CRISPR, tyngdekraftsbølger, vand på Mars:Et årti med opdagelser

Fra at finde byggestenene til livet på Mars til gennembrud inden for genredigering og fremkomsten af ​​kunstig intelligens, her er seks store videnskabelige opdagelser, der formede 2010'erne - og hvad førende eksperter siger, kunne komme næste gang.

Er vi alene?

Vi ved endnu ikke, om der nogensinde har været liv på Mars - men takket være en lille, sekshjulet robot, vi ved, at den røde planet var beboelig.

Kort efter landing den 6. august, 2012, NASAs Curiosity-rover opdagede afrundede småsten - nyt bevis på, at floder flød der for milliarder af år siden.

Beviset er siden mangedoblet, viser, at der faktisk var meget vand på Mars - overfladen var dækket af varme kilder, søer, og måske endda oceaner.

Curiosity opdagede også, hvad NASA kalder livets byggesten, komplekse organiske molekyler, i 2014.

Og så fortsætter jagten efter tegn på, at jordbaseret liv ikke er (eller ikke altid var) alene.

To nye rovere vil blive lanceret næste år - Amerikas Mars 2020 og Europas Rosalind Franklin rovere, leder efter gamle mikrober.

"Når vi går ind i det kommende årti, Marsforskningen vil skifte fra spørgsmålet 'Var Mars beboelig?' til 'understøttede (eller understøtter) Mars liv?'" sagde Emily Lakdawalla, en geolog hos The Planetary Society.

Einstein havde ret (igen)

Vi havde længe tænkt på det lille hjørne af universet, som vi kalder hjem, som unikt, men observationer foretaget takket være Kepler-rumteleskopet sprængte disse forudsætninger fra hinanden.

Lanceret i 2009, Kepler-missionen hjalp med at identificere mere end 2, 600 planeter uden for vores solsystem, også kendt som exoplaneter - og astronomer mener, at hver stjerne har en planet, hvilket betyder, at der er milliarder derude.

Keplers efterfølger TESS blev lanceret af NASA i 2018, mens vi undersøger potentialet for udenjordisk liv.

Forvent mere detaljeret analyse af den kemiske sammensætning af disse planeters atmosfærer i 2020'erne, sagde Tim Swindle, en astrofysiker ved University of Arizona.

Vi fik også vores første glimt af et sort hul i år takket være det banebrydende arbejde i Event Horizon Telescope-samarbejdet.

"Det, jeg forudser, er, at ved udgangen af ​​det næste årti, vi vil lave realtidsfilm af høj kvalitet af sorte huller, der ikke kun afslører, hvordan de ser ud, men hvordan de handler på den kosmiske scene, "Shep Doeleman, projektets direktør, fortalte AFP.

Men én begivenhed fra årtiet stod uden tvivl over resten:opdagelsen for første gang den 14. september, 2015 af gravitationsbølger, krusninger i universets stof.

Kollisionen af ​​to sorte huller 1,3 milliarder år tidligere var så kraftig, at den spredte bølger gennem hele kosmos, der bøjer rummet og rejser med lysets hastighed. Den morgen, de nåede endelig Jorden.

Fænomenet var blevet forudsagt af Albert Einstein i hans relativitetsteori, og her var beviset på, at han havde ret hele tiden.

Tre amerikanere vandt Nobelprisen i fysik i 2017 for deres arbejde med projektet, og der er blevet opdaget mange flere gravitationsbølger siden.

Kosmologer fortsætter i mellemtiden med at diskutere universets oprindelse og sammensætning. Det usynlige mørke stof, der udgør det store flertal, er fortsat et af de største gåder at løse.

"Vi er ved at vide, hvad det kan være, " sagde kosmolog James Peebles, der vandt årets Nobelpris i fysik.

Velkommen til CRISPR-æraen

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) - en familie af DNA-sekvenser - er en sætning, der ikke ligefrem ruller af tungen.

Men det biomedicinske område kan nu opdeles i to epoker, en defineret i løbet af det sidste årti:før og efter CRISPR-Cas9 (eller forkortet CRISPR), grundlaget for en genredigeringsteknologi.

"CRISPR-baseret genredigering står over alle de andre, "William Kaelin, en 2019 nobelprisvinder i medicin, fortalte AFP.

I 2012 Emmanuelle Charpentier og Jennifer Doudna rapporterede, at de havde udviklet det nye værktøj, der udnytter bakteriernes immunforsvar til at redigere generne fra andre organismer.

Det er meget enklere end tidligere teknologi, billigere og nemmere at bruge i små laboratorier.

Charpentier og Doudna blev overvældet i priser. men teknikken er også langt fra perfekt og kan skabe utilsigtede mutationer.

Eksperter mener, at dette kan være sket for kinesiske tvillinger født i 2018 som et resultat af redigeringer udført af en forsker, der blev bredt kritiseret for at ignorere videnskabelige og etiske normer.

Stadig, CRISPR er fortsat en af ​​de største videnskabshistorier i de senere år, med Kaelin forudsige en "eksplosion" i dens brug til at bekæmpe menneskelig sygdom.

Immunterapi i forgrunden

I årtier, læger havde tre hovedvåben til at bekæmpe kræft:kirurgi, kemoterapi medicin, og stråling.

I 2010'erne steg en fjerde, en, der længe var i tvivl:immunterapi, eller udnyttelse af kroppens eget immunsystem til at målrette tumorceller.

En af de mest avancerede teknikker er kendt som CAR T-celleterapi, hvor en patients T-celler - en del af deres immunsystem - opsamles fra deres blod, modificeret og reinfunderet i kroppen.

En bølge af lægemidler har ramt markedet siden midten af ​​2010'erne for flere og flere typer kræft, herunder melanomer, lymfomer, leukæmier og lungekræft - varsler, hvad nogle onkologer håber kunne blive en gylden æra.

For William Cance, videnskabelig direktør for American Cancer Society, det næste årti kan bringe nye immunterapier, der er "bedre og billigere" end hvad vi har nu.

Mød de pårørende

Årtiet begyndte med en stor ny tilføjelse til det menneskelige stamtræ:Denisovans, opkaldt efter Denisova-grotten i Altai-bjergene i Sibirien.

Forskere sekventerede DNA'et fra en kvindelig unges fingerknogle i 2010, fandt ud af, at den var forskellig fra både genetisk moderne mennesker og neandertalere, vores mest berømte gamle fætre, der boede sammen med os indtil omkring 40, 000 år siden.

Den mystiske hominin-art menes at have varieret fra Sibirien til Indonesien, men de eneste rester er fundet i Altai-regionen og Tibet.

Vi lærte også, at i modsætning til tidligere antaget, Homo sapiens opdrættede i vid udstrækning med neandertalere - og vores slægtninge var ikke de brutale enfoldige, man tidligere antog, men var ansvarlige for kunstværker, såsom håndaftrykkene i en spansk hule, de blev krediteret for at lave i 2018.

De bar også smykker, og begravede deres døde med blomster – ligesom vi gør.

Dernæst kom Homo naledi, rester af dem blev opdaget i Sydafrika i 2015, mens i år, palæontologer klassificerede endnu en art fundet i Filippinerne:en lille hominin kaldet Homo luzonensis.

Fremskridt inden for DNA-test har ført til en revolution i vores evne til at sekventere genetisk materiale titusinder af år gammelt, hjælper med at optrevle gamle migrationer, ligesom bronzealderhyrderne, der forlod stepperne 5, 000 år siden, spredning af indoeuropæiske sprog til Europa og Asien.

"Denne opdagelse har ført til en revolution i vores evne til at studere menneskelig evolution, og hvordan vi kom til at være på en måde, der aldrig var mulig før, " sagde Vagheesh Narasimhan, en genetiker ved Harvard Medical School.

En spændende ny vej for det næste årti er paleoproteomics, som giver forskere mulighed for at analysere millioner af år gamle knogler.

"Ved at bruge denne teknik, det vil være muligt at frasortere mange fossiler, hvis evolutionære position er uklar, " sagde Aida Gomez-Robles, en antropolog ved University College London.

AI stiger

Maskinlæring - hvad vi oftest mener, når vi taler om "kunstig intelligens" - kom til sin ret i 2010'erne.

Brug af statistik til at identificere mønstre i store datasæt, maskinlæring i dag driver alt fra stemmeassistenter til anbefalinger på Netflix og Facebook.

Såkaldt "deep learning" tager denne proces endnu længere og begynder at efterligne noget af kompleksiteten i en menneskelig hjerne.

Det er teknologien bag nogle af de mest iøjnefaldende gennembrud i årtiet:fra Googles AlphaGo, som slog verdensmesteren i det djævelsk svære spil Go i 2017, til fremkomsten af ​​stemmeoversættelser i realtid og avanceret ansigtsgenkendelse på Facebook.

I 2016 for eksempel, Google Translate – lanceret et årti tidligere – transformeret fra en tjeneste, der gav resultater, der i bedste fald var opstyltet, i værste fald useriøst, til en, der tilbød oversættelser, der var langt mere naturlige og nøjagtige.

Til tider, resultaterne virkede endda polerede.

"Det største gennembrud i 2010'erne var helt klart deep learning - opdagelsen af, at kunstige neurale netværk kunne skaleres op til mange opgaver i den virkelige verden, sagde Henry Kautz, en professor i datalogi ved University of Rochester.

"I anvendt forskning, Jeg tror, ​​at AI har potentialet til at drive nye metoder til videnskabelig opdagelse, "fra at forbedre styrken af ​​materialer til at opdage nye lægemidler og endda gøre gennembrud inden for fysik, sagde Kautz.

For Max Jaderberg, en forsker ved DeepMind, ejet af Googles moderselskab Alphabet, det næste store spring vil komme via "algoritmer, der kan lære at opdage information, og hurtigt tilpasse og internalisere og handle på denne nye viden, "i modsætning til at være afhængig af mennesker for at give dem de korrekte data.

Det kunne i sidste ende bane vejen for "kunstig generel intelligens, "eller en maskine, der er i stand til at udføre alle opgaver, mennesker kan, frem for at udmærke sig ved en enkelt funktion.

© 2019 AFP