Évente új tudományos kutatások milliói jelentek meg, amelyek a csillagok evolúciójától a Az éghajlatváltozás folyamatos hatása a kávé egészségre gyakorolt előnyeire (vagy visszatartó erejére), macska hajlamos figyelmen kívül hagyni. Ha évente annyi kutatást adunk ki, nehéz lehet megismerni, hogy mi a jelentős, mi az érdekes, de nagyrészt jelentéktelen, és mi az, ami egyszerűen rossz tudomány. De egy évtized alatt visszatekinthetünk a kutatás legfontosabb és félelmetes inspiráló területeire, amelyeket gyakran több eredmény és kutatási cikk fejez ki, amelyek az ismeretek valódi elterjedéséhez vezetnek. Íme a tudósok elmúlt tíz legnagyobb lépése.

Új emberi rokonok

Az emberi családfa jelentősen bővült az elmúlt évtizedben, Afrikában és a Fülöp-szigeteken felfedezett új hominin fajok kövületeivel. Az évtized az Australopithecus sediba felfedezésével és azonosításával kezdődött, amely hominin faj közel kétmillió évvel ezelőtt élt a mai Dél-Afrikában. Lee Berger paleoantropológus fia, Matthew Berger 2008-ban, mindössze 9 éves korában botlott a faj első kövületére, a jobb kulcscsontra. Ezután egy csapat újabb kövületeket tárt fel az egyéntől, egy fiatal fiú, köztük egy jól megőrzött koponya, és A. sediba-t Lee Berger és munkatársai írták le 2010-ben. A faj átmeneti fázist jelent az Australopithecus nemzetség és a Homo nemzetség között, az idősebb prímások csoportjának néhány vonásával, de a modern emberre emlékeztető járási stílus.

Dél-Afrikában is felfedezték egy Berger által vezetett csapat, Homo naledi sokkal újabban élt, körülbelül 335-236 000 évvel ezelőtt , vagyis átfedésben lehet saját fajainkkal, a Homo sapiens-kel. A faj, amelyet először a Rising Star Cave rendszerben fedeztek fel 2013-ban, és amelyet 2015-ben írtak le, primitív és modern vonások keverékével is rendelkezett, például egy kis agyi eset (a Homo sapiens nagyságának körülbelül egyharmada) és egy nagy test az idő, körülbelül 100 font súlyú és legfeljebb öt láb magas. A kisebb (három-négy láb magas) Homo luzonensis körülbelül 50 000 – 67 000 évvel ezelőtt élt a Fülöp-szigeteken, átfedésben többféle homininnal. Az első H. luzonensis kövületeket eredetileg Homo sapiens néven azonosították, de egy 2019-es elemzés megállapította, hogy a csontok egy teljesen ismeretlen fajhoz tartoztak.

Az elmúlt tíz évben ez a három fő lelet azt sugallja, hogy az ősi emberi rokonok fajai valószínűleg el vannak rejtve a világ barlangjaiban és üledéklerakódásaiban, és felfedezésre várnak. >

Amikor Albert Einstein 1915-ben először publikálta az általános relativitáselméletet, valószínűleg el sem tudta volna képzelni, hogy 100 évekkel később a csillagászok az elmélet jóslatait a legmodernebb eszközökkel tesztelték, amelyeket valaha építettek – és az elmélet mindegyik tesztet sikeresen teljesíti. Az általános relativitáselmélet az univerzumot a téridő „szöveteként” írja le, amelyet nagy tömegek vetemednek át. Ez a vetemedés okozza a gravitációt, nem pedig a tömeg belső tulajdonságát, mint Isaac Newton gondolta.

ez a modell az, hogy a tömegek gyorsulása “hullámokat” okozhat a tér-időben, vagy a gravitációs hullámok terjedését. Elég nagy tömeggel, például fekete lyukkal vagy neutroncsillaggal ezeket a hullámokat a Föld csillagászai is észlelhetik. 2015 szeptemberében a LIGO és a Szűz együttműködés először észlelte a gravitációs hullámokat, amelyek mintegy 1,3 milliárd fényévnyire lévő, összeolvadó fekete lyukak párjából terjedtek. Azóta a két eszköz több további gravitációs hullámot észlelt, köztük egy két egyesülő neutroncsillag egyikét.

Az általános relativitáselmélet másik jóslata – melyben Einstein maga is híresen kételkedett – a fekete lyukak létezése egyáltalán , vagy végtelen sűrűségű és végtelenül kicsi térfogatú gravitációs összeomlási pontok az űrben. Ezek a tárgyak minden anyagot és fényt elfogyasztanak, amelyek túl közel tévednek, és a fekete lyukba hulló túlmelegített anyagból álló lemezt hoznak létre.2017-ben az Event Horizon Telescope együttműködés – az egész világon összekapcsolt rádióteleszkópok hálózata – olyan megfigyeléseket végzett, amelyek később a fekete lyuk körüli környezet 2019. áprilisában kiadott első képét eredményezték.

The Legmelegebb évek a nyilvántartásban

A tudósok előre jelezték az égetés hatásait szén és fosszilis tüzelőanyagok a bolygó hőmérsékletén több mint 100 éve. A Népszerű Mechanika 1912-es kiadása tartalmaz egy cikket “Figyelemreméltó időjárás 1911-től: A szénégetés hatása az éghajlatra – amit a tudósok jósolnak a jövőre” című felirat: “A világ kemencéi most körülbelül 2 000 000 000 tonna szén elégetése évente. Ha ezt elégetik, oxigénnel egyesülve, évente mintegy 7 000 000 000 tonna szén-dioxidot ad a légkörbe. Ezáltal a levegő hatékonyabb takaróvá válik a föld számára, és megnő a hőmérséklete. A hatás néhány évszázad múlva jelentős lehet. ”

Csak egy évszázaddal később, és a hatás valóban jelentős. A légkörben megnövekedett üvegházhatást okozó gázok melegebb globális hőmérsékletet eredményeztek, az elmúlt öt év (2014 és 2018) a legmelegebb év. 2016 volt a legforróbb év, amióta az Országos Óceáni és Légköri Hivatal (NOAA) 139 évvel ezelőtt megkezdte a globális hőmérséklet mérését. Ennek a globális változásnak a következményei közé tartoznak a gyakoribb és pusztítóbb tűzesetek, gyakoribb aszályok, a felgyorsuló sarki jégolvadék és a megnövekedett viharos hullámok. Kalifornia ég, Velence árad, a városi hőhalálok száma növekszik, és számtalan tengerparti és szigeti közösség szembesül egzisztenciális válsággal – nem beszélve az éghajlatváltozás által okozott ökológiai pusztításról, amely elfojtja a bolygó azon képességét, hogy visszahúzza a légkört a szénből .

2015-ben az ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezménye (UNFCCC) konszenzusra jutott az éghajlatváltozással kapcsolatban, amelyet Párizsi Megállapodásnak neveznek. A Párizsi Megállapodás elsődleges célja a globális hőmérséklet-emelkedés 1,5 Celsius fokig történő korlátozása az iparosodás előtti szinthez képest. E cél elérése érdekében jelentős társadalmi átalakulásokra lesz szükség, ideértve a fosszilis üzemanyagok cseréjét tiszta energiával, például szél, nap és atom; a mezőgazdasági gyakorlatok reformja a kibocsátások korlátozása és az erdős területek védelme érdekében; és talán még a szén-dioxid atmoszférából történő kivonásának mesterséges eszközeinek építése is.

Gének szerkesztése

Amióta az 1950-es évek elején kiderült a DNS kettős hélix szerkezete, a tudósok feltételezték a DNS mesterséges módosításának lehetőségét egy szervezet funkcióinak megváltoztatására. Az első jóváhagyott génterápiás vizsgálat 1990-ben történt, amikor egy négyéves kislánynak saját fehérvérsejtjeit eltávolították, kiegészítették az adenozin-deamináz (ADA) nevű enzimet termelő génekkel, majd visszahelyezték a testébe az ADA kezelésére. hiány, genetikai állapot, amely akadályozza az immunrendszer képességét a betegségek elleni küzdelemben. A páciens testében elkezdődött az ADA enzim termelése, de a korrigált génnel rendelkező új fehérvérsejtek nem termelődtek, ezért továbbra is injekciókat kellett kapnia.

A géntechnológia most minden eddiginél pontosabb és elérhetőbb, nagyrészt egy új eszköznek köszönhető, amelyet 2013-ban alkalmaztak először az eukarióta sejtek (komplex sejtek egy maggal) módosítására: CRISPR-Cas9. A génszerkesztő eszköz úgy működik, hogy megtalálja a DNS egy megcélzott szakaszát, és „kivágja” ezt a részt a Cas9 enzimmel. Egy opcionális harmadik lépés magában foglalja a DNS törölt szakaszának új genetikai anyaggal történő helyettesítését. A technika széles körben alkalmazható. alkalmazások, az állatállomány izomtömegének növelésétől kezdve a rezisztens és gyümölcsöző növények termeléséig, a betegségek – például a rák – kezeléséig a beteg immunrendszerének sejtjeinek eltávolításával, a betegség elleni küzdelemhez szükséges módosításokkal és a beteg testébe történő visszahelyezéssel.

2018 végén a He Jiankui vezette kínai kutatók bejelentették, hogy a CRISPR-Cas9 segítségével genetikailag módosították az emberi embriókat, amelyeket aztán egy nő méhébe vittek, és ikerlányok – az első génnel szerkesztett csecsemők – születését eredményezték. Az ikrek genomjait módosították, hogy a lányok jobban ellenálljanak a HIV-nek, bár a genetikai változások nem szándékos változásokat is eredményezhettek. A munkát a tudományos közösség széles körben elítélte, mivel internetes és veszélyes, feltárva, hogy szigorúbb szabályozásra van szükség ezen új, hatékony eszközök használatára vonatkozóan, különösen az embriók DNS-jének megváltoztatásáról és az embriók élő gyermekek születésére történő felhasználásáról.

Más világok rejtélyei kiderültek

Az űrhajók és a teleszkópok rengeteg információt tártak fel a saját világunkon túli világokról az elmúlt évtizedben. 2015-ben a New Horizons szonda közelről átadta a Plútót, figyelembe véve a törpe bolygó első közeli megfigyeléseit és holdjai. Az űrhajó meglepően dinamikus és aktív világot tárt fel, a jeges hegyek csaknem 20 000 lábig érnek, és a síkságok eltolódnak, amelyek nem több mint 10 millió évesek – vagyis a geológia folyamatosan változik. Az a tény, hogy a Plútó – ami átlagosan 3,7 milliárd mérföldre van a naptól, a Föld távolságának mintegy 40-szerese – geológiailag annyira aktív, hogy n hideg, távoli világ elegendő energiát nyerhet a belső terek felmelegedéséhez, esetleg a felszín alatti folyékony vizet vagy akár az életet is magában hordozva.

Kissé közelebb az otthonához, a Cassini űrhajó 13 éven át keringett a Szaturnusz körül, szeptemberben befejezte küldetését. 2017-ben, amikor a NASA szándékosan belevetette az űrhajót a Szaturnusz légkörébe, hogy az inkább égjen, és ne folytassa a bolygó körüli keringést, miután kimerítette üzemanyagát. Missziója során a Cassini felfedezte azokat a folyamatokat, amelyek táplálják a Szaturnusz gyűrűit, megfigyelte, hogy globális vihar keríti körbe a gázóriást, feltérképezte a Titan nagytestet, és az élet összetevőinek egy részét megtalálta a vizes Enceladus holdból kitörő jeges anyag tollaiban. 2016-ban, egy évvel a Cassini-misszió vége előtt, a Juno űrszonda megérkezett a Jupiterbe, ahol a Naprendszer legnagyobb bolygójának mágneses terét és légköri dinamikáját mérte, hogy segítse a tudósokat abban, hogy megértsék a Jupiter – és minden más körülötte lévő helyzetét. a nap – eredetileg keletkezett.

2012-ben a Curiosity rover leszállt a Marson, ahol számos jelentős felfedezést tett, köztük a vörös bolygón a múlt vízről szóló új bizonyítékokat, a szerves molekulák jelenlétét, amelyek az élethez kapcsolódó, valamint a metán és az oxigén rejtélyes szezonális ciklusai, amelyek a felszín alatti dinamikus világra utalnak. 2018-ban az Európai Űrügynökség bejelentette, hogy a Mars Express űrhajó földi behatolású radaradatai szilárd bizonyítékot szolgáltattak arról, hogy folyékony víztározó van a föld alatt a marsi déli pólus közelében.

Eközben két űrtávcső, a Kepler és a TESS bolygók ezreit fedezték fel, amelyek más csillagok körül keringenek. A Kepler 2009-ben indult és 2018-ban fejezte be küldetését, és titokzatos és távoli bolygókat tárt fel azzal, hogy mérte a fény csökkenését, amikor elhaladnak a csillagaik előtt. Ezek a bolygók tartalmazzák a forró Jupitereket, amelyek csak napok vagy órák alatt keringenek csillagaik közelében; mini Neptunuszok, amelyek a Föld és a Neptunusz között vannak, és lehetnek gázok, folyékonyak, szilárdak vagy valamilyen kombinációk; és a szuper Földek, amelyek nagy sziklás bolygók, amelyeket a csillagászok az élet jeleinek reményében remélnek tanulmányozni. A 2018-ban elindított TESS a Kepler utódjaként folytatja a keresést. Az űrtávcső már több száz világot felfedezett, és a küldetés vége előtt 10 000 vagy akár 20 000 is megtalálható.

Megkövesedett pigmentek felfedik a dinoszauruszok színeit

Az évtized a paleontológia forradalmával kezdődött, amikor a tudósok első pillantást vetettek rá a dinoszauruszok valódi színei. Először, 2010 januárjában a melanoszómák – pigmenteket tartalmazó organellák – elemzése a Sinosauropteryx, egy Kínában mintegy 120–125 millió évvel ezelőtt élt dinoszaurusz megkövesedett tollában kiderítette, hogy az őskori lénynek „vörösesbarna tónusai” és Röviddel ezután egy teljes testű rekonstrukció feltárta egy körülbelül 160 millió évvel ezelőtt élt kis tollas dinoszaurusz, az Anchiornis színeit, amelynek testén fekete-fehér tollak és a fején feltűnő vörös tollcsomó volt. .

A megkövesedett pigmentek vizsgálata továbbra is új információkat tár fel az őskori élettel kapcsolatban, utalva az állatok lehetséges túlélési stratégiáira az ellenárnyékolás és az álcázás bizonyítékaival. 2017-ben egy rendkívül jól megőrzött páncélos dinoszaurusz élt kb. 110 millió évvel ezelőtt a Borealopelta vörösbarna tónusúak voltak, amelyek segítenek beolvadni a környezetbe. A dinoszauruszok színének azonosítására és tanulmányozására ez az új képesség fontos szerepet töltenek be a paleontológiai kutatásokban, amikor a tudósok a múlt életének alakulását tanulmányozzák.

A tömeg alapegységének újradefiniálása

2018 novemberében méréstudósok szerte a világon megszavazták a kilogramm, az alapvető tömegegység meghatározásának hivatalos megváltoztatását. Ahelyett, hogy egy tárgy – egy golflabda nagyságú platina-irídium ötvözetű henger – tömegét alapul venné, az új meghatározás a tömeg egységének meghatározása céljából állandó jellegű. A változás felváltotta az utolsó fizikai műtárgyat, amelyet a mértékegység meghatározásához használtak. (A mérősávot 1960-ban például egy meghatározott számú, a kriptonból származó sugárzás hullámhossza váltotta fel, majd később frissítve, hogy meghatározzon egy métert a fény apró másodperc töredéke alatt megtett távolságának megfelelően.)

Kifinomult súlyméréssel m A Kibble-mérleg néven ismert tudósok pontosan meg tudták mérni egy kilogrammot a feltartásához szükséges elektromágneses erő szerint. Ezt az elektromos mérést ezután kifejezhetjük Planck állandójával, egy számmal, amelyet eredetileg Max Planck használt a csillagokból származó energiacsomagok kiszámításához.

Nem a kilogramm volt az egyetlen mértékegység, amelyet nemrégiben újrafogalmaztak. Az egységek nemzetközi rendszerének 2019 májusában hivatalosan is hatályba lépett változásai megváltoztatták az elektromos áram normál egységének, az ampernek a meghatározását is; a kelvin hőmérsékleti egység; és a vakond, a kémia során használt anyagmennyiség-egység. A kilogramm és az egyéb egységek változásai lehetővé teszik a kis anyagmennyiségek – például gyógyszerek – pontosabb mérését, valamint a tudósok számára szerte a világon hozzáférést biztosítanak az alapvető egységekhez, ahelyett, hogy azokat olyan tárgyak alapján definiálnák, amelyeket replikálni és kalibrálni kell. kis számú laboratórium.

Az első ősi emberi genom szekvenálva

2010-ben a tudósok új eszközt nyertek az ősi múlt és az abban lakó emberek tanulmányozására. A kutatók az örökfagyban megőrzött hajszálakat alkalmazták egy körülbelül 4000 évvel ezelőtt a mai Grönland területén élő ember genomjának szekvenciájára, feltárva az első kultúrák egyik tagjának fizikai tulajdonságait, sőt vércsoportját is, akik a kultúra ezen részén telepedtek le. a világ. Az ókori DNS-ből származó genom első, majdnem teljes rekonstrukciója megnyitotta az ajtót az antropológusok és a genetikusok előtt, hogy minden eddiginél többet megtudjanak a távoli múlt kultúráiról.

Az ősi DNS kinyerése nagy kihívást jelent. Még ha megőrzik is a genetikai anyagokat, például a szőrt vagy a bőrt, gyakran szennyezik a környezetből származó mikrobák DNS-ével, ezért kifinomult szekvenálási technikákat kell alkalmazni az ősi emberi DNS izolálására. Újabban a tudósok a koponya petróleumcsontját, a fül közelében nagyon sűrű csontot használták az ősi DNS kinyerésére.

Az ősi emberi genomok ezreit szekvenálták az első 2010-es siker óta, új felfedésekkel. részletek az elveszett civilizációk térnyeréséről és bukásáról, valamint az emberek világszerte történő vándorlásáról. Az ősi genomok tanulmányozása során többszörös oda-vissza vándorlási hullámot azonosítottak a befagyott Bering szárazföldi hídján Szibéria és Alaszka között 5000 és 15 000 évvel ezelőtt. A közelmúltban egy modern lány Dániában egy fiatal lány genomját szekvenálták egy 5700 éves rágógumiként használt nyírkátránydarabról, amely tartalmazta a száj mikrobáit és az utolsó étkezései darabjait is.

Vakcina és az Ebola elleni küzdelem új kezelési módjai

Ez az évtized magában foglalta a történelem legsúlyosabb Ebola-vírusos járványát. Úgy gondolják, hogy a járvány 2013 decemberében egyetlen 18 hónapos fiú guineai denevérekkel fertőzött esetével kezdődött. A betegség gyorsan átterjedt a szomszédos országokra, 2014 júliusáig Libéria és Sierra Leone fővárosáig jutott, és példa nélküli lehetőség a betegség nagyszámú ember számára történő továbbadására. Az Ebola vírus veszélyezteti az immunrendszert, és hatalmas vérzést és több szervi elégtelenséget okozhat. Az eredeti eset után két és fél évvel több mint 28 600 ember fertőződött meg, ami legalább 11 325 halálesetet eredményezett a CDC szerint.

A járvány arra késztette az egészségügyi tisztviselőket, hogy megduplázzák erőfeszítéseiket a hatékony fellépés érdekében. vakcina az Ebola elleni küzdelemben.Az Ervebo néven ismert vakcinát, amelyet a Merck gyógyszergyár készített, Guineában egy, a járvány vége felé, 2016-ban elvégzett klinikai vizsgálat során tesztelték, amely a vakcina hatékonynak bizonyult. Újabb ebolajárványt jelentettek be a Kongói Demokratikus Köztársaságban 2018 augusztusában, és a folyamatban lévő járvány a leghalálosabbra vált a nyugat-afrikai járvány óta, 2019 decemberében 3366 bejelentett esetet és 2227 halálesetet jelentettek. A Kongói Demokratikus Köztársaság a kitörés elleni küzdelem érdekében kiterjesztett hozzáférés vagy „könyörületes felhasználás” alapján. 2019 novemberében az Ervebo-t jóváhagyta az Európai Gyógyszerügynökség (EMA), majd egy hónappal később az FDA jóváhagyta az Egyesült Államokban.

A megelőző vakcina mellett a kutatók az Ebola gyógyítását keresték olyan betegeknél, akiket már megfertőzött a betegség. Két kezelés, amelyek egyszeri ellenanyag-leadást tartalmaznak annak megakadályozására, hogy az Ebola megfertőzze a beteg sejtjeit, a közelmúltban ígéretet tettek egy KDK-ban végzett klinikai vizsgálat során. Vakcinák és terápiás kezelések kombinációjával az egészségügyi tisztviselők azt remélik, hogy egy napon véglegesen felszámolják a vírusfertőzést.

A CERN észleli a Higgs Bosont

Az elmúlt évtizedekben a fizikusok fáradhatatlanul dolgoztak az univerzum működésének modellezésében, fejlődve az úgynevezett standard modell. Ez a modell az anyag négy alapvető kölcsönhatását írja le, amelyek alapvető erőként ismertek. Kettő ismerős a mindennapi életben: a gravitációs erő és az elektromágneses erő. A másik kettő azonban csak az atomok belsejében fejti ki hatását: az erős és a gyenge atomerő.

A standard modell egy része szerint van egy univerzális kvantumtér, amely kölcsönhatásba lép a részecskékkel , megadva nekik tömegüket. Az 1960-as években elméleti fizikusok, köztük François Englert és Peter Higgs, leírták ezt a területet és szerepét a standard modellben. Higgs-mező néven vált ismertté, és a kvantummechanika törvényei szerint minden ilyen alapvető mezőnek rendelkeznie kell egy kapcsolódó részecskével, amelyet Higgs-bozon néven ismertek.

Évtizedekkel később, 2012-ben, két csapat, amely a CERN nagy hadronütközőjét használta részecske-ütközések végrehajtására, egy részecske észleléséről számolt be a Higgs-bozon előre jelzett tömegével, ami jelentős bizonyítékot szolgáltatott a Higgs-mező és a Higgs-bozon létezésére. 2013-ban a fizikai Nobel-díjat Englert és Higgs kapta “egy olyan mechanizmus elméleti felfedezéséért, amely hozzájárul a szubatomi részecskék tömegének eredetének megértéséhez, és amelyet nemrégiben a megjósolt alapvető részecske felfedezése is megerősített. ” Amint a fizikusok tovább finomítják a standard modellt, a Higgs-bozon funkciója és felfedezése továbbra is alapvető része marad annak, ahogyan az összes anyag megkapja a tömegét, és ezért hogyan létezik egyáltalán az anyag.