Viimeinen vuosikymmen ohjasi joitain todella vallankumouksellisia tieteen edistyskohteita Higgs-bosonin löytämisestä CRISPR: n käyttöön Sci-Fi-esque-geenien muokkaamiseen. Mutta mitkä ovat vielä suurimpia läpimurtoja? Live Science kysyi useilta oman alansa asiantuntijoilta, mitkä löydöt, tekniikat ja kehitykset, joista he ovat innostuneimpia, ilmenevät 2020-luvulla.
Lääketiede: Yleinen influenssarokotus
Yleinen flunssakuva, joka on kiertänyt tutkijoita vuosikymmenien ajan, voi olla todella uraauurtava lääketieteellinen kehitys, joka voi näkyä seuraavan 10 vuoden aikana.
"On tavallaan tullut vitsi, että yleinen rokote on monivuotinen vain viiden - 10 vuoden päässä", sanoi tartuntatautien asiantuntija ja vanhempi tutkija tohtori Amesh Adalja Baltimoressa.
Mutta nyt näyttää siltä, että tämä "voi todella olla totta", Adalja kertoi Live Sciencelle. "Erilaisia lähestymistapoja yleisiin influenssarokotuksiin on edistyksellisessä kehityksessä, ja lupaavat tulokset alkavat nousta."
Teoriassa yleinen influenssarokote tarjoaisi pitkäaikaisen suojan flunssaa vastaan ja poistaisi tarpeen saada flunssakuvaus vuosittain.
Jotkut influenssaviruksen osat muuttuvat jatkuvasti, kun taas toiset pysyvät enimmäkseen ennallaan vuodesta toiseen. Kaikki lähestymistavat yleiseen influenssarokotteeseen kohdistavat viruksen osiin, jotka ovat vähemmän vaihtelevia.
Tänä vuonna kansallinen allergia- ja tartuntatauteinstituutti (NIAID) aloitti ensimmäisen kokeilunsa ihmisille inhimillisestä influenssarokotuksesta. Immunisoinnin tarkoituksena on indusoida immuunivaste hemaglutiniinin (HA) "varsi" -influenssa tunnettua flunssaviruksen vähemmän muuttuvaa osaa vastaan. Tässä vaiheen 1 tutkimuksessa tarkastellaan kokeellisen rokotteen turvallisuutta sekä osallistujien immuunivasteita siihen. Tutkijat toivovat voivansa ilmoittaa alustavat tuloksensa vuoden 2020 alkupuolella.
Toinen israelilaisen BiondVaxin valmistama yleisrokotekantaja on parhaillaan vaiheessa 3, joka on pitkälle edennyt tutkimus, jossa tutkitaan, onko rokote todella tehokas - tarkoittaen, että se suojaa kaikilta influenssakannoilta tulevilta infektioilta. Tämä rokotekandidaatti sisältää yhdeksää erilaista proteiinia flunssaviruksen eri osista, jotka vaihtelevat vähän influenssakantojen välillä, tutkijan mukaan. Tutkimukseen on jo osallistunut yli 12 000 ihmistä, ja tulosten odotetaan olevan yhtiön mukaan vuoden 2020 lopussa.
Neurotiede: Suurempia, parempia mini-aivoja
Viime vuosikymmenen aikana tutkijat ovat onnistuneesti kasvataneet mini-aivot, joita kutsutaan "orgaanisiksi", ihmisen kantasoluista, jotka erottuvat neuroneiksi ja koottuvat 3D-rakenteisiin. Kuten nyt, aivojen organoideja voidaan kasvattaa vain muistuttamaan pieniä aivotuotteita sikiön varhaisessa kehityksessä, sanoo Pennsylvanian yliopiston Perelmanin lääketieteen koulun neurotieteen professori Dr. Hongjun Song. Mutta se voi muuttua seuraavan 10 vuoden aikana.
"Voisimme todella mallintaa, ei vain solutyyppien monimuotoisuuden, mutta myös aivojen soluarkkitehtuurin", tohtori Song sanoi. Aikuiset neuronit järjestäytyvät aivojen kerroksiksi, sarakkeiksi ja monimutkaisiksi piireiksi. Tällä hetkellä orgaaniset solut sisältävät vain epäkypsiä soluja, jotka eivät voi rehua näistä monimutkaisista yhteyksistä, mutta tohtori Song sanoi, että hän uskoo kentän voittavan tämän haasteen seuraavan vuosikymmenen aikana. Aivojen pienoismallien kanssa kädessä, tutkijat voisivat auttaa päättämään, miten hermokehityshäiriöt ilmenevät; kuinka neurodegeneratiiviset sairaudet hajottavat aivokudoksen; ja kuinka eri ihmisten aivot voivat reagoida erilaisiin farmakologisiin hoidoihin.
Jonain päivänä (vaikkakaan ei ehkä kymmenessä vuodessa) tutkijat saattavat jopa pystyä kasvattamaan hermokudoksen "toiminnallisia yksiköitä" korvaamaan aivojen vaurioituneet alueet. "Entä jos sinulla on valmiiksi valmistettu toiminnallinen yksikkö, jonka avulla voit napsauttaa vaurioituneita aivoja?" Song sanoi. Tällä hetkellä teos on erittäin teoreettinen, mutta "luulen seuraavan vuosikymmenen aikana tietävän", voisiko se toimia, hän lisäsi.
Ilmastomuutos: Muutetut energiajärjestelmät
Tämän vuosikymmenen aikana nouseva merenpinta ja äärimmäisimmät ilmastotapahtumat paljastivat, kuinka herkkä kaunis planeettamme on. Mutta mitä seuraava vuosikymmen kestää?
"Uskon, että näemme läpimurron ilmastotoimien yhteydessä", sanoi Penn State Universityn meteorologian arvostettu professori Michael Mann. "Mutta tarvitsemme politiikkoja, jotka nopeuttavat siirtymistä, ja me tarvitsemme poliitikkoja, jotka tukevat näitä politiikkoja", hän kertoi Live Science: lle.
Seuraavan vuosikymmenen aikana "energia- ja kuljetusjärjestelmien muutos uusiutuviin energialähteisiin on hyvissä ajoin käynnissä, ja on kehitetty uusia lähestymistapoja ja tekniikoita, joiden avulla voimme päästä sinne nopeammin", sanoi ilmastotieteiden professori Donald Wuebbles. Illinoisin yliopisto, Urbana-Champaign. Ja "vaikeiden sääolosuhteiden ja mahdollisesti merenpinnan nousun myötä lisääntyvät ilmastoon liittyvät vaikutukset kiinnittävät vihdoin ihmisten huomion siihen, että alamme todella suhtautua ilmastonmuutokseen vakavasti."
Hyvä asia, koska viimeaikaisten todisteiden perusteella on olemassa pelottavampi, spekulatiivisempi mahdollisuus: Tutkijat saattavat aliarvioida ilmastomuutoksen vaikutuksia tällä vuosisadalla ja sen jälkeen, Wuebbles sanoi. "Meidän pitäisi oppia siitä paljon enemmän seuraavan seuraavan aikana. vuosikymmenellä."
Hiukkasfysiikka: Aksion löytäminen
Viimeisen vuosikymmenen aikana maailman pienimpiä uutisia oli Higgsin bosonin löytäminen, salaperäinen "jumalapartikkeli", joka lainaa muille hiukkasille heidän massansa. Higgsia pidettiin kruunutuskoruna standardimallissa, hallintateoriassa, joka kuvaa subatomisten hiukkasten eläintarhaa.
Mutta kun Higgs löydettiin, monet muut vähemmän kuuluisat hiukkaset alkoivat siirtyä keskipisteeseen. Tällä vuosikymmenellä meillä on kohtuullinen laukaus löytää toinen näistä vaikeista, silti vielä hypoteettisista hiukkasista - aksioni, sanoi fyysikko Frank Wilczek, nobelainen Massachusetts Institute of Technology -palkinnon saaja. (Vuonna 1978 Wilczek ehdotti ensin akselia). Aksioni ei ole välttämättä yksi hiukkanen, vaan hiukkasluokka, jolla on ominaisuuksia, jotka ovat harvoin vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa. Aksionit voisivat selittää jo pitkään käyneen ratkaisun: Miksi fysiikan lait vaikuttavat toimivan samalla tavalla sekä ainehiukkasilla että niiden antimateriapartnereilla, jopa silloin, kun niiden alueelliset koordinaatit käännetään, kuten Live Science aiemmin kertoi.
Ja aksionit ovat yksi johtavista ehdokkaista pimeälle aineelle, näkymättömälle aineelle, joka pitää galaksit yhdessä.
"Aksionin löytäminen olisi erittäin suuri saavutus perustavanlaatuisessa fysiikassa, varsinkin jos se tapahtuu todennäköisimmän polun kautta, toisin sanoen tarkkailemalla kosmisen akselin taustaa, joka tuottaa 'tumman aineen'." "Wilczek sanoi. "On melkoinen mahdollisuus, joka voi tapahtua seuraavan viiden tai kymmenen vuoden aikana, koska kunnianhimoiset kokeelliset aloitteet, jotka voisivat päästä sinne, ovat kukoistamassa ympäri maailmaa. Minulle, joka punnitsee sekä löytön merkityksen että todennäköisyyttä, että se tapahtuu, se on paras veto."
Näiden aloitteiden joukossa ovat Axion Dark Matter Experiment (ADMX) ja CERN Axion Solar Telescope, kaksi suurta instrumenttia, jotka etsivät näitä vaikeita hiukkasia.
Tästä huolimatta on olemassa myös muita mahdollisuuksia - saatamme vielä havaita gravitaatioaallot tai aallon aikana tapahtuvat aallot, jotka ovat peräisin maailmankaikkeuden varhaisimmasta ajasta, tai muita hiukkasia, joita kutsutaan heikosti vuorovaikutuksessa oleviksi massiivisiksi hiukkasiksi, jotka voisivat selittää myös tumman aineen, Wilczek sanoi. .
Eksoplaneetat: Maan kaltainen ilmapiiri
6. lokakuuta 1995 maailmankaikkeus kasvoi, eräänlainen, kun tähtitieteilijäpari ilmoitti löytävänsä ensimmäisen eksoplaneetan kiertääkseen auringon kaltaista tähteä. Pallo, jonka nimi on 51 Pegasi b, osoitti viihtyisän kiertoradan isäntätähtinsä ympärillä, joka oli vain 4,2 maapäivää ja massa noin puolet Jupiterin massasta. NASA: n mukaan löytö muutti ikuisesti "tavan nähdä maailmankaikkeus ja paikkamme siinä". Yli vuosikymmen myöhemmin, tähtitieteilijät ovat vahvistaneet 4 104 maailmaa kiertävän tähtiä aurinkokunnan ulkopuolella. Se on paljon maailmoja, jotka olivat tuntemattomia hieman yli kymmenen vuotta sitten.
Joten taivas on seuraavan vuosikymmenen raja, eikö niin? Massachusetts Institute of Technologyn Sara Seager -raportin mukaan ehdottomasti. "Tämä vuosikymmen tulee olemaan suuri tähtitiedelle ja eksoplaneettatieteelle James Webbin avaruusteleskoopin ennakoidun laukaisun myötä", sanoi planeettatutkija ja astrofysiikko Seager. JWST: n on tarkoitus käynnistää vuonna 2021 Hubble-avaruusteleskoopin kosmisen seuraajana; ensimmäistä kertaa tutkijat voivat "nähdä" eksoplaneettoja infrapunassa, mikä tarkoittaa, että he voivat havaita jopa heikkoja planeettoja, jotka kiertävät kaukana isäntähtään.
Lisäksi kaukoputki avaa uuden ikkunan näiden muukalaisten maailmojen ominaisuuksiin. "Jos oikea planeetta on olemassa, pystymme havaitsemaan vesihöyryn pienellä kallioisella planeetalla. Vesihöyry on osoitus nestemäisistä vesimereistä - koska nestemäistä vettä tarvitaan koko elämäksi sellaisena kuin me sen tiedämme, tämä olisi erittäin iso juttu ", Seager kertoi Live Science: lle. "Se on toiveeni numero yksi läpimurtoon." (Lopullinen tavoite on tietenkin löytää maailma, jonka ilmapiiri on NASA: n mukaan maapallon ilmakehän kaltainen; toisin sanoen planeetta, jonka olosuhteet pystyvät tukemaan elämää.)
Ja tietysti tulee lisääntyviä kipuja, Seager totesi. "JWST: n ja erittäin suurten maapallolla sijaitsevien kaukoputkien, joiden ennakoidaan saapuvan verkkoon, kanssa eksoplaneettayhteisö pyrkii muuttumaan yksittäisistä tai pienistä ryhmätyöistä kymmenien tai yli sadan ihmisen suureksi yhteistyöksi. Muiden standardien (esim. LIGO), mutta siitä huolimatta se on vaikeaa ", hän sanoi viitaten Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory -yritykseen, joka on valtava yhteistyö, johon osallistuu yli 1000 tutkijaa ympäri maailmaa. Alkuperäisesti julkaistu Live Science -lehdessä.
