Teknologian ja tieteen nopean muutosnopeuden vuoksi voi olla helppo unohtaa se, mitä emme tienneet muutama vuosi sitten. Viimeisen vuosikymmenen aikana on tapahtunut läpimurtoja fysiikassa, biologiassa ja tähtitiedessä, vain muutamia mainitakseni. Se, mitkä näistä löytöistä ovat tärkeimpiä, on todennäköisesti historioitsijoiden arvioitava, mutta jotkut vuosikymmenen alkupuolella tehtyjen löytöjen seurauksista alkavat kaikua. Tässä on valintamme vuosikymmenen suurimmalle tieteelliselle kehitykselle ja yllättäville löytöille.
2010: Ensimmäinen synteettinen elämä
Tutkijat hämärtävät rajaa luonnollisen ja ihmisen tekemän vuonna 2010 luomalla ensimmäisen organismin, jolla on synteettinen perimä. J. Craig Venter -instituutin tutkijat kokosivat bakteerin genomin Mycoplasma mycoides yli miljoonasta emäsparista DNA: ta. Sitten he lisäsivät tämän ihmisen suunnitteleman genomin toiseen bakteeriin, Mycoplasma capricolum, joka oli tyhjennetty sen DNA: sta. M. capricolumkoneet alkoivat pian kääntää tämän synteettisen genomin ohjeet toimintaan, toistuen samalla tavalla M. mycoides olisi.
Tämän läpimurron jälkeen tutkijat ovat jatkaneet edistymistä synteettisessä biologiassa. Vuonna 2016 tutkijat rakensivat vielä pienimmän synteettisen mikrobin, vain 473 geenillä. Vuonna 2017 he ilmoittivat luoneen viisi synteettistä hiivakromosomia; suunnitelmana on korvata kaikki hiivan 16 kromosomia synteettisillä kromosomeilla, joita voidaan muokata tiettyjen tehtävien suorittamiseksi, kuten esimerkiksi massatuotanto antibiootit tai jopa laboratoriossa kasvatetun lihan luominen.
2011: HIV-ennaltaehkäisevä hoito
Nykyään monet ihmiset, joilla on suuri riski tarttua ihmisen immuunikatovirukseen (HIV), joka aiheuttaa aidsia, levittävät päivittäin pillereitä vähentääkseen riskiään. Vuonna 2012 Yhdysvaltain ruoka- ja lääkevirasto hyväksyi tätä tarkoitusta varten Truvada-nimisen lääkityksen. Mutta se oli vuonna 2011 julkaistu laaja tutkimus, joka loi vaiheen tälle merimuutokselle HIV-ennaltaehkäisyssä.
Tutkimus, jonka Science-lehden nimi oli "vuoden läpimurto", oli ensimmäinen vuodesta 1994 lähtien, ja se osoitti uuden tavan estää HIV: n leviämistä ihmiseltä toiselle. (Vuonna 1994 tutkijat kertoivat löytäneensä farmaseuttisen vaihtoehdon estääkseen HIV: n leviämisen raskaana olevalta naiselta sikiölleen.) Tutkimus aloitettiin vuonna 2005, ja vuoden 2011 havainnot olivat välituloksia. Tutkijat havaitsivat, että HIV-tartunnat vähenivät 96%: lla näistä tiedoista. The New England Journal of Medicine -yksikössä vuonna 2016 raportoidut lopulliset tiedot, jotka kattoivat koko kymmenvuotisen tutkimuksen, osoittivat, että HIV: n leviäminen väheni 93%.
2012: Higgs Boson
Heinäkuussa 2012 maailman suurimmassa hiukkaskiihdyttimessä työskentelevät tutkijat ilmoittivat lyöneensä palkka-likaa. Suurten hadronien kolarittimen (LHC) kokeet olivat vihdoin paljastaneet todisteita viimeisimmästä havaitsemattomasta hiukkasesta, jonka fysiikan standardimalli ennusti.
Higgsin bosoni oli löydetty. Tämä on hiukkanen, joka liittyy Higgs-kenttään, energiakenttään juuressa, miksi hiukkasilla on massa. Hiukkaset saavat massaa laskeutuessaan tämän kolmiulotteisen kentän yli, aiheuttaen pieniä häiriöitä kentälle. (Mitä vahvempi niiden vuorovaikutus kentän kanssa, sitä enemmän massaa heillä on.) Kun kenttä kokee tietyn paikan päällä merkittävän energian leimahduksen, se emittoi Higgsin bosonia. Vuonna 2013 fyysikot vahvistivat, että heidän vuoden 2012 havainnot olivat todella vaikeita hiukkasia, joita joskus kutsutaan "Jumalan hiukkasiksi", koska sillä on rooli antaa kaikille muille hiukkasille massa.
Higgin löytö herätti uusia kysymyksiä fyysikoille. Hiukkanen oli hiukan kevyempi kuin joidenkin sen vuorovaikutus muiden elementtihiukkasten kanssa olisi voinut ennustaa, mikä tarkoittaa, että joko joku nojautui matematiikkaan tai siellä on enemmän kuin yksi tyyppi Higgejä - ehkä myös raskaampi Higgs, jota ei ole löydetty. Fyysikot käyttävät nyt LHC: tä näiden mahdollisten raskaiden Higgien etsimiseen.
Lucas Taylor / CMS
Sen jälkeen kun melkein 35 vuotta oli kiinnitetty aikaisemmille planeetoille ja kuille, NASA: n Voyager 1 -anturi teki historian vuonna 2013, kun tutkijat ilmoittivat, että avaruusalus oli virallisesti poistunut aurinkokunnasta elokuussa 2012.
Koetin käynnistettiin maasta vuonna 1977 ja vietti seuraavan vuosikymmenen tutkiessaan Jupiteria, Saturnusta, Uranusta, Neptunusta ja heidän kuunsa. Vuonna 2013 koettimelta takaisin lähetetyt tiedot ehdottivat muutoksia elektronitiheydessä Voyager 1: n ympärillä - tärkeä vihje siitä, että avaruusalus oli jättänyt aurinkojärjestelmän rajat. Voyager 1 jatkaa tähtienvälisestä avaruudesta tulevien tietojen lähettämistä takaisin Maahan noin vuoteen 2025 saakka. Sen jälkeen se on asetettu pitkälle, hiljaiselle eläkkeelle syvässä avaruudessa, sillä mahdollisuus, että jonain päivänä joku muukalainen elämänmuoto huomaa pienen koettimen. ja sen kultainen ennätys, aikakapseli, joka sisältää kuvia ihmisistä, karttoja aurinkokunnastamme ja muita vihjeitä sivilisaation olemassaololle Maapallolla.
2014: Gravitaation aallot
Ennen vuotta 2014 tutkijoilla oli vain epäsuoria todisteita Big Bangista - teoriasta, joka kuvaa mielenkiintoista avaruuden laajenemista, joka tapahtui 13,8 miljardia vuotta sitten ja synnytti maailmankaikkeuden. Mutta vuonna 2014 tutkijat havaitsivat ensimmäistä kertaa suorat todisteet tästä kosmisesta laajentumisesta, jota jotkut kutsuivat "tupakointipistooliksi" maailmankaikkeuden alkuun.
Nämä todisteet tulivat painovoima-aaltojen muodossa, kirjaimellisesti aalto-aallon värehdykset, jotka olivat jäljellä sekunnin ensimmäisestä murto-osasta Ison räjähdyksen jälkeen. Nämä aallot aiheuttivat muutoksia kosmisen mikroaaltotaustan polarisaatiossa, joka on varhaisesta maailmankaikkeudesta jäänyt säteily. Polarisaatiomuutoksia kutsutaan B-moodiksi. Juuri nämä B-moodit tutkijat havaitsivat kosmetiikan ekstragalaktisen polarisaation 2 (BICEP2) teleskoopin taustakuvan avulla Antarktikassa.
Siitä lähtien gravitaatioaallot ovat edelleen paljastaneet maailmankaikkeuden salaisuuksia, kuten mustien reikien törmäysten ja neutronitähtien välisten kaatumisten dynamiikkaa. Painovoima-aallot saattavat jopa auttaa lopulta selvittämään kuinka nopeasti maailmankaikkeus kasvaa.
2015: Ihmisalkioiden ensimmäinen CRISPR-muokkaus
Kymmenen vuoden mahdollisesti suurin biolääketieteellinen tarina on CRISPR-nimisen geeninmuokkaustekniikan syntyminen suhteellisesta hämärtymistä. Tämä tekniikka syntyy joidenkin bakteerien luonnollisista puolustusmekanismeista; se on sarja toistuvia geenisekvenssejä, jotka on sidottu Cas9-entsyymiin, joka toimii kuin molekyylisakset. Geenisekvenssejä voidaan muokata asettamaan härän silmä tietylle DNA-segmentille, ohjaamalla Cas9-entsyymiä menemään sisään ja alkamaan snippiä.
Tätä järjestelmää käyttämällä tutkijat voivat helposti poistaa ja lisätä DNA-bittiä eläviin organismeihin, kyvyn, jolla on ilmeisiä vaikutuksia geneettisten sairauksien parantamiseen - ja joka voi johtaa räätälöityihin vauvoihin. Ensimmäinen askel tällä potentiaalisella tiellä otettiin vuonna 2015, kun kiinalaisen Sun Yat-sen -yliopiston tutkijat ilmoittivat tehneensä ensimmäiset geenimuunnelmat ihmisalkioihin CRISPR: n avulla. Alkiat eivät olleet elinkykyisiä, ja menetelmä oli vain osittain onnistunut - mutta kokeilu oli ensimmäinen työntämään eettistä linjaa, josta tiedeyhteisö keskustelee tähän päivään asti.
2016: Exoplanet löydettiin elinympäristöstä
Maan lähin eksoplaneetan naapuri, joka löydettiin vuonna 2016, ei ole vain 4,2 valovuoden päässä - sillä on potentiaalia isännöidä elämää.
Tämä ei tarkoita, että planeetta, jota kutsutaan Proxima b: ksi, on varmasti asuttava, mutta se asuu tähtensä asutettavissa olevilla alueilla, eli se kiertää tähtiään etäisyydellä, joka mahdollistaisi nestemäisen veden olemassaolon planeetan pinnalla. Planeetta kiertää Proxima Centauria; heiluttaa tähtien liikkeissä, kun planeetta ohitti ohi Proxima b: n olemassaolon.
Löytöksen jälkeen tutkijat ovat havainneet Proxima Centaurin korkean säteilyn säteilyä heijastaen eksoplaneettaa, vähentäen merkittävästi mahdollisuuksia, että elämä voi selviytyä Proxima b: llä. He ovat kuitenkin myös huomanneet, että Proxima b: n lähellä voi kiertää enemmän planeettoja.
2017: Vanhimmat Homo sapiens-fossiilit työntävät lajeja takaisin 100 000 vuoteen
Kuinka kauan on Homo sapiens vaelsi planeettaa? Vuonna 2017 ilmoitettu löytö ajaa ajan takaisin 300 000 vuoteen.
Se on 100 000 vuotta pidempi kuin aiemmin uskottiin. Tutkijat löysivät 300 000 vuotta vanhat luut Marokon luolasta, jossa ainakin viisi henkilöä on saattanut turvautua metsästyksen aikana. Löytöpaikka - Pohjois-Afrikassa, ei Itä-Afrikassa, missä edellinen vanhin Homo sapiens fossiileja löydettiin - vihjeitä siitä, että lajimme eivät ehkä ole kehittyneet ensin Itä-Afrikassa ja myöhemmin säteilleet muualle. Sen sijaan, Homo sapiens olisi voinut kehittyä kaikkialla mantereella.
2018: Ensimmäiset elävät CRISPR-vauvat
Vain kolme vuotta sen jälkeen, kun elinkelvottomia ihmisalkioita oli ensin muokattu CRISPR: llä, joku ylitti toisen geeninmuokkauslinjan. Tällä kertaa kiinalainen tiedemies nimeltä Jiankui. Hän ilmoitti muokanneen kahden alkion genomit, jotka sitten istutettiin IVF: n (in vitro hedelmöitys) kautta äidin kohdussa ja syntyivät: kaksosetytöt, jotka ovat maailman ensimmäiset CRISPR-vauvat.
Hänen muokkauksensa oli geeni nimeltä CCR5 - muutos, jonka pitäisi teoriassa tehdä lapsista vähemmän alttiita HIV-tartunnalle. Monet tutkijat olivat kauhistuneita siitä, että Hän ryhtyisi geenien muokkaamiseen tässä yhteydessä, etenkin kun otetaan huomioon käytettävissä olevat ja vähemmän teknologisesti intensiiviset menetelmät hiv: n välttämiseksi (kuten ennalta ehkäisevä antiretroviraalinen hoito). Myöhemmin tutkijoiden julkaisemat tiedot viittasivat siihen, että he olisivat tosiasiallisesti indusoineet tytöissä aiemmin tuntemattoman mutaation sen sijaan, että ne toistuvat tunnetusta mutaatiosta.
Tyttöjen mahdolliset sivuvaikutukset ovat edelleen tuntemattomia, samoin kuin muokkauksen tehneen tutkijan kohtalo. The New York Times ilmoitti tammikuussa 2019, että hänelle asetettiin todennäköisesti rikossyytteitä Kiinassa, vaikkakin oli epäselvää, minkä lakien mukaan häntä voidaan syyttää.
2019: Ensimmäinen musta reiän kuva
Mustat aukot ovat aina olleet tähtitieteellinen kiehtovuus: Tiedämme, että he ovat siellä, mutta koska valo ei pääse poistumaan tapahtumahorisontinsa ulkopuolelta, ne ovat myös eräänlaisia näkymättömiä.
Tähän vuoteen saakka: Ensimmäistä kertaa tutkijat ottivat kuvan mustasta aukosta. Muotokuva aihe oli musta reikä Messier 87-galaksin keskustassa, joka on yhtä leveä kuin koko aurinkokuntamme. Kuva näyttää hehkuvalta aineen donitsilta, joka ympäröi pimeyden aukkoa; tämä on pölyn ja kaasun kiertävä mustan reiän palautuspiste. Löytö ansaitsi tutkijoille vuoden 2020 läpimurtopalkinnon, joka on yksi tieteen arvostetuimmista palkintoista. Nyt he pyrkivät vangitsemaan paitsi kuvia, myös elokuvia, mustista reikistä.
