V zadnjem desetletju smo začeli nekaj resnično revolucionarnega napredka v znanosti, od odkritja Higgsovega bozona do uporabe CRISPR za Sci-Fi esque urejanje genov. Toda kakšni največji preboji še čakajo? Live Science je več strokovnjakov na svojem področju vprašal, katera odkritja, tehnike in razvoj so najbolj navdušeni, ko se bodo pojavila leta 2020.
Medicina: Univerzalno cepivo proti gripi
Univerzalni odstranjevanje gripe, ki znanstvenike izmika desetletja, je morda resnično prelomen zdravstveni napredek, ki bi se lahko pokazal v naslednjih 10 letih.
"Nekako se je šalilo, da je univerzalno cepivo trajno oddaljeno le pet do 10 let," je dejal dr. Amesh Adalja, specialist za nalezljive bolezni in višji znanstvenik Centra za zdravstveno varnost Johns Hopkins v Baltimoru.
Toda zdaj se zdi, da je to "morda dejansko res," je Adalja povedal Live Science. "Različni pristopi k univerzalnim cepivom proti gripi so v naprednem razvoju in obetavni rezultati se začenjajo prikupljati."
V teoriji bi univerzalno cepivo proti gripi zagotovilo dolgotrajno zaščito pred gripo in odpravilo potrebo po vsakoletnem odstranjevanju gripe.
Nekateri deli virusa gripe se nenehno spreminjajo, drugi pa ostajajo večinoma nespremenjeni iz leta v leto. Vsi pristopi k univerzalnemu cepivu proti gripi ciljajo na dele virusa, ki so manj spremenljivi.
Letos je Nacionalni inštitut za alergije in nalezljive bolezni (NIAID) začel prvo preskušanje univerzalnega cepiva proti gripi na ljudeh. Cilj imunizacije je povzročiti imunski odziv proti manj spremenljivemu delu virusa gripe, znanemu kot "steblo hemaglutinina (HA)". Ta študija prve faze bo proučevala varnost eksperimentalnega cepiva in imunske odzive udeležencev nanj. Raziskovalci upajo, da bodo svoje začetne rezultate poročali v začetku leta 2020.
Še en kandidat za univerzalno cepivo, ki ga je pripravilo izraelsko podjetje BiondVax, je trenutno v fazi 3, kar je napredna stopnja raziskav, ki preučuje, ali je cepivo res učinkovito - kar pomeni, da ščiti pred okužbo pred katerim koli sevom gripe. Kandidat za cepivo vsebuje devet različnih beljakovin iz različnih delov virusa gripe, ki se med sevi gripe malo razlikujejo, poroča The Scientist. V študijo se je včlanilo že več kot 12.000 ljudi, rezultate pa pričakujejo konec leta 2020, so sporočili iz podjetja.
Nevroznanost: večji, boljši mini možgani
V zadnjem desetletju so znanstveniki uspešno gojili mini možgane, znane kot "organoidi", iz človeških matičnih celic, ki se diferencirajo v nevrone in se sestavijo v 3D strukture. Zdaj je možganske organoide mogoče vzgajati le na drobne koščke možganov v zgodnjem razvoju ploda, pravi dr. Hongjun Song, profesor nevroznanosti na Medicinski šoli Perelman na Univerzi v Pensilvaniji. Toda to bi se lahko spremenilo v naslednjih 10 letih.
"Resnično bi lahko modelirali, ne le raznolikost vrst celic, ampak celično arhitekturo" možganov, je dejal dr. Song. Zreli nevroni se razporedijo po plasteh, stebrih in zapletenih vezjih v možganih. Trenutno organoidi vsebujejo samo nezrele celice, ki ne morejo hraniti teh zapletenih povezav, vendar je dr. Song dejal, da pričakuje, da bo to polje v prihodnjem desetletju premagalo ta izziv. Z miniaturnimi modeli možganov v roki bi lahko znanstveniki ugotovili, kako se odvijajo nevrorazvojne motnje; kako nevrodegenerativne bolezni razgrajujejo možgansko tkivo; in kako lahko možgani različnih ljudi reagirajo na različna farmakološka zdravljenja.
Nekega dne (čeprav morda ne čez 10 let) bodo znanstveniki celo lahko gojili "funkcionalne enote" nevronskega tkiva, da bi nadomestili poškodovane predele možganov. "Kaj pa, če imate vnaprej izdelano funkcionalno enoto, ki bi jo lahko kliknili v poškodovane možgane?" Song je rekel. Trenutno je delo zelo teoretično, toda "mislim, da bomo v naslednjem desetletju vedeli," ali bi lahko delovalo, je dodal.
Podnebne spremembe: Preoblikovani energetski sistemi
V tem desetletju naraščajoča gladina morja in bolj ekstremni podnebni dogodki so razkrili, kako krhki je naš čudovit planet. Toda kaj drži naslednje desetletje?
"Mislim, da bomo pri preiskovanju podnebja doživeli preboj," je dejal Michael Mann, ugledni profesor meteorologije na Penn State University. "Toda potrebujemo politike, ki bodo pospešile ta prehod, in potrebujemo politike, ki bodo podpirali te politike," je povedal za Live Science.
V naslednjem desetletju bo "preobrazba energetskih in transportnih sistemov v obnovljive vire že dobro potekala, razvili pa se bodo novi pristopi in tehnologije, ki nam omogočajo hitrejšo pot," je dejal Donald Wuebbles, profesor atmosferskih znanosti na Univerza v Illinoisu v Urbani-Champaign. In "vse večji vplivi podnebja zaradi hudih vremenskih razmer in morda dviga gladine morja končno dobijo dovolj pozornosti ljudi, da resnično resno jemljemo podnebne spremembe."
Dobra stvar tudi zato, ker na podlagi nedavnih dokazov obstaja strašljiva, bolj špekulativna možnost: Znanstveniki morda podcenjujejo vplive podnebnih sprememb na to stoletje in širše, je dejal Wuebbles. "O tem bi se morali naučiti še veliko več. desetletje. "
Fizika delcev: Iskanje osi
V zadnjem desetletju je bila največja novica zelo majhnih na svetu odkritje Higgsovega bozona, skrivnostnega "božjega delca", ki drugim delcem posoja njihovo maso. Higgs je veljal za vrhunski dragulj v Standardnem modelu, vladajoči teoriji, ki opisuje živalski vrt subatomskih delcev.
Toda z odkritjem Higgsa so številni drugi manj znani delci začeli zasedati sredino. V tem desetletju smo smiselno poiskati še enega od teh nedostopnih, še vedno hipotetičnih delcev - aksio, je dejal fizik Frank Wilczek, nobelovec laureatka na Massachusetts Institute of Technology. (Wilczek je leta 1978 prvič predlagal os). Aksija ni nujno en sam delček, temveč razred delcev z lastnostmi, ki redko posegajo v navadno snov. Axioni bi lahko razložili dolgoletno zagonetko: Zakaj se zdi, da fizikalni zakoni delujejo enako tako na delce materije kot tudi na njihove partnerje proti krčmi, tudi če so njihove prostorske koordinate obrnjene, kot je poročala Live Science.
Aksije so eden vodilnih kandidatov za temno snov, nevidno snov, ki drži galaksije skupaj.
"Najti os bi bil zelo velik dosežek v temeljni fiziki, še posebej, če se zgodi po najverjetnejši poti, to je z opazovanjem kozmičnega ozadja aksionov, ki zagotavlja 'temno snov." "Je dejal Wilczek. "Obstaja poštena možnost, da bi se to lahko zgodilo v naslednjih petih do desetih letih, saj ambiciozne eksperimentalne pobude, ki bi lahko prišle tja, cvetijo po vsem svetu. Zame je pomembnost odkritja in verjetnost, da se bo zgodilo, to je najboljše stavite. "
Med temi pobudami je eksperiment Axion Dark Matter Experiment (ADMX) in sončni teleskop CERN Axion, dva glavna instrumenta, ki lovita za temi nedosegljivimi delci.
Kljub temu pa obstajajo tudi druge možnosti - morda še zaznamo gravitacijske valove ali valovanje v vesolju, ki izvirajo iz najzgodnejšega obdobja v vesolju, ali druge delce, znane kot šibke medsebojne masivne delce, ki bi lahko razložili tudi temno snov, je povedal Wilczek .
Eksoplaneti: ozračje, podobno Zemlji
6. oktobra 1995 se je naše vesolje nekako povečalo, ko je par astronomov napovedal odkritje prvega eksoplaneta, ki je krožil po zvezdi, podobni soncu. Poimenovana 51 Pegasi b, je krogla pokazala prijetno orbito okoli svoje gostiteljske zvezde v le 4,2 zemeljskih dneh in maso približno polovico Jupitrove. Po navedbah NASA je odkritje za vedno spremenilo "način, kako vidimo vesolje in svoje mesto v njem." Več kot desetletje pozneje so astronomi zdaj potrdili 4.104 svetov, ki krožijo okoli zvezd zunaj našega osončja. To je veliko svetov, ki so bili neznani pred nekaj več kot desetletjem.
Torej, nebo je meja za naslednje desetletje, kajne? Po besedah Sara Seager iz Massachusetts Institute of Technology, absolutno. "To desetletje bo veliko za astronomijo in za eksoplaneto s predvidenim lansiranjem vesoljskega teleskopa James Webb," je dejal Seager, planetarni znanstvenik in astrofizik. Kozmični naslednik vesoljskega teleskopa Hubble, JWST, naj bi bil predstavljen leta 2021; prvič bodo znanstveniki lahko "videli" eksoplanete v infrardeči povezavi, kar pomeni, da lahko opazijo celo slabe planete, ki krožijo daleč stran od svoje gostiteljske zvezde.
Poleg tega bo teleskop odprl novo okno v značilnosti teh tujih svetov. "Če obstaja pravi planet, bomo lahko na majhnem skalnem planetu zaznali vodno paro. Vodna para kaže na tekoče vodne oceane - ker je tekoča voda potrebna vse življenje, kot jo poznamo, bi bilo to zelo veliko , "Je Seager povedal Live Science. "To je moje upanje številka ena za preboj." (Končni cilj je seveda najti svet z atmosfero, podobno atmosferi Zemlje, po NASA; z drugimi besedami, planet s pogoji, ki lahko podpirajo življenje.)
In seveda bo nekaj rastočih bolečin, ugotavlja Seager. "Z JWST in izjemno velikimi zemeljskimi teleskopi, ki naj bi prišli po spletu, se skupnost eksoplanetov trudi, da bi se iz posameznih ali majhnih prizadevanj ekipe preoblikovala v velika sodelovanja več deset ali več sto ljudi. LIGO), vendar je kljub vsemu težko, "je dejala ob sklicevanju na Observatorij gravitacijskega valovanja Laser Interferometer, ogromno sodelovanje, ki vključuje več kot 1000 znanstvenikov po vsem svetu. Prvotno je bilo objavljeno na Live Science.
