Des millions de nouveaux articles de recherche scientifique sont publiés chaque année, mettant en lumière tout, de l’évolution des étoiles à la les impacts continus du changement climatique sur les avantages pour la santé (ou les dissuasions) du café sur la tendance de votre chat à vous ignorer. Avec autant de recherches qui sortent chaque année, il peut être difficile de savoir ce qui est important, ce qui est intéressant mais en grande partie insignifiant et ce qui est tout simplement une mauvaise science. Mais au cours d’une décennie, nous pouvons revenir sur certains des domaines de recherche les plus importants et les plus impressionnants, souvent exprimés dans de multiples résultats et documents de recherche qui conduisent à une véritable prolifération des connaissances. Voici dix des plus grands progrès réalisés par les scientifiques au cours des dix dernières années.

Nouveaux parents humains

L’arbre généalogique humain s’est considérablement développé au cours de la dernière décennie, avec des fossiles de nouvelles espèces d’hominidés découverts en Afrique et aux Philippines. La décennie a commencé avec la découverte et l’identification d’Australopithecus sediba, une espèce d’hominidés qui vivait il y a près de deux millions d’années dans l’actuelle Afrique du Sud. Matthew Berger, le fils du paléoanthropologue Lee Berger, est tombé sur le premier fossile de l’espèce, une clavicule droite, en 2008, alors qu’il n’avait que 9 ans. Une équipe a alors déterré plus de fossiles de l’individu, un jeune garçon, dont un crâne bien conservé, et A. sediba a été décrit par Lee Berger et ses collègues en 2010. L’espèce représente une phase de transition entre le genre Australopithecus et le genre Homo, avec quelques traits de l’ancien groupe de primates mais un style de marche qui ressemblait aux humains modernes.

Également découvert en Afrique du Sud par une équipe dirigée par Berger, Homo naledi a vécu beaucoup plus récemment, il y a quelque 335 000 à 236 000 ans , ce qui signifie qu’il peut avoir chevauché avec notre propre espèce, Homo sapiens. L’espèce, découverte pour la première fois dans le système Rising Star Cave en 2013 et décrite en 2015, présentait également un mélange de caractéristiques primitives et modernes, telles qu’un petit cas cérébral (environ un tiers de la taille de l’Homo sapiens) et un grand corps pour l’heure, pesant environ 100 livres et mesurant jusqu’à cinq pieds de haut. Le plus petit Homo luzonensis (trois à quatre pieds de haut) vivait aux Philippines il y a environ 50 000 à 67 000 ans, chevauchant plusieurs espèces d’hominidés. Les premiers fossiles de H. luzonensis ont été à l’origine identifiés comme Homo sapiens, mais une analyse de 2019 a déterminé que les os appartenaient à une espèce entièrement inconnue.

Ces trois découvertes majeures des dix dernières années suggèrent que les os de plus des espèces d’anciens parents humains sont probablement cachées dans les grottes et les dépôts de sédiments du monde, attendant d’être découvertes.

Prendre la mesure du cosmos

Lorsque Albert Einstein a publié pour la première fois la théorie générale de la relativité en 1915, il n’aurait probablement pas pu imaginer que 100 des années plus tard, les astronomes testeraient les prédictions de la théorie avec certains des instruments les plus sophistiqués jamais construits – et la théorie passerait chaque test. La relativité générale décrit l’univers comme un «tissu» d’espace-temps déformé par de grandes masses. C’est cette déformation qui cause la gravité, plutôt qu’une propriété interne de masse comme le pensait Isaac Newton.

Une prédiction de ce modèle est que l’accélération des masses peut provoquer des «ondulations» dans l’espace-temps, ou la propagation d’ondes gravitationnelles. Avec une masse suffisamment importante, comme un trou noir ou une étoile à neutrons, ces ondulations peuvent même être détectées par les astronomes sur Terre. En septembre 2015, la collaboration LIGO et Virgo a détecté pour la première fois des ondes gravitationnelles, se propageant à partir d’une paire de trous noirs fusionnés à environ 1,3 milliard d’années-lumière. Depuis lors, les deux instruments ont détecté plusieurs ondes gravitationnelles supplémentaires, dont une provenant de deux étoiles à neutrons qui fusionnent.

Une autre prédiction de la relativité générale – dont Einstein lui-même doutait notoirement – est l’existence de trous noirs. , ou des points d’effondrement gravitationnel dans l’espace avec une densité infinie et un volume infinitésimal. Ces objets consomment toute la matière et la lumière qui s’égarent trop près, créant un disque de matière surchauffée tombant dans le trou noir.En 2017, la collaboration Event Horizon Telescope – un réseau de radiotélescopes reliés à travers le monde – a effectué des observations qui aboutiraient plus tard à la première image de l’environnement autour d’un trou noir, publiée en avril 2019.

Le Les années les plus chaudes jamais enregistrées

Les scientifiques ont prédit les effets de la combustion charbon et combustibles fossiles à la température de la planète depuis plus de 100 ans. Un numéro de 1912 de Popular Mechanics contient un article intitulé « Temps remarquable de 1911: l’effet de la combustion du charbon sur le climat – ce que les scientifiques prédisent pour l’avenir », qui a une légende qui se lit comme suit: « Les fourneaux du monde sont maintenant brûlant environ 2 000 000 000 de tonnes de charbon par an. Lorsqu’il est brûlé, en s’unissant à l’oxygène, il ajoute environ 7 000 000 000 de tonnes de dioxyde de carbone à l’atmosphère chaque année. Cela tend à faire de l’air une couverture plus efficace pour la terre et à élever sa température. L’effet peut être considérable dans quelques siècles. »

Juste un siècle plus tard, et l’effet est vraiment considérable. L’augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère a produit des températures mondiales plus chaudes, les cinq dernières années (2014 à 2018) étant les années les plus chaudes jamais enregistrées. 2016 a été l’année la plus chaude depuis que la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a commencé à enregistrer la température mondiale il y a 139 ans. Les effets de ce changement global comprennent des incendies de forêt plus fréquents et destructeurs, des sécheresses plus courantes, une fonte accélérée des glaces polaires et une augmentation des ondes de tempête. La Californie brûle, Venise est inondée, les décès dus à la chaleur urbaine sont à la hausse et d’innombrables communautés côtières et insulaires font face à une crise existentielle – sans parler des ravages écologiques causés par le changement climatique, étouffant la capacité de la planète à retirer le carbone de l’atmosphère. .

En 2015, la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) est parvenue à un consensus sur l’action climatique, connu sous le nom d’Accord de Paris. L’objectif principal de l’Accord de Paris est de limiter les augmentations de la température mondiale à 1,5 degré Celsius par rapport aux niveaux préindustriels. Pour atteindre cet objectif, des transformations sociétales majeures seront nécessaires, notamment le remplacement des combustibles fossiles par des énergies propres telles que l’éolien, le solaire et le nucléaire; réformer les pratiques agricoles pour limiter les émissions et protéger les zones forestières; et peut-être même créer des moyens artificiels d’extraire le dioxyde de carbone de l’atmosphère.

Modification des gènes

Depuis que la structure en double hélice de l’ADN a été révélée au début des années 1950, les scientifiques ont émis des hypothèses sur la possibilité de modifier artificiellement l’ADN pour changer les fonctions d’un organisme. Le premier essai de thérapie génique approuvé a eu lieu en 1990, lorsqu’une fillette de quatre ans s’est fait enlever ses propres globules blancs, augmentés des gènes qui produisent une enzyme appelée adénosine désaminase (ADA), puis réinjectés dans son corps pour traiter l’ADA. carence, une maladie génétique qui entrave la capacité du système immunitaire à combattre la maladie. Le corps de la patiente a commencé à produire l’enzyme ADA, mais de nouveaux globules blancs avec le gène corrigé n’ont pas été produits et elle a dû continuer à recevoir des injections.

Maintenant, le génie génétique est plus précis et disponible que jamais, grâce en grande partie à un nouvel outil utilisé pour la première fois pour modifier les cellules eucaryotes (cellules complexes avec un noyau) en 2013: CRISPR-Cas9. L’outil d’édition de gène fonctionne en localisant une section ciblée d’ADN et en « coupant » cette section avec l’enzyme Cas9. Une troisième étape facultative consiste à remplacer la section supprimée de l’ADN par un nouveau matériel génétique. La technique peut être utilisée pour un large éventail de applications, de l’augmentation de la masse musculaire du bétail, à la production de cultures résistantes et fructueuses, au traitement de maladies comme le cancer en supprimant les cellules du système immunitaire d’un patient, en les modifiant pour mieux combattre une maladie et en les réinjectant dans le corps du patient.

À la fin de 2018, des chercheurs chinois dirigés par He Jiankui ont annoncé qu’ils avaient utilisé CRISPR-Cas9 pour modifier génétiquement des embryons humains, qui ont ensuite été transférés dans l’utérus d’une femme et ont abouti à la naissance de filles jumelles, les premiers bébés modifiés génétiquement. . Les génomes des jumeaux ont été modifiés pour rendre les filles plus résistantes au VIH, même si les altérations génétiques peuvent également avoir entraîné des changements involontaires. Le travail a été largement condamné par la communauté scientifique comme u éthique et dangereux, révélant la nécessité de réglementations plus strictes sur la manière dont ces nouveaux outils puissants sont utilisés, en particulier lorsqu’il s’agit de modifier l’ADN des embryons et d’utiliser ces embryons pour donner naissance à des enfants vivants.

Les mystères d’autres mondes révélés

Des engins spatiaux et des télescopes ont révélé une mine d’informations sur des mondes au-delà du nôtre au cours de la dernière décennie. En 2015, la sonde New Horizons a fait un passage rapproché de Pluton, prenant les premières observations à proximité de la planète naine et ses lunes. Le vaisseau spatial a révélé un monde étonnamment dynamique et actif, avec des montagnes glacées atteignant près de 20 000 pieds et des plaines mouvantes qui n’ont pas plus de 10 millions d’années – ce qui signifie que la géologie est en constante évolution. Le fait que Pluton – qui est une moyenne de 3,7 milliards de miles du soleil, environ 40 fois la distance de la Terre – est si géologiquement actif suggère que la veille n mondes froids et éloignés pourraient obtenir suffisamment d’énergie pour chauffer leur intérieur, hébergeant éventuellement de l’eau liquide souterraine ou même de la vie.

Un peu plus près de chez nous, le vaisseau spatial Cassini a tourné autour de Saturne pendant 13 ans, mettant fin à sa mission en septembre 2017 lorsque la NASA a intentionnellement plongé le vaisseau spatial dans l’atmosphère de Saturne pour qu’il brûle plutôt que de continuer à orbiter autour de la planète une fois qu’il aurait épuisé son carburant. Au cours de sa mission, Cassini a découvert les processus qui alimentent les anneaux de Saturne, observé une tempête mondiale encercler la géante gazeuse, cartographié la grande lune Titan et trouvé certains des ingrédients de la vie dans les panaches de matière glacée sortant de la lune aqueuse Encelade. En 2016, un an avant la fin de la mission Cassini, le vaisseau spatial Juno est arrivé à Jupiter, où il a mesuré le champ magnétique et la dynamique atmosphérique de la plus grande planète du système solaire pour aider les scientifiques à comprendre comment Jupiter et tout le reste. le soleil – formé à l’origine.

En 2012, le rover Curiosity a atterri sur Mars, où il a fait plusieurs découvertes importantes, y compris de nouvelles preuves de l’eau passée sur la planète rouge, la présence de molécules organiques qui pourraient être liés à la vie et aux mystérieux cycles saisonniers du méthane et de l’oxygène qui suggèrent un monde dynamique sous la surface. En 2018, l’Agence spatiale européenne a annoncé que les données radar pénétrant dans le sol du vaisseau spatial Mars Express fournissaient des preuves solides qu’un réservoir d’eau liquide existe sous terre près du pôle sud martien.

Pendant ce temps, deux télescopes spatiaux, Kepler et TESS, ont découvert des milliers de planètes en orbite autour d’autres étoiles. Kepler a été lancé en 2009 et a terminé sa mission en 2018, révélant des planètes mystérieuses et lointaines en mesurant la diminution de la lumière lorsqu’elles passent devant leurs étoiles. Ces planètes comprennent des Jupiters chauds, qui gravitent près de leurs étoiles en quelques jours ou quelques heures seulement; mini Neptunes, qui sont entre la taille de la Terre et Neptune et peuvent être gazeuses, liquides, solides ou une combinaison; et les super-Terres, qui sont de grandes planètes rocheuses que les astronomes espèrent étudier pour des signes de vie. TESS, lancé en 2018, poursuit sa recherche en tant que successeur de Kepler. Le télescope spatial a déjà découvert des centaines de mondes, et il pourrait en trouver 10 000 voire 20 000 avant la fin de la mission.

Les pigments fossilisés révèlent les couleurs des dinosaures

La décennie a commencé par une révolution en paléontologie alors que les scientifiques ont eu leur premier regard sur les vraies couleurs des dinosaures. Premièrement, en janvier 2010, une analyse des mélanosomes – organites contenant des pigments – dans les plumes fossilisées de Sinosauropteryx, un dinosaure qui vivait en Chine il y a 120 à 125 millions d’années, a révélé que la créature préhistorique avait des «tons brun rougeâtre» et Peu de temps après, une reconstruction du corps entier a révélé les couleurs d’un petit dinosaure à plumes qui vivait il y a 160 millions d’années, Anchiornis, qui avait des plumes noires et blanches sur le corps et un panache frappant de plumes rouges sur la tête .

L’étude des pigments fossilisés a continué à révéler de nouvelles informations sur la vie préhistorique, faisant allusion à des stratégies potentielles de survie animale en montrant des preuves de contre-ombrage et de camouflage. En 2017, un dinosaure blindé remarquablement bien conservé qui vivait à peu près Il y a 110 millions d’années, Borealopelta, avait des tons brun rougeâtre pour aider à se fondre dans l’environnement. Cette nouvelle capacité d’identifier et d’étudier les couleurs des dinosaures continuera à p jouer un rôle important dans la recherche paléontologique alors que les scientifiques étudient l’évolution de la vie passée.

Redéfinition de l’unité de masse fondamentale

En novembre 2018 , des scientifiques du monde entier ont voté pour changer officiellement la définition d’un kilogramme, l’unité fondamentale de masse. Plutôt que de baser le kilogramme sur un objet – un cylindre en alliage platine-iridium de la taille d’une balle de golf – la nouvelle définition utilise constante de la nature pour définir l’unité de masse. Le changement a remplacé le dernier artefact physique utilisé pour définir une unité de mesure. (La barre de mètre a été remplacée en 1960 par un nombre spécifique de longueurs d’onde de rayonnement du krypton, par exemple, et plus tard mis à jour pour définir un mètre en fonction de la distance parcourue par la lumière en une infime fraction de seconde.)

En utilisant un pesage sophistiqué m Achine connu sous le nom de balance Kibble, les scientifiques ont pu mesurer avec précision un kilogramme en fonction de la force électromagnétique nécessaire pour le maintenir. Cette mesure électrique pourrait alors être exprimée en termes de constante de Planck, un nombre initialement utilisé par Max Planck pour calculer les faisceaux d’énergie provenant des étoiles.

Le kilogramme n’était pas la seule unité de mesure qui a été récemment redéfinie. Les modifications apportées au système international d’unités, qui sont officiellement entrées en vigueur en mai 2019, ont également modifié la définition de l’ampère, l’unité standard de courant électrique; l’unité kelvin de température; et la mole, une unité de quantité de substance utilisée en chimie. Les modifications apportées au kilogramme et aux autres unités permettront des mesures plus précises pour de petites quantités de matériaux, tels que les produits pharmaceutiques, et donneront aux scientifiques du monde entier un accès aux unités fondamentales, plutôt que de les définir en fonction d’objets qui doivent être reproduits et calibrés. par un petit nombre de laboratoires.

Premier génome humain ancien séquencé

En 2010, les scientifiques ont acquis un nouvel outil pour étudier le passé ancien et les gens qui l’ont habité. Les chercheurs ont utilisé un cheveu conservé dans le pergélisol pour séquencer le génome d’un homme qui a vécu il y a 4000 ans dans ce qui est aujourd’hui le Groenland, révélant les traits physiques et même le groupe sanguin d’un membre de l’une des premières cultures à s’installer dans cette partie de le monde. La première reconstruction presque complète d’un génome à partir d’ADN ancien a permis aux anthropologues et aux généticiens d’en apprendre plus que jamais sur les cultures d’un passé lointain.

Extraire l’ADN ancien est un défi majeur. Même si le matériel génétique tel que les cheveux ou la peau est préservé, il est souvent contaminé par l’ADN de microbes de l’environnement. Des techniques de séquençage sophistiquées doivent donc être utilisées pour isoler l’ADN de l’homme ancien. Plus récemment, des scientifiques ont utilisé l’os pétreux du crâne, un os très dense près de l’oreille, pour extraire de l’ADN ancien.

Des milliers d’anciens génomes humains ont été séquencés depuis le premier succès en 2010, révélant de nouveaux des détails sur la montée et la chute des civilisations perdues et les migrations de personnes à travers le monde. L’étude des génomes anciens a identifié de multiples vagues de migration dans les deux sens à travers le pont terrestre gelé de Béring entre la Sibérie et l’Alaska il y a entre 5 000 et 15 000 ans. Récemment, le génome d’une jeune fille du Danemark moderne a été séquencé à partir d’un morceau de goudron de bouleau vieux de 5700 ans utilisé comme chewing-gum, qui contenait également des microbes buccaux et des morceaux de nourriture de l’un de ses derniers repas.

Un vaccin et de nouveaux traitements pour lutter contre Ebola

Cette décennie a été marquée par la pire épidémie de maladie à virus Ebola de l’histoire. L’épidémie aurait commencé avec un seul cas d’un garçon de 18 mois en Guinée infecté par des chauves-souris en décembre 2013. La maladie s’est rapidement propagée aux pays voisins, atteignant les capitales du Libéria et de la Sierra Leone en juillet 2014, fournissant une opportunité sans précédent de transmission de la maladie à un grand nombre de personnes. Le virus Ebola compromet le système immunitaire et peut provoquer des hémorragies massives et une défaillance de plusieurs organes. Deux ans et demi après le cas initial, plus de 28 600 personnes avaient été infectées, entraînant au moins 11 325 décès, selon les CDC.

L’épidémie a incité les responsables de la santé à redoubler d’efforts pour trouver un vaccin contre Ebola.Un vaccin connu sous le nom d’Ervebo, fabriqué par la société pharmaceutique Merck, a été testé dans le cadre d’un essai clinique en Guinée réalisé vers la fin de l’épidémie en 2016 qui a prouvé son efficacité. Une autre épidémie d’Ebola a été déclarée en République démocratique du Congo en août 2018, et l’épidémie en cours s’est propagée pour devenir la plus meurtrière depuis l’épidémie en Afrique de l’Ouest, avec 3 366 cas signalés et 2 227 décès en décembre 2019. Ervebo a été utilisé dans le La RDC pour lutter contre l’épidémie sur la base d’un accès élargi ou d’une «utilisation compassionnelle». En novembre 2019, Ervebo a été approuvé par l’Agence européenne des médicaments (EMA), et un mois plus tard, il a été approuvé aux États-Unis par la FDA.

En plus d’un vaccin préventif, les chercheurs recherchent un remède contre Ebola chez les patients qui ont déjà été infectés par la maladie. Deux traitements, qui impliquent une administration unique d’anticorps pour empêcher Ebola d’infecter les cellules d’un patient, ont récemment montré des promesses lors d’un essai clinique en RDC. Avec une combinaison de vaccins et de traitements thérapeutiques, les responsables de la santé espèrent un jour éradiquer l’infection virale pour de bon.

Le CERN détecte le boson de Higgs

Au cours des dernières décennies, les physiciens ont travaillé sans relâche pour modéliser le fonctionnement de l’univers, développant ce que l’on appelle le modèle standard. Ce modèle décrit quatre interactions de base de la matière, appelées forces fondamentales. Deux sont familiers dans la vie quotidienne: la force gravitationnelle et la force électromagnétique. Les deux autres, cependant, n’exercent leur influence qu’à l’intérieur des noyaux des atomes: la force nucléaire forte et la force nucléaire faible.

Une partie du modèle standard dit qu’il existe un champ quantique universel qui interagit avec les particules , leur donnant leurs masses. Dans les années 60, des physiciens théoriciens dont François Englert et Peter Higgs ont décrit ce domaine et son rôle dans le modèle standard. Il est devenu connu sous le nom de champ de Higgs, et selon les lois de la mécanique quantique, tous ces champs fondamentaux devraient avoir une particule associée, connue sous le nom de boson de Higgs.

Des décennies plus tard, en 2012, deux équipes utilisant le grand collisionneur de hadrons au CERN pour mener des collisions de particules ont rapporté la détection d’une particule avec la masse prévue du boson de Higgs, fournissant des preuves substantielles de l’existence du champ de Higgs et du boson de Higgs. En 2013, le prix Nobel de physique a été décerné à Englert et Higgs « pour la découverte théorique d’un mécanisme qui contribue à notre compréhension de l’origine de la masse des particules subatomiques, et qui a récemment été confirmée par la découverte de la particule fondamentale prédite.  » Alors que les physiciens continuent d’affiner le modèle standard, la fonction et la découverte du boson de Higgs resteront un élément fondamental de la façon dont toute matière obtient sa masse et, par conséquent, de la façon dont toute matière existe.