Научные открытия 2024 года по версии Naked Science: от конца Вселенной до причин Рагнарёка.

Темная энергия — больше не константа, и это изменило судьбу Вселенной

Хотя главной темой наблюдательной астрономии 2024 года стали новые данные космического телескопа «Джеймс Уэбб», к сожалению, мы не можем включить их в прорывы-2024. Да, они кардинально изменили наши представления о ранней Вселенной, но проблема заключается в том, что Naked Science уже в 2023 году отмечал, что такая революция «Джеймсом Уэббом» уже началась и приведет к перевороту в космологии (мы даже назвали кандидата на новую космологию, совместимую с наблюдениями космического телескопа).

Однако в 2024 году также произошли астрономические наблюдения, которые значительно продвинули физику и космологию вперед. Научная коллаборация Dark Energy Spectroscopic Instrument (по названию одноименного инструмента) проанализировала красное смещение миллиона галактик на разных расстояниях от нас. В результате они выяснили, что ускорение расширения Вселенной, открытое четверть века назад, варьируется. То есть да, расширение продолжается с ускорением, но это ускорение 13 миллиардов лет назад было более выраженным. Что это значит?

В конце XX века астрономы заметили, что сверхновые типа Ia из ранней Вселенной имеют светимость ниже ожидаемой. Физически это выглядит маловероятным: этот тип сверхновых взрывается при достижении одинаковой массы, следовательно, энергия вспышки тоже одинаковая. Поэтому такие объекты и называют «стандартными свечами космологии».

Из этого можно было сделать единственный научный вывод: Вселенная расширяется не с постоянной скоростью, а постепенно ускоряясь. Но что может заставлять ее увеличиваться с ускорением? Самым простым и естественным объяснением для большинства ученых кажется космологическая константа — некое давление вакуума, способствующее расширению.

Так вот: наблюдения DESI 2024 года опровергают эту гипотезу с вероятностью 3,5 сигмы. Окончательное опровержение произойдет, когда данные достигнут 5 сигм, но и 3,5 — это уже достаточно, чтобы сделать выводы на сегодня.

Каковы практические последствия того, что ускорение расширения Вселенной постепенно уменьшается? Если бы темная энергия оставалась константой, Вселенная расширялась бы бесконечно. Это привело бы к тепловой смерти Вселенной. То есть DESI позволяет сделать важный вывод: бесконечное расширение может не состояться. Увеличение объема Вселенной теоретически может замедлиться или даже развернуться вспять, что предотвратит ее тепловую смерть.

Конечно, возникает вопрос: если Вселенную не разгоняет давление вакуума, то что же? Naked Science еще в итогах 2023 года писал, что наиболее правдоподобный ответ на этот вопрос заключается в том, что темная энергия не существует. А ускоренное расширение Вселенной после Большого взрыва вызвано тем, что причины этого самого Большого взрыва — совершенно другие, чем мы предполагали ранее.

С деталями можно ознакомиться в нашем большом тексте, или в книге российского физика Николая Горькавого, выпущенной в 2023 году, и уже выдержавшей первое переиздание в 2024 году.

Биологи нашли абсолютно новую форму патогенов — в том числе внутри людей

Когда биологи исследуют крошечные формы жизни, их движет не только абстрактное любопытство. Мы изучаем бактерии, чтобы понять, как защититься от чумы, туберкулеза и проказы. Протисты рода плазмодиев вызывают малярию, которая убила 50 миллиардов человек из 110 живших за всю историю нашего вида. Зачем изучать вирусы — тоже вряд ли нужно объяснять, учитывая, что избыточная коронавирусная смертность в России и в 2024 году явно выше 70 тысяч человек.

В 2024 году биологи совершенно неожиданно обнаружили нечто микроскопическое с генетическим кодом внутри, но что это такое пока слабо понятно. Речь идет о странных вироидоподобных структурах, состоящих из кольцевой РНК. Вироид — это тоже замкнутая кольцевидная РНК (из одинарной, а не двойной цепочки), содержащая менее полутысячи нуклеотидов. Их отличает от вирусов не только то, что у вирусов не менее двух тысяч нуклеотидов, но и наличие у вируса собственной белковой оболочки, что упрощает его распространение от одного организма к другому (например, по воздуху).

Так вот: обелиски, похоже, отличаются от вироидов тем, что могут кодировать как минимум два белка (вероятно, больше). У них около тысячи нуклеотидных оснований, то есть явно больше, чем у вироидов, но меньше, чем у самого компактного вируса. Кроме того, их кольцевая РНК защищена столбикоподобной внешней структурой, за которую первооткрыватели и назвали новый класс патогенов обелисками.

Ясно только, что без каких-то клеток хозяев обелиски не должны размножаться: их генетический код слишком прост, и у них не наблюдается механизмов самостоятельного, непаразитарного воспроизводства.

Сложный вопрос: можно ли это считать жизнью? Вирусы и вироиды многие биологи не считают живыми, поскольку это облигатные паразиты. Другие биологи традиционно возражают: если аскарида не паразитирует в другом организме, то она тоже не сможет воспроизводить себя, значит, аскарида — не живой организм?

Подобные дискуссии слегка напоминают философию, поэтому мы не будем в них углубляться. Заметим вот что: в 50 процентах образцов человеческой слюны на различных континентах обелиски уже найдены. Они также присутствуют в 7% образцов стула людей. Что они делают внутри нас, пока неизвестно. Могут ли они вызывать болезни, как вирусы в нас или вироиды в растениях? Или же, наоборот, они паразитируют на бактериях, обитающих в нашем организме и помогают поддерживать их численность на безопасном уровне для нас?

Чтобы узнать ответы на эти вопросы, потребуется время. Пока мы открыли группу патогенов, происхождение которых неясно — то ли от вирусов, то ли от вироидов, то ли от кого-то совершенно неизвестного — и которые живут внутри нас, но их функции остаются загадкой.

На первый взгляд, открытие вызывает тревогу. На второй — наполняет гордостью за науку. Только подумаешь, что столь крупные и неожиданные открытия в таком исследованном месте, как человеческое тело, невозможны, как там открывают целый принципиально новый класс патогенов.

Вакцина натолкнула на причину самой массовой болезни слабоумия на Земле

На планете зафиксировано более 55 миллионов случаев приобретенного слабоумия, вызванного болезнью Альцгеймера (считается, что много случаев остаются недиагностированными). При этом число страдающих этой болезнью растет с огромной скоростью. Увеличение продолжительности жизни — в медицински развитых странах и Китае она превышает 80 лет — означает, что все больше людей станут жертвами этой болезни в будущем. К середине века их число превысит сто миллионов, а к концу столетия, если динамика не изменится, может превысить и миллиард.

Опасность этой болезни трудно недооценивать: на последнем этапе, кроме слабоумия, пациента ожидает смерть. Особенно неприятно, что если раньше эта болезнь встречалась, в основном, среди людей старше 65 лет, то в наши дни она стремительно «молодеет». Около 10 процентов всех больных — в возрасте от 30 до 65 лет.

Самой