Viimane kümnend pani aluse teaduse tõeliselt revolutsioonilistele edusammudele, alates Higgsi bosoni avastamisest kuni CRISPR-i kasutamiseni Sci-Fi esque geenide redigeerimisel. Millised on aga suurimad läbimurded, mis alles ees on? Live Science küsis mitmelt oma ala asjatundjalt, millised avastused, tehnikad ja arengud on nende ilmnemisel 2020. aastatel kõige suuremad.
Meditsiin: universaalne gripivaktsiin
Universaalne gripitõbi, millest teadlased on aastakümnete jooksul mööda hiilinud, võib olla üks tõeliselt murrangulisi meditsiinilisi edusamme, mis võib ilmneda järgmise 10 aasta jooksul.
"See on omamoodi naljaks muutunud, et universaalne vaktsiin on püsivalt viis kuni 10 aastat eemal," ütles dr Amesh Adalja, nakkushaiguste spetsialist ja vanemteadur Johnson Hopkinsi tervisejulgeoleku keskuses Baltimore'is.
Kuid nüüd näib, et see "võib tõesti tõsi olla", rääkis Adalja Live Science'ile. "Erinevad lähenemisviisid universaalsetele gripivaktsiinidele on arenenud ja lootustandvad tulemused on hakanud laekuma."
Teoreetiliselt pakuks universaalne gripivaktsiin gripi vastu pikaajalist kaitset ja välistaks vajaduse saada igal aastal gripipilt.
Mõned gripiviiruse osad muutuvad pidevalt, teised jäävad enamasti aastast aastasse muutumatuks. Kõik lähenemisviisid universaalsele gripivaktsiinile on suunatud viiruse vähem varieeruvatele osadele.
Sel aastal alustas riiklik allergia- ja nakkushaiguste instituut (NIAID) oma esimest inimuuringut universaalse gripivaktsiini osas. Immuniseerimise eesmärk on kutsuda esile immuunvastus gripiviiruse vähem varieeruva osa suhtes, mida tuntakse hemaglutiniini (HA) varrena. Selles 1. faasi uuringus käsitletakse eksperimentaalse vaktsiini ohutust ja osalejate immuunvastuseid sellele. Teadlased loodavad oma esialgsetest tulemustest teada anda 2020. aasta alguses.
Teine Iisraeli ettevõtte BiondVax toodetud universaalse vaktsiini kandidaat on praegu 3. faasi uuringutes, mis on edasijõudnud etapp uurimaks, kas vaktsiin on tõepoolest efektiivne - see tähendab, et see kaitseb gripiviiruse nakkuste eest. See vaktsiinikandidaat sisaldab üheksa erinevat gripiviiruse erinevatest valkudest, mis gripitüvede vahel varieeruvad vähe, vahendab The Scientist. Uuringus osales juba üle 12 000 inimese ja tulemusi oodatakse ettevõtte andmetel 2020. aasta lõpuks.
Neuroteadus: suuremad, paremad mini-ajud
Viimasel kümnendil on teadlased edukalt kasvatanud mini-ajusid, mida tuntakse "organoididena" inimese tüvirakkudest, mis eristuvad neuroniteks ja koonduvad 3D-struktuuridesse. Pennsylvania ülikooli Perelmani meditsiinikooli neuroteaduste professori dr Hongjun Song sõnul võib aju organoide kasvatada loote varases arengus vaid väikeste ajuosadega. Kuid see võib järgmise 10 aasta jooksul muutuda.
"Me saaksime tõepoolest modelleerida mitte ainult rakutüübi mitmekesisust, vaid ka aju rakuarhitektuuri", ütles dr Song. Küpsed neuronid korraldavad end ajus kihtide, veergude ja keerukate vooluringidena. Praegu sisaldavad organoidid ainult ebaküpseid rakke, mis ei suuda neid keerulisi ühendusi sööta, kuid dr Song ütles, et loodab, et põld võib järgmisel kümnendil selle väljakutse ületada. Aju miniatuursete mudelitega võiksid teadlased aidata järeldada, kuidas neurodevelopmental häired levivad; kuidas neurodegeneratiivsed haigused lagundavad ajukoe; ja kuidas erinevate inimeste ajud võivad reageerida erinevale farmakoloogilisele ravile.
Ühel päeval (ehkki mitte 10 aasta pärast) võivad teadlased isegi aju kahjustatud piirkondade asendamiseks kasvatada närvikoe "funktsionaalseid üksusi". "Mis saab, kui teil on eelnevalt valmistatud funktsionaalne seade, mille abil saate kahjustatud aju sisse klõpsata?" Ütles Song. Praegu on teos väga teoreetiline, kuid "ma arvan, et järgmisel kümnendil saame teada", kas see võiks toimida, lisas ta.
Kliimamuutused: ümberkujundatud energiasüsteemid
Sellel kümnendil näitasid merepinna tõus ja äärmuslikumad kliimasündmused, kui habras on meie kaunis planeet. Kuid mida järgmine kümnend hoiab?
"Arvan, et kliimameetmete võtmisel näeme läbimurret," ütles Penn State'i ülikooli silmapaistev meteoroloogiaprofessor Michael Mann. "Kuid meil on vaja poliitikat, mis kiirendab seda üleminekut, ja me vajame poliitikuid, kes toetavad seda poliitikat," ütles ta Live Science'ile.
Järgmisel kümnendil "energia- ja transpordisüsteemide muutmine taastuvenergiaks on juba käimas ning välja on töötatud uued lähenemisviisid ja tehnoloogiad, mis võimaldavad meil sinna kiiremini jõuda," ütles Donald Wuebbles, atmosfääriõppe professor professor. Illinoisi ülikool Urbana-Champaignis. Ja "tõsiste ilmastikuolude ja võib-olla ka merepinna tõusust tingitud kliimamõjude suurenemine pälvib lõpuks piisavalt inimeste tähelepanu, et me hakkame kliimamuutusi tõsiselt võtma."
Hea on ka see, et hiljutiste tõendite põhjal on olemas hirmutavam, spekulatiivsem võimalus: teadlased võivad alahinnata kliimamuutuste mõju sellel sajandil ja kaugemalgi, sõnas Wuebbles. "Peaksime sellest järgmise kohta palju rohkem teada saama. kümnend ".
Osakeste füüsika: telje leidmine
Viimasel kümnendil oli väga väikeste maailma suurim uudis Higgsi bosoni - müstilise jumalaosakese - avastamine, mis laenas teistele osakestele nende massi. Higgsi peeti kroonmüüriks standardses mudelis, valitsemise teoorias, mis kirjeldab alaatomiliste osakeste loomaaeda.
Kuid avastatud Higgsiga hakkasid keskpunkti asuma paljud teised vähem kuulsad osakesed. Sellel kümnendil on meil mõistlik leida veel üks neist raskesti mõistetavatest, veel hüpoteetilistest osakestest - aksioon, ütles Nobeli füüsik Frank Wilczek. Massachusettsi Tehnikainstituudi laureaat. (1978. aastal esitas Wilczek esimest korda telje ettepaneku). Aksioon ei ole tingimata üks osake, vaid osakeste klass, millel on omadused, mis harva mõjutavad tavalist ainet. Aksioonid võiksid selgitada pikaajalist arupidamist: Miks näivad füüsikaseadused nii mateeriaosakeste kui ka nende antimaterjalipartnerite suhtes ühesugused, isegi kui nende ruumilised koordinaadid on ümber lükatud, nagu Live Science varem teatas.
Ja aksioonid on tumeda aine - nähtamatu aine, mis galaktikaid koos hoiab - juhtiv kandidaat.
"Aksiooni leidmine oleks fundamentaalfüüsikas väga suur saavutus, eriti kui see juhtub kõige tõenäolisema tee kaudu, s.o kosmilise aksiooni tausta jälgimisel, mis annab" tumeda aine "." "Ütles Wilczek. "Järgmise viie kuni kümne aasta jooksul võib juhtuda suur tõenäosus, kuna ambitsioonikad eksperimentaalsed algatused, mis sinna võiksid jõuda, õitsevad kogu maailmas. Minu jaoks, see kaalub nii avastuse olulisust kui ka selle toimumise tõenäosust, on see parim panustada. "
Nende algatuste hulgas on Axion Dark Matter Experiment (ADMX) ja CERN Axion Solar Telescope, kaks peamist instrumenti, mis neid raskesti tabatavaid osakesi jahtivad.
Sellegipoolest on ka muid võimalusi - võime siiski avastada gravitatsioonilaineid või kosmose ajal tekkivaid laineid, mis on pärit universumi varasemast perioodist, või muid osakesi, mida nimetatakse nõrgalt interakteeruvateks massiivseteks osakesteks, mis võiksid selgitada ka tumedat ainet, ütles Wilczek .
Eksoplaneedid: Maa sarnane atmosfäär
6. oktoobril 1995 sai meie universum omamoodi suuremaks, kui astronoomide paar teatas, et avastas esimese eksoplaneedi, mis tiirleb päikesesarnase tähe ümber. Orb, mille nimi oli 51 Pegasi b, näitas oma peremehe tähe ümber hubast orbiiti, mis oli vaid 4,2 Maa päeva ja mass umbes Jupiteri massist. NASA sõnul muutis avastus igaveseks "seda, kuidas me näeme universumit ja oma kohta selles". Rohkem kui kümme aastat hiljem on astronoomid kinnitanud, et väljaspool meie päikesesüsteemi paiknevad 4104 tähte tiirlevad maailmad. See on palju maailmu, mis olid tundmatud veidi üle kümne aasta tagasi.
Niisiis, taevas on järgmise kümnendi piir, eks? Massachusettsi tehnoloogiainstituudi Sara Seageri sõnul absoluutselt. "See kümnend saab olema suur astronoomia ja eksoplaneetide teaduse jaoks James Webbi kosmoseteleskoobi eeldatava käivitamisega," ütles planeediteadlane ja astrofüüsik Seager. Hubble'i kosmoseteleskoobi kosmiline järeltulija JWST plaanitakse käivitada 2021. aastal; esimest korda saavad teadlased "näha" eksoplaneete infrapunas, see tähendab, et nad suudavad märgata isegi nõrku planeete, mis tiirlevad kaugel nende peremehe tähest.
Veelgi enam, teleskoop avab uue akna nende võõraste maailmade omadustesse. "Kui õige planeet on olemas, suudame tuvastada väikesel kivisel planeedil veeauru. Veeaur osutab vedelatele ookeanidele - kuna vedelat vett on kogu eluks vaja, nagu me seda teame, oleks see väga suur asi , "Rääkis Seager Live Science'ile. "See on minu läbimurre lootus number üks." (Loomulikult on lõppeesmärk leida maailm, mille atmosfäär on NASA sõnul sarnane Maa atmosfääriga; teisisõnu planeet, kus on tingimused, mis suudavad elu toetada.)
Ja muidugi tuleb ette ka kasvavaid valusid, märkis Seager. "JWST-i ja eriti suurte maapealsete teleskoopide abil, mis eeldatavasti Internetti tulevad, üritab eksoplaneedi kogukond muutuda individuaalse või väikese meeskonna pingutustest kümnete või üle saja inimese suureks koostööks. Muude standardite järgi (nt LIGO), kuid sellest hoolimata on see raske, "ütles ta, viidates Laser Interferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskusele, mis on tohutu koostöö, mis hõlmab rohkem kui 1000 teadlast kogu maailmas. Algselt avaldati Live Science.
