Naučna otkrića i tehnička postignuća u 2024. godini ne samo da već spašavaju živote ljudi ugroženih infekcijama poput HIV-a ili efektima globalnog zagrijavanja, već obećavaju ugodniji i bezbjedniji svijet u decenijama pred nama.
Takođe, mnogo toga što smo saznali u toku prošle godine dovelo je u pitanje postojeće i, kako se smatralo, dobro utvrđene naučne teorije, pokazujući da, uprkos brzom napretku nauke, ostaju još brojne misterije koje treba riješiti.
Zvjezdani brod uhvaćen u vazduhu
U četiri navrata ove godine Starship (Zvjezdani brod), najveća i najmoćnija raketa na svijetu, uzdigla se u svemir uz pomoć ogromne snage njena 33 motora. Ipak, ono što će ostati upamćeno jeste slijetanje prvog stepena moćne rakete 13. oktobra prošle godine.
Padajući s neba brže od brzine zvuka, prvi stepen rakete aktivirao je ponovo nekoliko svojih motora i usporio skoro do lebdjenja kako bi bio uhvaćen dok je još u vazduhu velikim „hvataljkama“ na tornju s kojeg je lansiran samo sedam minuta ranije. Izvanredan tehnički podvig najavljuje novu eru velikih raketa koje bi mogle smanjiti troškove lansiranja u svemir.
Vraćanje i brza ponovna upotreba prvog stepena – a na kraju i drugog stepena – ključna je za postizanje ovog cilja. SpaceX, raketna kompanija koju je osnovao i vodi Ilon Mask, već je smanjila cijenu dovođenja tereta u orbitu sa svojim djelimično višekratnim raketama Falcon 9 i Falcon Heavy. Očekuje se da će Starship, osmišljen tako da se svi njegovi djelovi koriste više puta, smanjiti tu cijenu za još jedan red veličine. U tom trenutku, Maskova vizija postavljanja ljudi na Mars neće izgledati tako daleko.
I naučnici imaju koristi. Pristup svemiru je previše dragocjen da bi rizikovao neuspjeh, zbog čega su misije NASA-e obično skupe i rigorozno testirane. Ali sa rutinskim letovima Starshipa, naučnici će moći da rizikuju, praveći instrumente sa jeftinim djelovima i često ih lansirajući.
Naučnici zamišljaju ne jedan marsovski rover, već njihovo krdo, ili flotu segmenata ogledala koji lete u formaciji, koji se samosastavljaju u instrument koji je mnogo puta veći od svemirskog teleskopa Hubble. Falcon 9 je već pokrenuo transformaciju u nauci o Zemlji, omogućavajući kompanijama da lansiraju eskadrile jeftinih satelita kako bi zamijenile funkcije jednokratnih, milijardu dolara vrijednih giganta.
Lijek koji sprečava HIV
Uprkos decenijama napretka, HIV i dalje inficira više od milion ljudi godišnje, a vakcina je ostajala van domašaja. Ipak, ove godine svijet je dobio uvid u ono što bi mogla biti sljedeća najbolja stvar: lijek koji štiti ljude šest mjeseci sa svakom injekcijom.
Veliko ispitivanje efikasnosti lijeka na afričkim adolescentkinjama i mladim ženama objavilo je u junu da su ove injekcije smanjile HIV infekcije na nulu – zapanjujućih 100 odsto efikasnosti. Bilo kakve sumnje oko nalaza nestale su tri mjeseca kasnije kada je slično ispitivanje, sprovedeno na četiri kontinenta, pokazalo efikasnost od 99,9% kod osoba različitog pola.
Mnogi istraživači HIV/AIDS-a sada se nadaju da će lijek, lenacapavir, snažno smanjiti globalnu stopu infekcije kada se koristi kao profilaksa prije izlaganja (PrEP).
„Ima potencijala, ako to možemo učiniti kako treba, što znači da ga učinimo dostupnim velikom broju ljudi”, kazala je Linda-Gail Bekker, specijalista za zarazne bolesti na Univerzitetu Kejptaun koja je vodila jedno od dva ispitivanja efikasnosti za proizvođač ljekova, Gilead Sciences.
Ali to nije jedini razlog zašto je „Science“ proglasio lenacapavir svojim probojom godine 2024. Nevjerovatni uspjeh lijeka kao PrEP-a proizašao je iz temeljnog napretka istraživanja: novog razumijevanja strukture i funkcije kapsidnog proteina HIV-a, na koji cilja lenacapavir.
Mnogi drugi virusi imaju svoje proteine kapsida, koji formiraju ljusku oko njihovog genetskog materijala, tako da trijumf ovog lijeka otvara uzbudljivu perspektivu da bi se slični inhibitori kapsida mogli boriti protiv drugih virusnih bolesti.
Mapiranje mozga muva
Mozak voćne mušice nije veći od makovog zrna, ali za iscrtavanje zamršenosti njegovih ćelija bila je potrebna široka saradnja stotina volontera, uz korišćenje modela vještačke inteligencije i hiljadama mukotrpno snimljenih djelova mozga. U oktobru je taj napor urodio plodom kada su istraživači predstavili rezultate svog rada u časopisu „Nature“ koji opisuju prvu potpunu mapu mozga odrasle voćne mušice.
Zapanjujući dijagram sadrži otprilike 140.000 neurona – uključujući 8.453 različitih vrste neurona – i više od 54,5 miliona veza među njima, poznatih kao sinapse. Nalazi predstavljaju najkompleksniju mapu kompletnog mozga do sada. Prateći veze u mozgu insekta, naučnici čak počinju da analiziraju koji dijelovi organa imaju određene funkcije.
Napravili su kompjuterizovanu verziju modela mozga i simulirali njegovo izlaganje raznim nadražajima. Reagovao je baš kao što bi muva - kada je predstavljena sa slatkim mirisom, model je aktivirao regiju mozga da izboči proboscis (izduženi dio organ na glavi životinjem).
Ali to nije bio jedini iskorak u mapiranju mozga ove godine – u maju su naučnici objavili skup podataka koji prikazuje neurone, sinapse i veze u malom komadiću ljudskog mozga. Studija, objavljena u časopisu „Science“, opisuje složenost upakovanu u mali komad prednjeg temporalnog režnja, za koji se smatra da je uključen u pamćenje. Tim je mapirao 57.000 ćelija i 150 miliona sinapsi, demonstrirajući guste veze među njima.
Iako se možda ne čini tako, ljudski mozak ima mnogo toga zajedničkog s mozgom voćne mušice. Otprilike 75 posto gena koji uzrokuju genetske bolesti kod ljudi nalazi se i u voćnim mušicama, tako da bi razumijevanje njihovih neuronskih osnova moglo rasvijetliti i naše. Voćne mušice pjevaju, opijaju se i mogu se držati budnima uz kofein, sugerišući još više sličnosti između njihovog mozga i našeg.
JWST produbljuje znanje o ranom svemiru
Otkako je NASA-in JWST počeo sa radom u februaru 2022. godine, svemirski teleskop je uočio više svijetlih galaksija u najranijim epohama svemira nego što su teoretičari mislili da je moguće. Ove godine su počele detaljne studije drevne svjetlosti galaksija koje objašnjavaju šta bi se moglo dogoditi. U svojim prvim mjesecima, teleskop je uočio 1000 puta više kandidata za galaksije u ranom periodu svemira nego što se očekivalo. Na osnovu njihovog neobičnog sjaja, istraživači su procijenili da su neki bili veličine Mliječnog puta, koji ne bi trebali moći tako brzo rasti prema trenutnim teorijama evolucije galaksija.
Jedna od mogućnosti je da galaksije zapravo nijesu tako velike kao što se pretpostavlja, samo vrlo svijetle. Ako je formiranje zvijezda u ranom svemiru favoriziralo zvijezde desetine ili stotine puta masivnije od Sunca, galaksije koje su ih sadržavale mogle bi izgledati neproporcionalno blistave. Druga hipoteza je da je rani svemir bio prepun crnih rupa koje su gutale rezervoare međuzvjezdanog materijala, proizvodeći sjajne eksplozije energije koje bi mogle objasniti nalaze teleskopa.
Osmatranja JWST-a od prošle godine sugerišu da bi oba procesa mogla igrati ulogu. Analize svjetlosti pokazuje da su rane galaksije sadržavale ogromne količine gasa i prašine, uključujući teške elemente kao što su ugljenik i kiseonik. Ti elementi su se mogli formirati samo u trbušcima još ranijih gigantskih zvijezda koje su umrle mlade, eksplodirajući kao supernove i raspršivši materijal naširoko. Nalazi sugerišu da su uslovi u zoru vremena omogućili ogromnim zvjezdama da rastu brzo i efikasno.
Druge studije ukazuju na masivne i aktivne crne rupe kao izvor ranog sjaja. Niko nije sasvim siguran kako su takve zvijeri mogle nastati tako brzo: u modernom svemiru, smatra se da se crne rupe formiraju nakon što masivna zvijezda doživi svoj život i propadne. Ipak, neke teorije tvrde da su se u vrlo ranim vremenima kolosalne nakupine materijala, umjesto zvijezda, mogle brzo srušiti pod svojom težinom, stvarajući sjeme iz kojeg su nastale ove ogromne crne rupe.
Višećelijski organizmi pojavili su se ranije nego što smo mislili
Mikroskopski fosili slični algama iz Kine su početkom prošle godine su iznenadili evolucione biologe svojom ekstremnom starošću - datirani su na 1,6 milijardi godina. Naime, istraživači su smatrali da su eukarioti – organizmi kod kojih se DNK nalazi u jezgro ćelije i u koje spadaju sve biljke, životinje i gljive – prvo postojali kao pojedinačne ćelije milijardu godina prije nego što su se počeli da se povezuju. Jednom kada se to dogodilo, otvoren je put ka organizmima sa složenijim tijelima, koji su se ekstenzivno razmnožavali prije oko 550 miliona godina.
Umjesto toga, novo otkriće sugeriša da su jednostavni višećelijski eukarioti nastali milijardu godina prije pojave složenijih tjelesnih planova, koji su uključivali ćelije koje nemaju direktan pristup vanjskom okruženju. Sličan fosil se pojavio prije nekoliko decenija sjevernoj Kini, u slojevima starim 1,6 milijardi godina. Njegovi otkrivači su je nazvali Qingshania magnifica. Ali nalaz se pojavio u opskurnom časopisu i nije uspio privući veliku pažnju. Kineski paleobiolozi vratili su se u to područje 2015. godine i tokom narednih nekoliko godina otkrili su i pažljivo analizirali još 278 primjeraka Qingshania magnifica.
Gledani pod mikroskopom, fosili se sastoje od nizova do 20 cilindričnih ćelija, sa susjednim ćelijskim zidovima poput onih pronađenih u biljkama, izvijestio je istraživački tim. Nekoliko fosila sadrži male sfere koje podsjećaju na spore, što sugeriše da su višećelijski filamenti imali specijalizovane reproduktivne strukture. Hemijski testovi su isključili mogućnost da su lanci fosilizovane cijanobakterije - neukariotski mikrobi koji su počeli formirati jednostavne lance prije više od tri milijarde godina. Umjesto toga, zaključuju istraživači, Qingshania magnifica je najvjerovatnije bila filamentozna zelena alga, slična nekima koje postoje danas.
