Ņemot vērā straujo tehnoloģiju un zinātnes pārmaiņu tempu, var viegli aizmirst to, ko mēs nezinājām tikai pirms dažiem neilgiem gadiem. Pēdējā desmitgadē ir bijuši atklājumi fizikā, bioloģijā un astronomijā, nosaucot tikai dažus. Kuri no šiem atklājumiem ir vissvarīgākie, iespējams, ir jāizlemj vēsturniekiem, taču dažas no desmit gadu sākumā atklājušajām sekām sāk izteikties. Šeit ir mūsu cērtes par desmit gadu lielāko zinātnisko progresu un pārsteidzošajiem atklājumiem.
2010: Pirmā sintētiskā dzīve
Zinātnieki izjauca robežu starp dabisko un cilvēka radīto 2010. gadā, izveidojot pirmo reizi organismu ar sintētisku genomu. J. Kreiga Ventera institūta zinātnieki apkopoja baktērijas genomu Mikoplazmas mikoīdi no vairāk nekā miljons bāzes pāriem DNS. Pēc tam viņi ievietoja šo cilvēka inženierijas genomu citā baktērijā, Mycoplasma capricolum, kas bija iztukšots no tā DNS. M. capricolumDzinējs drīz sāka pārveidot šī sintētiskā genoma instrukcijas, reproducējot tieši tāpat M. mycoides gribētu.
Kopš šī sasnieguma zinātnieki turpināja gūt panākumus sintētiskajā bioloģijā. 2016. gadā zinātnieki uzbūvēja mazāko sintētisko mikrobu, kurā ir tikai 473 gēni. 2017. gadā viņi paziņoja par piecu sintētisko rauga hromosomu izveidi; plāns ir aizstāt visas 16 rauga hromosomas ar sintētiskām hromosomām, kuras varētu piemeklēt, lai veiktu noteiktus uzdevumus, piemēram, antibiotiku ražošanu masveidā vai pat laboratorijā audzētas gaļas izveidošanu.
2011. gads: HIV profilaktiskā ārstēšana
Mūsdienās daudzi cilvēki ar paaugstinātu inficēšanās risku ar cilvēka imūndeficīta vīrusu (HIV), kas izraisa AIDS, ikdienā lieto tabletes, lai samazinātu viņu risku. 2012. gadā ASV Pārtikas un zāļu pārvalde šim mērķim apstiprināja zāles ar nosaukumu Truvada. Bet tas bija apjomīgs pētījums, kas tika izlaists 2011. gadā, kas parādīja ceļu šīm jūras izmaiņām HIV profilaksē.
Šis pētījums, kuru žurnāls Science nodēvēja par “gada izrāvienu”, bija pirmais kopš 1994. gada, parādot jaunu veidu, kā novērst HIV pārnešanu no vienas personas otrai. (1994. gadā pētnieki ziņoja, ka ir atraduši farmaceitisko iespēju, lai palīdzētu novērst HIV pārnešanu no grūtnieces uz viņas augli.) Pētījums sākās 2005. gadā, un 2011. gada atklājumi bija starpposma rezultāti. Šajos datos pētnieki atklāja HIV pārnešanas samazināšanos par 96%. Galīgie dati, kas aptver visu 10 gadu pētījumu, par kuriem ziņots The New England Journal of Medicine 2016. gadā, parādīja HIV pārnešanas samazināšanos par 93%.
2012: Higss Bosons
2012. gada jūlijā zinātnieki, kas strādā pie pasaules lielākā daļiņu paātrinātāja, paziņoja, ka ir saskārušies ar samaksas netīrumiem. Eksperimentos lielajā hadronu sadursmē (LHC) beidzot tika atklāti pierādījumi par pēdējo neatklāto daļiņu, ko paredzējis fizikas standarta modelis.
Tika atrasts Higsa bozons. Šī ir daļiņa, kas saistīta ar Higsa lauku, enerģijas lauks saknē, kāpēc daļiņām ir masa. Daļiņas iegūst masu, pārlecot pa šo trīsdimensiju lauku, radot sīkus traucējumus laukā. (Jo spēcīgāka ir to mijiedarbība ar lauku, jo lielāka masa viņiem ir.) Kad lauks kādā konkrētā vietā piedzīvo lielu enerģijas uzliesmojumu, tas izstaro Higsa bozonu. 2013. gadā fiziķi apstiprināja, ka viņu 2012. gada novērojumi patiešām bija nenotverama daļiņa, kuru dažkārt sauc par “Dieva daļiņu”, jo tā piešķir visām citām daļiņām masu.
Higsa atklājums radīja jaunus jautājumus fiziķiem. Daļiņa bija nedaudz vieglāka, nekā būtu prognozējusi dažu tās mijiedarbība ar citām elementārdaļiņām, kas nozīmē, ka vai nu kāds magojās uz matemātikas, vai arī ir vairāk nekā viens Higgsa tips - iespējams, tajā skaitā smagāks Higgs, kas vēl nav atklāts. Tagad fiziķi izmanto LHC, lai meklētu šos iespējamos smagos Higgus.
Lūkass Teilors / CMS
Pēc gandrīz 35 gadus ilgas planētas un pavadoņu zingšanas NASA zonde Voyager 1 izveidoja vēsturi 2013. gadā, kad zinātnieki paziņoja, ka kosmosa kuģis oficiāli pameta Saules sistēmu 2012. gada augustā.
Zonde tika palaista no Zemes 1977. gadā un nākamo desmit gadu laikā pavadīja Jupitera, Saturna, Urāna, Neptūna un viņu pavadoņu izpētē. 2013. gadā dati, kas tika nosūtīti atpakaļ no zondes, ieteica mainīt elektronu blīvumu ap Voyager 1 - galveno norādi, ka kosmosa kuģis ir atstājis Saules sistēmas robežas. Līdz aptuveni 2025. gadam Voyager 1 turpinās sūtīt informāciju uz Zemi par starpzvaigžņu kosmosu. Pēc tam tas tiks uzstādīts uz ilgu, klusu aiziešanu dziļā kosmosā, ar iespēju, ka kādreiz kādu svešu dzīvības formu pamanīs mazā zonde. un tā zelta rekords, laika kapsula, kurā ir cilvēku attēli, mūsu Saules sistēmas kartes un citas norādes uz civilizācijas esamību uz Zemes.
2014: Gravitācijas viļņi
Pirms 2014. gada zinātniekiem bija tikai netieši pierādījumi par Lielo sprādzienu - teoriju, kas apraksta prātā satriecošu kosmosa paplašināšanos, kas notika pirms 13,8 miljardiem gadu un dzemdēja mūsu Visumu. Bet 2014. gadā zinātnieki pirmo reizi novēroja tiešus pierādījumus par šo kosmisko izplešanos, ko daži sauca par “smēķēšanas pistoli” Visuma sākumam.
Šie pierādījumi nāca kā gravitācijas viļņi, burtiski viļņi telpā-laikā, kas palikuši no pirmās sekundes daļas pēc Lielā sprādziena. Šie ripples radīja izmaiņas kosmiskā mikroviļņu fona polarizācijā, kas ir starojums, kas palicis no agrīnā Visuma. Polarizācijas izmaiņas sauc par B režīmiem. Tieši šos B režīmus zinātnieki atklāja, izmantojot Antarktīdā kosmiskā ekstragalaktiskās polarizācijas 2 (BICEP2) teleskopa Background Imaging.
Kopš tā laika gravitācijas viļņi turpina atklāt Visuma noslēpumus, piemēram, melno caurumu sadursmju un avāriju starp neitronu zvaigznēm dinamiku. Gravitācijas viļņi var pat palīdzēt beidzot noteikt, cik ātri Visums paplašinās.
2015. gads: Cilvēka embriju pirmā CRISPR rediģēšana
Iespējams, ka lielākais desmit gadu biomedicīnas stāsts ir gēnu rediģēšanas tehnoloģijas, ko sauc par CRISPR, parādīšanās no relatīvās aizēnības. Šī tehnoloģija rodas no dažu baktēriju dabiskajiem aizsardzības mehānismiem; tā ir atkārtotu gēnu secību virkne, kas piesaistīta fermentam ar nosaukumu Cas9 un darbojas kā molekulu šķēres. Gēnu sekvences var rediģēt, lai acs aci pievērstu noteiktam DNS segmentam, liekot Cas9 enzīmam ienākt un sākt šņākt.
Izmantojot šo sistēmu, zinātnieki var viegli izdzēst un ievietot DNS fragmentus dzīvos organismos - spēja ar acīmredzamu nozīmi ģenētisko slimību izārstēšanā - un, iespējams, noved pie mazuļiem pēc pasūtījuma. Pirmais solis pa šo iespējamo ceļu tika sperts 2015. gadā, kad zinātnieki no Sun Yat-sen Universitātes Ķīnā paziņoja, ka viņi ir veikuši pirmās mūža ģenētiskās modifikācijas cilvēku embrijiem, izmantojot CRISPR. Embriji nebija dzīvotspējīgi, un procedūra bija veiksmīga tikai daļēji - bet eksperiments bija pirmais, kas virzīja ētisko līniju, par kuru zinātnieku sabiedrība diskutē līdz šai dienai.
2016: Exoplanet ir atklāts apdzīvojamā zonā
Zemes tuvākais eksoplanetu kaimiņš, kurš tika atklāts 2016. gadā, atrodas ne tikai 4,2 gaismas gadu attālumā - tam ir potenciāls saimniekot dzīvībai.
Tas nenozīmē, ka planēta, saukta par Proxima b, noteikti ir apdzīvojama, taču tā atrodas zvaigznes zvaigznītes apdzīvojamā zonā, tas nozīmē, ka tā riņķo ap savu zvaigzni tādā attālumā, kas ļautu šķidram ūdenim pastāvēt uz planētas virsmas. Planēta riņķo ap Proxima Centauri; viļņojas šīs zvaigznes kustībās, kad planēta pagāja garām, norādot uz Proxima b esamību.
Kopš šī atklājuma zinātnieki ir novērojuši augstas izstarojuma staru kūļus no Proxima Centauri, eksplodējot eksoplanetu, krasi samazinot iespēju, ka dzīvība varētu izdzīvot Proxima b. Tomēr viņi ir arī noskaidrojuši, ka netālu no Proxima b var būt vairāk planētu, kas riņķo apkārt.
2017. gads: vecākās Homo sapiens fosilijas stumj sugas atpakaļ 100 000 gadu atpakaļ
Cik ilgi ir Homo sapiens klīst planēta? 2017. gadā paziņots atklājums pārcēla laiku uz 300 000 gadu.
Tas ir par 100 000 gadiem ilgāk, nekā tika ticēts iepriekš. Pētnieki atrada 300 000 gadus vecos kaulus alā Marokā, kur medību laikā, iespējams, patvērumu pametuši vismaz pieci indivīdi. Atklāšanas vieta - Āfrikas ziemeļos, nevis Āfrikas austrumos, kur iepriekšējais vecākais Homo sapiens tika atrastas fosilijas - mājieni, ka mūsu suga, iespējams, vispirms nav attīstījusies Āfrikas austrumos un pēc tam vēlāk izstarota citur. Tā vietā Homo sapiens iespējams, ir attīstījies visā kontinentā.
2018. gads: pirmie dzīvi CRISPR mazuļi
Tikai trīs gadus pēc dzīvotspējīgu cilvēku embriju pirmās rediģēšanas ar CRISPR kāds šķērsoja citu gēnu rediģēšanas līniju. Šoreiz ķīniešu zinātnieks vārdā Jiankui He paziņoja, ka viņš ir rediģējis divu embriju genomus, kurus pēc tam ar IVF (imūnās apaugļošanas) palīdzību implantēja mātes dzemdē un piedzima: meitenes dvīnītes, kas ir pasaulē pirmie CRISPR mazuļi.
Viņš laboja gēnu ar nosaukumu CCR5 - izmaiņām, kurām teorētiski vajadzētu padarīt bērnus mazāk pakļautus HIV inficēšanai. Daudzi zinātnieki bija sašutuši, ka Viņš šajā kontekstā spers soli uz gēnu rediģēšanu, īpaši ņemot vērā pieejamās un tehnoloģiski mazāk intensīvās metodes, kā izvairīties no HIV (piemēram, profilaktiska pretretrovīrusu ārstēšana). Vēlāk pētnieku publiskotie dati liecināja, ka viņi faktiski meitenēs izraisīja iepriekš nezināmu mutāciju, nevis reproducēja zināmu mutāciju.
Potenciālās blakusparādības meitenēm joprojām nav zināmas, tāpat kā zinātnieka, kurš veica rediģēšanu, liktenis. 2019. gada janvārī The New York Times ziņoja, ka viņam, iespējams, Ķīnā tiks izvirzītas apsūdzības krimināllietā, lai gan nebija skaidrs, saskaņā ar kādiem likumiem viņš varētu tikt apsūdzēts.
2019. gads: pirmais melno caurumu attēls
Melnie caurumi vienmēr ir bijuši astronomiski aizraujoši: mēs zinām, ka viņi tur atrodas, taču, tā kā gaisma nevar izbēgt no notikumu horizonta, viņi ir sava veida neredzami.
Līdz šim gadam: zinātnieki pirmo reizi iemūžināja melnā cauruma attēlu. Portreta objekts bija melnais caurums Mesjē 87 galaktikas centrā, kas ir tikpat plats kā visa mūsu Saules sistēma. Attēls izskatās kā kvēlojošs vielas virtulis, kas ieskauj melnuma bezdibeni; tie ir putekļi un gāze, kas riņķo ap melnā cauruma punktu, kur vairs neatgriezties. Šis atklājums nopelnīja pētniekiem, kas iesaistījās 2020. gada izrāviena balvā, kas ir viena no prestižākajām zinātnes balvām. Viņi tagad strādā, lai piesaistītu ne tikai melno caurumu attēlus, bet arī filmas.
