Ostatnia dekada zapoczątkowała prawdziwie rewolucyjne postępy w nauce, od odkrycia bozonu Higgsa po użycie CRISPR do edycji genów Sci-Fi. Ale jakie są jedne z największych przełomów? Live Science zapytało kilku ekspertów w swojej dziedzinie, jakie odkrycia, techniki i osiągnięcia są najbardziej podekscytowani, gdy pojawią się w latach dwudziestych.
Medycyna: uniwersalna szczepionka przeciw grypie
Uniwersalna szczepionka przeciw grypie, która umyka naukowcom od dziesięcioleci, może być naprawdę przełomowym postępem medycznym, który może pojawić się w ciągu najbliższych 10 lat.
„To trochę żart, że uniwersalna szczepionka jest odwiecznie za pięć do 10 lat” - powiedział dr Amesh Adalja, specjalista chorób zakaźnych i starszy naukowiec w Centrum Bezpieczeństwa Zdrowia Johns Hopkins w Baltimore.
Ale teraz wydaje się, że to „może być prawda”, powiedziała Adalja Live Science. „Różne podejścia do uniwersalnych szczepionek przeciw grypie są w zaawansowanym rozwoju i zaczynają przynosić obiecujące wyniki”.
Teoretycznie uniwersalna szczepionka przeciw grypie zapewniłaby długotrwałą ochronę przed grypą i wyeliminowałaby potrzebę otrzymywania szczepionki przeciw grypie każdego roku.
Niektóre części wirusa grypy ciągle się zmieniają, podczas gdy inne pozostają w większości niezmienione z roku na rok. Wszystkie podejścia do uniwersalnej szczepionki przeciw grypie obejmują mniej zmienne części wirusa.
W tym roku Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych (NIAID) rozpoczął pierwsze w człowieku badanie uniwersalnej szczepionki przeciw grypie. Immunizacja ma na celu wywołanie odpowiedzi immunologicznej na mniej zmienną część wirusa grypy znaną jako „rdzeń” hemaglutyniny (HA). W tym badaniu fazy 1 przyjrzymy się bezpieczeństwu eksperymentalnej szczepionki, a także odpowiedziom immunologicznym uczestników na nią. Naukowcy mają nadzieję przedstawić swoje wstępne wyniki na początku 2020 r.
Kolejny kandydat na szczepionkę uniwersalną, opracowany przez izraelską firmę BiondVax, jest obecnie w fazie badań 3 fazy, która jest zaawansowanym etapem badań, które sprawdzają, czy szczepionka jest naprawdę skuteczna - co oznacza, że chroni ona przed infekcją przed jakimkolwiek szczepem grypy. Zdaniem The Scientist kandydat na szczepionkę zawiera dziewięć różnych białek z różnych części wirusa grypy, które różnią się nieznacznie między szczepami grypy. W badaniu wzięło już udział ponad 12 000 osób, a wyniki są spodziewane pod koniec 2020 r., Według firmy.
Neuronauka: większe, lepsze mini-mózgi
W ostatniej dekadzie naukowcy z powodzeniem wyhodowali mini-mózgi, zwane „organoidami”, z ludzkich komórek macierzystych, które różnicują się w neurony i łączą się w struktury 3D. Jak twierdzi dr Hongjun Song, profesor neurologii w Perelman School of Medicine na University of Pennsylvania, obecnie organoidy mózgowe można wyhodować jedynie w taki sposób, aby przypominały małe fragmenty mózgu we wczesnym rozwoju płodowym. Ale to może się zmienić w ciągu najbliższych 10 lat.
„Możemy naprawdę modelować nie tylko różnorodność typów komórek, ale także architekturę komórkową mózgu”, powiedział dr Song. Dojrzałe neurony układają się w warstwy, kolumny i skomplikowane obwody w mózgu. Obecnie organoidy zawierają tylko niedojrzałe komórki, które nie mogą żerować na tych złożonych połączeniach, ale dr Song powiedział, że spodziewa się, że pole może pokonać to wyzwanie w nadchodzącej dekadzie. Mając w ręku miniaturowe modele mózgu, naukowcy mogliby wydedukować, jak przebiegają zaburzenia neurorozwojowe; jak choroby neurodegeneracyjne rozkładają tkankę mózgową; i jak mózgi różnych ludzi mogą reagować na różne leczenie farmakologiczne.
Pewnego dnia (choć może nie za 10 lat) naukowcy mogą nawet być w stanie wyhodować „jednostki funkcjonalne” tkanki nerwowej w celu zastąpienia uszkodzonych obszarów mózgu. „Co, jeśli masz gotową jednostkę funkcjonalną, którą możesz kliknąć w uszkodzony mózg?” Song powiedział. W tej chwili praca jest wysoce teoretyczna, ale „myślę, że w następnej dekadzie będziemy wiedzieć”, czy może zadziałać, dodał.
Zmiany klimatu: przekształcone systemy energetyczne
W tej dekadzie wzrost poziomu mórz i bardziej ekstremalne wydarzenia klimatyczne ujawniły, jak krucha jest nasza piękna planeta. Ale co przyniesie kolejna dekada?
„Myślę, że dojdzie do przełomu, jeśli chodzi o działania w dziedzinie klimatu” - powiedział Michael Mann, wybitny profesor meteorologii na Uniwersytecie Stanowym w Penn. „Potrzebujemy jednak polityk, które przyspieszą tę transformację, i potrzebujemy polityków, którzy będą wspierać te polityki”, powiedział Live Science.
W następnej dekadzie „transformacja systemów energetycznych i transportowych w odnawialne źródła energii będzie w toku, a opracowane zostaną nowe podejścia i technologie, które pozwolą nam szybciej się tam dostać” - powiedział Donald Wuebbles, profesor nauk o atmosferze w Uniwersytet illinois w Urbana-Champaign. I „rosnący wpływ warunków klimatycznych spowodowany trudnymi warunkami pogodowymi i być może wzrostem poziomu morza w końcu przyciąga uwagę ludzi, że naprawdę zaczynamy poważnie traktować zmiany klimatu”.
Dobrze, że w oparciu o ostatnie dowody istnieje bardziej przerażająca, bardziej spekulacyjna możliwość: naukowcy mogą nie doceniać skutków zmian klimatu w tym stuleciu i później, powiedział Wuebbles. „Powinniśmy dowiedzieć się o tym znacznie więcej w ciągu następnego dekada."
Fizyka cząstek: znalezienie osi
W ostatnim dziesięcioleciu największą wiadomością na świecie bardzo małego było odkrycie bozonu Higgsa, tajemniczej „cząstki Boga”, która nadaje innym cząsteczkom ich masę. Higgs był uważany za klejnot koronacyjny w Modelu Standardowym, panującej teorii opisującej zoo cząstek subatomowych.
Jednak wraz z odkryciem Higgsa wiele innych mniej znanych cząstek zaczęło zajmować centralne miejsce. W tej dekadzie mamy rozsądną szansę na znalezienie kolejnej z tych nieuchwytnych, jak dotąd hipotetycznych cząstek - osi, powiedział fizyk Frank Wilczek, Nobel laureat w Massachusetts Institute of Technology. (W 1978 r. Wilczek po raz pierwszy zaproponował axion). Axion niekoniecznie jest pojedynczą cząsteczką, ale raczej klasą cząstek o właściwościach, które rzadko wchodzą w interakcje ze zwykłą materią. Axions może wyjaśnić od dawna zagadkę: dlaczego prawa fizyki wydają się działać tak samo na cząstki materii i ich partnerów antymaterii, nawet gdy ich współrzędne przestrzenne są odwrócone, jak wcześniej informowali Live Science.
A osie są jednym z wiodących kandydatów na ciemną materię, niewidzialną materię, która utrzymuje galaktyki razem.
„Znalezienie aksonu byłoby bardzo wielkim osiągnięciem w dziedzinie fizyki fundamentalnej, szczególnie gdyby nastąpiło to najbardziej prawdopodobną ścieżką, tj. Poprzez obserwację kosmicznego tła aksionu, które zapewnia„ ciemną materię ”” - powiedział Wilczek. „Istnieje spora szansa, która może się wydarzyć w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat, ponieważ ambitne inicjatywy eksperymentalne, które mogą się tam odbyć, rozkwitają na całym świecie. Dla mnie, ważąc zarówno znaczenie odkrycia, jak i prawdopodobieństwo, że to nastąpi, to najlepsze Zakład."
Wśród tych inicjatyw jest Axion Dark Matter Experiment (ADMX) i CERN Axion Solar Telescope, dwa główne instrumenty, które polują na te nieuchwytne cząstki.
Powiedział, że istnieją również inne możliwości - możemy jeszcze wykryć fale grawitacyjne lub fale w czasoprzestrzeni, emanujące z najwcześniejszego okresu we wszechświecie, lub inne cząstki, znane jako słabo oddziałujące masywne cząstki, które mogą również wyjaśniać ciemną materię, powiedział Wilczek .
Egzoplanety: Atmosfera podobna do Ziemi
6 października 1995 r. Nasz wszechświat stał się większy, jakby para astronomów ogłosiła odkrycie pierwszej egzoplanety krążącej wokół gwiazdy podobnej do Słońca. Nazywana 51 Pegasi b, kula pokazała przytulną orbitę wokół swojej gwiazdy macierzystej zaledwie 4,2 dni ziemskich i masę około połowy masy Jowisza. Według NASA odkrycie na zawsze zmieniło „sposób, w jaki postrzegamy wszechświat i nasze miejsce w nim”. Ponad dekadę później astronomowie potwierdzili obecnie 4 104 światów krążących wokół gwiazd poza Układem Słonecznym. To wiele światów, które były nieznane nieco ponad dziesięć lat temu.
Więc niebo jest granicą na następną dekadę, prawda? Według Sary Seager z Massachusetts Institute of Technology, absolutnie. „Ta dekada będzie wielka dla astronomii i nauki egzoplanetowej wraz z przewidywanym uruchomieniem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba” - powiedział Seager, planetolog i astrofizyk. Kosmiczny następca Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, JWST ma wystartować w 2021 roku; po raz pierwszy naukowcy będą mogli „zobaczyć” egzoplanety w podczerwieni, co oznacza, że mogą dostrzec nawet słabe planety krążące daleko od ich gwiazdy macierzystej.
Co więcej, teleskop otworzy nowe okno na charakterystykę tych obcych światów. „Jeśli istnieje odpowiednia planeta, będziemy w stanie wykryć parę wodną na małej skalistej planecie. Para wodna wskazuje na obecność płynnych oceanów w wodzie - ponieważ płynna woda jest potrzebna dla każdego życia, jakie znamy, byłaby to bardzo duża sprawa „Seager powiedział Live Science. „To moja nadzieja numer jeden na przełom”. (Ostatecznym celem jest oczywiście znalezienie świata, który ma atmosferę podobną do ziemskiej, według NASA; innymi słowy, planetę z warunkami zdolnymi do życia.)
Seager zauważył, że oczywiście pojawią się pewne bóle. „Dzięki JWST i niezwykle dużym naziemnym teleskopom, które mają pojawić się w Internecie, społeczność egzoplanet stara się przekształcić z wysiłków indywidualnych lub małego zespołu w dużą współpracę kilkudziesięciu lub ponad stu osób. Niewielkie według innych standardów (np. LIGO), ale mimo wszystko jest to trudne - powiedziała, odnosząc się do Laserowego interferometru Gravitational-Wave Observatory, ogromnej współpracy z udziałem ponad 1000 naukowców z całego świata. Oryginalnie opublikowana w Live Science.
