Влиятельный журнал Science  в своем последнем выпуске-2010 традиционно назвал десятку научных прорывов уходящего года.

Самым важным открытием года редакция журнала назвала создание первой рукотворной «квантовой машины». «До этого года все рукотворные объекты двигались согласно законам классической механики. Однако в марте коллектив ученых под руководством Эндрю Клеланда и Джона Мартиниса из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре создали цифровое устройство, движение которого может быть описано только законами квантовой механики.

Квантовая механика – свод правил, который используется для описания поведения мельчайших частиц – молекул, атомов и элементарных частиц». Квантовая машина – это набор маленьких полупроводников, видимых невооруженным глазом. Чтобы перевести его в «квантовое состояние», физики сначала охладили его настолько, что система достигла основного состояния – самого нижнего энергетического уровня, разрешенного законами квантовой механики, а затем сообщили системе квант энергии.

Следующим в списке стоит создание бактерии с полностью синтетическим геномом – научное достижение коллектива ученого Крейга Вентера. Им удалось полностью заменить ДНК бактерии новым синтетическим геномом, который успешно включился в управление синтезом белков. Исследователи полагают, что в будущем синтетический геном принесет пользу при создании новых видов биотоплива, лекарств и других химических веществ.

Генетики достигли значительного успеха в расшифровке генома неандертальца. Подробному изучению подверглись три самки неандертальца, жившие на территории современной Хорватии в период 38-44 тысячи лет назад. Новые методы исследования позволили ученым провести прямое сравнение генетики неандертальцев и современных людей.

Достигли в этом году успехов и специалисты по профилактике ВИЧ. Вагинальный гель, содержащий противовирусный препарат тенофовир, позволил сократить заражаемость тестовой группы женщин в Африке на 39%, а превентивное пероральное применение препарата профилаксис привело к снижению заражаемости ВИЧ на 43,8% в группе мужчин.

Генетика помогает не только смотреть в далекое прошлое, но и лечить болезни. Разработанный метод секвенирования (определения последовательности генов) в так называемом экзоне, небольшом участке генома, который кодирует белки, исследователям удалось определить генетические мутации, ответственные за возникновение ряда редких наследственных заболеваний.

Редакция журнала также отметила важность ряда теоретических исследований. В этом году были значительно усовершенствованы расчетные методы молекулярной динамики, которые необходимы для моделирования движения белков.

Кроме того, был создан «квантовый симулятор», который позволяет визуализировать квантовые эксперименты. Симулятор представляет собой особый кристалл, где «точки» лазера играют роль ионов, а атомы – электронов. Устройство позволяет разобраться в сложных проблемах физики конденсированных сред, а также точнее описать явление сверхпроводимости.

«Геномика нового поколения» также активно развивалась. Усовершенствование технологий секвенирования позволило проводить масштабные исследования ДНК ископаемых и современных организмов. Так, проект «тысячи геномов» уже помог полностью определить вариации генов, которые в прямом смысле этого слова делают нас людьми.

Исследования в области стволовых клеток ознаменовались достижениями в репрограммировании клеток (то есть фактическом превращении обычных клеток в стволовые). В этом году биологи научились делать это с помощью синтетической РНК. По сравнению с ранее разработанными эта технология вдвое быстрее, в сто раз эффективнее и теоретически заметно безопаснее при терапевтическом использовании.

Кроме того, в этом году биологи объявили о «возвращении к крысам» – по их признанию, «вошедшие в моду» исследования на мышах несовершенны, а пресловутая лабораторная крыса представляет собой куда более подходящую модель для испытания действия препаратов на человеческий организм.