Реферат: Будущее науки
Достоверно известно лишь то, что средняя температура воздуха у земной поверхности возросла за минувшие сто лет примерно на полградуса Цельсия, а уровень океана за это время вырос примерно на 10-20 см.
По прогнозу Межправительственной комиссии по проблемам изменения климата, в которую входит около 2000 климатологов, в ближайшие сто лет средняя температура на планете вырастет на 1,5-3 градуса Цельсия, а уровень океана поднимется на 0,2-1 метр. Климатологи предупреждают: их модели не могут быть точными. Для точного прогноза нужно вести наблюдения, по крайней мере, 1400 лет, и по всему земному шару.
Все это не убеждает сторонников активных действий. Пока идут споры, считают они, драгоценное время, когда еще можно что-то предпринять, уходит. А ведь уже в ближайшие 30-50 лет, на их взгляд, человечество столкнется с невиданной катастрофой, которая вызовет тяжелейшие экономические и социальные последствия. Тропический климат установится в Нью-Йорке и Бостоне, ужасные засухи поразят Средний Запад США. С высокими температурами придут неведомые вредители, сорняки и болезни. С каждым годом все чаще будут потрясать мир ураганы, смерчи, наводнения, засухи. Мировой океан поглотит Мальдивские в Индийском океане, Маршалловы – в Тихом, множество островов Карибского моря.
1.3. Что обещают нам демографы?
Не меньше споров вызывает рост населения Земли. Хотя апокалипсические прогнозы Мальтуса не сбылись, последствия беспрецедентного роста населения, начавшегося в эпоху промышленной революции и достигшего пика в шестидесятые годы XX века, до сих пор не ясны. За минувшие сто лет население мира возросло более чем в три раза и совсем недавно перевалило за 6 миллиардов.
Полагаться на демографические прогнозы так же опасно, как и на климатологические. По оценке Бюро переписи населения США, к 2025 году в мире будет жить почти 8 миллиардов человек, а к середине XXI века – 9,3 миллиарда. В дальнейшем рост численности населения замедлится и постепенно прекратится совсем. С этим согласны все демографы. Споры начинаются, когда речь заходит о том, где и как будут жить новые миллиарды людей. Население возрастает почти исключительно за счет развивающихся стран, прежде всего Китая и Индии. Скоро плотность населения в прибрежных городах или плодородных долинах окажется просто катастрофической.
Все это проблемы крайне сложно решить в рамках национального государства. Они требуют согласованных подходов всего мирового сообщества и принципиально новых решений. Самый тяжелый удар экологический, энергетический и демографический кризисы нанесут по слаборазвитым странам.
II. БУДУЩЕЕ РОЖДАЕТСЯ СЕГОДНЯ.
2.1. XXI век будет веком генной терапии.
Циклическая нейтропения – довольно редкое наследственное заболевание, характерное для населения небольших стран, где возможны кровнородственные браки. При нем в крови отсутствуют нейтрофилы – клетки, которые борются с инфекцией. Больные дети обречены либо жить всю свою недолгую жизнь в стерильных боксах, куда даже родным нет доступа, либо принимать огромные дозы антибиотиков. В последние годы разрабатывался такой метод, как донорская трансплантация костного мозга, но она не всегда возможна из-за трудности подбора донора. При самом хорошем лечении такие дети редко доживают до 16-17 лет.
Для переноса здоровых генов в ДНК чаще всего используется так называемый «вирусный вектор». Здоровые гены «приклеиваются» к одному из множества ретровирусов, которые легко интегрируются с геном человека. Ретровирусы не патогенны, но никто не знает, как они поведут себя в отдаленном будущем. Отличаясь высокой изменчивостью, они способны встроиться в наследственный аппарат человека, а возможно, и дать жизнь новым поколениям вирусов, которые будут обладать непредсказуемыми качествами, к примеру, необычайной патогенностью. Не станет ли сегодняшний успех началом катастрофы, которую невозможно будет исправить – на этот вопрос у науки ответа пока нет.
Но как бы там ни было, открыта новая страница в современной медицине – генная терапия из лабораторных экспериментов пришла в обычную клинику.
2.2. Да будет свет!
Что общего между поэтами Гомером, Мильтоном и Асадовым, певцами Рэем Чарльзом и Стиви Уандером? Все они слепцы. Но им не повезло не только со зрением, но и с датой рождения. Живи они в XXI веке, медицина сумела бы им помочь.
К такому выводу подталкивает сообщение из университета в канадском городе Оттава. Группа исследователей под руководством профессора Мэй Гриффит сумела впервые вырастить в лаборатории роговицу глаза человека. Знаменитый глазной хирург Терренс О'Брайен из Университета Джонса Хопкинса в США назвал этот результат «вдохновляющим» и сказал, что сделан важнейший шаг в получении искусственных роговиц для трансплантации и излечения от слепоты. Доктор О'Брайен осторожно подчеркнул, что впереди еще годы исследований, но они будут вестись на качественно новом уровне.
В чем новизна работы Гриффит? Человеческая роговица сложена из пяти слоев. Первый – эпителий – восстанавливается очень быстро. Грубо говоря, его можно ободрать и через сутки он регенерирует, как хвост у ящерицы. Оставшиеся четыре слоя такой способностью практически не обладают. Особенно инертен центральный, самый важный слой – так называемая строма, где сосредоточено 0,9 всей массы роговицы. Никогда в лаборатории клетки стромы заставить размножаться не удавалось.
Прикладное для хирургии значение сенсационного опыта состоит, например, в том, что открывается возможность взять миниатюрный кусочек неповрежденной роговицы больного глаза, вырастить его до нужного размера и провести трансплантацию в том же самом глазе, что исключает всякую вероятность отторжения из-за несовместимости тканей.
2.3. Медицинский суперкомпьютер.
IBM объявила о проекте создания самого быстродействующего в мире компьютера, который будет использоваться для изучения строения протеинов. Это поможет понять природу многих заболеваний и найти методы их лечения. Бюджет проекта составляет 100 миллионов долларов.
Очередной амбициозный план IBM предусматривает разработку нового компьютера семейства RS/6000 под названием Blue Gene, способного выполнять свыше одного квадриллиона операций в секунду, что в 1000 раз превышает производительность машины Deep Blue, победившей в 1997 году чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова. Blue Gene будет работать на основе более миллиона процессоров, каждый из которых способен совершать миллиард операций в секунду, сообщают представители IBM. Каждый из этих процессоров на порядок быстрее любого современного персонального компьютера. Вся эта колоссальная вычислительная мощность будет использоваться для моделирования построения белка из аминокислот. Биохимия всегда была одной из наиболее ресурсоемких областей применения для суперкомпьютерной техники. Однако до последнего времени ее опережали такие задачи, как моделирование глобальных климатических процессов (в том числе и для предсказания погоды), и, разумеется, оборонные задачи – например, виртуальные ядерные испытания.
Если новый компьютер разгадает тайну структуры протеинов, это будет важнейший толчок для дальнейшего развития медицины и биологии.
Протеины, управляющие всей работой клеток в организме человека, образуют очень сложные трехмерные структуры, которые и определяют их функции. Изменение формы протеина существенно влияет на его работу, и даже небольшое изменение формы молекулы может полностью менять его свойства. Впрочем, изучение протеинов – не единственное из будущих применений Blue Gene. Ученые, занимающиеся генной инженерией, уже весьма алчно поглядывают на разработки IBM в области суперкомпьютеров.
2.4. Загадка витамина «Ф».
Фолиевая кислота, один из витаминов группы В, прежде ничем не выделялась среди своих собратьев-витаминов. Но в последние два-три года она стала настоящим возмутителем спокойствия. Именно недостатком в организме человека фолата (так еще называют эту кислоту) объясняют теперь возникновение главной болезни цивилизации (атеросклероза) и нескольких тяжелых врожденных дефектов.
Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами США недавно опубликовала заявление о возможной связи синдрома Дауна с недостатком фолиевой кислоты в организме матери.
Синдром Дауна – тяжелое генетическое заболевание, при котором ребенок получает от родителей лишнюю 21-ю хромосому. За это дети расплачиваются слабоумием, замедленным развитием и прочими врожденными пороками. Синдром Дауна встречается примерно у одного из семисот новорожденных. По мнению биохимика Джилла Джеймса, у матерей, рожающих таких детей, ферменты, участвующие в преобразовании фолиевой кислоты, отличаются от нормальных.
С недостатком фолата связывают также такие тяжелые пороки развития, как анэнцефалия (отсутствие или сильное недоразвитие головного мозга) и расщелина позвоночника, при которой спинной мозг частично не прикрыт. При первой болезни дети рождаются мертвыми или неспособными к жизни, при второй – появляются на свет тяжелыми инвалидами с параличами и нарушениями тазовых функций. Правда, бывают и легкие варианты болезни – различные искривления позвоночника.
Сегодня в самых респектабельных медицинских журналах печатается множество статей о теории гомоцистеинового происхождения атеросклероза. Природное соединение гомоцистеин делает внутреннюю поверхность сосудов более рыхлой, «шершавой». На такой поверхности быстрее оседают холестерин и кальций, которые и образуют атеросклеротическую бляшку. Но, в отличие от холестерина, гомоцистеин не содержится в продуктах. Он образуется в нашем организме, живет очень не долго, так как быстро разрушается. И происходит это двумя способами: или с помощью фолиевой кислоты и витамина В12, или при участии витамина В6. Теперь, представьте, что витаминов в организме недостает. Гомоцистеин разрушается медленно, успевает навредить сосудам. В этом сущность гомоцистеиновой теории атеросклероза. Подсчитано, что если она подтвердится, в США фолиевая кислота будет спасать более 50 тысяч жизней ежегодно.
2.5. «Золотой» век наступит через 50 лет.