Миниатюрные роботы из жидкого металла и новая основа 6G: самые громкие научные открытия 2023 года

Мы уже привыкли, что ученые каждый год ученые совершают прорывы во всех важных областях. 2023 год не стал исключением. Научные успехи, достигнутые в нем, могут вас очень сильно удивить, к тому же, они могут иметь влияние на наше общее будущее. Итак, вот какими были самые значимые научные открытия 2023 года.

Мышь, полученная от двух самцов

В марте 2023 года в журнале Nature было опубликовано исследование, которое может нести ошеломляющие последствия в сфере экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Ученым удалось получить здоровых мышат из клеток двух самцов. При этом это не было клонированием, здесь сработал совсем другой механизм. Из клеток кожи из хвостов самцов были получены стволовые клетки. Затем они же были преобразованы в женские клетки, которые использовались для производства яйцеклеток.

Эти яйцеклетки впоследствии были оплодотворены и имплантированы самкам мышей, и — в семи случаях из 630 попыток — они превратились в здоровых мышат. Они даже смогут иметь свое потомство во взрослом возрасте. Эта технология рассматривается как потенциальный путь спасения исчезающих видов от вымирания с использованием клеток одного самца.

Новая основа для беспроводных сетей 6G

В случае беспроводных сетей меньшие длины волн сигнала приводят к более быстрой передаче данных. Ученые применили концепцию "метаустройства", которая потенциально ляжет в основу шестого поколения (6G) беспроводных протоколов. Общий принцип таков: метаустройства представляют собой обычные полупроводники, украшенные "метаструктурами", выгравированными на их поверхности в виде микроскопических узоров короче, чем длина волны устройства.

Эти метаструктуры позволяют манипулировать электрическими полями внутри полупроводника, заставляя его выдавать частоты в терагерцовом диапазоне. Это намного быстрее, чем частоты гигагерцового диапазона, используемые обычными беспроводными устройствами. Эта новая технология может изменить будущее сверхвысокоскоростной связи, выводя ее на умопомрачительный уровень.

Живые чернила для 3D-печати

3D-печать — это замечательная новейшая технология, которая привела к прогрессу в архитектуре, ирригации, здравоохранении и множестве других областей. 3D-принтеры используют процесс наслоения для печати целых объектов из специальных "чернил". Но до сих пор конечные продукты процесса 3D-печати были часто слишком хрупкими или слишком податливыми.

В феврале 2023 года исследователи из Инженерной школы EPFL нашли решение проблемы. Они стали использовать живые бактерии Sporosarcina Pasteurii в качестве основы для специальных "чернил". Готовый продукт после обработки раствором минерализуется и затвердевает в течение нескольких дней. По завершении процесса содержание минералов в объекте достигает более 90%, что делает его гораздо более прочным.

Потенциальный источник молодости

Еще в 2012 году японский биолог Синья Яманака получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие ряда белков, способных переконфигурировать обычные клетки в сверхуниверсальные стволовые. Более десяти лет спустя американские ученые сообщили о процессах использования этих белковых коктейлей, известных как "факторы Яманаки", в методах генной терапии.

Ученые стали применять перепрограммирование, чтобы обратить вспять эпигенетические изменения, происходящие во время старения. Этот эффект потенциально может однажды резко продлить продолжительность жизни людей или даже повернуть вспять процесс старения. И хотя технология все еще находится в зачаточном состоянии, результаты исследований впечатляют.

Гель, выращивающий электроды в живых организмах

Использование электродов в медицинских технологиях, которые используются для искусственной стимуляции нервов, мышц и даже мозга, сродни палке о двух концах. Независимо от материалов, из которых они изготовлены, ни один из них не является достаточно мягким, чтобы полностью снизить риск повреждения мягких тканей или их раздражения и воспаления.

Однако в феврале 2023 года исследователи из шведского университета Линчепинга разработали специальный гель, который при введении в целевую область метаболизирует собственные сахара организма, превращая их в ультрамягкий гибкий электрод. Такие мягкие электроды были успешно выращены в сердцах, хвостовых плавниках и мозге рыбок данио, чтобы стимулировать эти органы и мышцы.

Записанные мозговые волны осьминогов

Осьминоги, как известно, являются одними из самых умных существ на планете, но мало что известно о том, как работает их мозг. В марте 2023 года исследователи Неаполитанского университета нашли способ это выяснить. Они хирургическим путем имплантировали трем осьминогам специальные регистры, которые записывали их мозговые волны.

При этом животные продолжали свободно жит в привычной среде и не ощущали никакого давления или дискомфорта. Исследователи описали виды мозговых волн, которые связаны с консолидацией памяти у людей, и те, которые контролируют циклы сна у некоторых других животных. Они также описали исключительно медленные и сильные мозговые волны, которые были уникальными и улавливались в разных частях тела животного.

Возможно, первое письменное произведение

Археологи находят наскальные рисунки с незапамятных времен, но выявить что-либо, напоминающее реальную систему письма, до сих пор не удавалось. На протяжении более столетия ученые документировали то, что выглядит как набор маркировок, сопровождаемых рисунками животных возрастом около 37 000 лет. Их находили в пещерных системах по всей Европе. До недавнего времени можно было только догадываться, что могут означать эти отметки, но теперь все изменилось.

В январе 2023 года исследователи сравнили символы с циклами рождения животных, изображенных на рисунках, и с 13 годовыми лунными циклами. К своему удивлению они обнаружили закономерность. Это указывало на то, что эти отметины на самом деле могут быть чрезвычайно ранней — возможно, самой ранней — системой обозначений, которая относится к циклам спаривания и рождения видов, которые могли быть добычей наших предков.

В частности, один символ, напоминающий букву "Y", по-видимому, связан с рождением, что является первым известным примером такой корреляции в отметках пещер. Это предполагает, что древние люди могли быть способны к более развитому познанию, чем считалось ранее. Это действительно большое событие с когнитивной точки зрения.

Имплантируемый элемент, контролирующий диабет 1 типа

Диабет 1 типа, когда организм не может вырабатывать достаточное количество инсулина, имеет сильный наследственный генетический компонент и может быть вызван факторами окружающей среды, которые еще не до конца изучены. Он заставляет иммунную систему организма атаковать клетки, производящие инсулин, и до сих пор ученые не знали, как повлиять на этот процесс.

Но в марте 2023 года команда ETH Zurich, исследовательского университета в Швейцарии, придумала блестящий метод, позволяющий остановить болезнь на начальном этапе. Они создали имплантируемый топливный элемент размером с чайный пакетик, который обнаруживает избыток глюкозы при повышении уровня сахара в крови. Затем он расщепляет глюкозу на отдельные компоненты, включая протоны, которые затем использует для генерации электрического тока.

Когда уровень глюкозы в организме возвращается к норме, процесс автоматически прекращается, позволяя организму самостоятельно регулировать уровень сахара в крови так же, как это делают люди, не страдающие диабетом. Это гениальное биоэлектрическое решение давней проблемы со здоровьем, которое в ближайшем будущем можно будет использовать для успешного лечения людей с диабетом во всем мире.

Миниатюрные роботы из жидкого металла

Исследователи из Университета Карнеги-Меллон в Пенсильвании в январе 2023 года впервые представили миниатюрных роботов, которые активируются с помощью магнитных полей и способны выполнять деликатные задачи как в механическом, так и в медицинском плане. Состоящие из жидкого металлического галлия и чрезвычайно мелких частиц сплава, роботы в твердом состоянии способны выдерживать вес, в 30 раз превышающий их собственный.

Под воздействием магнетизма они превращаются в лужи, которые можно толкать, тянуть и растягивать для выполнения задач с помощью манипулирование магнитным полем. Эти задачи включали в себя размещение и закрепление небольшой лампочки на печатной плате, навигацию к инородному веществу внутри искусственного желудка, трансформируется в форму крошечного человечка. Вскоре их можно будет использовать в медицинских процедурах.

Другие интересные открытия 2023

Ученые исследовали образцы с околоземного астероида 162173 Рюгу и обнаружили в них — конечно, в очень небольших количествах — урацил, соединение, которое является одним из четырех важнейших компонентов РНК. Также были обнаружены следы ниацина, также известного как витамин B3. Теоретически, если бы такое тело упало на безжизненной планете, эти микроэлементы могли бы способствовать образованию жизни.

В апреле 2023 года группа ученых из Сиднейского университета создала искусственный мозг. Они представили сеть нанопроводов, имеющую способность выполнять когнитивные задачи более высокого уровня. Раньше они приписывались исключительно людям. Провода выполняют ту же функцию, что и нейроны, а точки их соединения действуют как синапсы. Также исследователи описали модель ИИ, которая может делать читать мысли людей во время процедуры МРТ.

Но если эти открытия науки довольно далеки от простых обывателей, то следующее касается каждого из нас. Был изобретен экологичный и безопасный аналог пальмового масла PALM-ALT. Он полностью растительного происхождения и, по словам его разработчиков, на 70% процентов более экологичен. С его применением продукты, содержащие пальмовое масло, станут более здоровыми.