Основные задачи отечественной науки сейчас связаны с реализацией стратегии научно-технологического развития России до 2035 года. В свою очередь, реализация этой стратегии будет взаимосвязана с национальным проектом по науке, который предстоит выполнить в соответствии указом президента РФ Владимира Путина от 7 мая нынешнего года "О национальных целях и стратегических задачах развития РФ до 2024 года".

К этому же сроку требуется обеспечить привлекательность работы в РФ для российских и зарубежных ведущих ученых и молодых перспективных исследователей, а также обеспечить опережающее увеличение внутренних затрат на научные исследования и разработки за счет всех источников по сравнению с ростом валового внутреннего продукта страны.

Кроме того, в России предстоит создать передовую инфраструктуру научных исследований и разработок, включая создание и развитие сети уникальных научных установок класса "мегасайенс"; обновить не менее чем наполовину приборную базу для исследований, создать в стране научные центры мирового уровня, включая сеть международных математических центров и центров геномных исследований; создать не менее 15 научно-образовательных центров мирового уровня на основе интеграции научных институтов, университетов и промышленности.

Также летом нынешнего года вступил в силу новый закон, повышающий статус Российской академии наук (РАН) и расширяющий ее полномочия.

Археологическая сенсация в Крыму

Уходящий год принес российским археологам настоящую сенсацию - в Крыму во время строительства трассы "Таврида" была обнаружена большая карстовая пещера, которая с высокой степенью вероятности посещалась людьми в период палеолита и в каменном веке.

Подтверждением гипотезы послужил первичный обход и осмотр территории, который принес первую находку: небольшой кремневый отщеп, технологический скол, который показывает, что это - произведение рук человеческих, относящееся к каменному веку.

В пещеру были организованы комплексные экспедиции, в состав которых входили специалисты разных областей - спелеологи, палеонтологи, археологи, палеоботаники, специалисты по радиоизотопному датированию. По данным специалистов, пещера начала формироваться около 5 миллионов лет назад. Пещера превосходит по размерам все известные пещеры Внутренней гряды предгорного Крыма. Ее протяженность - около 1,3 тысячи метров.

В пещере были обнаружены 100 кубометров костных останков животных доледниковой эпохи, в том числе кости взрослого мамонта и мамонтенка, винторогого барана, носорога Мерка и саблезубого кота, которого ученые уже назвали "Таврик". Возможно, в пещере в свое время обитали крупные хищники, которые притаскивали туда жертв и поедали их.

Карандаш денисовского человека

В 2018 году продолжила преподносить сюрпризы Денисовая пещера на Алтае, ранее прославившаяся на весь мир найденными в ней фрагментами нового подвида человека.

Теперь сотрудники Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН впервые обнаружили в пещере древний карандаш - обработанный и, предположительно, использовавшийся в творческих целях кусочек красного железняка. Кроме того, там был обнаружен небольшой кусочек мраморной гальки, окрашенный веществом типа охры. Таким образом, можно сделать вывод, что древними обитателями Денисовой пещеры активно использовались не только украшения, но и различные красители.

Что касается известных украшений, использовавшихся обитателями пещеры, то их список в нынешнем году пополнился крупным фрагментом древней диадемы эпохи палеолита из бивня мамонта возрастом около 45-50 тысяч лет.

По мнению сотрудников Института археологии и этнографии, древний человек носил этот головной обруч для поддержания волос и использовал в повседневной жизни как утилитарный бытовой предмет.

"Размороженное" сердце

Российские ученые из Институт биофизики клетки РАН в подмосковном Пущино совершили настоящий прорыв в области "воскрешения" замороженных биологических объектов - они первыми в мире восстановили после хранения замороженное сердце лягушки. Эта работа шла в рамках одного из проектов Фонда перспективных исследований.

Специалистам удалось вновь "запустить" сердце лягушки, которое 45 суток хранилось при температуре минус 196 градусов Цельсия. Кроме того, ученые смогли добиться устойчивого восстановления функциональной активности изолированного сердца крысы после хранения при плюс 4 градусах в течение суток. Были проведены успешные пересадки сердца крысам-реципиентам. При существующих технологиях срок хранения сердца составляет не более 6 часов.

Ожидается, что успех этих работ сможет произвести научную революцию в восстановительной медицине. Сейчас ученым важно научиться длительной криоконсервации тканей и органов для последующей трансплантации. Решение этой задачи позволит создавать банки замороженных органов, что приведет к спасению тысяч человеческих жизней.

Противораковое "Лего"

Ученые ведущего российского исследовательского центра в области наук о жизни, Института биоорганической химии, совместно с коллегами из МФТИ и Австралии разработали универсальную молекулярную платформу, которая позволяет быстро создавать лекарства от различных видов рака, покрывая наночастицы молекулами, распознающими клетки злокачественных опухолей.

Исследователи взяли за основу придуманный ранее российскими учеными универсальный "конструктор" на основе особых молекул из бактерий, к которым можно, с одной стороны, прикрепить "метки", распознающие раковые клетки, а с другой стороны - лекарственные молекулы.

Команда ученых собрала наночастицы, уничтожающие раковые клетки, вырабатывающие аномально большие количества белка HER2 - одного из главных "опознавательных" признаков агрессивного рака груди.

Как показали опыты, наночастицы могут проникать в опухолевые клетки и при этом не трогать соседние культуры здоровых клеток. Аналогичным образом этот конструктор можно применять не только для борьбы с раком, но и терапии других недугов.

Как победить рассеянный склероз

Молекулярные биологи из Института молекулярной биологии РАН раскрыли причины того, почему многие лекарства от аутоиммунных заболеваний не подавляют, а, наоборот, усиливают симптомы рассеянного склероза - тяжелой болезни нервной системы, при развитии которой иммунные клетки начинают атаковать оболочку нервных волокон, так называемый миелин.

До этого ученые неоднократно пытались создать лекарства, мешающие иммунитету уничтожать миелин, мешая сборке молекул белков из семейства так называемых факторов некроза опухолей (TNF) - одного из главных воспалительных "сигналов" организма. Фактически все подобные препараты провалились в лабораторных или клинических испытаниях, причины чего оставались загадкой для нейрофизиологов.

Российские молекулярные биологи со своими зарубежными коллегами в ходе экспериментов на генетически модифицированных мышах обнаружили, что это связано с молекулой белка TNFR2, помогающего подавлять аутоиммунные реакции. Выяснилось, что "отключение" гена, кодирующего TNFR2, приводит к почти мгновенному развитию рассеянного склероза или усугублению его симптомов.

Таким образом, новые препараты, связанные с белком TNFR2, могут помочь защитить мозг больных рассеянным склерозом от дальнейшего разрушения его миелиновых оболочек. Вдобавок, это открытие указывает на потенциально опасные побочные эффекты некоторых новых лекарств от рака, воздействующих на белок TNFR2. Его блокировка приведет не только к исчезновению опухоли, но и развитию воспалений в мозге, что крайне нежелательно, заключают ученые.

Тайна "сигналов инопланетян"

Физики из Института ядерных исследований РАН показали, что темная материя - невидимая субстанция, заполнившая Вселенную, может объединяться в своеобразные капли размером со звезду, если ее частицы достаточно легкие и пушистые. Взрывы таких капель могут быть источниками загадочных "радиосигналов пришельцев".

Безуспешные поиски темной материи в последние два десятилетия заставили многих теоретиков считать, что она на самом деле может состоять из так называемых аксионов - сверхлегких частиц, похожих по массе и свойствам на элементарные частицы нейтрино.

Сейчас ученые Института ядерных исследований сымитировали на компьютере поведение газа из аксионов, изначально сильно перемешанных и взаимодействующих друг с другом посредством гравитации. Через очень большой промежуток времени аксионы образовали конденсат, который тут же свернулся в сферическую "каплю". Если такие "капли" существуют, то их следы можно будет заметить в виде мощных радиовспышек. Последствиями этих процессов, как предполагают российские физики, могут быть загадочные "сигналы инопланетян" - быстрые радиоимпульсы длительностью несколько миллисекунд, а также другие необъяснимые внегалактические радиовсплески, открытые в последние годы.

"Разнородная" квантовая телепортация

Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) и Российского квантового центра выяснили, как можно заставить кубиты, элементарные ячейки квантового компьютера, обмениваться информацией посредством телепортации даже в том случае, если они построены на базе разных принципов работы.

Авторы работы первоначально раздумывали о том, можно ли осуществить телепортацию между квантовыми объектами, чья физическая природа кардинально различается. Дело в том, что ученым пока не удалось создать идеального материала или прибора, который бы позволял осуществлять хранение, передачу и обработку квантовой информации с одинаково высокой эффективностью. Все существующие каналы квантовой связи, а также кубиты, элементарные ячейки квантового компьютера, хорошо справляются только с одной или двумя подобными задачами, и плохо подходят для решения остальных.

По этой причине физики сегодня все чаще думают о создании "разнородных" квантовых машин, в которых каждую из этих задач будет решать наиболее приспособленный материал. Их применение, соответственно, потребует создания технологий, позволяющих передавать квантовую информацию из одного типа кубитов в другой.

Российским специалистам удалось успешно решить одну из подобных задач, заставив обменяться информацией два типа ячеек памяти, основанных на двух очень разных квантовых характеристиках света - его поляризации и напряженности электрического поля. Такой подход откроет новые горизонты для применения квантово-оптических технологий на практике, полагают авторы работы.

Новейший оптический пинцет

Сотрудники Физико-технического института РАН в Санкт-Петербурге разработали новый тип лазерных диодов, излучение которых можно сфокусировать в очень тонкий луч, и использовали их в качестве "сердца" оптического пинцета, за создание которого в нынешнем году присуждена Нобелевская премия.

Авторы работы одновременно создали новый тип оптических щипцов, и смогли заметно улучшить работу лазерных диодов так, чтобы избежать главного недостатка полупроводниковых лазеров - низкой "кучности" их излучения.

Российские физики проверили, так ли это на самом деле, проведя совместный эксперимент с учеными из Греции и Великобритании. Их трехмерные лазерные нанопринтеры помогли российской команде изготовить миниатюрные конические линзы и "выточить" их на конце оптоволокна, через которое пропускалось излучение диода.

Подобрав правильную геометрию линз, физикам удалось сфокусировать луч диода примерно в 10 раз лучше, чем это можно сделать при помощи классических сферических линз. В результате этого диаметр светового пятна лазера уменьшился до 2-4 микрометров, чего хватает для использования подобных диодов в качестве "сердца" световых щипцов.

Как показали дальнейшие опыты, луч подобных размеров хорошо захватывает одиночные красные кровяные клетки - эритроциты, имеющие сопоставимые габариты, и перемещает их на достаточно большие расстояния.

Помимо оптических щипцов, подобные лазеры можно применять для создания различных технологий обработки материалов, трехмерных нанопринтеров, а также для уменьшения размеров и значительного удешевления многих других лазерных установок, где сегодня применяются твердотельные и волоконные лазеры.

Шаг к световым компьютерам

Российские ученые создали миниатюрный преобразователь света, пригодный для использования в качестве одного из компонентов будущих световых процессоров и запоминающих устройств.

За последние годы физики в разных лабораториях мира научились управлять движением света, задерживать или концентрировать его, однако до настоящего времени у них не получалось создать миниатюрное устройство, которое бы позволяло произвольным образом преобразовать один тип света в другой, меняя его фазу и другие свойства.

Команда специалистов из МГУ смогла решить эту проблему, покрыв фотонный кристалл, набор из множества наночастиц, особым образом поглощавших и переизлучавших свет, тонкой пленкой из металла.

В результате оказалось возможным преобразовать свет, попадающий в такой кристалл, в импульсы излучения с "нужной" длиной волны, поляризацией и прочими свойствами. Что самое важное, всю эту конструкцию, как отмечают ученые, можно уместить в куб размерами в несколько сот нанометров.

Подобные наноустройства, по словам физиков, можно применять не только в качестве компонентов световых компьютеров, но и в качестве сверхчувствительных датчиков, реагирующих на появление определенных наночастиц, молекул и прочих микроскопических объектов.

Арктида была!

Ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики имени Трофимука СО РАН предложили модель, подтверждающую существование Арктиды​ - континента, который предположительно существовал на Земле в далеком прошлом.

По мнению авторов модели, этот континент существовал и "собирался" дважды. Первый раз литосферные блоки объединились миллиарды лет назад. Тогда Арктида входила в состав суперконтинента Родиния. Около 750 миллионов лет назад он полностью распался.

Исследователи полагают, что второй раз Арктида сформировалась около 250 миллионов лет назад и вошла в состав нового суперконтинента - Пангеи. Уже после его распада, во время образования Северного Ледовитого океана, фрагменты второй Арктиды были вновь перераспределены, сформировав арктический континентальный шельф, подчеркивают исследователи.

Как предполагают ученые, этот "пазл" вновь разрушился примерно 150 миллионов лет назад, и части Арктиды приобрели современное расположение. Сейчас это такие арктические районы, как Земля Франца-Иосифа, архипелаг Шпицберген, побережье полуострова Таймыр, Новосибирские острова, континентальные территории Чукотки и северной Аляски, арктические острова Северной Америки.