью азота и эфирного газа - пустили в ход только в XIX веке. Переворот сознания хирургов произошел 16 октября 1986 года, когда американский дантист, Томас Мортон, извлек у пациента зуб при помощи эфирной анестезии.

Рентгеновские лучи

8 ноября 1895 года на основании работы одного из самых старательных и талантливых физиков XIX века Вильгельма Рентгена, медицина обрела технологию, способную произвести процесс диагностики множества заболеваний безоперационным путем.

Этот научный прорыв, без которого сейчас не представляется работа ни одного медицинского учреждения, помогает определять множество заболеваний – от переломов до злокачественных образований. Рентгеновские лучи применяют при лучевой терапии.

Группа крови и резус-фактор

На рубеже XIX и XX веков свершилось величайшее достижение биологии и медицины: экспериментальные исследования иммунолога Карла Ландштейнера, позволили выявить индивидуальные антигенные характеристики эритроцитов и избежать дальнейших смертельных обострений, связанных с переливанием взаимоисключающих групп крови.

Будущий профессор и лауреат Нобелевской премии доказал, что группа крови передается по наследству и разнится по свойствам эритроцитов. Впоследствии появилась возможность с помощью донорской крови излечивать раненых и омолаживать нездоровых людей – что в настоящее время является обыденной медицинской практикой.

Пенициллин

Открытие пенициллина дало старт развитию эры антибиотиков. Сейчас они спасают бесчисленное количество жизней, справляются с большинством древнейших летальных заболеваний, таких, как сифилис, гангрена, малярия и туберкулез.

Пальма первенства в открытии важного лечебного препарата принадлежит британскому бактериологу Александру Флемингу, который вполне случайно обнаружил, что плесневый грибок убил бактерии в чашке Петри, которая валялась в раковине в лаборатории. Его работу продолжили Говард Флори и Эрнст Борис, выделив пенициллин в очищенном виде и поставив его на массовый поток производства.

Инсулин

Человечеству сложно вернуться в события столетней давности и поверить, что больные сахарным диабетом были обречены на смерть. Только в 1920 году канадский ученый Фредерик Бантинг и его коллеги определили гормон поджелудочной железы инсулин, который стабилизирует уровень сахара в крови и оказывает многогранное воздействие на обмен веществ. До сих пор инсулин сокращает число смертности и инвалидности, снижает потребность в госпитализации и дорогостоящих препаратах.

Вышеперечисленные открытия – отправная точка всех дальнейших достижений медицины. Однако стоит помнить, что все перспективные возможности открыты перед человечеством благодаря уже установленным фактам и трудам наших предшественников. Редакция сайт предлагает вам познакомиться с самыми известными учеными в мире .

Условные рефлексы

По утверждению Ивана Петровича Павлова, выработка условного рефлекса происходит в результате формирования временной нервной связи между группами клеток коры мозга. Если выработать прочный условный пищевой рефлекс, например, на свет, то такой рефлекс является условным рефлексом первого порядка. На его базе можно выработать условный рефлекс второго порядка, для этого дополнительно применяют новый, предшествующий сигнал, например звук, подкрепляя его условным раздражителем первого порядка (светом).

Иван Петрович Павлов исследовал условные и безусловные рефлексы человека

Если условный рефлекс подкреплялся всего несколько раз, он угасает быстро. На его восстановление приходится затрачивать почти столько же усилий, как и при его первичной выработке.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

В ХХ столетии медицина начала шагать вперед большими шагами. Например, диабет перестал быть смертельной болезнью только в 1922 году, когда двумя канадскими учеными был открыт инсулин. Им удалось получить этот гормон из поджелудочной железы животных.

А в 1928 году жизнь миллионов больных была спасена благодаря неряшливости британского ученого Александра Флеминга. Он просто не вымыл пробирки с болезнетворными микробами. По возвращении домой он обнаружил плесень(пенициллин) в пробирке. Но прошло еще 12 лет, прежде чем удалось получить чистый пенициллин. Благодаря этому открытию такие опасные болезни, как гангрена и пневмония, перестали быть смертельными, а сейчас мы имеем великое разнообразие антибиотиков.

Сейчас каждый школьник знает, что такое ДНК. Но структура ДНК была открыта всего лишь чуть больше 50 лет назад, в 1953 году. С тех пор интенсивно начала развиваться такая наука какгенетика. Структуру ДНК открыли двое ученых: Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик. Из картона и металла они сделали модель молекулы ДНК. Сенсацией оказалось то, что принцип строения ДНК одинаков для всех живых организмов, от бактерии до человека. За это открытие английские ученые получили Нобелевскую премию.

Сегодня пересадка органов нам не кажется чем-то из области фантастики. Но открытие, что люди могут жить с чужими органами, было сделано только в 1954 году. Американский врач доказал это, пересадив почку своему 23-летнему пациенту от его брата-близнеца. В отличие от предыдущих неудачных опытов, в этот раз почка прижилась: пациент прожил с ней еще 9 лет. А Мюррей за свою пионерскую работу в области трансплантации органов получил в 1990 году Нобелевскую премию.

Вслед за пересадкой почки Мюрреем последовали попытки пересадить и сердце. Но операции на сердце долгое время считались очень рискованными. Но все же в 1967 году было пересажено сердце молодой погибшей женщины 53-летнему пациенту, умирающему от сердечной недостаточности. Пациент тогда прожил всего 18 дней, а сегодня с донорским сердцем можно жить много лет.

Сейчас невозможно представить посещение врача без УЗИ. Нет, наверное, ни одного человека, которому не пришлось бы хотя бы раз в жизни делать УЗИ. Но это устройство, позволяющее диагностировать болезни внутренних органов на самых ранних стадиях, было изобретено не так уж и давно, в 1955 году. А уже в 70-х годах прибор приобрел широчайшую популярность, поскольку был безопасным, безболезненным и высокоинформативным методом исследования. А что еще нужно больному и врачу! Принцип работы УЗИ прост: волна проходит через ткани нашего тела, и ее эхо, преобразованное в электрические импульсы, отображается на мониторе.

В 1978 году тысячи семейных пар, которые не могут иметь детей, получили надежду. Дело в том, что в 1978 году на свет появилась девочка, о которой узнал весь мир. Ее звали Луиза Браун, и она была первым ребенком из пробирки, то есть ее зачатие произошло вне организма матери. Британские ученые в лабораторных условиях оплодотворили яйцеклетку матери спермой, а затем поместили в матку матери. Сегодня благодаря методам искусственного оплодотворения тысячи бесплодных пар могут иметь детей.

В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!

Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.

ТОП-10 самых значительных научных открытий XXI века

10. БИОНИКА. Сконструированы биопротезы, управляемые силой мысли

Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.

Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.

Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.

9. БИОТЕХНОЛОГИИ. Создана первая в мире синтетическая бактериальная клетка

В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.

Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.

Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.

Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом

8. АСТРОФИЗИКА. Обнаружены планета Эрида и вода на Марсе

К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группой американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.

Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.

7. НЕЙРОЛОГИЯ. Впервые записаны и перезаписаны воспоминания в мозг

В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.

На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.

6. ФИЗИКА. Обнаружен бозон Хиггса или «частица Бога»

В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.

Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.

Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.

5. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Создан сверхпрочный материал графен

Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.

Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.

В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.

4. БИОЛОГИЯ. Получены стволовые клетки не из эмбрионов, а из зрелых тканей

В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.

Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.

До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.

3. АСТРОФИЗИКА. Доказано существование гравитационных волн

Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.

Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).

Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.

Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально

2. ФИЗИКА. Проведены успешные опыты по дальней квантовой телепортации

Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.

Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.

Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.

1. КИБЕРНЕТИКА. Создан робот с биологическим мозгом

В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.

Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.

Смотрите видео о важнейших научных открытиях XXI века на