Дешевые катализаторы и удивительные гребневики: итоги 2024 года в химии и биологии

В конце года принято подводить итоги. Редакция «Вокруг света» решила предоставить слово людям, которые занимаются непосредственно наукой, — чтобы они смогли поделиться самыми захватывающими событиями 2024 года. О самых важных достижениях в области химии и биологии рассказывают заведующий лабораторией интеллектуального химического дизайна химического факультета МГУ Артем Митрофанов и научный сотрудник кафедры биологической эволюции биологического факультета МГУ Виктория Скобеева.

Химия

Дешевые катализаторы

В 2024 году ученые из Китая и Великобритании предложили быстрый и дешевый способ поиска новых катализаторов, которые необходимы промышленности. Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но не расходуется в ней.

С помощью вычислений и искусственного интеллекта химики уменьшили число необходимых экспериментов. Это ускоряет и удешевляет процедуру поиска катализаторов. Исследование направлено на поиск органических фоторедокс-катализаторов (ОФРК). Эти вещества ускоряют реакцию под действием света или ультрафиолетовых лучей.

Чтобы проверить свой подход, химики отыскали для конкретной реакции катализатор, работающий в сочетании с никелем (ОФРК часто комбинируют с металлами). Пользуясь известными компьютерными методами, они подобрали 560 кандидатов на катализатор.

С помощью своего «ноу-хау» ученые сузили круг до 55 веществ, которые и опробовали в эксперименте. Потом исследователи вычислили своим методом оптимальные условия реакции. Они рассмотрели 4500 вариантов и отобрали для экспериментальной проверки всего 107.

В итоге химики нашли сочетание катализатора и условий, обеспечивающее выход целевого продукта реакции в 88%. Этот внушительный показатель достигнут при скромном числе экспериментов, а значит, быстро и дешево.

Биология

Удивительные гребневики

Биолог Кеи Йокура изучал гребневиков — животных, внешне похожих на медуз, но не родственных им. Он обнаружил, что гребневики Mnemiopsis leidyi, если им нанести тяжелую рану, срастаются друг с другом ранами и сливаются в единый организм (на фото ниже). Ученый отрезал лопасти у гребневиков и поселял животных парами. Пары неродственных гребневиков срастались в 9 случаях из 10. Их нервные и пищеварительные системы объединялись.

У гребневиков, похоже, нет трансплантационного иммунитета — распознавания «свой-чужой» на клеточном уровне. Йокура считает, что дальнейшее изучение гребневиков поможет победить наш собственный трансплантационный иммунитет, сильно затрудняющий пересадку органов. Но его оптимизм кажется мне чрезмерным, так как гребневики — очень специфическая ветвь эволюции.

Шаг в борьбе с болезнями крови

Другое открытие японских ученых касается стволовых кроветворных клеток (гемоцитобластов). Это главный источник кровяных клеток, которые регулярно обновляются в течение жизни. Биологи получили гемоцитобласты из клеток эндотелия — выстилки кровеносных сосудов. Оказалось, что для этого не нужно никаких генетических манипуляций.

Правда, пока речь идет только о клетках эмбриона мыши. Но если мы научимся перепрограммировать клетки сосудов человека так, чтобы они давали гемоцитобласты, мы победим многие болезни крови.