Пусть эту статью не читают те, кто безоговорочно верит гадалкам, ясновидцам, экстрасенсам, астрологам и т.д. Я буду говорить только о научных предвидениях. На возможный вопрос читателя «А можно ли предвидеть научное открытие?» - отвечу отрицательно. На то ведь оно и открытие! Поэтому сосредоточусь на тех достижениях последнего времени, которые в научном плане уже доработаны и должны в нынешнем или, возможно, следующем году превратиться не просто в общественно полезный продукт, а в продукт, который изменит жизнь многих граждан в ближайшей перспективе.
Начну с самого болезненного для нашей страны вопроса - энергетики. Проекты трубопроводов в обход Украины с севера и юга с их многомиллиардными затратами базируются на оценках, согласно которым потребность Европы в нефти и газе как энергоносителях непременно будет расти, как и в предыдущие годы. Ни ядерная энергетика, ни ветроэнергетика им большой конкуренции не составят. Но уже создана и на старте внедрения новая технология прямого преобразования солнечной энергии в электрическую - фотовольтатика. В нынешних солнечных элементах используют кристаллический кремний высокой чистоты, что очень дорого. И вот появляется новый материал. Это многослойная пленка, которую можно будет продавать в рулонах и, как рубероидом, покрывать ею крыши зданий. Выработанной при этом электроэнергии будет вполне достаточно не только для освещения и отопления помещений, но и для зарядки электромобилей, в которых жильцы домов будут ездить на работу.
В новом материале задействован тот же принцип, что и в фотосинтезе растений, - фоторазделение зарядов под действием света. Но здесь свет поглощает молекула специально подобранного красителя, от которой отрывается электрон и передается нанопористому полупроводнику. Лучше всего для этого подходит окись титана. Достигнуто 11% эффективности указанного процесса преобразования энергии, и это не предел. Уже есть опытные образцы такой продукции, и ее массовый выпуск не за горами.
А как же быть с автобусами и грузовиками? Неужели они и в дальнейшем будут заправляться соляркой и коптеть на наших улицах? А вот и нет! Готовится к реализации проект, где горючим будет известный всем школьникам водород. В процессе его сгорания образуется вода. Неужели есть что-либо экологически чище водяного пара из выхлопа двигателя? И здесь читатель может спросить: а почему водород как горючее не использовался раньше? Дело в том, что он очень взрывоопасен, и его нельзя использовать так, как природный газ, в баллонах. Нужны новые технологии для транспортировки и использования водорода. Они уже есть. Это высокоэффективная адсорбция молекул водорода на нанопористых материалах. И после решения еще оставшихся технологических задач мы сможем забыть о нефти и газе (конечно, за исключением химической промышленности), как давно забыли о паровозах, которые двигались от сжигания угля.
Россия неоднократно удивляла мир своими изобретениями. В центре Кремля находится Царь-колокол, который никогда не звонил, и стоит Царь-пушка, которая никогда не стреляла. Эту коллекцию могут пополнить две пустые трубы, закопанные в обход Украины.
А теперь вернемся к проблемам сельского хозяйства. Можно ожидать, что новый год будет в мире годом кардинального поворота к тотальному использованию ГМО. Испугались? Но ведь ученые говорят не только об абсолютной безопасности ГМО, но и о возможностях значительного повышения урожайности генетически модифицированных культур, упрощении и удешевлении их выращивания и улучшении потребительских свойств. Миллиарды людей, в том числе и мы с вами, неоднократно пробовали ГМО без каких-либо негативных последствий для здоровья. В США 80-90% кукурузы и практически вся соя уже выращиваются из ГМО. Добавьте сюда томаты, перец, картофель. Это настоящая технологическая революция в сельском хозяйстве, которую никому не остановить.
И здесь следует дать некоторые пояснения. Термин «генетически модифицированные организмы» (ГМО) - неправильный, поскольку все растения, животные и даже насекомые (пчелы) - генетически модифицированы путем селекции, которая длилась много тысяч лет. То есть отбирались образцы с улучшенными свойствами, в которых были изменены гены. Иначе бы эти свойства не передавались по наследству. Селекционеры научились ускорять этот процесс, индуцируя преобразование генов под влиянием радиации или химических факторов. При этом изменения в генах происходят спонтанно и неконтролируемо, а вероятность изменений в нужном направлении - очень низка. И вот появилась новая технология, позволившая создавать новые сорта и породы с вполне прогнозируемыми свойствами путем контролируемого перенесения генов. Поэтому ее правильное название - «трансгенная технология», а отсюда - «трансгенные организмы». Вы слышали о «золотом» рисе, который благодаря встроенному гену позволяет синтезировать и накапливать в потребительском продукте бета-каротин? Это кардинально решает проблему авитаминоза А, которым страдают много миллионов жителей Юго-Восточной Азии. Вы, пожалуй, знаете и о помидорах, стойких к вирусным заболеваниям. Наверное, пробовали картофель, который не поражает колорадский жук. А если вы предпочтете, чтобы эти продукты были щедро обработаны ядохимикатами, то для вас, может, и сохранятся небольшие магазинчики «без ГМО».
Между тем наука пошла дальше. Если в растение можно встроить дополнительный ген, то не может ли такое растение вырабатывать лекарственный препарат? Оказывается, может. И даже такие препараты, которые невозможно получить искусственным химическим синтезом. В частности, большие протеиновые молекулы - антитела. Именно они вырабатываются в организме человека для борьбы с различными болезнями. А если вырабатываются в недостаточном количестве, то человек гибнет. И представьте себе - протеины человеческого организма растут в поле! Из семян риса или фасоли выделяют ваши родные антитела против коварной болезни! Это не фантастика, наши клиники уже могут их заказать по каталогам ряда западных фирм.
Среди новых революционных технологий в лечении ранее неизлечимых болезней я назову всего две: генная терапия и заместительная терапия с помощью стволовых клеток. В мире живет немало людей, родившихся с различными генетическими отклонениями. Это - инвалиды, которым медицина раньше не могла помочь. Так почему бы в организм такого человека не ввести ген, который компенсировал бы недостаток или низкую активность имеющегося гена? В принципе, такая возможность существовала давно, однако «втянуть» ген в живую клетку очень непросто. В лабораторных исследованиях для этого используют вирусы. Но ведь в клинике их применить нельзя. И вот ученые предложили целую серию искусственных невирусных носителей для генов. Надеемся, что их тестирование будет успешным.
А если поражен весь орган, такой как печень или почки, когда существующие клетки не в состоянии поддерживать функцию этого органа? Появилась надежда и у таких больных. Она связана с изучением и перспективой внедрения стволовых клеток. В живом организме клетки каждого органа разные. Они не могут переключаться и изменяться от одного к другому типу. И есть только один тип клеток, который может превращаться во все другие. Это - стволовые клетки. Раньше их можно было выделить только из эмбрионов. Однако недавно было сделано важное открытие: стволовые клетки можно найти среди клеток ткани кожи - фибробластов. Ученые научились выделять такие клетки и работать с ними, превращая их в клетки нервной ткани или мышц. Такие клетки были бы готовы для введения в организм человека. Но возникла неожиданная проблема - некоторые из стволовых клеток могут образовывать раковую опухоль. Заблокировать путь такому преобразованию сейчас и пытаются ученые.
В последние годы подготовлены условия для существенного прорыва в диагностике самой коварной болезни - рака. Проблема в том, что существует много форм рака, и отличаются они не только локализацией, но и свойствами. Среди таких свойств - выделение в кровь протеинов, специфических для определенной формы рака, а это позволяет по их появлению проводить диагностику на ранних стадиях болезни. В частности, для рака простаты этот тест уже внедрен во многих клиниках мира. На очереди - создание универсального теста, с помощью которого одновременно могли бы быть выявлены такие маркеры к разным формам рака. Внедрение указанных тестов на ежегодных профилактических осмотрах позволит сохранить жизнь и здоровье многим людям.
Существуют две концепции в медицине - «лечение больных» и «поддерживание здоровья». Во многих странах мира преимущество предоставляется второй. А это требует новых и научных, и технологических решений. Все люди разные, поэтому найти небольшое отклонение от нормального состояния сложно, если не характеризовать показатели этого состояния индивидуально и не сравнивать во времени. Может ли человек сам анализировать эти данные? Нет. Но они могут автоматически поступать в определенный центр, который их проанализирует и вернет обратно с результатом анализа. Эта процедура - не сложная. Самое сложное - забор первичных данных, который должен быть простым и неболезненным. Правда ведь, лучше брать для анализа не кровь, а, например, слюну, или прижать датчик к коже - и получить микроскопическое количество пота? Все это сейчас вполне возможно, но требует технологической доработки. Еврокомиссия щедро финансирует указанные разработки, учитывая их социальную значимость.
А в чем заключается значимость? Возьмем, для примера, человека с пристрастием к курению. В последнее время стало понятно, насколько губительна эта привычка: она укорачивает человеческую жизнь. Можно на пачках сигарет рисовать череп и кости, делать соответствующие надписи, но многих курильщиков это не остановит. Каждый из них почему-то считает, что курение - смертельная угроза для кого-то другого, а не для него. А вот наблюдение изменения во времени показателей своего собственного здоровья может дать эффект. Люди будут не только пить «за здоровье», но и больше заботиться о нем, занимаясь физкультурой и спортом, полезно и красиво отдыхая.
И тут на передний край общественного интереса выйдет персональная геномика. Читатели, пожалуй, слышали о полной расшифровке генома человека, которая была завершена в 2003 году с затратами в
3 млрд. долл. Но ведь это же был геном одного человека - анонимного гражданина США, а люди все разные, и их геномы разные. С развитием технологий уже в 2009 году были расшифрованы геномы почти 100 людей, но стоило это всего 48 тыс. долл. А между тем прогнозируется, что в этом году стоимость персонального генома составит меньше тысячи долларов. То есть многие уже сегодня могут заказать и получить свой «генетический паспорт». Благодаря этому научному достижению практически исключается рождение детей с врожденными недостатками, а все желающие получат персональные предостережения в отношении развития разных болезней. В проекты по персональной геномике уже вкладывают средства американские страховые компании. Как думаете, почему?
Несколько лет назад слабо верилось в то, что Интернет и мобильные телефоны значительно изменят поведение людей. Сегодня мы убедились в этом. Теперь научный и технический прогресс предлагает нам еще большие изменения. Жаль только, что вклад нашей страны в эту поступь становится все меньше. Мы все больше и больше будем пользоваться готовыми достижениями и все больше и больше будем за это платить...
От редакции. Поздравляем нашего постоянного автора Александра Демченко с избранием почетным академиком Венгерской академии наук! Это учреждение - одна из самых престижных научных организаций Европы. Около половины ее почетных членов - нобелевские лауреаты.