Καθώς η χρονιά πλησιάζει στο τέλος της, ήρθε η ώρα να κάνουμε μια αναδρομή στα σημαντικότερα επιστημονικά επιτεύγματα για το 2022 που θα διαμορφώσουν τον κόσμο για τα επόμενα χρόνια.
Η φετινή χρονιά ήταν γεμάτη καινοτομία και πρωτοποριακές εξελίξεις παρά τις αυξανόμενες προκλήσεις που αντιμετωπίζει ο πλανήτης μας.
Κάθε χρόνο, επιστήμονες σε όλο τον κόσμο συνεισφέρουν στη συσσώρευση γνώσης της ανθρωπότητας. Παλαιοντολόγοι και αρχαιολόγοι αποκαλύπτουν ίχνη του παρελθόντος, οικοσυστήματα και πολιτισμούς χαμένους μέσα στο χρόνο. Οι αστρονόμοι προσπαθούν να εξηγήσουν τα μυστήρια άλλων κόσμων, ενώ οι βιολόγοι σε συνεργασία με επιστήμονες από άλλα ερευνητικά πεδία διερευνούν τη λειτουργία του πλανήτη μας και της ζωής που φιλοξενεί.
Στο ιατρικό πεδίο οι ερευνητές μελετούν την πολυπλοκότητα του ανθρώπινου σώματος και τις ασθένειες που το απειλούν, αναπτύσσοντας νέα «εργαλεία» για την προστασία του είδους μας. Οι ανακαλύψεις που προέρχονται από την έρευνα μέσα και έξω από τα εργαστήρια είναι συχνά απροσδόκητες και ασυνήθιστες.
Ας θυμηθούμε μερικές από τις πιο αξιόλογες της χρονιάς που φεύγει.
Ολοκλήρωση χαρτογράφησης ανθρώπινου γονιδιώματος
Είκοσι χρόνια μετά την πρώτη χαρτογράφηση, οι ερευνητές ολοκλήρωσαν το έργο τους δημοσιεύοντας στις αρχές του Απριλίου 2022-σε έξι άρθρα στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Science-την πρώτη πλήρη και χωρίς κενά αλληλούχηση DNA.
Το πλήρες γονιδίωμα προσθέτει σχεδόν 200 εκατομμύρια ζεύγη βάσεων νέων αλληλουχιών DNA, μεταξύ των οποίων 99 γονίδια που πιθανώς κωδικοποιούν πρωτεΐνες και σχεδόν 2.000 υποψήφια γονίδια που χρήζουν περαιτέρω μελέτης. Επίσης διορθώνει χιλιάδες λάθη στο έως τώρα ανολοκλήρωτο ανθρώπινο γονιδίωμα αναφοράς (το λεγόμενο GRCh38), που είχε πρωτοπαρουσιαστεί το 2000.
Δημιουργία συνθετικών εμβρύων ποντικιών με υποτυπώδη εγκέφαλο
Μετά από 10 χρόνια ερευνών, το συνθετικό έμβρυο, το οποίο δημιουργήθηκε σε εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ από βλαστοκύτταρα, χωρίς ωάριο ή σπερματοζωάρια, άρχισε να σχηματίζει όργανα, σύμφωνα με το περιοδικό Nature.
Σύμφωνα με τους επικεφαλής της μελέτης, το έμβρυο ποντικού στο εργαστήριο δεν ανέπτυξε μόνο εγκέφαλο και καρδιά που χτυπάει κανονικά, αλλά σχεδόν όλα τα όργανα του σώματος. Η τεχνική θα μπορούσε να οδηγήσει προοδευτικά στη δημιουργία ιστών και οργάνων για μεταμόσχευση και μια μέρα να χρησιμοποιηθεί ως θεραπεία γονιμότητας για άτομα που δεν μπορούν να παράγουν σπέρμα ή ωάρια.
Η NASA εμβολίζει αστεροειδή και γράφει…ιστορία!
Η NASA πέτυχε μια άκρως φιλόδοξη και απαιτητική άσκηση πλανητικής άμυνας τον Σεπτέμβριο, εμβολίζοντας εσκεμμένα έναν αστεροειδή με διαστημόπλοιο, προκειμένου να μεταβληθεί η πορεία του με τη δύναμη της κινητικής ενέργειας.
Η αποστολή που άνοιξε νέους δρόμους στην πλανητική άμυνα, καθώς ήταν η πρώτη δοκιμή αυτού του είδους, βαπτίστηκε DART (Double Asteroid Redirection Test) δηλαδή “βέλος” και στην ουσία λειτούργησε ως πρόβα για την αντιμετώπιση τυχόν κινδύνου σύγκρουσης ενός αστεροειδούς με τη Γη, γεγονός που θα συνιστούσε υπαρξιακή απειλή για τον πλανήτη και την ανθρωπότητα.
Αποκαλύφθηκε η δομή 200 εκατομμυρίων πρωτεϊνών
Η τεχνητή νοημοσύνη κατάφερε να αποκρυπτογραφήσει τη δομή σχεδόν κάθε πρωτεΐνης που είναι γνωστή στην επιστήμη, ανοίγοντας τον δρόμο για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων ή τεχνολογιών και για την αντιμετώπιση παγκόσμιων προκλήσεων όπως η πείνα ή η ρύπανση.
Πέρυσι, η DeepMind δημοσίευσε σε μια ανοικτή βάση δεδομένων τις πρωτεϊνικές δομές για 20 είδη, συμπεριλαμβανομένων σχεδόν και των 20.000 πρωτεϊνών που εκφράζονται στον άνθρωπο και φέτος ολοκλήρωσε τη δουλειά με το πρόγραμμα AlphaFold κυκλοφορώντας προβλεπόμενες δομές για περισσότερες από 200 εκατομμύρια πρωτεΐνες, καλύπτοντας ουσιαστικά ολόκληρο το πρωτεϊνικό σύμπαν και ανοίγοντας τεράστιες νέες ευκαιρίες για την αντιμετώπιση σημαντικών παγκόσμιων ζητημάτων.
Δημιουργία λειτουργικής «σκουληκότρυπας» σε κβαντικό υπολογιστή
Επιστήμονες στις ΗΠΑ χρησιμοποίησαν τον κβαντικό υπολογιστή Sycamore της Google για να προσομοιώσουν για πρώτη φορά μια μικροσκοπική και απλοποιημένη χωροχρονική «σκουληκότρυπα» και στη συνέχεια να μεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες μέσα από αυτήν. Μολονότι δεν επρόκειτο για πραγματική «σκουληκότρυπα» στον χωροχρόνο, το εν λόγω πείραμα ήταν ένα ακόμη βήμα για τη «συνάντηση» της κβαντομηχανικής με τη βαρύτητα.
Τέτοιες προσομοιώσεις μπορούν να βοηθήσουν στην καλύτερη κατανόηση του συνδυασμού αυτών των δύο εννοιών σε μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας, ίσως το δυσκολότερο και σημαντικότερο πρόβλημα στη σύγχρονη Φυσική.
Δημιουργία του πιο περίπλοκου συνθετικού μικροβιώματος
Eπιστήμονες δημιούργησαν για πρώτη φορά στο εργαστήριο ένα συνθετικό ανθρώπινο μικροβίωμα, που συνδυάζει 119 είδη βακτηρίων, τα οποία εντοπίζονται φυσικά στο ανθρώπινο σώμα. Όταν οι ερευνητές χορήγησαν το παρασκεύασμα σε ποντίκια που δεν είχαν δικό τους μικροβίωμα, τα βακτηριακά στελέχη εγκαταστάθηκαν στον οργανισμό τους και παρέμειναν σταθερά ακόμα και όταν οι επιστήμονες εισήγαγαν άλλα μικρόβια.
Το νέο συνθετικό μικροβίωμα μπορεί να αντέξει ακόμη και σε επιθετικά παθογόνα και να αναγκάσει τα ποντίκια να αναπτύξουν ένα υγιές ανοσοποιητικό σύστημα, όπως κάνει ένα πλήρες μικροβίωμα. Η καλύτερη κατανόηση του μικροβιώματος θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε έναν ισχυρό τρόπο θεραπείας μιας σειράς ασθενειών.
Η κληρονομιά του Μαύρου Θανάτου ανιχνεύτηκε στα γονίδια των Ευρωπαίων
Από τότε που ο Μαύρος Θάνατος σκότωσε σχεδόν το μισό των ανθρώπων που ζούσαν στην Ευρώπη πριν από 700 χρόνια, οι ερευνητές αναρωτιούνται τι σημάδι άφησε η νόσος στους επιζώντες.
Ωστόσο, η ανίχνευση της κληρονομιάς της ήταν αδύνατη σε σύγχρονους ανθρώπους, επειδή τα γονίδια του ανοσοποιητικού αλλάζουν συχνά ως απόκριση σε νέα παθογόνα. Φέτος, οι ερευνητές αξιοποίησαν εργαλεία για τη μελέτη αρχαίου DNA για να εξετάσουν τις διαφορές στα γονίδια του ανοσοποιητικού συστήματος στους ανθρώπους που έζησαν και πέθαναν κατά τη διάρκεια της πανώλης και εντόπισαν μια δραματική επίδραση.
Η ομάδα ανέλυσε αρχαίο DNA από τα οστά περισσότερων από 500 ανθρώπων που θάφτηκαν πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τον Μαύρο Θάνατο στο Λονδίνο και τη Δανία και τον Οκτώβριο ανέφεραν στο Nature ότι οι επιζώντες ήταν πολύ πιο πιθανό να έφεραν παραλλαγές γονιδίων που ενίσχυαν την ανοσολογική τους απόκριση στο Yersinia pestis, το βακτήριο που μεταδίδεται από τους ψύλλους και προκαλεί την πανώλη.
Νέα «εξωτικά» σωματίδια στο CERN
Οι επιστήμονες του πειράματος LHCb στον μεγάλο επιταχυντή (LHC) του Ευρωπαϊκού Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN) ανακοίνωσαν τον Αύγουστο ότι ανακάλυψαν τρία νέα «εξωτικά» υποατομικά σωματίδια, ένα νέο είδος πεντακουάρκ και δύο νέα τετρακουάρκ. Τα ευρήματα ήρθαν να διευρύνουν τον κατάλογο των νέων αδρονίων που ανακαλύπτονται στον μεγάλο επιταχυντή και ελπίζεται ότι θα βοηθήσουν τους φυσικούς να κατανοήσουν καλύτερα πώς τα κουάρκ προσδένονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν άλλα σύνθετα σωματίδια.
Ανακαλύφθηκε το αρχαιότερο DNA του πλανήτη
Μέχρι πρόσφατα, η διάρκεια ζωής του DNA υπολογιζόταν σε περίπου 1 εκατομμύριο χρόνια. Σύμφωνα με υποθέσεις, γενετικό υλικό πολύ παλαιότερο από αυτό, ήταν πολύ υποβαθμισμένο για να«διαβαστεί». Φέτος, Δανοί επιστήμονες γύρισαν το ρολόι πολύ πίσω, περισσότερο από ό,τι πίστευαν, εξάγοντας μικροσκοπικά θραύσματα DNA ηλικίας τουλάχιστον 2 εκατομμυρίων ετών από παγωμένο έδαφος σε μια έρημο της Αρκτικής.
Η μελέτη, που χαιρετίστηκε ως tour de force, καταδεικνύει τη δύναμη του περιβαλλοντικού DNA, ή του eDNA, για την ανασύσταση χαμένων κόσμων, εν προκειμένω ενός παράκτιου δάσους από το βορειότερο μέρος της Γροιλανδίας, που ονομάζεται «Ακρωτήριο Κοπεγχάγης» και ενός φυσικού περιβάλλοντος, που δεν συναντάται πουθενά στη Γη σήμερα.
Εγκεφαλικά κύτταρα που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο παίζουν βιντεοπαιχνίδι
Επιστήμονες από την Αυστραλία και τη Βρετανία «δίδαξαν» για πρώτη φορά εκατοντάδες χιλιάδες εγκεφαλικά κύτταρα πως να παίζουν το γνωστό βιντεοπαιγνίδι Pong που μοιάζει με τένις. Όσο περισσότερο τα 800.000 κύτταρα – προερχόμενα από ανθρώπους και τρωκτικά – έπαιζαν το παιγνίδι, τόσο βελτιώνονταν.
Οι ερευνητές, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση Neuron, τοποθέτησαν τα κύτταρα σε ένα ειδικό εργαστηριακό δισκίο (DishBrain)-μια διάταξη μικροηλεκτροδίων που μπορεί να καταγράφει την κυτταρική δραστηριότητα, αλλά και να την ενεργοποιεί μέσω ηλεκτροδίων. Τα κύτταρα του εγκεφάλου τα οποία αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο έμαθαν να παίζουν Pong ανταποκρινόμενα στο περιβάλλον τους.
Artemis 1: η αυγή μιας νέας διαστημικής εποχής
Η επιτυχημένη αποστολή Artemis 1 άνοιξε ένα νέο κεφάλαιο στην εξερεύνηση της Σελήνης που στο εγγύς μέλλον θα επαναφέρει ανθρώπινα πληρώματα στην επιφάνεια του μοναδικού δορυφόρου της Γης.
Μετά από αρκετές καθυστερήσεις και κάποιες μικρές ζημιές, η NASA εκτόξευσε με επιτυχία τον Νοέμβριο και ολοκλήρωσε τον Δεκέμβριο την αποστολή. Η Artemis1 δεν περιλάμβανε προσγείωση στη σεληνιακή επιφάνεια, όμως το ίδιο το ταξίδι ήταν σχεδιασμένο για αστροναύτες.
Ήταν η πρώτη ολοκληρωμένη δοκιμαστική πτήση του διαστημόπλοιου Orion και του πυραύλου Space Launch System (SLS), με στόχο να δοκιμαστεί η θερμική ασπίδα του πρώτου, στο πλαίσιο της προετοιμασίας για τις επόμενες αποστολές του προγράμματος. Στα σχέδια της NASA είναι η διατήρηση μόνιμης παρουσίας αστροναυτών στη Σελήνη, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής ενός διαστημικού σταθμού σε τροχιά γύρω από τον δορυφόρο της Γης.
Εγκρίθηκε για ανθρώπινη κατανάλωση το πρώτο εργαστηριακό κρέας
Εννέα χρόνια μετά τη δημιουργία του πρώτου εργαστηριακού μπέργκερ ο αμερικανικός Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) ολοκλήρωσε την πρώτη διαβούλευση πριν από την κυκλοφορία στην αγορά ενός τρόφιμου για ανθρώπινη κατανάλωση που παρασκευάζεται από καλλιεργημένα ζωικά κύτταρα.
Η αμερικανική εταιρία Upside Foods θα χρησιμοποιήσει τεχνολογία καλλιέργειας ζωικών κυττάρων και θα πάρει ζωντανά κύτταρα από κοτόπουλα για να τα αναπτύξει σε ελεγχόμενο περιβάλλον και να παρασκευάσει το προϊόν στο εργαστήριο. Το εν λόγω προϊόν είναι ένα κοτόπουλο «χωρίς σφαγή», το οποίο θα μπορούσε να διατεθεί στο κοινό μέσα στους επόμενους μήνες.
Ένα εκπληκτικά τεράστιο μικρόβιο
Η ανακάλυψη ενός γιγάντιου βακτηρίου με πολύπλοκα σπλάχνα ταρακούνησε τη βιολογία φέτος. Ονομάστηκε Thiomargarita magnifica και μπορεί να είναι 5000 φορές μεγαλύτερο από πολλά βακτηριακά κύτταρα. Τα κύτταρά του που μοιάζουν με νήματα εντοπίστηκαν για πρώτη φορά στις επιφάνειες φύλλων που πεθαίνουν σε έναν μαγκρόβιο βάλτο στις Γαλλικές Αντίλλες.
Τα μοναδικά χαρακτηριστικά του T. magnifica , όπως το ότι συσκευάζει το τεράστιο γονιδίωμά του 12 εκατομμυρίων βάσεων σε μεμβρανώδεις σάκους ή ότι διαθέτει ένα ολόκληρο δίκτυο εσωτερικών μεμβρανών που παράγουν το ATP σε μεγάλη ποσότητα, επιτρέποντάς του να παράγει αρκετό καύσιμο για ένα τόσο μεγάλο κύτταρο, κλονίζουν τον παραδοσιακό διαχωρισμό της ζωής σε ευκαρυώτες και προκαρυώτες. Το T. magnifica φαίνεται να αντιπροσωπεύει κάτι ενδιάμεσο, ίσως μεταβατικές μορφές που εξελίχθηκαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Πυρηνική σύντηξη: Βρέθηκε η «ενέργεια του μέλλοντος»;
Η είδηση ότι επιστήμονες στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν το πρώτο επιτυχημένο πείραμα πυρηνικής σύντηξης για την επίτευξη καθαρού ενεργειακού κέρδους έκανε τον γύρο του κόσμου τον Δεκέμβριο. Πέτυχαν ανάφλεξη με σύντηξη που παρήγαγε περισσότερη ενέργεια από την ενέργεια που προσέπεσε πάνω στο στόχο- το πρώτο βήμα που θέτει τις βάσεις για μια δεκαετία μετασχηματισμού στην επιστήμη υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και την έρευνα σύντηξης.
Και ενώ η ανακάλυψη είναι ένα απίστευτο επιστημονικό επίτευγμα, η τεχνολογία απέχει ακόμη τουλάχιστον 20 χρόνια από το να καταστεί μια εμπορικά διαθέσιμη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η διαδικασία απαιτεί υλικά που είναι δύσκολο να παραχθούν, ενώ ο εξοπλισμός που απαιτείται για τη μετατροπή της ενέργειας που παράγεται από τη σύντηξη σε ηλεκτρική ενέργεια η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο δίκτυο επίσης δεν έχει αναπτυχθεί ακόμη, σύμφωνα με ειδικούς.
Καρδιές χοίρων μεταμοσχεύθηκαν με επιτυχία σε εγκεφαλικά νεκρά άτομα
Οι καρδιές των χοίρων χτυπούσαν για τρεις ημέρες μέσα στο στήθος δύο εγκεφαλικά νεκρών ασθενών που κρατήθηκαν στη ζωή με αναπνευστήρες. Το κατόρθωμα ανοίγει δρόμο για μελλοντικές κλινικές δοκιμές μεταμοσχεύσεων από χοίρο σε άνθρωπο, όπως ανακοίνωσαν οι χειρουργοί στο NYU Langone Health στη Νέα Υόρκη σε συνέντευξη Τύπου στις 12 Ιουλίου.
Στα μέσα Ιουνίου, οι χειρουργοί μεταμόσχευσαν τη μια καρδιά από έναν γενετικά τροποποιημένο χοίρο σε έναν 72χρονο βετεράνο του Βιετνάμ με καρδιακό ιστορικό. Ένας δεύτερος ασθενής έλαβε τη δεύτερη καρδιά χοίρου στις 6 Ιουλίου. Η ομάδα παρακολούθησε και τους δύο ασθενείς για 72 ώρες προτού τους αποσυνδέσει από το σύστημα μηχανικής υποστήριξης.
Το «χρυσό» μάτι της NASA
Στις 11 Ιουλίου, σε ζωντανή μετάδοση από τον Λευκό Οίκο, ο πρόεδρος των ΗΠΑ Τζο Μπάιντεν μοιράστηκε μαζί με εκατομμύρια ανθρώπους σε ολόκληρο τον κόσμο την πρώτη εικόνα από αυτό που κατονόμασε ως νέο “θαυματουργό” διαστημικό τηλεσκόπιο.
Δεν παρουσιάζονται πολλά τηλεσκόπια από τον Αμερικανό πρόεδρο, αλλά το James Webb Space Telescope, που κατασκευάστηκε από τη NASA με τη βοήθεια των ευρωπαϊκών και καναδικών διαστημικών υπηρεσιών, άξιζε αυτή την τιμή. Ήταν η πιο περίπλοκη επιστημονική διαστημική αποστολή που έχει γίνει ποτέ και με κόστος 10 δισεκατομμύρια δολάρια η πιο ακριβή και η πιο δύσκολη.
Η κατασκευή του τηλεσκοπίου στη Γη κράτησε 20 χρόνια και αντιμετώπισε πολλαπλές αποτυχίες. Νέοι κίνδυνοι προέκυψαν και κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του, μήκους 1,5 εκατομμυρίου χιλιομέτρων στο διάστημα, καθώς η γιγάντια ασπίδα του ξεδιπλώθηκε και ο χρυσός καθρέφτης του άνοιξε. Οι μηχανικοί σημείωσαν συνολικά 344 κρίσιμα βήματα - οποιοδήποτε από τα οποία θα μπορούσε να είχε καταδικάσει την αποστολή αν είχε γίνει λάθος.
Τα πρώτα δεδομένα και οι εικόνες που μεταδόθηκαν στη Γη από το JWST απέδειξαν ότι όλα άξιζαν τον κόπο. Ήταν «όμορφα» και «εκρηκτικά», σύμφωνα με τους αστρονόμους, αλλά αυτές οι εικόνες υποδήλωναν μόνο τι πρόκειται να ακολουθήσει . Με τον μεγαλύτερο καθρέφτη που έχει πετάξει ποτέ στο διάστημα και με μια σουίτα οργάνων ευαίσθητων στο υπέρυθρο φως, το JWST κοιτάει όσο περισσότερο μπορεί στο παρελθόν από οποιονδήποτε προκάτοχό του, για να αποκαλύψει εξαιρετικές λεπτομέρειες σε πιο κοντινά αντικείμενα και να αναλύσει τις ατμόσφαιρες των εξωγήινων κόσμων. Σχεδόν κανείς δεν αμφιβάλλει ότι το τηλεσκόπιο έφερε επανάσταση στην αστρονομία, και ότι αποτελεί την επιτυχία της χρονιάς που φεύγει.
