Arvestades tehnoloogia ja teaduse kiiret muutuste tempot, võib olla lihtne unustada see, mida me alles paar aastat tagasi ei teadnud. Viimase kümnendi jooksul on tehtud läbimurdeid füüsikas, bioloogias ja astronoomias, kui nimetada vaid mõnda neist. Millised neist avastustest on kõige olulisemad, on ilmselt ajaloolaste otsustada, kuid mõned kümnendi alguse avastuste tagajärjed hakkavad taanduma. Siin on meie kirjed kümnendi suurimate teadusalaste edusammude ja üllatavate avastuste kohta.
2010: esimene sünteetiline "elu"
Teadlased hävitasid piiri loodusliku ja inimtegevuse vahel 2010. aastal esimese sünteetilise genoomiga organismi loomisega. J. Craigi Venteri instituudi teadlased panid kokku bakteri genoomi Mükoplasma mükoidid enam kui miljonist DNA aluspaarist. Seejärel panid nad selle inimese loodud genoomi teise bakteri, Mycoplasma capricolum, mille DNA oli tühjendatud. M. capricolumVarsti hakkasid selle sünteetilise genoomi juhised tõlkima teoks, reprodutseerides samamoodi M. mycoides tahaks.
Pärast seda läbimurret on teadlased jätkanud edusamme sünteetilises bioloogias. 2016. aastal ehitasid teadlased kõige väiksema sünteetilise mikroobi, kõigest 473 geeniga. 2017. aastal teatasid nad viie sünteetilise pärmi kromosoomi loomisest; plaan on asendada kõik pärmi kõik 16 kromosoomi sünteetiliste kromosoomidega, mida saaks kohandada teatud ülesannete täitmiseks, näiteks massitootvad antibiootikumid või isegi laboris kasvatatud liha loomine.
2011: HIV ennetav ravi
Tänapäeval on paljud inimesed, kellel on kõrge risk nakatuda AIDS-i põhjustavasse inimese immuunpuudulikkuse viirusesse (HIV), et oma riski vähendada. 2012. aastal kiitis USA toidu- ja ravimiamet heaks sellekohase ravimi nimega Truvada. Kuid see oli 2011. aastal avaldatud mahukas uuring, mis pani aluse sellele meremuutusele HIV ennetuses.
See uuring, mida ajakiri Science nimetas "aasta läbimurreks", oli esimene alates 1994. aastast, mis näitas uut viisi HIV-nakkuse leviku tõkestamiseks ühelt inimeselt teisele. (1994. aastal teatasid teadlased, et leidsid farmaatsiavõimaluse, mis aitab vältida HIV-i levikut rasedalt naiselt lootele.) Uuring algas 2005. aastal ja 2011. aasta leiud olid vahetulemused. Teadlased leidsid, et neis andmetes vähenes HIV levik 96%. Lõplikud andmed, mis hõlmasid kogu 10-aastast uuringut, avaldati 2016. aastal ajakirjas The New England Journal of Medicine, näitasid HIV-nakkuse leviku vähenemist 93%.
2012: Higgs Boson
2012. aasta juulis teatasid maailma suurimas osakestekiirendis töötavad teadlased, et nad on tabanud maksmise mustust. Katsetes suure hadroniga põrkeseadmega (LHC) olid lõpuks avastatud tõendid viimase avastamata osakese kohta, mida füüsika standardmudel ennustas.
Higgsi boson oli leitud. See on osake, mis on seotud Higgsi väljaga, energiaväljaga selle juurtes, miks osakestel on mass. Tahked osakesed saavad massi, liikudes läbi selle kolmemõõtmelise välja, tekitades selles valdkonnas pisikesi häireid. (Mida tugevam on nende vastastikune mõju põllule, seda rohkem on neil massi.) Kui põld kogeb konkreetses kohas suurt energialainet, kiirgab see Higgsi bosoni. Aastal 2013 kinnitasid füüsikud, et nende 2012. aasta tähelepanekud olid tõepoolest tabamatu osake, mida mõnikord kutsuti Jumala jumala osakeseks, kuna ta osales kõigile teistele osakestele massina.
Higgsi avastus tekitas füüsikutele uusi küsimusi. Osake oli natuke kergem, kui selle mõned vastasmõjud teiste elementaarsete osakestega oleksid osanud arvata, mis tähendab, et kas keegi guugeldas matemaatikat või on olemas rohkem kui üks Higgsi tüüp - võib-olla ka raskem Higgs, mida pole veel avastatud. Füüsikud kasutavad nüüd LHC-d nende võimalike raskete Higgide otsimiseks.
Lucas Taylor / CMS
Pärast ligi 35 aastat möödas olnud planeetide ja kuude tsingimist tegi NASA sond Voyager 1 ajaloo 2013. aastal, kui teadlased teatasid, et kosmoselaev lahkus päikesesüsteemist ametlikult 2012. aasta augustis.
Sond käivitati Maalt 1977. aastal ja veetis järgmise kümnendi Jupiteri, Saturni, Uraani, Neptuuni ja nende kuude uurimisel. 2013. aastal näitasid sondilt tagasi saadetud andmed elektronide tiheduse muutumist Voyager 1 ümbruses - see on suur vihje, et kosmoselaev oli jätnud Päikesesüsteemi piire. Voyager 1 jätkab tähtedevahelise kosmose kohta Maale teabe tagasi saatmist umbes aastani 2025. Pärast seda on see seatud pikale vaiksele pensionile siirdumiseks kosmosesse, võimalusega, et ehk kunagi mõni võõras eluvorm märkab väikest sondit. ja selle kuldne rekord, ajakapsel, mis sisaldab pilte inimestest, meie päikesesüsteemi kaarte ja muid vihjeid tsivilisatsiooni olemasolule Maal.
2014: gravitatsioonilised lained
Enne 2014. aastat olid teadlastel vaid kaudsed tõendid Suure Paugu kohta - teooria kohta, mis kirjeldab mõtlemapaneva kosmose laienemist, mis leidis aset 13,8 miljardit aastat tagasi ja sünnitas meie universumi. Kuid 2014. aastal jälgisid teadlased esimest korda otseseid tõendeid selle kosmilise laienemise kohta, mida mõned nimetasid universumi alguseks "suitsetamise relvaks".
Need tõendid tulid gravitatsiooniliste lainete kujul, sõna-sõnalt lainelised kosmoselained, mis olid jäänud sekundi esimesest murrust pärast Suurt Pauku. Need vibratsioonid tekitasid muutusi kosmilise mikrolaine fooni polarisatsioonis, mis on varasest universumist järele jäänud kiirgus. Polarisatsiooni muutusi nimetatakse B-režiimideks. Just need B-režiimid tuvastasid teadlased Antarktikas kosmilise ekstragalaktilise polarisatsiooni 2 (BICEP2) teleskoobi Background Imaging abil.
Pärast seda on gravitatsioonilained jätkanud universumi saladuste paljastamist, näiteks mustade aukude ja neutrontähtede kokkupõrgete dünaamikat. Gravitatsioonilained võivad isegi aidata lõplikult kindlaks teha, kui kiiresti universum laieneb.
2015: CRISPRi esimene embrüote redigeerimine
Võimalik, et kümnendi suurim biomeditsiiniline lugu on CRISPR-i nime kandva geeni redigeerimise tehnoloogia ilmumine suhtelisest hägususest. See tehnoloogia tuleneb mõnede bakterite looduslikest kaitsemehhanismidest; see on rida korduvaid geenijärjestusi, mis on seotud ensüümiga Cas9, mis toimib nagu molekulaarsed käärid. Geenijärjestusi saab redigeerida, et panna silma spetsiifiline DNA segment segmenteerima, suunates Cas9 ensüümi sisse minema ja nuhkima.
Seda süsteemi kasutades saavad teadlased hõlpsalt kustutada ja sisestada elusorganismides olevaid DNA bitti, millel on ilmselge mõju geneetiliste haiguste ravimisele ja mis võib viia eritellimusel valmistatud beebideni. Esimene samm sellel potentsiaalsel teel tehti 2015. aastal, kui Hiinas asuva Sun Yat-Seni ülikooli teadlased teatasid, et nad on CRISPRi abil teinud inimembrüotele esimesed geneetilised modifikatsioonid. Embrüod ei olnud elujõulised ja protseduur õnnestus vaid osaliselt - eksperiment oli aga esimene, mis tõukas eetilise joone, mida teadusringkonnad tänapäevani arutavad.
2016: Exoplanet leiti elupaigatsoonis
Maa lähim eksoplaneetide naaber, mis avastati 2016. aastal, pole ainult 4,2 valgusaasta kaugusel - sellel on potentsiaal võõrustada elu.
See ei tähenda, et planeet, mida nimetatakse Proxima b, oleks kindel, et see on asustatav, kuid see elab oma tähe asustatavas tsoonis, see tähendab, et see tiirleb ümber oma tähe sellise vahemaa tagant, mis võimaldaks vedelal veel eksisteerida planeedi pinnal. Planeet tiirleb ümber Proxima Centauri; võngub selle tähe liikumises, kui planeet möödus vihjates Proxima b olemasolule.
Alates avastusest on teadlased täheldanud Proxima Centauri eksoplaneedi plahvatusliku kiirguse ülikõrgeid hõõglampe, vähendades drastiliselt võimalusi, et Proxima b-s võiks elu elada. Ent nad on ka avastanud, et Proxima b lähedal võib ringi liikuda rohkem planeete.
2017: vanimad Homo sapieni fossiilid lükkavad liike tagasi 100 000 aastat
Kui kaua on Homo sapiens rändas planeeti? 2017. aastal välja kuulutatud avastus lükkas ajastuse tagasi 300 000 aastasse.
See on 100 000 aastat pikem, kui seni arvati. Teadlased leidsid 300 000-aastase luu Maroko koopast, kus vähemalt viis isendit võisid jahi ajal varjupaika pääseda. Avastamiskoht - Põhja-Aafrikas, mitte Ida-Aafrikas, kus eelmine vanim Homo sapiens leiti fossiile - vihjed, et meie liigid pole võib-olla kõigepealt arenenud Ida-Aafrikas ja hiljem kiirgatud mujale. Selle asemel Homo sapiens oleks võinud areneda kogu mandril.
2018: CRISPR-i esimesed elavad beebid
Vaid kolm aastat pärast elujõuetu inimembrüote esmakordset redigeerimist CRISPR-iga, ületas keegi teise geeni redigeerimise piiri. Seekord teatas Hiina teadlane nimega Jiankui. Ta teatas, et on redigeerinud kahe embrüo genoomi, mis implanteeriti seejärel emaüsas IVF (in vitro viljastamine) ja sündisid: kaksikutele tüdrukutele, kes on maailma esimesed CRISPRi beebid.
Ta tegi geeni nimega CCR5 - see muudatus peaks teoreetiliselt muutma lapsed vähem haavatavaks HIV-i nakatumise suhtes. Paljud teadlased olid jahmunud, et ta astub selles kontekstis geeni redigeerimise sammu, eriti arvestades olemasolevaid ja tehnoloogiliselt vähem intensiivseid HIV-i vältimise meetodeid (näiteks ennetav retroviirusevastane ravi). Hiljem viitasid teadlaste avaldatud andmed sellele, et nad kutsusid tüdrukutes esile varem tundmatu mutatsiooni, selle asemel, et teadaolevat mutatsiooni reprodutseerida.
Tüdrukute võimalikud kõrvalmõjud on endiselt teadmata, nagu ka montaaži teinud teadlase saatus. 2019. aasta jaanuaris teatas The New York Times, et tõenäoliselt ootab ta Hiinas kriminaalsüüdistusi, ehkki oli ebaselge, milliste seaduste järgi teda võidakse süüdistada.
2019: esimene musta augu pilt
Mustad augud on alati olnud astronoomiline vaimustus: me teame, et nad on olemas, kuid kuna valgus ei pääse nende sündmuste horisondi alt välja, on nad ka omamoodi nähtamatud.
Kuni selle aastani: teadlased jäädvustasid esimest korda pildi mustast august. Portree objekt oli Messier 87 galaktika keskmes must auk, mis on sama lai kui kogu meie päikesesüsteem. Pilt näeb välja nagu mustuse kuristikku ümbritsev aine hõõguv sõõrik; see on tolm ja gaas, mis tiirleb ümber musta augu tagasitulekupunkti. Avastus teenis teadlasi 2020. aasta läbimurdeauhinnaga, mis on üks teaduse mainekaimaid auhindu. Nüüd töötavad nad mitte ainult mustade aukude, vaid filmide jäädvustamiseks.
