Jaka nauka rozbłysła w ciągu roku i w ciągu pierwszych dziesięciu lat tysiąclecia • Piotr Pietrow • Wiadomości naukowe o "elementach" • Nauka i społeczeństwo, biologia, fizyka, astronomia

Jaka nauka rozbłysła w nadchodzącym roku i w pierwszych dziesięciu latach tysiąclecia

Okładka magazynu Nauka 17 grudnia 2010: "Odkrycia dekady i przełom roku". Tym razem redakcja wybrała nie tylko najważniejsze osiągnięcie naukowe ("przełom") roku wychodzącego, ale także podsumowała pierwszą dekadę XXI wieku, podkreślając kilkanaście najważniejszych odkryć przyrodniczych dokonanych w tym okresie.

Redakcja Nauka tym razem podsumował nie tylko rok, ale i dekadę. Najważniejszym przełomem naukowym roku jest pierwsza maszyna kwantowa – mechanizm działający zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, a nie klasycznej. Inne przełomowe osiągnięcia w 2010 r. Obejmują stworzenie komórki ze sztucznie zsyntetyzowanym genomem, odszyfrowanie znacznej części genomu neandertalczyka oraz nowy postęp w walce z AIDS – żel pochwowy, który zmniejsza ryzyko zarażenia się HIV u kobiet. Dziesięć najważniejszych naukowych odkryć dekady to wyniki badań ciemnej materii genomu (rozległe niekodujące sekwencje zaangażowane w regulację pracy genów), nowe metody kosmologii i paleontologii, wykrywanie wody na Marsie, wynalezienie metod przeprogramowania komórek,wyniki badań mikroorganizmów żyjących w ludzkim ciele, wykrycie setek planet pozasłonecznych, wyjaśnienie roli procesów zapalnych w chorobach przewlekłych, stworzenie systemów o ujemnym współczynniku załamania (metamateriały) i dowody antropogenicznego ocieplenia klimatu Ziemi.

Nauka, jedno z czołowych czasopism naukowych, pod koniec każdego roku, tradycyjnie podsumowuje wyniki, nazywając je najważniejszymi przełom (przełom), dokonane w nauce w trakcie roku wychodzącego, a także inne osiągnięcia, które mogą kwalifikować się do tego honorowego tytułu. Oprócz tej tradycji, tym razem redaktorzy czasopisma podsumowali wyniki nie tylko roku, ale także dekady, wymieniając dziesięć najważniejszych odkryć (wglądów) dokonanych w pierwszych dziesięciu latach trzeciego tysiąclecia.

Przełom w roku 2010 nazwano stworzenie pierwszej maszyny kwantowej – drobnego mechanizmu, który nie działa zgodnie z prawami mechaniki klasycznej (jak wszystkie wcześniej wykonane urządzenia), ale zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, które są posłuszne cząsteczkom, atomom i cząstkom subatomowym. W oparciu o to urządzenie można tworzyć sensory siły, wielokrotnie bardziej czułe niż te używane dzisiaj.Takie czujniki pozwolą zarejestrować najcieńsze mechaniczne drgania. Ponadto takie urządzenia znajdą szerokie zastosowanie w dziedzinie eksperymentalnej weryfikacji teoretycznych konstrukcji fizyki kwantowej.

Oprócz najważniejszego przełomu roku, w czasopiśmie przedświątecznym czasopisma, jak zwykle, wymieniono inne osiągnięcia naukowe, które pretendują do tego tytułu. Pierwszą z nich jest stworzenie przez Craiga Ventera pierwszej żywej komórki, której genom został całkowicie sztucznie zsyntetyzowany. Inni pretendenci obejmują dekodowania dużą część genomu naszych najbliższych krewnych – Neandertalczycy (wśród których były, jak się okazało, nie tylko naszej rodziny, ale także naszych przodków, ponieważ starożytni ludzie współcześni Krzyżował z neandertalczyków, z których mamy odziedziczone niektóre geny), jak również opracowanie żelu dopochwowego na bazie leku Tenofovir (Tenofowir), znacznie zmniejszając ryzyko zarażenia się HIV u kobiet.

Pierwszą maszyną kwantową jest mikroskopijna (porównywalna wielkością do grubości ludzkiego włosa) wibrująca płyta z azotku aluminium, pokryta aluminium.Mechaniczne oscylacje tej płyty powodują oscylacje pola elektrycznego, które można zarejestrować. Oscylacje płytek można regulować za pomocą kubitu, wysyłając lub usuwając pojedyncze kwanty energii na płycie. Ilustracja z wydania magazynu NaukaStworzenie pierwszego żywego organizmu ze sztucznie zsyntetyzowanym genomem było jednym z najbardziej głośnych wydarzeń, jakie miały miejsce w nauce w 2010 roku. Napisano nawet o publikacjach niezwiązanych bezpośrednio z biologią. W szczególności informacje te pojawiły się na okładce brytyjskiego magazynu Ekonomista (22 maja)

Następujące osiągnięcia zostały nazwane dziesięcioma najważniejszymi odkryciami dekady:

1) Ciemna materia genomu: dekodowanie genomów ludzi, myszy i wielu innych organizmów wykazało, że niekodujące sekwencje zajmują o wiele więcej miejsca w genomach, niż można się było spodziewać. Główną funkcją tej "ciemnej materii" jest najwyraźniej regulacja pracy genów. Ta regulacja odbywa się za pomocą białek i RNA, których rola w pracy komórek nie była ograniczona do zapewnienia mechanizmów syntezy białek. W tym samym czasie na RNA, jak się okazało, informacje są odczytywane nie tylko z genówale także z większością niekodujących sekwencji nukleotydowych w DNA. Funkcjonowanie znacznej części takich naukowców zajmujących się RNA nadal musi się rozgryźć.

2) Nowe metody kosmologii, co pozwoliło nam obliczyć stosunek zwykłej materii, ciemnej energii i ciemnej materii we Wszechświecie, jak nigdy dotąd. Dokonano tego w dużej mierze dzięki rejestracji mikrofalowego promieniowania tła pozostałego po Wielkim Wybuchu i wciąż docierającego do Ziemi z odległych krawędzi naszego szybko rozszerzającego się Wszechświata. Dzięki nowym metodom i nowym konstrukcjom teoretycznym, opartym na wynikach uzyskanych z ich pomocą, kosmologia ewoluowała od pola hipotez i przypuszczeń do dość ścisłej nauki.

3) Nowe metody paleontologii, takie jak fluoroskopia skał zawierających skamieniałości, w połączeniu z komputerowym modelowaniem trójwymiarowej struktury tych pozostałości, a także, w szczególności, analiza zachowanych cząsteczek DNA i białek organizmów kopalnych. Jednym z najgłośniejszych osiągnięć w badaniach DNA szczątków kopalnych było odkrycie nowego gatunku (lub rasy) starożytnych ludzi, którego szczątki zostały zachowane w jaskini Denisova w Ałtaju.

4) Woda na Marsie: ostatnie badania wykazały, że Mars ma wodę w postaci lodu, która stosunkowo niedawno (według standardów geologicznych) może być w stanie płynnym. Tam, gdzie jest woda w stanie ciekłym, życie jest możliwe, chociaż nauka wciąż nie wie, czy istnieje (i była) życie na Marsie, teraz podstawową możliwość jej istnienia można uznać za udowodnioną. Nie można wykluczyć, że żywe organizmy mogły kiedyś dostać się z Marsa na Ziemię za pomocą meteorytów powstałych w wyniku zderzenia z Marsiem pewnej liczby asteroid.

5) Przeprogramowanie komórek: Metody genetyki molekularnej umożliwiły przekształcenie zróżnicowanych komórek wyekstrahowanych z organizmu wielokomórkowego w pluripotencjalne (z których mogą się rozwijać komórki różnych typów). Te sztuczne analogi embrionalnych komórek macierzystych są już szeroko stosowane w badaniach biologicznych i medycznych. Na ich podstawie można opracować nowe metody leczenia wielu chorób, w tym te, w których lekarstwo wciąż jest bezsilne.

6) Ludzki mikrobiom: zestaw mikroorganizmów (głównie bakterii), które zamieszkują organizm człowieka: przewód pokarmowy, skóra, układ rozrodczy.Istnienie tych organizmów jest znane od dawna, ale dopiero w ostatnich latach ich całość stała się przedmiotem ścisłych badań. Badania pokazują, że wpływ mikrobiomu na życie i zdrowie organizmu jest znacznie większy niż wcześniej sądzono. To samo dotyczy virum – zestawu wirusów obecnych w ciele.

Stosunek różnych grup mikroorganizmów (wymienionych poniżej) w społecznościach zamieszkujących ciało ludzkie: okrężnicę (dwukropek), jamę ustną (usta), przełyk (przełyk), skórę (skórę), żołądek (żołądek) i pochwę (pochwę). Ilustracja z wydania magazynu Nauka

7) Egzoplanety (planety pozasłoneczne, czyli planety krążące wokół Słońca, ale wokół innych gwiazd) zostały odkryte pod koniec XX wieku, chociaż ich istnienie sugerował Giordano Bruno. Nowe metody opracowane na początku XXI wieku pozwoliły na poszukiwanie takich planet w strumieniu. Teraz są już znani z ponad pięciuset osób, a ich badania dostarczają bogatego materiału na wnioski dotyczące struktury układów planetarnych, a także ich pochodzenia i rozwoju.

8) Rola zapalenia w chorobach przewlekłych: Do niedawna zapalenia postrzegały przede wszystkim obronną reakcję organizmu na infekcję lub uszkodzenie.W ciągu ostatniego dziesięciolecia otworzyła się kolejna ciemna strona zapalenia: ich udział w rozwoju raka, cukrzycy, choroby Alzheimera i szeregu innych chorób przewlekłych.

9) Metamateriały – systemy optyczne opracowane w ciągu ostatniej dekady, które mają ujemny współczynnik załamania światła i pozwoliły pokonać granice rozdzielczości soczewek optycznych, a także zbadać szereg wcześniej niedostępnych efektów optycznych.

Metamateriały, których możliwości zostały przewidziane przez rosyjskiego fizyka Wiktora Georgiewicza Veselago w 1968 roku, kierują światło (lub promieniowanie mikrofalowe) w taki sposób, że mogą się zginać wokół małych obiektów, jakby czyniły je niewidocznymi. Technologia ta umożliwia wykonanie specjalnych soczewek płaskich o lepszej rozdzielczości w porównaniu do konwencjonalnych obiektywów o zakrzywionej powierzchni. Ilustracja z wydania magazynu Nauka

10) Antropogeniczne ocieplenie klimatu: w ciągu ostatniej dekady klimatolodzy otrzymali przekonujące dowody na to, że globalne ocieplenie ma miejsce na naszej planecie, a także, że tym razem jest to spowodowane działalnością gospodarczą ludzkości.Konsekwencje tego procesu mogą być katastrofalne, więc walka z nim jest jednym z najważniejszych praktycznych zadań stojących przed politykami i naukowcami. Niestety, postęp w tym kierunku jest nadal niewielki.

Ta lista dziesięciu odkryć oczywiście nie odzwierciedla wszystkich wybitnych osiągnięć nauki w ostatnich latach. Wśród wymienionych osiągnięć są jednak ci, którzy bez wątpienia zapewnili miejsce w dziesiątce najważniejszych osiągnięć naukowych dekady.

Omówienie tych osiągnięć, redaktor naczelny Nauka Bruce Alberts (Bruce Alberts) zastanawia się, czy nauka zawsze otworzy nowe horyzonty, czy prędzej czy później wszystkie najważniejsze odkrycia zostaną dokonane i nie odkryje się niczego zupełnie nowego. W każdym razie, dzisiejsi naukowcy są bardzo dalecy od rozważenia ich pracy. Ponadto można mieć nadzieję, że taki moment nigdy nie nadejdzie, a dzięki rozwiązaniu niektórych tajemnic nauka znajdzie zawsze inne, głębsze. Ta opcja wygląda bardziej atrakcyjnie dla naukowca niż możliwość dojścia do finału i odpoczynku na laurach.

Źródła:
1) Bruce Alberts. Czy granica jest naprawdę nieskończona? // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. str. 1587.
2) Adrian Cho. Przełom roku: pierwsza maszyna kwantowa // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1604.
3) Odsuwając się od lasu Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1612-1613.
4) Elisabeth Pennisi. Świecenie światła na "ciemnej materii" genomu // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1614.
5 Adrian Cho. Przepis na kosmos // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1615.
6) Ann Gibbons. Drobiazgowa maszyna czasu powraca do starożytnego życia // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1616.
7) Richard A. Kerr. Kolejka górska zanurza się w marsjańskiej wodzie – i życiu? // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1617.
8) Gretchen Vogel. Komórki przepisują własne przeznaczenie // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V 330. P. 1618.
9) Elisabeth Pennisi. Ciała pracowite drobnoustroje mają zaległy szacunek // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1619.
10) Yudhijit Bhattacharjee. Obce planety trafiły na rynek towarowy // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1620.
11) Jennifer Couzin-Frankel. Zapalenie obnaża ciemny bok // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1621.
12) Robert F. Service, Adrian Cho. Dziwne nowe sztuczki ze światłem // Nauka. 17 grudnia 2010 r. V. 330. P. 1622.
13) Richard A. Kerr, Eli Kintisch. Klimatologowie czują Nauka. 17 grudnia 2010 r. V 330. P. 1623.

(Wszystkie artykuły są dostępne bezpłatnie po rejestracji na stronie internetowej czasopisma, gdzie oddzielna strona poświęcona jest odkryciom dekady i przełomu roku, na dole których znajdują się linki do oryginalnych publikacji laureatów i nominowanych).

Zobacz także:
1) Adam Mann. 2010: Rok, w którym … // Nature. 23/30 grudnia 2010 r. V. 468. P. 1014-1016 (cała nota jest publicznie dostępna).
2) Mikhail Gelfand. Chimera Craiga Ventera // Troitsky Variant. 25 maja 2010 r. Nr 54 P. 12.
3) Alexander Markov. Stworzono pierwsze żywe stworzenie z syntetycznym genomem "Elementy", 05/25/2010.
4) Elena Naimark. Odczytywano genom neandertalczyka: neandertalczycy pozostawili swój ślad na genach współczesnych ludzi, Elements, 10.05.2010.
5) Alexander Borisov. AIDS utknął w żelu, Gazeta.ru, 07/20/2010.

Petr Petrov


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: