Текущие направления научных прорывов

[bob]

Мне задали вопрос, какие бы я привёл примеры действительно жизненно важных направлений, которые надо было бы срочно развить в науке с хорошей как фундаментальной, так и практической отдачей.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,62653.msg2724744.html#msg2724744
Чтобы не быть голословным, один из примеров.

Наиболее актуальный раздел. Биохимия, генетика.

Описание текущего состояния по проблеме.
В настоящее время ведётся разработка препаратов (антибиотиков нового поколения), способных преодолевать механизмы резистентности бактерий и уничтожать персисторы бактериальных популяций, не доступные для обычных антибиотиков. Исследования активизированы в связи с повышением резистентности к антибиотикам предыдущих поколений, которая приведёт к их полной неэффективности в течение десятилетия, росту летальности от банальных инфекций и повсеместному распространению эпидемий традиционных возбудителей.

Для незнакомых с проблемой, её описание.
Это ключевое открытие последнего десятилетия: популяция бактерий принципиально не однородна, причем неоднородность эта не генетическая, а фенотипическая. Часть бактерий обладая тем же самым набором генов, что и остальные, оказываются многократно устойчивее к антибиотикам, чем окружающие бактерии общего фенотипа штамма. В персисторах, нечувствительных к действию антибиотиков, идет отбор на генетическую устойчивость и возникнет хроническая инфекция, часто для послеоперационного организма летальная. Персисторы отличаются от обычных бактерий своей физиологией. В колонии бактериальных клеток персисторы даже в благоприятных условиях формируют вокруг себя биофильмы (внеклеточные структуры из секретируемых пептидогликанов), а часто растут гораздо медленее обычных бактерий. Как только колонию начинают обрабатывать антибиотиком, например, ципрофлоксацином, антибиотик поражает топоизомеразу-4 (гиразу) и в результате в бактериальной клетке возникают двуцепочечные разрывы ДНК, но только в тех участках, где гираза активна, то есть, в районе репликативной "вилки" (место удвоения ДНК). Если клетки защищены биофильмом, и количество таких мест всего 2-4, то клеточные системы защищают бактерию от гибели, восстанавлиявая повреждения. У обычных быстрорастущих бактериальных клеток подобных разрывов много и ДНК при применении антибиотика деградирует, а у персисторов - нет. В отношении других антибиотиков действуют другие механизмы, но они все примерно одинаковоой природы: медленно развивающиеся, хорошо защищённые персисторы менее подвержены стрессу и успевают законсервироваться, прежде чем им будет нанесен необратимый ущерб.

Пути преодоления проблемы.
В каждой бактериальной клетке, в том числе в персисторах, есть протеаза (фермент) ClpP, способная расщеплять белки аномальной структуры. Протеазу активирует синтезированный в США в прошлом году препарат ADEP4. В настоящее время не известны механизмы резистентности к ADEP4, поскольку он основан на активизации протеазы ClpP, без которой жизнь бактерий считается невозможной.
Известно ещё несколько неотъемлемых для жизнедеятельности бактерий процессов.
Например - синтез оксида азота - существует не у всех микроорганизмов, а второй - синтез сероводорода - у всех. Если остановить в клетках производство сероводорода, бактерия быстро погибает от любого стресса. Чаще всего причиной непосредственной гибели клеток является окислительный стресс (не для всех, но для большинства антибиотиков), а сероводород является скевенджером (поглотителем) окислителей и их радикалов, например гидроксирадикала.
Можно также идентифицировать гены, которые необходимы для быстрого устранения повреждений, нанесенных антибиотиками, и подавить их работу..

Пример уже проведённого эксперимента.
ADEP4 добавили в колонию золотистых стафилококков, резистентных к большинству антибиотиков. Протеаза запустила процесс неконтролируемого расщепления белков, что привело к гибели не только обычных клеток, но и персисторов.
Но ADEP4 не уничтожил колонию полностью. В последующих экспериментах к ADEP4 добавили антибиотик текущего поколения - рифампицин. Полученный препарат ввели мыши с тяжелой формой инфекции (вызванной инъекцией большой дозы культуры стафилококков). Уже через сутки инфекция была полностью ликвидирована.

Постановка задачи.
Провести серию экспериментов с целью выяснения возможных неучтённых механизмов резистентности, вынуждающих применять ADEP4 только в комплексе с традиционными препаратами.
Выявить механизм подавления группы генов, отвечающих за синтез основных веществ, неотъемлемых для биохимии персистора (например, оксида азота и сероводорода).
Обнаружение в колонии бактерий более тонкой стратификации клеток: фенотипов персисторов и клеток, выполняющих другие функции в рамках популяции одного штамма может оказаться много.

Возможный основной результат: создание не одной, а нескольких групп антибактериальных средств нового поколения. В ходе опытов возможны и вероятны побочные фундаментальные открытия в области биохимии и генетики. В частности, открытие механизма возникновения различных фенотипов при идентичном генном наборе у клонированных организмов, что не объяснимо в рамках классической генетики.

P.S. Напомню, что это только один, наиболее вопиющий пример, который надо срочно отработать. А вообще стволовое направление в целом, после относительной победы над быстропротекающими заболеваниями: это медленные и рецидивирующие инфекции, гормональные и генетические нарушения, начиная с этих же бактериальных  персистирующих, и далее по всему списку - те же латентные персистирующие вирусы (группа различных гепатитов, группа различных ВИЧ), аллергии, ну и рак, конечно.

[zenixt]

Наиболее актуальный раздел. Биохимия, генетика.

Да, действительно актуальный раздел.
Первый вопрос, для кого??? Лично для меня он вообще не актуален. Но ваш ответ важен.
Второй вопрос. Через какое время решение некоторых задач этого раздела позволит увеличить действительно работоспособный возраст умственного труда хотя бы до 70 лет минимум??? Я это к чему. По моим расчетам, Воробъева уже лазала где-то рядом, между 2035 - 50 годов на Землю с большой вероятностью грохнется астероид от 100 до 1000 метров в поперечнике. Средства, для того чтобы его сбить разработаны и легко воплотимы.
По моим прикидкам, если все средства, выделяемые на науку(мировую, не Российскую) бросить на проблемы Биохимии и Генетики, то
во-первых, по статистике это приведет к снижению эффективности проводимых исследований по разделу. Попутный вопрос, какой процент целесообразно направить сюда.
во-вторых, в идеальном случае решение проблемы продления эффективности умственного труда минимум до 70 лет займет не менее 50 лет. Это просто нижняя планка. А как по вашему???
Теперь переходим к

Исследования активизированы в связи с повышением резистентности к антибиотикам предыдущих поколений, которая приведёт к их полной неэффективности в течение десятилетия, росту летальности от банальных инфекций и повсеместному распространению эпидемий традиционных возбудителей.

Это действительно скорее всего первостепенная проблема, которую можно решать в пределах 10 лет в худшем случае.
Мало того, если ее не решить своевременно, наука может потерять очень ценные кадры. Опять же вопрос, какой процент эффективно направить сюда.
И последний вопрос. Я отмечаю, важный.
Неужели, bob Автор темы, вы серьезно полагаете, что астрономический форум может как-то повлиять на решение проблем раздела Биохимия, генетика???
Поясняю. В свое время уже изрядно отучившись,я сообразил, что взялся не за то и взялся за Биохимию. Но тут начались проблемы от меня независящие.
Извините, я наверное сегодня подхватил сыворотку правды... э-э-э, вирус правды, я хотел сказать.

[СТОкрат]

Как можно угадать, куда расти ?  Прогресс это виноградная лоза ? Вот так взяли и поползли двумя-тремя веточками в нужных направлениях ?  А если куст и никуда мы не вырвемся, а только подрастать равномерно всеми ветвями ?  Вот муравьи-разведчики, кажется, не бегут тупо прямо по радиальным от муравейника, а, пройдя некое расстояние, начинают рыскать по сторонам. Вот нам это затруднительно, радиальные научных направлений уже столь далеки друг от друга, что специалисту одного направления трудно поискать в окрестности. Для этого надо двигаться в смежные, чужие, области.
Кстати, муравьиные круги знаете ?  Огромная колония муравьёв нарезает круг за кругом, и гибнут. Наверное, замечая повторяющийся пейзаж, ещё и рассуждают о диалектическом развитии по спирали.

[bob]

Неужели, bob Автор темы, вы серьезно полагаете, что астрономический форум может как-то повлиять на решение проблем раздела Биохимия, генетика???

Может, может. Я же говорю - примеры из астрофизики я приведу позже, поскольку она абсолютно не актуальна. И там надо точнее формулировать, выискивать зёрна среди плевел. Пока я привёл пример тематики, наиболее объективно необходимой сегодня для человечества. То есть, важнее этой проблемы разве что перспектива энергетического кризиса. И её решение разом приведёт к результатам общечеловеческой важности и одновременно - к крупным фундаментальным достижениям, к расширению наших возможностей и власти над материей (не побоюсь громких слов). Вы спросили - я ответил. Пока что на треть, поскольку Вы просили назвать три направления. Не торопитесь.

Через какое время решение некоторых задач этого раздела позволит увеличить действительно работоспособный возраст умственного труда хотя бы до 70 лет минимум??? Я это к чему. По моим расчетам, Воробъева уже ползала где-то рядом, между 2035 - 50 годов на Землю с большой вероятностью грохнется астероид от 100 до 1000 метров в поперечнике. Средства, для того чтобы его сбить разработаны и легко воплотимы.

Кому надо пахать до 70-ти лет? Где Вы нашли таких идиотов? Может быть заменить вопрос на обратный: когда пенсию сделают лет с сорока для всех, чтоб не горбатиться?
Ничего на Землю особенного не упадёт. Не пугайте людей. И ничего не требует воплощения. Но люди хотят нормально жить. Индивидуально нормально жить и не бояться персистирующих и латентных инфекций. Здесь и сейчас. Вот эта задача - действительно важна. Она реальна, а не вымышлена, не высосана из пальца научно-космическим лобби ради собственного прокорма, и её решение необходимо срочно. Её решение - это и есть реальный прогресс, а не дурацкие буффонады в космосе.

[-Asket-]

Кому надо пахать до 70-ти лет? Где Вы нашли таких идиотов?

http://olnud.livejournal.com/147595.html

[bob]

Кому надо пахать до 70-ти лет? Где Вы нашли таких идиотов?

http://olnud.livejournal.com/147595.html

А. Красиво жить не запретишь, но мы договорились решать реальные задачи, исходящие из реальных потребностей среднего человека на Земле. Человека массового, готового массово оплатить спрос  на исследования как рядовой налогоплательщик или предприниматель. Судьба экстравагантных эксцентричных одиночек элиты меня не волнует. Пусть, что хотят то и делают - частным порядком. На доступные им средства. (Впрочем, я бы тоже был бы не против этак "интеллектуально поработать" лет до ста, если бы за это ещё и платили.  Родная творческая интеллигенция хорошо знает, что напоказ считать "работой", чтобы потом обосновать требование ненормированного рабочего дня для тех, кто фактически работает. Видел я уже на сценах таких выскочек, орущих, что они, дескать, "работают" по восемнадцать часов в день, когда у них вдохновение приходит. И что пускай тогда и сварщик у них работает по столько же. Угу. Свежо предание. Плавали, знаем. Выдать всем по тачке с лопатой, и пусть потом рассказывают, что творческие метания тяжелее.)

К астрофизическим задачам перейдём позже.

[-Asket-]

Про бактерий: О десяти праведниках
...Бактерии существуют миллиарды лет, и они выработали оптимальные стратегии выживания в практически любых условиях. Антибиотики - игрушки по сравнению с тем, через что они прошли за это время. 100%-го, долгосрочного метода борьбы с болезнетворными бактериями нет и никогда не будет. Если бы он в принципе существовал, то этот метод бы успешно применялся в природе...

Как нужно работать: ЛюдЯм большая польза
К чему это... Только одно это забавное приключение окупило все деньги, которые американский налогоплательщик десятилетиями тратил (и потратит), поддерживая мои эзотерические интересы. (Я уж не говорю о том, что этот теоретический налогоплательщик не отстегивал мне кровно заработанное, а занимал у других людей.)
Не надо рассказывать мне, как я всем обязан. Я никому не обязан. Счет давно идет в обратную сторону, причем с огромным перевесом. Да, у меня нет интереса "приносить пользу людям"; несмотря на это, я принес ее куда более, в денежном эквиваленте, чем те благодеяния, которыми был осыпан. Поэтому и держат на работе меня, а не радетеля народной копеечки. Тыкать пальцами умеют все, но остальное оставлено разбирать таким людям, как я. Придется как-то пережить то, что мы не образцы гражданских добродетелей...

[Klapaucius]

Мне трудно сказать, чем был 19й век для науки. Скорее "всем", когда наука как таковая превратилась из развлечения просвещённых абсолютистов во что-то неотъемлимое для большинства "продвинутых" обществ. Не везде так и сейчас, это не стало общей тенденцией и в веке 21м. Впрочем кто "не в теме" (коих большинство и всё больше) считаются теми кто "продвинут" отсталыми и безнадёжными. Первых (повторяюсь) всё больше, вторых всё меньше. Скоро "общее" мнение насчёт науки как таковой может и поменяться.

Двадцатый же век - век физики. Во всех аспектах. Две мировые войны и одна холодная этому способствовали. Химическое и биологическое оружие не очень развивались, физика же взяла своё почти сполна. Это был век именно жюльверновских "инженеров".

Двадцать первый, если не превратится в то что я описал выше (в век отката, мракобесия), то он станет веком биологии. Развития медицины, генетики, в общем такого аспекта улучшения человеческой жизни. И на этом пути тоже мало не покажется, многие стереотипы и общепринятые общественные концепции падут жертвами прогресса. Это для прогресса свойственно, неизбежная вещь.

[chiahua]

Хороший хозяин готовясь к зиме запасает топливо, продукты питания и все, что понадобится чтобы выжить.
Так и человечество должно обеспечить себя в обозримом будущем:
- достаточным количеством энергии, а значит, продолжать совершенствовать термоядерную энергетику, другие возобновляемые виды энергетики,
- достаточным количеством продуктов питания,
- найти доступные способы синтезирования тех химических элементов, которых на Земле мало.
И, наконец, учитывая замкнутость биосферы Земли, найти приемлимые способы ее регулирования.
И только потом можно говорить о терраформинге других планет, межзвездных перелетах...

[Polnoch Ксю]

Если антибиотики не справятся, будем кушать бактериофаги. То, что перед применением бактериофага нужно точно знать, какая именно бактериальная инфекция, имхо, не проблема в связи с грядущей революцией в персональной медицине.
У всех дома будет не только термометр, но и гаджет, позволяющий сделать микробиологический анализ, передать эти данные на компьютер, планшет, или телефон, а от туда отослать удаленному врачу в клинику (человеку или слабому ИИ-последователю Watson).
Так даже лучше, чем глушить антибиотики широкого спектра действия, которые микрофлору кишечника убивают.

Хотя, конечно, антибиотики нужно развивать


Мне кажется, важнейшее направление это способы поддержания экспоненциального или гиперболического прогресса: нужно создавать более совершенные мягкие ИИ, начинать поручать им не только постановку диагнозов, как Wastson, но и планирование научных экспериментов, а не только привлекать к участию в анализе, как это делают сейчас.
Так же необходимо форсировать развитие технологий дополненной реальности, и начать масштабное сопряжение нервных систем людей с компьютерами, и не только делать нейропротезы для парализованных, глаза для слепых, и т д, но и для здоровых людей преобразовывать расширенный фенотип в фенотип. Пока компьютер инструмент, а не орган исследователя, куча времени будет теряться на ввод-вывод данных, и на поиск удобного софта для визуализации.
К тому же дополненная реальность в лаборатории всегда напомнит о технике безопасности, поможет провести эксперимент сразу в нескольких лабораториях одновременно, и более ясно отобразит для ученого его ход.
Да и возможность в любой момент взять любой интеграл численно, или идя по коридору накидывать цифры в электронную таблицу стоит дорогого!

Если вложить деньги в увеличение скорости научных исследований, то это благоприятно отразится на прогрессе в целом.

[zenixt]

Ничего на Землю особенного не упадёт. Не пугайте людей. И ничего не требует воплощения. Но люди хотят нормально жить. Индивидуально нормально жить и не бояться персистирующих и латентных инфекций. Здесь и сейчас. Вот эта задача - действительно важна.

Отвечу вашими же словами. Не пугайте людей инфекциями. Они гибли, гибнут и будут гибнуть от них, сколько бабок вы туда ни вбухивайте. Вопрос разве - больше-меньше.

Так больше - лучше, нас уже 7млрд. чел. Пора эпидемию напускать Биосфере на нас, а то всю планету схаваем.

Черный юмор. Шутка.

То есть, важнее этой проблемы разве что перспектива энергетического кризиса.

Ну, тогда уж важнее, чтобы рождались умненькие и любознательненькие. И я уже предлагал решение - сепарация и изоляция, а не мультикультурализм и проституция.
Еще раз повторю, если перемешать золотой песок и мак, получится не золото и не пища, а мусор.

[zenixt]

Судьба экстравагантных эксцентричных одиночек элиты меня не волнует.

Ой, да любого спросите хочет ли он жить до 70 лет полноценной жизнью. Конечно, найдется 1%, который в 40 лет захочет чтобы у него все болело и его отправили на пенсию.
А задарма жить с детства никто не откажется. Не занимайтесь софистикой. Не путайте щедрость со здоровьем

[Ютараптор]

На мой взгляд, наиболее перспективная технология на ближайшие 100 лет, это 3D-печать. Эта технология, окажет влияние на общество, большее, чем компьютеры, ядерное оружие и ракетно-космические технологии вместе взятые.

[zenixt]

Ну, тогда уж важнее, чтобы рождались умненькие и любознательненькие

Понимаете в чем беда, для начальника умный тот, кто лижет ему задницу(таджик или араб в Европе), а не тот, кто с формулами и графиками доказывает неправоту оного начальника.

[pkl]

Реакторы-размножители. И УТС придется доводить до ума: нефть то заканчивается!

[zenixt]

И вот не надо вот таких пассажей

Обнаружение в колонии бактерий более тонкой стратификации клеток: фенотипов персисторов и клеток, выполняющих другие функции в рамках популяции одного штамма может оказаться много.

До начальства мысль надо доводит как можно проще, как до ребенка, поскольку он специалист совсем в другой области - практическое воплощение поставленных перед ним задач, т.е. где взять бабки, рабочую силу, материалы... и как все это заставить работать.

[zenixt]

Мне задали вопрос, какие бы я привёл примеры действительно жизненно важных направлений,
...
же латентные персистирующие вирусы (группа различных гепатитов, группа различных ВИЧ), аллергии, ну и рак, конечно.

Но скажу откровенно, с моей точки зрения пост вы построили абсолютно Правильно. Разве что кое-кому придется еще и разжевать, что такое Биохимия и Генетика.

[zenixt]

Итак, bob указал первый пункт. Но, видимо, встав в позу учителя, не может ответить ни на один последовавший затем вопрос. Один тупой ученик может поставить в тупик 10 преподавателей.
 Хорошо  bob тогда хотя бы предположите(или погадайте на кофейной гуще), какой процент научного бюджета необходимо и возможно направить на биохимические и генетические исследования??? 

[неполитик]

Я же говорю - примеры из астрофизики я приведу позже, поскольку она абсолютно не актуальна. И там надо точнее формулировать, выискивать зёрна среди плевел.

- отделять зерна от плевел - задача государства (в самом широком диапазоне - от определения вектора развития науки до учителя школы)
- борьба со СМИ-пропагандой - это бой с тенью
(если государство кидают на бумашки для поиска сигналов ВЦ - проблема не в тех кто кидает, а в тех кто ведется. еще не успев исчерпать себя, идеи зеленых человечков уже передадут эстафету дальше, и завтра государство кинут на бумашки для поиска гномьего царства)
- успешно реализованные проекты, которые делают авторов проекта успешными, а не смешными - лучшее орудие в борьбе с лженаукой.

[ivanij]

Кому надо пахать до 70-ти лет? Где Вы нашли таких идиотов?

Это уже почти оскорбление. А кто же по Вашему должен, например, людей учить? 40-50-летние пацаны что ли?
 Сами ведь пишете, если не ошибаюсь о преодолении болезней. Так это ли не означает автоматом продление активной жизни человека до весьма почтенных значений?