Клістронова галерея, бетонний коридор, обшитий рівномірно розташованими металевими циліндрами, достатньо довга, щоб простягатися за межі мого зору. Але коли я стояв у ньому, я виявив, що під моїми ногами приховано щось ще більш чудове.

Під клістронною галереєю розташована гігантська металева труба, яка простягається на 3,2 кілометри: джерело когерентного світла Linac II (LCLS-II). Ця машина, розташована в Національній прискорювальній лабораторії SLAC у Каліфорнії, виробляє потужніші рентгенівські імпульси, ніж у будь-якій іншій установі у світі, і я відвідую її, тому що нещодавно вона побила один із власних рекордів. Однак його найпотужніші компоненти незабаром будуть недоступні для оновлення. Коли його знову ввімкнуть, можливо, вже у 2027 році, його рентгенівське випромінювання матиме вдвічі більшу енергію.

«Це було б схоже на перехід від мерехтіння до електричної лампочки», — говорить Джеймс Краян із SLAC.

Описувати LCLS-II як звичайне мерехтіння – це величезне применшення. У 2024 році він створив найпотужніший рентгенівський імпульс, який будь-коли зареєстровано. Він тривав лише 440 мільярдних мільярдних часток секунди, але мав майже терават потужності, що набагато більше, ніж середньорічна потужність атомної електростанції. Крім того, у 2025 році LCLS-II генерував 93 000 рентгенівських імпульсів на секунду – рекорд для рентгенівського лазера.

Краян каже, що цей останній запис прокладає дослідникам шлях до безпрецедентного погляду на поведінку частинок усередині молекул після поглинання енергії. Це схоже на перетворення чорно-білого фільму про їхню поведінку в більш яскравий, насичений кольорами. Окрім цього досягнення та майбутніх оновлень, LCLS-II має шанс фундаментально покращити наше розуміння субатомної поведінки світлочутливих систем, будь то фотосинтетичні установки чи кандидати на кращі сонячні елементи.

LCLS-II досягає всього цього, прискорюючи електрони, поки вони не досягнуть швидкості світла – кінцевої космічної межі швидкості. Циліндричні пристрої, які я спостерігав, які є клістронами, які дали назву галереї Клістрон, відповідають за створення мікрохвиль, які досягають цього прискорення. Коли досягається достатня швидкість, електрони проходять крізь ряди тисяч магнітів, полюси яких ретельно розташовані, щоб відхиляти електрони, що швидко рухаються. Це, у свою чергу, генерує рентгенівський імпульс. Подібно до медичних рентгенівських променів, ці імпульси можна використовувати для зображення внутрішньої частини матеріалів.

У день мого візиту я відвідую один із багатьох експериментальних залів, де рентгенівські промені завершують свою подорож після зіткнення з молекулами. Я дивлюся на деякі камери, де зустрічаються молекула та рентгенівське проміння. Вони схожі на футуристичний підводний човен: товсті металеві циліндри з круглими скляними вікнами, які ретельно скріплені між собою, щоб не впустити всередину молекули повітря, які можуть завадити експерименту.

Краян і його колеги провели експеримент за ніч до мого візиту, досліджуючи рух протонів усередині молекул. Він каже, що іншим методам візуалізації, окрім рентгенівського випромінювання, важко точно визначити, як рухаються протони, але точні деталі процесу є критичними для розробки сонячних елементів.

Що станеться з такими зондами, коли LCLS-II завершить свою «високоенергетичну» модернізацію, щоб стати LCLS-II-HE? Краян каже, що це значно розширить здатність вивчати поведінку частинок і зарядів у молекулах. Однак потрапити туди буде непростим завданням.

CERN і Монблан, темна і заморожена матерія: Швейцарія і Франція

Приготуйтеся відвідати CERN, європейський центр фізики елементарних частинок, де дослідники працюють на знаменитому Великому адронному колайдері, розташованому поблизу міста Женева на чарівному швейцарському озері.

Джон Шмерц із SLAC каже, що чим енергійніший електронний промінь, тим більше команда повинна турбуватися про те, що деякі частинки заблукають. Він каже, що одного разу бачив, як недосконало керований промінь пробиває отвір у пристрої на іншому об’єкті, тож допускати помилки дуже мало. Юантао Дін із SLAC каже, що всі нові частини, які команда встановить під час оновлення, розроблені таким чином, щоб витримувати нову, більш високу потужність об’єкта, але важливо буде збільшувати потужність крок за кроком і перевіряти, чи все працює належним чином. «Ми увімкнемо промінь і уважно спостерігатимемо, що відбувається», — каже він.

Він і його колеги проведуть більшу частину 2026 року, проводячи серйозні інженерні роботи, щоб поставити всі частини на місце, готуючи їх до цього поступового процесу протягом наступного року або двох. Якщо все піде за планом, дослідники в усьому світі зможуть використовувати LCLS-II-HE до 2030 року. Взаємодія між дослідниками, такими як Краян, які використовують рентген, і тими, хто ним керує, такими як Шмерц і Дінг, також відіграватиме велику роль. «Зрештою, це великий інструмент, і люди навчаться ним добре користуватися», — каже Шмерге. «Ми продовжимо вносити зміни до цього».

У лютому Microsoft представила новий квантовий комп’ютер під назвою Majorana 1, і він швидко став одним із найбільш суперечливих інструментів у квантових обчисленнях.

Majorana 1 викликала суперечки, оскільки вона спирається на особливий тип квантового біта або кубіта, який називається топологічним кубітом. Теоретично вони набагато стійкіші до помилок, ніж альтернативи, що робить їх привабливою пропозицією для створення великомасштабних квантових комп’ютерів, стійких до помилок. Роками Microsoft намагалася зробити це, використовуючи невловимі квазічастинки, які називаються нульовими модами Майорани (MZM), як основу для топологічних кубітів, але її послужний список неоднозначний.

У 2021 році стаття групи дослідників Microsoft була відкликана з наукового журналу природа Після того, як незалежні експерти виявили недолік в аналізі, який мав на меті встановити основні будівельні блоки топологічних кубітів. Потім, у 2023 році, багато експертів різко розкритикували експеримент із попередником Majorana 1.

У такій ситуації Microsoft 2025 природа Газета, яка анонсувала Майорану 1, завжди ретельно перевірялася. У незвичайний спосіб газета була опублікована з приміткою природа Редакційна група заявила, що «результати цього рукопису не є доказом наявності нульових режимів Majorana в заявлених пристроях», тоді як у прес-релізі Microsoft говориться прямо протилежне.

Четан Наяк із Microsoft спробував висловити занепокоєння у насиченій презентації на Глобальному саміті Американського фізичного товариства в Анахаймі, штат Каліфорнія, у березні. Він поділився деталями нових даних, але критиків це не переконало.

Один із таких критиків, Генрі Легг з Університету Сент-Ендрюса у Великій Британії, каже: «Дані, які вони представили тоді і після того, не демонструють функціональний топологічний кубіт. Вони навіть не показують основні будівельні блоки топологічного кубіту».

Наяк каже, що реакція громади цього року була обнадійливою та енергійною. «Як і очікувалося, навколо наших нещодавніх відкриттів і поточних досліджень виникли серйозні дебати та цікаві дії».

У липні фірма опублікувала додаткові дані, і Юн-А Кім з Корнельського університету в Нью-Йорку каже, що ці вимірювання вказують на поведінку топологічного кубіта більше, ніж ті, що були представлені раніше. ,[I am] Дуже рада бачити прогрес», – каже вона.

Зараз Наяк і його колеги вважають, що на горизонті є подальший прогрес, і працюють над тим, щоб зробити свій наступний квантовий комп’ютер навіть більшим, ніж Majorana 1, який, теоретично, дозволив би виконувати складні обчислення без помилок. Проект також було обрано для переходу до останньої фази Ініціативи квантового порівняльного аналізу, яку проводить Агентство передових оборонних дослідницьких проектів США, метою якої є чітке визначення життєздатних шляхів створення корисних квантових комп’ютерів.

«Минулий рік став кардинальним для нашої квантової програми. Випуск чіпа Majorana 1 став важливим моментом не лише для Microsoft, але й для галузі квантових обчислень», — каже Наяк.

Але чи буде 2026 рік роком, коли робота Microsoft задовольнить її критиків? Нога залишається під сумнівом. «Фундаментальна фізика не дотримується термінів, встановлених великими технологічними компаніями», — каже він.

Закір Хусейн Чаудхарі

Це хороший початок, але текстильній промисловості Бангладеш, вартість якої становить 40 мільярдів доларів, ще попереду довгий шлях. Зміни в екології на заводському рівні не призвели до кращих результатів для 4,4 мільйона працівників галузі.

Розкрадання заробітної плати та затримки виплати є поширеними. Мінімальна заробітна плата, близько 12 500 так на місяць (приблизно 113 доларів США), набагато нижча від 200 доларів, запропонованих профспілками, що означає часті страйки та протести щодо заробітної плати, понаднормової роботи та безпеки роботи. «Після Rana Plaza безпека в будівництві та умови на виробництві покращилися, але менталітет залишився незмінним», — каже AKM Ашраф Уддін, виконавчий директор Bangladesh Labor Foundation, некомерційної групи захисту прав працівників. «Прибутки все ще стоять на першому місці, а свобода вираження поглядів працівників ще не реалізована».

Закір Хусейн Чаудхарі

У гіршому випадку практика зеленої промисловості може фактично збільшити нерівність. Невеликі заводи домінують у секторі, і їм важко дозволити собі модернізацію. Але без цих оновлень компанії можуть опинитися заблокованими на деяких ринках. Одним із них є Європейський Союз, який планує вимагати від компаній вирішувати проблеми прав людини та навколишнього середовища у своїх ланцюгах постачання, починаючи з 2027 року. Чиста річка Буріганга виправляє маленький куточок величезного гобелена потреб.

Закір Хоссейн Чоудхурі – візуальний журналіст із Бангладеш.

Наскільки насправді важливий наш геном? Деякі люди стверджують, що оскільки більшість нашої ДНК активна, вона повинна виконувати якусь важливу функцію. Інші кажуть, що навіть випадкова ДНК буде дуже активною. Тепер це було перевірено шляхом вивчення людських клітин, що містять великі частини ДНК рослин, нові вчені Зокрема, це може виявити — і ефективно — що випадкова ДНК рослин насправді така ж активна, як ДНК людини.

Відкриття показує, що велика частка активності генома є просто шумом, а не має будь-якої мети, і таким чином додає докази того, що більша частина геному людини є сміттям.

«Велику кількість можна легко пояснити фоновим шумом», — каже Бретт Едді з Університету Окленда в Новій Зеландії. «Це здається загалом узгодженим з ідеєю сміттєвої ДНК».

Основна функція ДНК – зберігати інструкції для створення білків, молекулярних машин, які виконують майже всю роботу в клітинах. Рецепти ДНК копіюються для створення месенджерної РНК, яка переносить рецепти до рибосом, клітинних фабрик з виробництва білка.

Спочатку вважалося, що майже вся ДНК містить гени для створення білків, але тепер ми знаємо, що лише 1,2 відсотка геному людини кодує білки. Отже, що роблять інші люди?

З 1960-х років багато біологів стверджували, що це переважно сміття. Так, невеликий відсоток ДНК, що не кодує білок, дійсно важливий, і ми, ймовірно, десятиліттями будемо відкривати фрагменти, які виконують корисну роботу, але він каже, що такі відкриття не змінять загальної картини переважної більшості некодованої ДНК як сміття.

Наприклад, дослідження 2011 року показало, що лише близько 5 відсотків геному зберігається в глибокій епосі – еволюція не піклується про інше. Біологи, які переважно належать до табору сміття, також зазначають, що розмір геному сильно відрізняється між видами. Наприклад, чому цибулі потрібно в п’ять разів більше ДНК, ніж людині? Чому у дихальних риб у 30 разів більше?

Але інші біологи зосереджуються на тому, чи ДНК людини щось робить – наприклад, чи перетворюється вона на РНК, навіть якщо ця РНК не має відомого призначення. У 2012 році великий проект під назвою ENCODE дійшов висновку, що понад 80 відсотків людського геному є активними в цьому сенсі, і стверджував, що це показує, що це зовсім не сміття. Деякі біологи в цьому таборі використовують термін «темна ДНК» для позначення некодуючої ДНК, вважаючи, що вона важлива з причин, які ми ще не розуміємо.

У відповідь на заяву ENCODE у 2013 році Шон Едді з Гарвардського університету запропонував проект «Випадковий геном». «Припустімо, що ми вставимо кілька мільйонів основ абсолютно випадкової синтетичної ДНК у людську клітину та зробимо на ній проект ENCODE», — написав він.

Чи ми все одно розглядатимемо всю діяльність ENCODE як доказ роботи? — Гадаю, так, — підсумував Едді.

«Ви не можете нічого зробити, просто вимірявши активність. І це геніальність ідеї Шона Едді про випадковий геном, що нам справді потрібна ця базова лінія», — каже Остін Ґенлі з Університету Окленда. «Без цієї базової лінії ніщо з того, що ви бачите, не має дійсного значення з точки зору вибору між функціональністю та сміттям».

Однак створення синтетичної ДНК коштує дорого. Поки що єдині зусилля проекту Random Genome стосуються коротких фрагментів ДНК довжиною не більше 100 000 пар основ.

Але коли Едді та Ґенлі дізнаються, що дослідники з Японії створили гібридні клітини людини та рослини, які містять 35 мільйонів пар основ ДНК дикого крес-са (арабідопсис таліанський), вони зрозуміли, що це можна розглядати як найбільший проект випадкового геному, який будь-коли здійснювався.

Едді, який не брав участі в дослідженні, погоджується. Рослини і тварини відокремилися від спільного предка щонайменше 1,6 мільярда років тому, тому мутації того часу «фактично рандомізували» некодуючу ДНК. А. Таляна. Коли його запитали про такий підхід, Едді сказав, що кожен сайт змінювався кілька разів.

Після початкових досліджень, щоб з’ясувати, чи дійсно рослинна ДНК є фактично випадковою, що стосується людської клітини, Едді та Ганлі виміряли кількість початкових точок для перетворення ДНК на РНК на 1000 пар основ некодуючої ДНК.

Якщо перетворення ДНК на РНК справді свідчить про функцію, то навряд чи будь-яка рослинна ДНК повинна перетворюватися на РНК. Насправді Едді та Ґенлі виявили лише трохи меншу активність – близько 80 відсотків початкових сайтів на кілобазу не кодували. А. Таляна ДНК порівнювали з некодуючою ДНК людини.

Іншими словами, це переконливо свідчить про те, що майже вся діяльність, яку спостерігає ENCODE, є шумом.

«Це чудова демонстрація того, наскільки шумною є біологія», — каже Кріс Понтінг з Единбурзького університету в Британії. «Біохімічна діяльність, що відбувається всередині [plant] Ця послідовність явно не виконує жодної функції людської клітини».

«Це дуже гарне дослідження було необхідним», — каже Ден Грауер з Університету Х’юстона, Техас. «Це надає додаткові експериментальні докази, які підтверджують те, що було ясно протягом багатьох років: більша частина людського геному — це сміття. Термін «темна ДНК» — це смішна нісенітниця, яку придумали люди з поганою заздрістю до фізики».

Ідеально розроблена система не матиме шуму, говорить Ганлі, але розробка не створює ідеального дизайну. І шум може принести користь. «Якщо у вас є ці недосконалі системи, які мають багато шуму, цей шум може створювати справді цікаві речі, які пізніше можна підібрати шляхом відбору», — каже він.

Поки що команда не може пояснити, чому ДНК людини мала на 25 відсотків більше активності. «Все, що ми насправді можемо сказати, це те, що це вимагає пояснень», — каже Ганлі.

Цілком можливо, що деякі з додаткових РНК мають функції — це не змінить висновок про здебільшого сміття, — але є й інші можливі пояснення. Зараз дослідники використовують машинне навчання, щоб дізнатися, чи зможуть вони відрізнити потенційно значущу діяльність від фонового шуму.

Команда планує опублікувати результати, але ще не написала статтю.

Мені неприємно порушувати це вам, Але кожна дитина — це генетичний експеримент — і природі байдуже, якщо щось піде не так. Наші геноми — це жахливий безлад, створений суперечливими еволюційними силами, і кожен із нас — це новий кидок генетичного кубика з сотнею чи близько того брендів.,У суміш були додані нові випадкові мутації.

З цієї причини я не сумніваюся, що якщо цивілізація переживе різні кризи, що насуваються, включаючи, але не обмежуючись, зміну клімату, редагування генів ембріонів одного дня стане рутиною. Адже природне зачаття можна навіть вважати безвідповідальним.

Нам попереду дуже довгий шлях, перш ніж ми дійдемо до цього моменту – хоча вам буде пробачено за іншу думку, якщо ви слухали ажіотаж технічного брата цього року. У 2025 році ми дізнаємося про щонайменше три стартапи, які мають на меті створювати дітей зі зміненими генами.

Отже, CRISPR ось-ось народиться – чи такі стартапи насправді можуть бути контрпродуктивними?

профілактика генетичних захворювань

Два стартапи – Manhattan Genomics І профілактичний – Він сказав, що його мета – запобігти серйозним спадковим захворюванням, а не поширювати захворювання серед людей. Гідна мета. Але хороша новина полягає в тому, що таким станам вже можна запобігти за допомогою різних методів скринінгу, таких як генетичне тестування ембріонів ЕКО перед імплантацією. Дуже мало випадків, коли скринінг не спрацює.

То навіщо вам шукати компанію для розробки технічно та юридично складного продукту – генно-відредагованих ембріонів – коли вже існує продукт – скринінг ЕКЗ – без цих проблем?

Коли я поставив це запитання двом компаніям, Preventive не відповіла, але представник Manhattan Genomics сказав, що пари, які проходять ЕКЗ, часто не мають достатньо ембріонів на вибір. Якщо хворі ембріони можна редагувати, а не викидати, це збільшує шанси на народження дитини. За оцінками компанії, редагування генів може «вилікувати приблизно 10 ембріонів, уражених хворобою Хантінгтона, і 35 ембріонів, уражених серповидно-клітинною анемією, щороку для пар, які зараз використовують ЕКЗ».

Це буде дорівнювати невеликій кількості дітей – лише близько третини імплантованих ембріонів ЕКЗ призводять до народження живих, і це, ймовірно, буде навіть менше після редагування. Більше того, з цим виникають серйозні проблеми. По-перше, хоча методи CRISPR стали надзвичайно прогресивними, все ще існує ризик спричинити небезпечні мутації як побічний ефект.

По-друге, процес редагування часто не починається або може тривати після того, як ембріон починає ділитися. Це означає, що різні клітини одного ембріона матимуть різні мутації – явище, яке називається мозаїцизмом. CRISPR виявлено у дітей, незаконно створених у Китаї І був анонсований у 2018 році.

Це означає, що ви не можете з упевненістю сказати, що хвороботворна мутація у відредагованому ембріоні була успішно виправлена, і це теж без будь-яких небезпечних мутацій. Він шоустопер.

робити це правильно

Є можливі рішення. Наприклад, деяких тварин із зміненими генами створюють шляхом внесення змін до стовбурових клітин, а потім клонування клітин, коли ви впевнені, що вони мають бажані зміни. Однак, як я описано в моїй попередній колонціКлоновані тварини мають масу проблем зі здоров’ям і несподівані фізичні відмінності. Ось чому необхідні додаткові фундаментальні дослідження, і ретельне тестування буде надзвичайно важливим, якщо цей підхід колись випробувати на людях.

Тепер ми маємо два чудових приклади того, як редагування генів плоду можна запровадити відповідально у формі розгортання донорства мітохондрій у Великобританії та Австралії. Мітохондрії – це структури, що виробляють енергію в клітинах, які містять власний невеликий геном. Мутовані мітохондрії можуть викликати серйозні захворювання, якщо їх передати дітям, але цього можна уникнути, замінивши їх здоровими донорськими мітохондріями.

Одну з форм мітохондріальної технології запровадили приватні клініки безпліддя в США в 1990-х роках, що призвело до народження того, що я опишу перша генетично модифікована людинаЦі перші спроби призвели до заборони цієї технології в США,

Донорство мітохондрій раніше було незаконним у Великобританії, Але після кампанії груп пацієнтів, широких консультацій і обговорень, закон змінився і тепер це так Затвердження кожного окремого випадку на основі тестуванняє Австралія роблячи приблизно те саме,

Яка справжня мета?

Нові репродуктивні технології мають запроваджуватися як такі: відкрито, законно та в рамках незалежних контрольованих випробувань. Натомість принаймні два стартапи як повідомляється, розглядаючи Проведення експериментів у країнах, де менше законів, що регулюють використання редагування генів у ембріонів.

Це не сприятиме розвитку науки, тому що ми не зможемо довіряти заявам приватних компаній, які діють поза регуляторним контролем. Навпаки, це може призвести до негативної реакції, оскільки все більше країн запровадять або посилять закони проти редагування генів.

Якщо є мільярдери – інвестори Preventive включають Сема Альтмана з OpenAI та Браян Армстронг з CoinbaseНаприклад, якби вони дійсно дбали про запобігання серйозним спадковим захворюванням, вони б досягли набагато більшого, вкладаючи гроші в некомерційні дослідницькі організації.

Або їхня кінцева мета – мати власних дітей із розвиненим станом здоров’я, а не допомагати іншим парам мати здорових дітей? Це чітка мета третього стартапу, завантажувальна біографія,

Отже, чи можемо ми використовувати редагування генів, щоб зробити наших дітей кращими, якщо ми хочемо? Я дам вам відповідь на це у своїй колонці наступного місяця.

11 листопада на Сонці спостерігався великий сонячний спалах розміром Х5,1 у масштабі від Х1 до Х10 і далі. Він вивільнив величезну кількість енергії в бік Землі, що призвело до одного з найкращих проявів полярного сяйва року, яке також було помічено над південною Англією.

Хоча це був найяскравіший спалах 2025 року, він не наблизився до вражаючих подій у травні та жовтні 2024 року, коли були зареєстровані сонячні спалахи X8.8 та X9 відповідно.

Незважаючи на те, що зараз ми пройшли пік поточного сонячного циклу і прямуємо до очікуваного «сонячного мінімуму» приблизно у 2031–32 роках, сонячна активність залишатиметься відносно високою до 2026 року.

Навіть у спокійний рік потрібен лише великий сонячний спалах або викид корональної маси, спрямований на Землю, щоб створити приголомшливе північне сяйво по всій Британії.

Весняне та осіннє рівнодення також можуть призвести до невеликого збільшення активності через вирівнювання Сонця та Землі – це відомо як ефект Рассела-Макферона.

Це означає, що ймовірність побачити полярне сяйво в цю пору року майже вдвічі вище.

Від приходу актриси ШІ Тіллі Норвуд до великих музичних лейблів, які уклали угоди з компаніями штучного інтелекту, 2025 рік став великим роком для ШІ та культури.