Квантовые компьютеры наступают

Каждый из ученых, к которым обратился отдел науки «Газеты.Ru», ответил на вопрос о том, какие актуальные проблемы в их области науки могут быть решены в 2016 году.

Кванты станут ближе

Владимир Пудалов, руководитель Центра по исследованию высокотемпературных сверхпроводников и других сильно коррелированных электронных систем (ЦКП ФИАН), автор статьи в журнале Nature Communications, рассказывающей, как определить теплоемкость двумерных систем, измерив связанную с ней величину — энтропию, меру неупорядоченности:

— Работы по изучению новых классов материалов — топологически нетривиальных изоляторов, сверхпроводников и вейловских полуметаллов — ведутся в мире настолько интенсивно, что могут привести к прорыву в изучении и использовании свойств новых квазичастиц — фермионов Майораны, к новым способам управления спином электронов, то есть могут продвинуть спинтронику ближе к практическим приложениям для квантовых вычислений.

Миграции и Солнце: вечная история

Елена Попова, старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ, автор статьи о циклах солнечной активности, опубликованной в журнале Scientific Reports:

— Сложно сказать, какие конкретно задачи будут решены. Ученые продолжат разрабатывать модели генерации магнитного поля Солнца, других звезд, а также планет. Они будут сравнивать теоретические результаты с новыми наблюдательными данными.

Олег Балановский, доктор биологических наук, Институт общей генетики и Медико-генетический научный центр, автор опубликованного в журнале PLoS ONE исследования про генофонд славян:

— В нашей области большинство актуальных проблем являются по совместительству «вечными» — например, индоевропейская проблема или проблема соотношения языка, географии и генофонда. Решить их в 2016 году вряд ли удастся, но может, получится улучшить взаимодействие разных наук и выработать взаимно понятный язык, без чего решить междисциплинарные вопросы нечего и надеяться.

Бактерии поборются с возрастными болезнями

Владимир Смеянов, доцент кафедры естественных наук Медицинского института (Северо-Кавказская государственная гуманитарно-технологическая академия), один из авторов исследования индивидуальной стабильности бифидобактерий, опубликованного в журнале PLoS ONE:

— В целом в настоящее время идет накопление данных по разным направлениям в области изучения микробиоты человека, ее связи с другими системами организма в норме и в патологии. Не уверен, что следует ждать революционных, прорывных достижений в этой сфере в следующем году, но наверняка будут охарактеризованы специфические изменения микробиоты, характерные для конкретных заболеваний, возможно с экспериментально подтвержденной конкретизацией до конкретного микроорганизма для таких патологий, как сахарный диабет, некоторых аутоиммунных состояний, а также ожирения.

Будущее же, в моем понимании, лежит в интегральных проектах, которые не только характеризуют микробиоту человека, но и позволяют выявить ее взаимосвязь с конкретными особенностями генетики организма-хозяина и предрасположенностью к различным заболеваниям с конечной целью использования этих знаний для борьбы с болезнями в самом различном возрасте.

Пример такого интегрального проекта — недавно стартовавшее предприятие Крейга Вентера по изучению геномов и микробиоты у долгожителей. Подобный проект должен быть инициирован и в нашей стране путем создания некоммерческого фонда с государственным участием, технические условия в нашей стране уже более чем достаточны, и, я думаю, спонсоры, желающие финансировать действительно фундаментальную программу по достижению активного долголетия, могут быть найдены.

Клетки изучат по отдельности

Сергей Разин, заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета МГУ, один из авторов статьи в журнале Genome Research, рассказывающей, каким образом нитевидные ДНК-белковые фибриллы хроматина укладываются в трехмерные структуры — ТАДы и интер-ТАДы:

— Что касается тенденций на 2016 год, то в нашей области исследований это, безусловно, работы на индивидуальных клетках. Все, что делают молекулярные биологи в наши дни, можно до известной меры уподобить «определению средней температуры пациентов по больнице». В любом биохимическом эксперименте работают с десятками тысяч, а чаще — миллионами клеток. Между тем

постепенно накапливается информация о том, что, например, профили транскрипции или 3D-организация генома весьма динамичны и существенно различаются в индивидуальных клетках в каждый конкретный момент времени.

В настоящее время активно разрабатываются подходы, позволяющие осуществлять биохимические эксперименты на индивидуальных клетках (транскриптом индивидуальных клеток, 3D-организация генома индивидуальных клеток и так далее). Полагаю, что именно в области комплексного изучения характеристик индивидуальных клеток в 2016 году следует ожидать появления прорывных работ.

Удастся ли объяснить многоклеточность?

Денис Тихоненков, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории микробиологии при Институте биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, автор статьи о происхождении паразитизма в журнале PNAS.

— Я думаю, что в 2016 году может быть завершен сравнительный анализ геномов одноклеточных предков животных, что позволит выявить те молекулярные признаки и «преадаптации» у простейших, которые обусловили саму возможность возникновения «многоклеточности» в эволюции.