Biorąc pod uwagę szybkie tempo zmian w technologii i nauce, łatwo zapomnieć o tym, czego nie wiedzieliśmy jeszcze kilka lat temu. W ostatniej dekadzie dokonano przełomów w dziedzinie fizyki, biologii i astronomii, by wymienić tylko kilka. Które z tych odkryć są najważniejsze, prawdopodobnie dla historyków, ale niektóre konsekwencje odkryć na początku dekady zaczynają odbijać się echem. Oto nasze wybory dotyczące największych osiągnięć naukowych dekady i zaskakujących odkryć.
2010: Pierwsze syntetyczne „życie”
Naukowcy zatarli granicę między naturalnym a stworzonym przez człowieka w 2010 r., Tworząc pierwszy w historii organizm z syntetycznym genomem. Naukowcy z J. Craig Venter Institute opracowali genom bakterii Mycoplasma mycoides z ponad miliona par zasad DNA. Następnie umieścili ten genom opracowany przez człowieka w innej bakterii, Mycoplasma capricolum, który został opróżniony z DNA. The M. capricolummaszyneria wkrótce zaczęła przekładać instrukcje tego syntetycznego genomu na działanie, odtwarzając tak samo M. mycoides by.
Od tego przełomu naukowcy nadal dokonują postępu w biologii syntetycznej. W 2016 r. Naukowcy zbudowali najmniejszy jak dotąd syntetyczny mikrob z zaledwie 473 genami. W 2017 r. Ogłosili utworzenie pięciu syntetycznych chromosomów drożdży; plan polega na zastąpieniu wszystkich 16 chromosomów w drożdżach syntetycznymi chromosomami, które można modyfikować, aby wykonywać określone zadania, takie jak antybiotyki produkujące masowo, a nawet wytwarzające mięso hodowane w laboratorium.
2011: Leczenie zapobiegawcze HIV
Obecnie wiele osób wysokiego ryzyka zarażenia się ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV), który powoduje AIDS, wypija codzienną pigułkę, aby zmniejszyć ryzyko. W 2012 r. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła w tym celu lek o nazwie Truvada. Ale było to duże badanie opublikowane w 2011 roku, które przygotowało grunt pod tę zmianę morską w zapobieganiu HIV.
To badanie, które dziennik Science nazwał „przełomem roku”, było pierwszym od 1994 r., Które pokazało nowy sposób zapobiegania przenoszeniu wirusa HIV z jednej osoby na drugą. (W 1994 r. Naukowcy poinformowali, że znaleźli opcję farmaceutyczną, która pomoże zapobiec przenoszeniu wirusa HIV z kobiety w ciąży na jej płód.) Badanie rozpoczęło się w 2005 r., A wyniki z 2011 r. Były wynikami pośrednimi. Naukowcy stwierdzili 96% zmniejszenie transmisji HIV w tych danych. Ostateczne dane obejmujące całe 10-letnie badanie, opublikowane w The New England Journal of Medicine w 2016 r., Wykazały 93% zmniejszenie przenoszenia wirusa HIV.
2012: Higgs Boson
W lipcu 2012 r. Naukowcy pracujący nad największym na świecie akceleratorem cząstek ogłosili, że uderzą w ziemię. Eksperymenty na dużym zderzaczu hadronów (LHC) pozwoliły wreszcie odkryć dowody na ostatnią nieodkrytą cząsteczkę przewidzianą przez standardowy model fizyki.
Znaleziono bozon Higgsa. Jest to cząstka związana z polem Higgsa, pole energetyczne u podstaw tego, dlaczego cząstki mają masę. Cząsteczki zyskują masę, osuwając się po tym trójwymiarowym polu, powodując niewielkie zakłócenia w polu. (Im silniejsze są ich interakcje z polem, tym więcej mają masy.) Kiedy pole doświadcza gwałtownego wybuchu energii w określonym miejscu, emituje bozon Higgsa. W 2013 r. Fizycy potwierdzili, że ich obserwacje z 2012 r. Były rzeczywiście nieuchwytną cząstką, zwaną czasem „cząstką Boga” z powodu jej roli w dawaniu masy wszystkim innym cząsteczkom.
Odkrycie Higgsa wywołało nowe pytania dla fizyków. Cząstka była nieco lżejsza niż przewidywały niektóre jej interakcje z innymi cząstkami elementarnymi, co oznacza, że albo ktoś wygłupiał matematykę, albo istnieje więcej niż jeden rodzaj Higgsa - być może włączając cięższy Higgs, którego nie odkryto. Fizycy używają teraz LHC do poszukiwania tych możliwych ciężkich Higgów.
Lucas Taylor / CMS
Po prawie 35 latach zingowania przeszłości planet i księżyców sonda Voyager 1 NASA przeszła do historii w 2013 r., Kiedy naukowcy ogłosili, że statek kosmiczny oficjalnie opuścił Układ Słoneczny w sierpniu 2012 r.
Sonda została wystrzelona z Ziemi w 1977 roku i przez następną dekadę badała Jowisza, Saturna, Urana, Neptuna i ich księżyce. W 2013 r. Dane przesłane z sondy sugerowały zmiany gęstości elektronów wokół Voyagera 1 - główna wskazówka, że statek kosmiczny opuścił granice Układu Słonecznego. Voyager 1 będzie nadal wysyłał z powrotem na Ziemię informacje o przestrzeni międzygwiezdnej do około 2025 r. Potem jest ustawiony na długą, spokojną emeryturę w kosmosie, z możliwością, że pewnego dnia jakaś obca forma życia zauważy małą sondę i jego złoty zapis, kapsuła czasu, która przechowuje obrazy ludzi, mapy naszego Układu Słonecznego i inne wskazówki dotyczące istnienia cywilizacji na Ziemi.
2014: Fale grawitacyjne
Przed 2014 r. Naukowcy mieli tylko pośrednie dowody Wielkiego Wybuchu, teorii opisującej zadziwiającą ekspansję kosmiczną, która miała miejsce 13,8 miliarda lat temu i dała początek naszemu wszechświatowi. Ale w 2014 roku po raz pierwszy naukowcy zaobserwowali bezpośredni dowód na tę kosmiczną ekspansję, którą niektórzy nazywali „dymnym pistoletem” na początek wszechświata.
Dowody te pojawiły się w postaci fal grawitacyjnych, dosłownych fal w czasoprzestrzeni, które pozostały z pierwszej części sekundy po Wielkim Wybuchu. Fale te generowały zmiany w polaryzacji kosmicznego mikrofalowego tła, jakim jest promieniowanie pozostałe z wczesnego wszechświata. Zmiany polaryzacji nazywane są trybami B. To właśnie te tryby B zostały wykryte przez naukowców za pomocą Teleskopu Ekstragalaktycznej Kosmicznej Ekstragalaktycznej 2 (BICEP2) na Antarktydzie.
Od tego czasu fale grawitacyjne nadal ujawniają tajemnice wszechświata, takie jak dynamika zderzeń czarnych dziur i zderzeń między gwiazdami neutronowymi. Fale grawitacyjne mogą nawet pomóc w ostatecznym ustaleniu, jak szybko wszechświat się rozszerza.
2015: Pierwsza edycja CRISPR ludzkich zarodków
Prawdopodobnie największą historią biomedyczną dekady jest pojawienie się technologii edycji genów o nazwie CRISPR od względnej niejasności. Technologia ta wynika z naturalnych mechanizmów obronnych niektórych bakterii; to seria powtarzalnych sekwencji genów związanych z enzymem o nazwie Cas9, który działa jak para nożyczek molekularnych. Sekwencje genów można edytować, aby trafić w oko na konkretny segment DNA, kierując enzym Cas9, aby wszedł i zaczął wycinać.
Korzystając z tego systemu, naukowcy mogą łatwo usuwać i wstawiać fragmenty DNA w żywych organizmach, co ma oczywiste implikacje dla leczenia chorób genetycznych - i być może prowadzi do powstania dzieci na zamówienie. Pierwszy krok na tej potencjalnej drodze został zrobiony w 2015 r., Kiedy naukowcy z Sun Yat-sen University w Chinach ogłosili, że dokonali pierwszych modyfikacji genetycznych embrionów ludzkich za pomocą CRISPR. Zarodki nie były rentowne, a procedura zakończyła się tylko częściowym sukcesem - ale eksperyment był pierwszym, który przeforsował etyczną linię, o której społeczność naukowa debatuje do dziś.
2016: Egzoplaneta odkryta w strefie mieszkalnej
Najbliższy sąsiad egzoplanety na Ziemi, odkryty w 2016 r., Znajduje się nie tylko w odległości 4,2 lat świetlnych - ma potencjał do życia.
Nie oznacza to, że planeta, nazwana Proxima b, z pewnością będzie nadawać się do zamieszkania, ale znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania gwiazdy, co oznacza, że krąży wokół swojej gwiazdy w odległości, która pozwoliłaby istnieć ciekłej wodzie na powierzchni planety. Planeta krąży wokół Proxima Centauri; kołysze się w ruchach tej gwiazdy, gdy mijana planeta wskazywała na istnienie przybliżenia b.
Od czasu odkrycia naukowcy zaobserwowali superflaresy wysokiego promieniowania z Proxima Centauri wysadzające egzoplanetę, drastycznie zmniejszając szanse na przetrwanie życia na Proximie b. Jednak odkryli również, że w pobliżu Proximy b może znajdować się więcej planet.
2017: Najstarsze skamieliny Homo sapiens wypierają gatunki z powrotem o 100 000 lat
Jak długo ma Homo sapiens wędrował po planecie? Odkrycie ogłoszone w 2017 r. Przesunęło czas do 300 000 lat.
To 100 000 lat dłużej niż wcześniej sądzono. Badacze znaleźli 300-letnie kości w jaskini w Maroku, gdzie co najmniej pięć osób mogło schronić się podczas polowania. Miejsce odkrycia - w północnej Afryce, a nie we wschodniej Afryce, gdzie poprzedni najstarszy Homo sapiens znaleziono skamieliny - wskazówki, że nasz gatunek mógł nie ewoluować najpierw we wschodniej Afryce, a następnie promieniować gdzie indziej. Zamiast, Homo sapiens mógł ewoluować na całym kontynencie.
2018: Pierwsze żyjące dzieci CRISPR
Zaledwie trzy lata po pierwszej edycji nieżywych ludzkich embrionów za pomocą CRISPR, ktoś przekroczył kolejną linię edycji genów. Tym razem chiński naukowiec o imieniu Jiankui Ogłosił, że zredagował genomy dwóch zarodków, które następnie wszczepiono za pomocą IVF (zapłodnienia in vitro) do macicy matki i urodził się: bliźniaczki, które są pierwszymi dziećmi CRISPR na świecie.
Edycja, której dokonał, dotyczyła genu zwanego CCR5 - zmiana, która teoretycznie powinna uczynić dzieci mniej podatnymi na zarażenie się wirusem HIV. Wielu naukowców było przerażonych, że w tym kontekście dokona kroku edycji genów, szczególnie biorąc pod uwagę dostępne i mniej intensywne technologicznie metody unikania HIV (takie jak zapobiegawcze leczenie przeciwretrowirusowe). Później dane opublikowane przez naukowców sugerują, że faktycznie indukowały one nieznaną wcześniej mutację u dziewcząt, a nie odtwarzały znaną mutację.
Potencjalne skutki uboczne dla dziewcząt są nadal nieznane, podobnie jak los naukowca, który dokonał edycji. W styczniu 2019 r. The New York Times poinformował, że prawdopodobnie spotka go zarzuty kryminalne w Chinach, choć nie jest jasne, jakie przepisy mogą zostać mu postawione.
2019: Pierwszy obraz czarnej dziury
Czarne dziury zawsze były astronomiczną fascynacją: wiemy, że tam są, ale ponieważ światło nie może uciec poza horyzonty zdarzeń, są one również jakby niewidzialne.
Do tego roku: Po raz pierwszy naukowcy uchwycili obraz czarnej dziury. Obiektem portretowym była czarna dziura w centrum galaktyki Messiera 87, która jest tak szeroka jak cały nasz układ słoneczny. Obraz wygląda jak świecący pączek materii otaczający otchłań czerni; to jest pył i gaz krążące wokół punktu bez powrotu czarnej dziury. Odkrycie to przyniosło naukowcom udział w Przełomie 2020, jednej z najbardziej prestiżowych nagród w nauce. Pracują teraz nad przechwyceniem nie tylko zdjęć, ale i filmów czarnych dziur.
