毎年、何百万もの新しい科学研究論文が発表され、星の進化からあなたの猫があなたを無視する傾向へのコーヒーの健康上の利益（または抑止力）への気候変動の継続的な影響。毎年多くの研究が行われているため、何が重要で、何が興味深いがほとんど重要ではないのか、そして何が単なる悪い科学であるのかを知るのは難しい場合があります。しかし、10年の間に、知識の真の拡散につながる複数の調査結果や研究論文で表現されることが多い、最も重要で畏敬の念を起こさせる研究分野のいくつかを振り返ることができます。ここに、過去10年間に科学者が成し遂げた最大の進歩の10があります。

新しい人間の親戚

人間の家系図は過去10年間で大幅に拡大し、アフリカとフィリピンで発見された新しいヒト族の化石で。この10年は、200万年近く前に現在の南アフリカに生息していたヒト族であるアウストラロピテクスセディバの発見と特定から始まりました。古人類学者のリー・バーガーの息子であるマシュー・バーガーは、2008年にわずか9歳のときに、この種の最初の化石である右鎖骨に出くわしました。その後、チームは個人からさらに多くの化石を発掘しました。保存状態の良い頭蓋骨を含む少年で、A。sedibaは2010年にLee Bergerと同僚によって説明されました。この種は、アウストラロピテクス属とホモ属の間の移行期を表しています。古い霊長類グループのいくつかの特徴がありますが、現代の人間に似た歩行スタイルがあります。

また、バーガーが率いるチームによって南アフリカで発見されたホモナレディは、はるかに最近、約335、000〜236、000年前に住んでいました。 、つまり、私たち自身の種であるホモサピエンスと重複している可能性があります。 2013年にライジングスター洞窟システムで最初に発見され、2015年に記述されたこの種は、小さな脳頭蓋（ホモサピエンスの約3分の1のサイズ）や大きな体など、原始的な特徴と現代的な特徴が混在しています。その時、体重は約100ポンド、身長は最大5フィートでした。小さいホモ・ルゾネンシス（高さ3〜4フィート）は、約50、000〜67、000年前にフィリピンに生息し、数種の類人と重複していました。最初のH.luzonensisの化石は、もともとホモサピエンスと特定されていましたが、2019年の分析では、骨はまったく未知の種に属していることが判明しました。

過去10年間のこれら3つの主要な発見は、古代の人間の親戚の種は、世界の洞窟や堆積物に隠されており、発見されるのを待っている可能性があります。

宇宙の測定

アルバートアインシュタインが1915年に一般相対性理論を最初に発表したとき、彼はおそらく100を想像できなかったでしょう。数年後、天文学者はこれまでに構築された最も洗練された機器のいくつかを使用して理論の予測をテストし、理論は各テストに合格しました。一般相対性理論は、宇宙を大きな質量によって歪められる時空の「布」として説明します。アイザック・ニュートンが考えたような質量の内部特性ではなく、重力を引き起こすのはこの歪曲です。

1つの予測このモデルは、質量の加速が時空の「波紋」、または重力波の伝播を引き起こす可能性があるというものです。ブラックホールや中性子星などの十分に大きな質量がある場合、これらの波紋は地球上の天文学者によってさえ検出される可能性があります。 2015年9月、LIGOとVirgoのコラボレーションにより、重力波が初めて検出され、約13億光年離れた2つの合体するブラックホールから伝播しました。それ以来、2つの機器は、2つの合流する中性子星からのものを含むいくつかの追加の重力波を検出しました。

一般相対性理論の別の予測（アインシュタイン自身が有名に疑っていたもの）は、ブラックホールの存在です。 、または無限の密度と極小の体積を持つ空間内の重力崩壊のポイント。これらのオブジェクトは、近づきすぎたすべての物質と光を消費し、ブラックホールに落下する過熱物質のディスクを作成します。2017年、イベントホライズンテレスコープのコラボレーション（世界中のリンクされた電波望遠鏡のネットワーク）が観測を行い、その後、2019年4月にリリースされたブラックホール周辺の環境の最初の画像が得られました。

記録上最も暑い年

科学者たちは燃焼の影響を予測してきました100年以上にわたって地球の温度に影響を与えてきた石炭と化石燃料。ポピュラーメカニクスの1912年号には、「1911年の注目すべき天気：石炭の燃焼が気候に及ぼす影響-科学者が将来に予測するもの」というタイトルの記事があり、「世界のかまどは今年間約20億トンの石炭を燃やしています。これを燃やして酸素と結合させると、年間約7,000,000,000トンの二酸化炭素が大気中に放出されます。これは、空気を地球にとってより効果的な毛布にし、その温度を上げる傾向があります。効果は数世紀でかなりのものになるかもしれません。」

ちょうど1世紀後、そしてその効果は確かにかなりのものです。大気中の温室効果ガスの増加により、地球の気温が上昇し、過去5年間（2014年から2018年）が記録上最も暑い年になりました。 2016年は、米国海洋大気庁（NOAA）が139年前に地球の気温の記録を開始して以来、最も暑い年でした。この地球規模の変化の影響には、より頻繁で破壊的な山火事、より一般的な干ばつ、極地の氷の融解の加速、高潮の増加などがあります。カリフォルニアは燃え、ヴェネツィアは洪水に見舞われ、都市の熱による死者は増加し、無数の沿岸および島のコミュニティは実存的危機に直面しています。気候変動によって引き起こされた生態学的大混乱は言うまでもなく、地球が大気から炭素を引き戻す能力を阻害しています。

2015年、国連気候変動枠組条約（UNFCCC）は、パリ協定として知られる気候行動に関する合意に達しました。パリ協定の主な目標は、世界の気温上昇を産業革命以前のレベルよりも摂氏1.5度に制限することです。この目標を達成するには、化石燃料を風力、太陽光、原子力などのクリーンエネルギーに置き換えるなど、主要な社会変革が必要になります。排出を制限し、森林地帯を保護するために農業慣行を改革する。おそらく、大気から二酸化炭素を引き出す人工的な手段を構築することさえあります。

遺伝子の編集

1950年代初頭にDNAの二重らせん構造が明らかにされて以来、科学者たちはDNAを人工的に改変する可能性について仮説を立ててきました。生物の機能を変えるために。最初に承認された遺伝子治療試験は1990年に行われ、4歳の少女が自分の白血球を取り除き、アデノシンデアミナーゼ（ADA）と呼ばれる酵素を生成する遺伝子で増強し、ADAを治療するために体内に再注入しました。欠乏症、病気と戦う免疫系の能力を妨げる遺伝子状態。患者の体はADA酵素の産生を開始しましたが、遺伝子が修正された新しい白血球は産生されず、注射を受け続ける必要がありました。

現在、遺伝子工学はこれまで以上に正確で利用可能です。 2013年に真核細胞（核を持つ複雑な細胞）を改変するために最初に使用された新しいツール、CRISPR-Cas9のおかげです。遺伝子編集ツールは、DNAのターゲットセクションを特定し、そのセクションをCas9酵素で「切り取る」ことで機能します。オプションの3番目のステップでは、DNAの削除されたセクションを新しい遺伝物質に置き換える必要があります。この手法は、さまざまな分野で使用できます。家畜の筋肉量の増加から、耐性のある実り多い作物の生産、患者の免疫系細胞を除去することによる癌などの疾患の治療、疾患とよりよく戦うためにそれらを改変し、患者の体内に再注入することまで、アプリケーション。

2018年後半、賀建奎が率いる中国の研究者は、CRISPR-Cas9を使用してヒトの胚を遺伝子改変し、それを女性の子宮に移して、最初の遺伝子編集された赤ちゃんである双子の女の子を誕生させたと発表しました。 。遺伝子組み換えも意図しない変化をもたらした可能性があるが、双子のゲノムは女の子をHIVに対してより耐性にするように改変された。この研究は科学界から広く非難された。特に胚のDNAを変更し、それらの胚を使用して生きている子供を産む場合、これらの強力な新しいツールの使用方法に関するより厳しい規制の必要性を明らかにします。

明らかになった他の世界の謎

宇宙船と望遠鏡は、過去10年間で私たちの世界を超えた世界に関する豊富な情報を明らかにしました。2015年に、ニューホライズンズプローブはプルートを接近して通過し、矮星惑星の最初の近くの観測を行いました宇宙船は驚くほどダイナミックで活発な世界を明らかにしました。氷の山は2万フィート近くに達し、1000万年以内の平原が移動しているため、地質は絶えず変化しています。太陽から平均37億マイル、地球の距離の約40倍は、地質学的に活発であるため、前夜はn寒くて遠い世界は、内部を加熱するのに十分なエネルギーを得ることができ、地下の液体の水や生命さえも収容している可能性があります。

カッシーニ宇宙船は13年間土星を周回し、9月にミッションを終了しました。 NASAが意図的に土星の大気に宇宙船を突っ込んだ2017年、燃料を使い果たした後も惑星を周回し続けるのではなく、燃え尽きるようにしました。カッシーニはその任務中に、土星の環を養うプロセスを発見し、ガス巨人を取り巻く地球規模の嵐を観察し、大きな衛星タイタンをマッピングし、水っぽい月エンケラドゥスから噴出する氷の物質の噴煙の中に生命の成分のいくつかを見つけました。カッシーニミッションが終了する1年前の2016年、ジュノー宇宙船は木星に到着しました。木星では、太陽系で最大の惑星の磁場と大気のダイナミクスを測定して、科学者が木星とその周辺のすべてを理解できるようにしています。太陽—元々形成されていました。

2012年、好奇心のローバーは火星に着陸しました。そこでは、赤い惑星の過去の水の新しい証拠、可能性のある有機分子の存在など、いくつかの重要な発見がありました。生命に関連し、水面下のダイナミックな世界を暗示するメタンと酸素の神秘的な季節サイクル。 2018年、欧州宇宙機関は、マーズエクスプレス宇宙船からの地中レーダーデータが、火星の南極近くの地下に液体の貯水池が存在するという強力な証拠を提供したと発表しました。

一方、2つの宇宙望遠鏡、ケプラーとTESSは、他の星を周回する何千もの惑星を発見しました。ケプラーは2009年に打ち上げられ、2018年にその任務を終了し、星の前を通過するときの光の減少を測定することによって、神秘的で遠くの惑星を明らかにしました。これらの惑星には、わずか数日または数時間で星の近くを周回するホットジュピターが含まれています。ミニネプチューン。地球と海王星のサイズの間にあり、気体、液体、固体、またはいくつかの組み合わせである可能性があります。天文学者が生命の兆候を研究することを望んでいる大きな岩の惑星であるスーパーアース。 2018年に発売されたTESSは、ケプラーの後継者として検索を続けています。宇宙望遠鏡はすでに何百もの世界を発見しており、ミッションが終了する前に10,000、さらには20,000を発見する可能性があります。

化石化した顔料は恐竜の色を明らかにします

この10年は、科学者が最初に調べた古生物学の革命から始まりました。恐竜の本当の色。まず、2010年1月、約1億2000万年から1億2500万年前に中国に生息していた恐竜、シノサウロプテリクスの化石化した羽のメラノソーム（色素を含む細胞小器官）の分析により、先史時代の生き物は「赤褐色」であり、尾に沿って縞模様があります。その直後、全身の再建により、約1億6000万年前に生息していた小さな羽毛のある恐竜、体に黒と白の羽があり、頭に赤い羽の印象的な羽毛があるアンキオルニスの色が明らかになりました。

化石化した色素の研究は、先史時代の生活に関する新しい情報を公開し続けており、カウンターシェーディングとカモフラージュの証拠を示すことで、潜在的な動物の生存戦略を示唆しています。2017年には、非常によく保存された装甲恐竜が生息していました。 1億1000万年前、Borealopeltaは、環境に溶け込むのに役立つ赤褐色の色調を持っていることがわかりました。恐竜の色を識別して研究するこの新しい機能は、今後も継続されます。科学者が過去の生命の進化を研究するとき、古生物学研究において重要な役割を果たします。

基本的な質量の単位の再定義

2018年11月、世界中の測定科学者は、質量の基本単位であるキログラムの定義を公式に変更することに投票しました。新しい定義では、オブジェクト（ゴルフボールとほぼ同じサイズのプラチナ-イリジウム合金シリンダー）に基づいてキログラムを作成するのではなく、質量の単位を設定するための自然定数。この変更により、測定単位の定義に使用された最後の物理的アーティファクトが置き換えられました（たとえば、メーターバーは、1960年に、クリプトンからの特定の波長の放射に置き換えられました。光がほんの一瞬で移動する距離に応じてメーターを定義するように更新されました。）

高度な計量mを使用するキブル天秤として知られている機械で、科学者はそれを保持するために必要な電磁力に従ってキログラムを正確に測定することができました。この電気的測定値は、プランク定数で表すことができます。これは、マックスプランクが星からのエネルギーの束を計算するために最初に使用した数値です。

最近再定義された測定単位は、キログラムだけではありませんでした。 2019年5月に正式に発効した国際単位系の変更により、電流の標準単位であるアンペアの定義も変更されました。温度のケルビン単位。モルは、化学で使用される物質量の単位です。キログラムやその他の単位の変更により、医薬品などの少量の材料をより正確に測定できるようになるだけでなく、複製およびキャリブレーションが必要なオブジェクトに従って基本単位を定義するのではなく、世界中の科学者が基本単位にアクセスできるようになります。少数のラボによる。

シーケンスされた最初の古代ヒトゲノム

2010年、科学者たちは古代の過去とそこに住む人々を研究するための新しいツールを手に入れました。研究者たちは、永久凍土層に保存された髪の毛を使用して、約4、000年前に現在のグリーンランドに住んでいた男性のゲノムを配列決定し、その部分に定住した最初の文化の1つのメンバーの身体的特徴や血液型さえ明らかにしました。世界。古代DNAからのゲノムの最初のほぼ完全な再構築は、人類学者や遺伝学者がこれまで以上に遠い過去の文化について学ぶための扉を開きました。

古代DNAの抽出は大きな課題です。髪の毛や皮膚などの遺伝物質が保存されていても、環境からの微生物のDNAで汚染されていることが多いため、高度なシーケンス技術を使用して古代の人間のDNAを分離する必要があります。最近では、科学者は頭蓋骨の錐体骨、耳の近くの高密度の骨を使用して古代DNAを抽出しました。

2010年の最初の成功以来、何千もの古代ヒトゲノムが配列決定され、新しいことが明らかになりました。失われた文明の興亡と世界中の人々の移動についての詳細。古代のゲノムを研究することで、5、000年から15、000年前に、シベリアとアラスカの間の凍ったベーリング陸橋を行き来する複数の移動の波が特定されました。最近、現代デンマークの少女のゲノムは、チューインガムとして使用された5、700年前の白樺のタールから配列決定されました。これには、彼女の口の微生物と最後の食事の1つからの食べ物も含まれていました。

エボラ出血熱と戦うためのワクチンと新しい治療法

この10年間には、史上最悪のエボラウイルス病の発生が含まれていました。流行は、2013年12月にギニアでコウモリに感染した生後18か月の少年の1例から始まったと考えられています。この病気はすぐに近隣諸国に広がり、2014年7月までにリベリアとシエラレオネの首都に到達しました。多くの人々に病気が伝染する前例のない機会。エボラウイルスは免疫系を危険にさらし、大量の出血や多臓器不全を引き起こす可能性があります。 CDCによると、最初の症例から2年半後、28,600人以上が感染し、少なくとも11,325人が死亡しました。

この流行により、保健当局は効果的なものを見つけるための努力を倍加するようになりました。エボラと戦うためのワクチン。製薬会社メルクによって製造されたエルベボとして知られるワクチンは、2016年の発生の終わりに向けて行われたギニアでの臨床試験でテストされ、ワクチンの有効性が証明されました。 2018年8月にコンゴ民主共和国で別のエボラ出血熱の発生が宣言され、進行中の流行は西アフリカの発生以来最も致命的なものになり、2019年12月の時点で3,366件の症例と2,227人の死亡が報告されています。コンゴ民主共和国は、アクセスの拡大または「思いやりのある使用」に基づいて発生と戦っています。2019年11月、Erveboは欧州医薬品庁（EMA）によって承認され、1か月後に米国ではFDAによって承認されました。

予防ワクチンに加えて、研究者たちはすでに病気に感染している患者のエボラ出血熱の治療法を模索しています。エボラ出血熱が患者の細胞に感染するのを防ぐために抗体を1回送達する2つの治療法。最近、DRCでの臨床試験で有望であることが示されました。ワクチンと治療法を組み合わせることで、医療関係者はいつの日かウイルス感染を永久に根絶することを望んでいます。

CERNはヒッグスボソンを検出します

過去数十年にわたって、物理学者は宇宙の働きをモデル化するためにたゆまぬ努力を重ねてきました。標準モデルとして知られているもの。このモデルは、基本的な力として知られる、物質の4つの基本的な相互作用を記述します。重力と電磁力の2つは日常生活でよく知られています。ただし、他の2つは、原子核内でのみ影響を及ぼします。強い核力と弱い核力です。

標準模型の一部では、粒子と相互作用する普遍的な場の量子論があると述べています。 、彼らに彼らの質量を与えます。 1960年代に、フランソワ・エングレートやピーター・ヒッグスなどの理論物理学者が、この分野と標準模型におけるその役割について説明しました。それはヒッグス場として知られるようになり、量子力学の法則によれば、そのようなすべての基本場には、ヒッグス粒子として知られるようになった関連粒子が必要です。

数十年後の2012年、 CERNの大型ハドロン衝突型加速器を使用して粒子衝突を行った2つのチームは、ヒッグス粒子の予測質量を持つ粒子の検出を報告し、ヒッグス場とヒッグス粒子の存在の実質的な証拠を提供しました。 2013年、ノーベル物理学賞は、「素粒子の質量の起源の理解に貢献するメカニズムの理論的発見に対して、Englert and Higgsに授与されました。これは、予測された素粒子の発見を通じて最近確認されました。 」物理学者が標準模型を改良し続けるにつれて、ヒッグス粒子の機能と発見は、すべての物質がその質量を得る方法、したがって、どのような物質が存在するかについての基本的な部分であり続けるでしょう。