Šest velikih znanstvenih otkrića u ovom desetljeću

Shutterstock

Od otkrića elemenata koji čine osnovu života na Marsu do velikih uspjeha u uređivanju gena i uspona umjetne inteligencije, prenosimo šest velikih znanstvenih otkrića koja su oblikovala desetljeće na izmaku.

Jesmo li sami u svemiru?

Još ne znamo je li na Marsu ikada bilo života, ali zahvaljujući malenom robotu na šest kotača znamo da je Crveni Planet bio nastanjiv. Nedugo nakon slijetanja 6. kolovoza 2012., NASA-in rover Curiosity otkrio je zaobljene kamenčiće, novi dokaz da su na tom planetu prije više milijardi godina tekle rijeke.

Od tada je prikupljeno još dokaza koji dokazuju da je na Marsu zaista bilo puno vode i da je njegova površina bila prekrivena vrućim izvorima, jezerima i možda čak oceanima. Curiosity je 2014. također otkrio elemente koji čine osnovu života, odnosno složenih organskih molekula. Tako se nastavlja potraga za dokazima da život kakav poznajemo na Zemlji nije jedini u svemiru ili da barem nije bio uvijek.

Dva nova rovera bit će lansirana iduće godine, američki Mars 2020 i europski Rosalind Franklin, koji će tragati za drevnim mikrobima. “Ulazeći u novo desetljeće, istraživanje Marsa promijenit će fokus s pitanja ‘Je li Mars bio nastanjiv?’ na pitanje ‘Je li Mars podržavao ili podržava li život?’, rekla je Emily Lakdawalla, geologinja američke neprofitne zaklade Planetarno društvo.

Einstein je bio u pravu (ponovo)

Dugo smo mislili da je maleni kutak svemira koji nazivamo domom jedinstven, ali promatranja koja je omogućio svemirski teleskop Kepler pokazala su da smo bili u krivu. Lansiran 2009., Kelper je pomogao da se identificira više od 2600 planeta izvan Sunčeva sustava, poznatih kao egzoplaneti, a astronomi vjeruju da svaka zvijezda ima planet, što znači da ih postoje milijarde.

Keplerova nasljednika, teleskop TESS, NASA je lansirala 2018. nastavljajući potragu za izvanzemaljskim životom. U idućem desetljeću možemo očekivati detaljnije analize kemijskog sastava atmosfera tih planeta, rekao je Tim Swindle, astrofizičar Sveučilišta u Arizoni.

Ove godine smo također prvi put ugledali crnu rupu zahvaljujući prijelomnom radu mreže teleskopa Event Horizon Telescope. “Očekujem da ćemo do kraja idućeg desetljeća raditi visoko kvalitetne snimke crnih rupa u realnom vremenu koje će otkriti ne samo kako one izgledaju, nego i kako se ponašaju na kozmičkoj pozornici”, rekao je direktor projekta Shep Doeleman.

Ali jedan događaj iz proteklog desetljeća bez ikakve sumnje odskače od svih drugih: 14. rujna 2015. prvi su put detektirani gravitacijski valovi, mreškanje prostor-vremena. Sudar dviju crnih rupa prije 1,3 milijarda godina bio je toliko snažan da su se valovi proširili svemirom putujući brzinom svjetlosti. To jutro, stigli su napokon do Zemlje.

Fenomen je predvidio Albert Einstein u svojoj općoj teoriji relativnosti i ovo je bio dokaz da je bio u pravu. Trojica Amerikanaca dobili su 2017. Nobelovu nagradu za fiziku za svoj rad na tom projektu i od tada je detektirano još puno gravitacijskih valova. Kozmolozi u međuvremenu nastavljaju debatu o podrijetlu i sastavu svemira.

Nevidljiva tamna materija koja čini većinu svemira i dalje je jedna od najvećih zagonetki. “Umiremo od želje da otkrijemo što bi to moglo biti”, rekao je kozmolog James Peebles, koji je ove godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku.

Dobrodošli u eru uređivanja gena

Biomedicinu se sada može podijeliti na dvije ere, od kojih je jedna počela u proteklom desetljeću: prije i poslije metode uređivanja gena CRISPR-Cas9 (ili skraćeno CRISPR). “Uređivanje gena metodom CRISPR odskače od svih drugih metoda”, rekao je William Kaelin, dobitnik Nobelove nagrade za medicinu 2019.

Godine 2012. Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna objavile su da su razvile novi alat koji iskorištava princip imunološke obrane bakterija za uređivanje gena drugih organizama. Puno je jednostavniji od ranijih tehnologija i lak za korištenje u manjim laboratorijima. Charpentier i Doudna zasute su nagradama. Ali i njihova tehnika daleko je od savršene i može stvoriti neželjene mutacije.

Stručnjaci vjeruju da se to možda dogodilo kineskim blizancima rođenima 2018. zbog uređivanja gena koje je proveo znanstvenik kritiziran da zanemaruje znanstvene i etičke norme.

CRISPR je ipak jedna od najvećih znanstvenih priča zadnjih godina, a Kaelin očekuje “eksploziju” njegova korištenja u borbi protiv bolesti.

Imunoterapija u prvom planu

Liječnici su desetljećima imali tri glavna oružja za borbu protiv raka: operacije, kemoterapiju i zračenje. Proteklo desetljeće doživjelo je uspon četvrte metode, u koju se dugo sumnjalo: imunoterapiju ili korištenje imunološkog sustava pacijenta za borbu protiv stanica raka. Jedna od najnaprednijih tehnika zove se terapija CAR T-stanicama u sklopu koje se pacijentove T-stanice (vrsta bijelih krvnih stanica) prikupljaju iz krvi, modificiraju i vraća u tijelo.

Čitav niz lijekova pojavio se na tržištu od sredine 2010-ih za sve više vrsta raka uključujući melanome, limfome, leukemije i rak pluća, nagovješćujući, po mišljenju nekih onkologa, dolazak zlatnoga doba. William Cance, znanstveni direktora Američkog udruženja za rak, kaže kako bi iduće desetljeće moglo donijeti nove imunoterapije koje su “bolje i jeftinije” od onih koje imamo sada.

Upoznajte rođake

Desetljeće je počelo važnom novom pridošlicom u obiteljsko stablo čovječanstva: Denisovcima, nazvanima tako po Denisovoj špilji u Atlajskom gorju u Sibiru. Znanstvenici su 2010. sekvencionirali DNA iz kosti prsta mlade žene, otkrivši da se genski razlikuje i od modernih ljudi i od neandertalaca. Tajanstveni hominid kretao se, kako se vjeruje, od Sibira do Indonezije, ali su njegovi jedini ostaci pronađeni na području Atlajskog gorja i Tibeta.

Saznali smo i da se, za razliku od ranijih pretpostavki, Homo sapiens često pario s neandertalcima te da ti naši rođaci nisu bili glupi divljaci kako se vjerovalo, nego da su stvarali i umjetnička djela poput otisaka dlanova u španjolskoj pećini. Nosili su i nakit te pokapali mrtve sa cvijećem, kao i mi.

Potom je slijedio Homo naledi, čiji su ostaci pronađeni u Južnoafričkoj Republici 2015., a ove su godine paleontolozi klasificirali još jednu vrstu pronađenu na Filipinima: malog hominida Homo luzonensisa. Napredak u DNA testiranju doveo je do revolucije u našoj sposobnosti da sekvencioniramo genetički materijal star desetke tisuća godina, omogućivši bolje razumijevanje drevnih migracija, poput onih pastira brončanog doba koji su napustili stepe prije 5000 godina, šireći indoeuropske jezike u Europu i Aziju. “To otkriće dovelo je do revolucije u našoj sposobnosti proučavanja ljudske evolucije na način koji do sada nije bio moguć”, rekao je Vagheesh Narasimhan, genetičar Medicinskog fakulteta na Harvardu.

Jedno uzbudljivo novo područje u idućem desetljeću je paleoproteomika, koja omogućuje znanstvenicima analizu kostiju starih milijune godina. “Koristeći tu tehniku, bit će moguće razvrstati mnoge fosile čija je evolucijska pozicija nejasna”, rekla je Aida Gomez-Robles, antropologinja University Collegea u Londonu.

Napredak umjetne inteligencije

Strojno učenje, na što najčešće mislimo kada govorimo o umjetnoj inteligenciji, stasalo je 2010-ih. Koristeći statistiku za identifikaciju obrazaca u golemim bazama podataka, strojno učenje danas pokreće sve od glasovnih asistenata do preporuka na Netflixu i Facebooku. Tzv. “deep learning” taj je proces još unaprijedio i počinje djelomično imitirati kompleksnost ljudskog mozga.

To je tehnologija koja se nalazi iza najvećih uspjeha desetljeća: od Googleova AlphaGoa, koji je pobijedio svjetskog prvaka u užasno teškoj igri Go 2017., do glasovnih prijevoda u realnom vremenu i naprednog prepoznavanja lica na Facebooku.

Godine 2016., primjerice, Google Translate, pokrenut deset godina prije, preobrazio se od usluge koja je u najboljem slučaju davala izvještačene prijevode, a u najgorem besmislene, do usluge koja pruža daleko prirodnije i točnije prijevode. Rezultati su ponekad čak prilično dotjerani. “Zasigurno najveći proboj 2010-ih bilo je ‘deep learning’, otkriće da se umjetne neuronske mreže mogu toliko razviti da mogu izvršavati mnoge zadaće iz stvarnog svijeta”, rekao je Henry Kautz, profesor računarstva Sveučilišta Rochester. “U primijenjenom istraživanju, mislim da umjetna inteligencija ima potencijal da pokreće nove metode znanstvenih otkrića”, od jačanja snage materijala do otkrića novih lijekova i čak proboja u fizici, rekao je.

Po mišljenju Maxa Jaderberga, znanstvenika DeepMinda, u vlasništvu matične tvrtke Googlea Alphabeta, idući veliki skok omogućit će “algoritmi koji mogu naučiti kako pronaći informacije i brzo se prilagoditi i usvojiti ih te djelovati na osnovi tog novog znanja”, umjesto da ovisimo o ljudima da im daju točne podatke. To će naposljetku otvoriti put prema “općoj umjetnoj inteligenciji” ili strojevima koji će moći izvršavati bilo koje zadatke kakve izvršavaju ljudi, umjesto da budu izvrsni samo u jednoj funkciji.