Milhões de novos artigos de pesquisa científica são publicados todos os anos, lançando luz sobre tudo, desde a evolução das estrelas até o impactos contínuos das mudanças climáticas sobre os benefícios (ou impedimentos) do café para a saúde e a tendência do seu gato de ignorá-lo. Com tantas pesquisas sendo publicadas todos os anos, pode ser difícil saber o que é significativo, o que é interessante, mas em grande parte insignificante, e o que é simplesmente ciência ruim. Mas, ao longo de uma década, podemos olhar para trás, para algumas das áreas de pesquisa mais importantes e inspiradoras, frequentemente expressas em várias descobertas e artigos de pesquisa que levam a uma verdadeira proliferação de conhecimento. Aqui estão dez dos maiores avanços feitos por cientistas nos últimos dez anos.

Novos parentes humanos

A árvore genealógica humana se expandiu significativamente na última década, com fósseis de novas espécies de hominídeos descobertos na África e nas Filipinas. A década começou com a descoberta e identificação do Australopithecus sediba, uma espécie de hominídeo que viveu há quase dois milhões de anos na atual África do Sul. Matthew Berger, filho do paleoantropólogo Lee Berger, topou com o primeiro fóssil da espécie, uma clavícula direita, em 2008, quando tinha apenas 9 anos. Uma equipe então desenterrou mais fósseis do indivíduo, um menino, incluindo um crânio bem preservado, e A. sediba foi descrito por Lee Berger e colegas em 2010. A espécie representa uma fase de transição entre o gênero Australopithecus e o gênero Homo, com algumas características do grupo de primatas mais antigos, mas um estilo de andar que lembrava os humanos modernos.

Também descoberto na África do Sul por uma equipe liderada por Berger, o Homo naledi viveu muito mais recentemente, cerca de 335.000 a 236.000 anos atrás , o que significa que pode ter se sobreposto à nossa própria espécie, Homo sapiens. A espécie, descoberta pela primeira vez no sistema Rising Star Cave em 2013 e descrita em 2015, também tinha uma mistura de características primitivas e modernas, como uma pequena caixa cerebral (cerca de um terço do tamanho do Homo sapiens) e um grande corpo para o tempo, pesando aproximadamente 100 libras e medindo até cinco metros de altura. O Homo luzonensis menor (de três a quatro pés de altura) viveu nas Filipinas cerca de 50.000 a 67.000 anos atrás, coincidindo com várias espécies de hominídeos. Os primeiros fósseis de H. luzonensis foram originalmente identificados como Homo sapiens, mas uma análise de 2019 determinou que os ossos pertenciam a uma espécie totalmente desconhecida.

Estas três principais descobertas nos últimos dez anos sugerem que os ossos de mais espécies de antigos parentes humanos provavelmente estão escondidas nas cavernas e depósitos de sedimentos do mundo, esperando para serem descobertas.

Medindo o Cosmos

Quando Albert Einstein publicou pela primeira vez a teoria geral da relatividade em 1915, ele provavelmente não poderia ter imaginado que 100 anos depois, os astrônomos testariam as previsões da teoria com alguns dos instrumentos mais sofisticados já construídos – e a teoria passaria em cada teste. A relatividade geral descreve o universo como um “tecido” de espaço-tempo que é deformado por grandes massas. É essa deformação que causa a gravidade, em vez de uma propriedade interna da massa, como Isaac Newton pensava.

Uma previsão de este modelo é que a aceleração de massas pode causar “ondulações” no espaço-tempo, ou seja, a propagação de ondas gravitacionais. Com uma massa grande o suficiente, como um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, essas ondulações podem até ser detectadas por astrônomos na Terra. Em setembro de 2015, a colaboração entre LIGO e Virgem detectou ondas gravitacionais pela primeira vez, propagando-se a partir de um par de buracos negros em fusão a cerca de 1,3 bilhões de anos-luz de distância. Desde então, os dois instrumentos detectaram várias ondas gravitacionais adicionais, incluindo uma de duas estrelas de nêutrons em fusão.

Outra previsão da relatividade geral – que o próprio Einstein ficou famoso por duvidar – é a existência de buracos negros. , ou pontos de colapso gravitacional no espaço com densidade infinita e volume infinitesimal. Esses objetos consomem toda a matéria e luz que chega perto demais, criando um disco de material superaquecido caindo no buraco negro.Em 2017, a colaboração Event Horizon Telescope – uma rede de radiotelescópios conectados ao redor do mundo – fez observações que mais tarde resultariam na primeira imagem do ambiente ao redor de um buraco negro, divulgada em abril de 2019.

O Os anos mais quentes registrados

Os cientistas têm afirmado os efeitos da queima carvão e combustíveis fósseis na temperatura do planeta por mais de 100 anos. Uma edição de 1912 da Popular Mechanics contém um artigo intitulado “Tempo notável de 1911: o efeito da combustão do carvão no clima – o que os cientistas prevêem para o futuro”, que tem uma legenda que diz: “As fornalhas do mundo agora são queimando cerca de 2.000.000.000 de toneladas de carvão por ano. Quando este é queimado, unindo-se ao oxigênio, adiciona cerca de 7.000.000.000 de toneladas de dióxido de carbono à atmosfera anualmente. Isso tende a tornar o ar um cobertor mais eficaz para a terra e a aumentar sua temperatura. O efeito pode ser considerável em alguns séculos. ”

Apenas um século depois, e o efeito é realmente considerável. O aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera produziu temperaturas globais mais quentes, com os últimos cinco anos (2014 a 2018) sendo os mais quentes já registrados. 2016 foi o ano mais quente desde que a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) começou a registrar a temperatura global há 139 anos. Os efeitos desta mudança global incluem incêndios florestais mais frequentes e destrutivos, secas mais comuns, aceleração do derretimento do gelo polar e aumento das ondas de tempestade. A Califórnia está queimando, Veneza está inundando, as mortes por calor urbano estão aumentando e inúmeras comunidades costeiras e insulares enfrentam uma crise existencial – sem mencionar a devastação ecológica causada pelas mudanças climáticas, sufocando a capacidade do planeta de retirar o carbono da atmosfera .

Em 2015, a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC) chegou a um consenso sobre ação climática, conhecido como Acordo de Paris. O principal objetivo do Acordo de Paris é limitar os aumentos da temperatura global a 1,5 graus Celsius em relação aos níveis pré-industriais. Para atingir esse objetivo, grandes transformações sociais serão necessárias, incluindo a substituição de combustíveis fósseis por energia limpa, como eólica, solar e nuclear; reforma das práticas agrícolas para limitar as emissões e proteger as áreas florestadas; e talvez até mesmo construir meios artificiais de retirar o dióxido de carbono da atmosfera.

Editando genes

Desde que a estrutura de dupla hélice do DNA foi revelada no início dos anos 1950, os cientistas levantaram a hipótese sobre a possibilidade de modificar artificialmente o DNA para mudar as funções de um organismo. O primeiro ensaio de terapia genética aprovado ocorreu em 1990, quando uma menina de quatro anos teve seus próprios glóbulos brancos removidos, aumentados com os genes que produzem uma enzima chamada adenosina desaminase (ADA) e, em seguida, reinjetada em seu corpo para tratar ADA deficiência, uma condição genética que prejudica a capacidade do sistema imunológico de combater doenças. O corpo da paciente começou a produzir a enzima ADA, mas não foram produzidos novos glóbulos brancos com o gene corrigido, e ela teve que continuar recebendo injeções.

Agora, a engenharia genética está mais precisa e disponível do que nunca, graças em grande parte a uma nova ferramenta usada pela primeira vez para modificar células eucarióticas (células complexas com um núcleo) em 2013: CRISPR-Cas9. A ferramenta de edição de genes funciona localizando uma seção-alvo de DNA e “cortando” essa seção com a enzima Cas9. Uma terceira etapa opcional envolve a substituição da seção excluída de DNA por novo material genético. A técnica pode ser usada para uma ampla gama de aplicações, desde o aumento da massa muscular do gado, à produção de safras resistentes e frutíferas, ao tratamento de doenças como o câncer, removendo as células do sistema imunológico de um paciente, modificando-as para combater melhor uma doença e reinjetando-as no corpo do paciente.

No final de 2018, pesquisadores chineses liderados por He Jiankui anunciaram que haviam usado o CRISPR-Cas9 para modificar geneticamente embriões humanos, que foram transferidos para o útero de uma mulher e resultaram no nascimento de meninas gêmeas – os primeiros bebês com edição genética . Os genomas dos gêmeos foram modificados para tornar as meninas mais resistentes ao HIV, embora as alterações genéticas também possam ter resultado em mudanças não intencionais. O trabalho foi amplamente condenado pela comunidade científica como u Ético e perigoso, revelando a necessidade de regulamentações mais rígidas sobre como essas novas ferramentas poderosas são usadas, especialmente quando se trata de alterar o DNA de embriões e usar esses embriões para dar à luz filhos vivos.

Revelados mistérios de outros mundos

Naves espaciais e telescópios revelaram uma riqueza de informações sobre mundos além do nosso na última década. Em 2015, a sonda New Horizons fez uma passagem próxima por Plutão, fazendo as primeiras observações próximas do planeta anão e suas luas. A espaçonave revelou um mundo surpreendentemente dinâmico e ativo, com montanhas geladas chegando a quase 20.000 pés e planícies mutantes que não têm mais de 10 milhões de anos, o que significa que a geologia está em constante mudança. O fato de Plutão, que é uma média de 3,7 bilhões de milhas do sol, cerca de 40 vezes a distância da Terra, é tão geologicamente ativo sugere que véspera mundos frios e distantes poderiam obter energia suficiente para aquecer seus interiores, possivelmente abrigando água líquida subterrânea ou até vida.

Um pouco mais perto de casa, a espaçonave Cassini orbitou Saturno por 13 anos, encerrando sua missão em setembro 2017, quando a NASA intencionalmente mergulhou a espaçonave na atmosfera de Saturno para que ela queimasse ao invés de continuar orbitando o planeta depois de esgotar seu combustível. Durante sua missão, a Cassini descobriu os processos que alimentam os anéis de Saturno, observou uma tempestade global circundar o gigante gasoso, mapeou a grande lua Titã e encontrou alguns dos ingredientes para a vida nas plumas de material gelado em erupção da lua aquosa Enceladus. Em 2016, um ano antes do fim da missão Cassini, a espaçonave Juno chegou a Júpiter, onde mediu o campo magnético e a dinâmica atmosférica do maior planeta do sistema solar para ajudar os cientistas a entender como Júpiter – e tudo mais ao redor o sol, formado originalmente.

Em 2012, o rover Curiosity pousou em Marte, onde fez várias descobertas significativas, incluindo novas evidências de água passada no planeta vermelho, a presença de moléculas orgânicas que poderiam ser relacionados à vida, e misteriosos ciclos sazonais de metano e oxigênio que sugerem um mundo dinâmico abaixo da superfície. Em 2018, a Agência Espacial Europeia anunciou que os dados de radar de penetração no solo da espaçonave Mars Express forneceram fortes evidências de que existe um reservatório líquido de água no subsolo perto do pólo sul marciano.

Enquanto isso, dois telescópios espaciais, Kepler e TESS, descobriram milhares de planetas orbitando outras estrelas. O Kepler foi lançado em 2009 e encerrou sua missão em 2018, revelando planetas misteriosos e distantes medindo a diminuição da luz quando eles passam na frente de suas estrelas. Esses planetas incluem Júpiteres quentes, que orbitam perto de suas estrelas em apenas alguns dias ou horas; mini Neptunes, que estão entre o tamanho da Terra e Netuno e podem ser gasosos, líquidos, sólidos ou alguma combinação; e superterras, que são grandes planetas rochosos que os astrônomos esperam estudar em busca de sinais de vida. TESS, que foi lançado em 2018, continua a busca como sucessor do Kepler. O telescópio espacial já descobriu centenas de mundos e pode encontrar 10.000 ou até 20.000 antes do final da missão.

Pigmentos fossilizados revelam as cores dos dinossauros

A década começou com uma revolução na paleontologia quando os cientistas deram sua primeira olhada em as verdadeiras cores dos dinossauros. Primeiro, em janeiro de 2010, uma análise de melanossomas – organelas que contêm pigmentos – nas penas fossilizadas de Sinosauropteryx, um dinossauro que viveu na China cerca de 120 a 125 milhões de anos atrás, revelou que a criatura pré-histórica tinha “tons marrom-avermelhados” e listras ao longo da cauda. Pouco depois, uma reconstrução de corpo inteiro revelou as cores de um pequeno dinossauro com penas que viveu há cerca de 160 milhões de anos, o Anchiornis, que tinha penas pretas e brancas no corpo e uma impressionante pluma de penas vermelhas na cabeça .

O estudo de pigmentos fossilizados continuou a expor novas informações sobre a vida pré-histórica, sugerindo estratégias de sobrevivência animal em potencial ao mostrar evidências de contra-sombreamento e camuflagem. Em 2017, um dinossauro blindado notavelmente bem preservado que viveu cerca de Há 110 milhões de anos, descobriu-se que o Borealopelta tinha tons marrom-avermelhados para ajudar a se misturar com o ambiente. Essa nova capacidade de identificar e estudar as cores dos dinossauros continuará a p tem um papel importante na pesquisa paleontológica enquanto os cientistas estudam a evolução de vidas passadas.

Redefinindo a unidade fundamental de massa

Em novembro de 2018 , cientistas de medição de todo o mundo votaram para alterar oficialmente a definição de um quilograma, a unidade fundamental de massa. Em vez de basear o quilograma de um objeto – um cilindro de liga de platina-irídio do tamanho de uma bola de golfe – a nova definição usa uma constante da natureza para definir a unidade de massa. A mudança substituiu o último artefato físico usado para definir uma unidade de medida. (A barra de metros foi substituída em 1960 por um número específico de comprimentos de onda de radiação do criptônio, por exemplo, e posteriormente atualizado para definir um metro de acordo com a distância que a luz viaja em uma pequena fração de segundo.)

Usando uma pesagem sofisticada m aquina conhecida como equilíbrio Kibble, os cientistas foram capazes de medir com precisão um quilograma de acordo com a força eletromagnética necessária para mantê-lo. Essa medição elétrica poderia então ser expressa em termos da constante de Planck, um número originalmente usado por Max Planck para calcular feixes de energia provenientes de estrelas.

O quilograma não foi a única unidade de medida que foi recentemente redefinida. As mudanças no Sistema Internacional de Unidades, que entrou em vigor oficialmente em maio de 2019, também mudaram a definição do ampere, unidade padrão de corrente elétrica; a unidade kelvin de temperatura; e a toupeira, uma unidade de quantidade de substância usada em química. As mudanças no quilograma e em outras unidades permitirão medições mais precisas para pequenas quantidades de materiais, como fármacos, além de dar aos cientistas de todo o mundo acesso às unidades fundamentais, ao invés de defini-las de acordo com objetos que devem ser replicados e calibrados por um pequeno número de laboratórios.

Primeiro genoma humano antigo sequenciado

Em 2010, os cientistas ganharam uma nova ferramenta para estudar o passado antigo e as pessoas que o habitavam. Os pesquisadores usaram um cabelo preservado em permafrost para sequenciar o genoma de um homem que viveu cerca de 4.000 anos atrás no que hoje é a Groenlândia, revelando as características físicas e até mesmo o tipo de sangue de um membro de uma das primeiras culturas a se estabelecer naquela parte de o mundo. A primeira reconstrução quase completa de um genoma a partir do DNA antigo abriu a porta para antropólogos e geneticistas aprenderem mais sobre as culturas do passado distante do que nunca.

Extrair DNA antigo é um grande desafio. Mesmo que o material genético, como cabelo ou pele, seja preservado, ele costuma estar contaminado com o DNA de micróbios do meio ambiente, portanto, técnicas sofisticadas de sequenciamento devem ser usadas para isolar o DNA do antigo ser humano. Mais recentemente, os cientistas usaram o osso petroso do crânio, um osso altamente denso próximo à orelha, para extrair DNA antigo.

Milhares de genomas humanos antigos foram sequenciados desde o primeiro sucesso em 2010, revelando novos detalhes sobre a ascensão e queda de civilizações perdidas e as migrações de pessoas ao redor do globo. O estudo de genomas antigos identificou várias ondas de migração para frente e para trás através da ponte terrestre congelada de Bering entre a Sibéria e o Alasca entre 5.000 e 15.000 anos atrás. Recentemente, o genoma de uma jovem na Dinamarca moderna foi sequenciado de um pedaço de alcatrão de bétula de 5.700 anos usado como goma de mascar, que também continha micróbios da boca e pedaços de comida de uma de suas últimas refeições.

Uma vacina e novos tratamentos para combater o ebola

Esta década incluiu o pior surto de doenças do vírus Ebola da história. Acredita-se que a epidemia tenha começado com um único caso de um menino de 18 meses na Guiné infectado por morcegos em dezembro de 2013. A doença se espalhou rapidamente para os países vizinhos, atingindo as capitais da Libéria e Serra Leoa em julho de 2014, fornecendo uma oportunidade sem precedentes de transmissão da doença a um grande número de pessoas. O vírus Ebola compromete o sistema imunológico e pode causar hemorragia massiva e falência de múltiplos órgãos. Dois anos e meio após o caso inicial, mais de 28.600 pessoas foram infectadas, resultando em pelo menos 11.325 mortes, de acordo com o CDC.

A epidemia levou as autoridades de saúde a redobrar seus esforços para encontrar um vacina para combater o Ebola.Uma vacina conhecida como Ervebo, fabricada pela farmacêutica Merck, foi testada em um ensaio clínico na Guiné, realizado no final do surto, em 2016, que comprovou a eficácia da vacina. Outro surto de Ebola foi declarado na República Democrática do Congo em agosto de 2018, e a epidemia em curso se espalhou para se tornar a mais mortal desde o surto da África Ocidental, com 3.366 casos relatados e 2.227 mortes em dezembro de 2019. Ervebo foi usado no A RDC deve combater o surto com base no acesso expandido ou “uso compassivo”. Em novembro de 2019, o Ervebo foi aprovado pela Agência Europeia de Medicamentos (EMA) e, um mês depois, foi aprovado nos EUA pelo FDA.

Além de uma vacina preventiva, os pesquisadores buscam a cura do ebola em pacientes que já foram infectados pela doença. Dois tratamentos, que envolvem a administração única de anticorpos para evitar que o ebola infecte as células de um paciente, recentemente se mostraram promissores em um ensaio clínico na RDC. Com uma combinação de vacinas e tratamentos terapêuticos, as autoridades de saúde esperam um dia erradicar a infecção viral para sempre.

CERN detecta o bóson de Higgs

Nas últimas décadas, os físicos trabalharam incansavelmente para modelar o funcionamento do universo, desenvolvendo o que é conhecido como Modelo Padrão. Este modelo descreve quatro interações básicas da matéria, conhecidas como forças fundamentais. Dois são familiares na vida cotidiana: a força gravitacional e a força eletromagnética. Os outros dois, no entanto, apenas exercem sua influência dentro dos núcleos dos átomos: a força nuclear forte e a força nuclear fraca.

Parte do modelo padrão diz que existe um campo quântico universal que interage com as partículas , dando-lhes suas massas. Na década de 1960, físicos teóricos, incluindo François Englert e Peter Higgs, descreveram este campo e seu papel no Modelo Padrão. Ele ficou conhecido como campo de Higgs e, de acordo com as leis da mecânica quântica, todos esses campos fundamentais deveriam ter uma partícula associada, que veio a ser conhecida como o bóson de Higgs.

Décadas depois, em 2012, duas equipes usando o Large Hadron Collider no CERN para conduzir colisões de partículas relataram a detecção de uma partícula com a massa prevista do bóson de Higgs, fornecendo evidências substanciais da existência do campo de Higgs e do bóson de Higgs. Em 2013, o Prémio Nobel de Física foi atribuído a Englert e Higgs “pela descoberta teórica de um mecanismo que contribui para a nossa compreensão da origem da massa das partículas subatómicas e que recentemente foi confirmado pela descoberta da partícula fundamental prevista. ” À medida que os físicos continuam a refinar o Modelo Padrão, a função e a descoberta do bóson de Higgs continuarão sendo uma parte fundamental de como toda matéria obtém sua massa e, portanto, de como qualquer matéria existe.