Glede na hitro spreminjanje tehnologij in znanosti lahko zlahka pozabimo tisto, česar pred nekaj leti nismo vedeli. V preteklem desetletju je prišlo do prebojev v fiziki, biologiji in astronomiji, če naštejemo le nekaj. Katera od teh odkritij so najpomembnejša, zgodovinarji najbrž presodijo, vendar se nekatere posledice odkritij v začetku desetletja začenjajo odmevati. Tukaj so naši izbranci za največji znanstveni napredek desetletja in presenetljiva odkritja.
2010: Prvo sintetično 'Življenje'
Znanstveniki so leta 2010 zameglili mejo med naravnim in umetno ustvarjenim z ustvarjanjem prvega organizma s sintetičnim genomom. Znanstveniki z inštituta J. Craig Venter so sestavili genom bakterije Mycoplasma mycoides od več kot milijon baznih parov DNK. Nato so ta človeški genom vstavili v drugo bakterijo, Mycoplasma capricolum, ki je bila izpraznjena iz njegove DNK. The M. capricolumStroji so kmalu začeli prevajati navodila tega sintetičnega genoma v delovanje, kar je prav tako reproduciralo M. mycoides bi.
Od tega preboja znanstveniki še naprej napredujejo v sintetični biologiji. Leta 2016 so znanstveniki zgradili najmanjši sintetični mikrob do zdaj, z le 473 geni. Leta 2017 so napovedali ustvarjanje petih sintetičnih kromosomov kvasovk; načrt je nadomestiti vseh 16 kromosomov v kvasovkah s sintetičnimi kromosomi, ki bi jih lahko prilagodili za izvajanje določenih nalog, na primer množično proizvodnjo antibiotikov ali celo ustvarjanje laboratorijsko gojenega mesa.
2011: Preventivno zdravljenje HIV
Danes veliko ljudi z velikim tveganjem za okužbo z virusom imunske pomanjkljivosti pri ljudeh (HIV), ki povzroča aids, dnevno popije tablete, da zmanjša njihovo tveganje. Ameriška uprava za hrano in zdravila je leta 2012 v ta namen odobrila zdravilo Truvada. Toda leta 2011 je bila objavljena velika študija, ki je postavila temelj za to spremembo morja pri preprečevanju virusa HIV.
Ta študija, ki jo je revija Science poimenovala "preboj leta", je prva po letu 1994 pokazala nov način za preprečevanje prenosa virusa HIV z ene osebe na drugo. (Leta 1994 so raziskovalci poročali, da so našli farmacevtsko možnost za preprečevanje prenosa virusa HIV z nosečnice na njen plod.) Študija se je začela leta 2005, rezultati iz leta 2011 pa so bili vmesni rezultati. Raziskovalci so v teh podatkih ugotovili 96-odstotno zmanjšanje prenosa virusa HIV. Končni podatki, ki vključujejo celotno desetletno raziskavo, o kateri so poročali leta 2016 v The New England Journal of Medicine, so pokazali za 93% zmanjšanje prenosa virusa HIV.
2012: Higgs Boson
Julija 2012 so znanstveniki, ki delajo na največjem pospeševalniku delcev na svetu, napovedali, da bodo zadeli umazanijo. Poskusi na velikem hadronskem trkalniku (LHC) so končno odkrili dokaze o zadnjem neodkritem delcu, ki ga je napovedoval standardni fizikalni model.
Najden je bil Higgsov bozon. To je delec, povezan s Higgsovim poljem, energetsko polje na korenu, zakaj imajo delci maso. Delci pridobijo maso s kleščanjem po tem tridimenzionalnem polju, kar ustvarja drobne motnje v polju. (Močnejše so njihove interakcije s poljem, večja je masa.) Ko polje na določenem mestu doživi velik izbruh energije, sproži Higgsov bozon. Leta 2013 so fiziki potrdili, da so bila njihova opažanja iz leta 2012 res nedopustni delec, ki so ga včasih imenovali "božji delček" zaradi njegove vloge, da daje vse ostale delce mase.
Odkritje Higgsa je postavilo nova vprašanja fizikom. Delci so bili nekoliko lažji, kot bi predvidevali nekateri medsebojni vplivi z drugimi elementarnimi delci, kar pomeni, da se je kdo potrudil na matematiki ali pa je več kot ena vrsta Higgsov - morda tudi težji Higgsov, ki še ni bil odkrit. Fiziki zdaj uporabljajo LHC za iskanje teh možnih težkih Higgsov.
Lucas Taylor / CMS
Po skoraj 35 letih zingov preteklih planetov in lune je Nasina sonda Voyager 1 zgodovino postavila leta 2013, ko so znanstveniki sporočili, da je vesoljsko plovilo avgusta 2012 uradno zapustilo sončni sistem.
Sonda se je začela z Zemlje leta 1977 in naslednje desetletje je raziskovala Jupiter, Saturn, Uran, Neptun in njihove lune. Leta 2013 so podatki, poslani nazaj s sonde, predlagali spremembe gostote elektronov okoli Voyagerja 1 - kar je glavni namig, da je vesoljsko plovilo zapustilo meje sončnega sistema. Voyager 1 bo na Zemljo še naprej pošiljal informacije o medzvezdnem vesolju do približno leta 2025. Po tem bo nastavljen za dolgo, tiho upokojevanje v globokem vesolju, z možnostjo, da bo morda nekega dne kakšna tuja življenjska oblika opazila malo sondo in njen zlati zapis, časovna kapsula, ki vsebuje slike ljudi, zemljevide našega osončja in druge namige o obstoju civilizacije na Zemlji.
2014: Gravitacijski valovi
Pred letom 2014 so znanstveniki imeli le posredne dokaze o velikem udaru, teoriji, ki opisuje moteče širjenje vesolja, ki se je zgodilo pred 13,8 milijarde let in je rodilo naše vesolje. Toda leta 2014 so znanstveniki prvič opazili neposredne dokaze o tej kozmični ekspanziji, čemur so nekateri za začetek vesolja rekli "puška za pušenje".
Ti dokazi so nastali v obliki gravitacijskih valov, dobesednih valov v vesolju in času, ki so ostali od prvega dela sekunde po velikem udaru. Te valovanja so povzročile spremembe polarizacije v kozmičnem mikrovalovnem ozadju, kar je sevanje, ki je ostalo od zgodnjega vesolja. Spremembe polarizacije imenujemo B-načini. Prav te B-načine so znanstveniki zaznali z uporabo teleskopskega teleskopskega ekstragalaktičnega polarizacije 2 (BICEP2) na Antarktiki.
Od takrat gravitacijski valovi še naprej razkrivajo skrivnosti vesolja, kot je dinamika trkov črnih lukenj in zrušitev med nevtronskimi zvezdami. Gravitacijski valovi lahko celo pomagajo, da se končno prikrije, kako hitro se vesolje širi.
2015: Prvo CRISPR urejanje človeških zarodkov
Morda je največja biomedicinska zgodba desetletja nastanek tehnologije za urejanje genov, imenovane CRISPR, iz relativne nejasnosti. Ta tehnologija izhaja iz naravnih obrambnih mehanizmov nekaterih bakterij; gre za niz ponavljajočih sekvenc genov, vezanih na encim Cas9, ki deluje kot par molekulskih škarj. Genske sekvence je mogoče urediti tako, da se v določen segment DNK postavijo oči, ki usmeri encim Cas9, da začne vstopiti in začeti sekati.
S tem sistemom lahko znanstveniki zlahka izbrišejo in vstavijo koščke DNK v žive organizme, kar ima očitne posledice za ozdravitev genetskih bolezni - in morda vodi do dojenčkov po meri. Prvi korak po tej potencialni poti je bil narejen leta 2015, ko so znanstveniki z univerze Sun Yat-sen na Kitajskem sporočili, da so s pomočjo CRISPR naredili prve genetske spremembe človeških zarodkov. Zarodki niso bili sposobni preživeti in postopek je bil le delno uspešen - vendar je poskus prvi spodbudil etično mejo, o kateri znanstvena skupnost razpravlja do danes.
2016: Exoplanet odkrit v življenjski coni
Najbližji sosed eksoplaneta Zemlje, ki so ga odkrili leta 2016, je oddaljen le 4,2 svetlobna leta - ima potencial, da gosti življenje.
To ne pomeni, da je planet, ki so ga poimenovali Proxima b, zagotovo bivalni, vendar prebiva v območju bivanja svoje zvezde, kar pomeni, da kroži nad svojo zvezdo na razdalji, ki bi omogočala, da tekoča voda obstaja na površini planeta. Na planetu kroži Proxima Centauri; niha v gibanju te zvezde, ko je planet mimo namigoval na obstoj Proxime b.
Znanstveniki so od odkritja opazovali superflake z visoko sevanjem iz Proxime Centauri, ki so eksplodirali eksoplanet, kar je drastično zmanjšalo možnosti, da bi življenje lahko preživelo na Proximi b. Ugotovili pa so tudi, da je v bližini Proxime b lahko okoli več planetov.
2017: Najstarejši fosili Homo sapiens potiskajo vrste nazaj 100.000 let
Kako dolgo že Homo sapiens gostovali po planetu? Odkritje, objavljeno leta 2017, je časovni načrt potisnilo nazaj na 300.000 let.
To je 100.000 let dlje, kot so prej verjeli. Raziskovalci so našli 300.000 let stare kosti v jami v Maroku, kjer se je med lovom morda zateklo vsaj pet posameznikov. Kraj odkritja - v severni Afriki, ne v vzhodni Afriki, kjer je bila prejšnja najstarejša Homo sapiens najdeno je bilo fosilov - namiguje, da se naša vrsta morda ni razvila najprej v vzhodni Afriki in kasneje sevala drugje. Namesto tega Homo sapiens bi se lahko razvil po vsej celini.
2018: Prvi živi CRISPR dojenčki
Le tri leta po prvem urejanju neživih človeških zarodkov s CRISPR je nekdo prestopil še eno linijo urejanja genov. Tokrat je kitajski znanstvenik Jiankui sporočil, da je uredil genome dveh zarodkov, ki sta jih nato vsadila s pomočjo IVF (in vitro oploditev) v maternico in rodila: dvojčici, ki sta prvi na svetu CRISPR.
Uredil ga je gen, imenovan CCR5 - sprememba, ki naj bi teoretično morala otroke narediti manj ranljive za okužbo z virusom HIV. Številni znanstveniki so bili zgroženi, da bo v tem okviru sprejel korak urejanja genov, zlasti glede na razpoložljive in manj tehnološko intenzivne metode preprečevanja virusa HIV (na primer preventivno protiretrovirusno zdravljenje). Kasneje so podatki, ki so jih objavili raziskovalci, nakazovali, da so pri deklicah dejansko povzročili prej neznano mutacijo, namesto da bi reproducirali znano mutacijo.
Morebitni neželeni učinki za dekleta še vedno niso znani, prav tako usoda znanstvenika, ki je uredil montažo. Januarja 2019 je The New York Times poročal, da se bo na Kitajskem verjetno soočil s kazensko ovadbo, čeprav ni jasno, po katerih zakonih bi ga lahko obtožili.
2019: Prva podoba črne luknje
Črne luknje so bile že od nekdaj astronomska fascinacija: vemo, da so tam, a ker svetloba ne more uiti izven njihovih obzorij, so tudi nekako nevidna.
Do tega leta: Znanstveniki so prvič ujeli sliko črne luknje. Tema portreta je bila črna luknja v središču galaksije Messier 87, široka kot naš celotni osončje. Slika je videti kot žareče krof snovi, ki obdaja črno brezno; to je prah in plin, ki kroži proti vrnitvi črne luknje. Odkritje je zaslužilo raziskovalce, ki so sodelovali pri nagradi za preboj leta 2020, eni najprestižnejših nagrad v znanosti. Zdaj delajo tako, da ujamejo ne samo slike, ampak filme, črne luknje.
