Останнє десятиліття спричинило деякі по-справжньому революційні досягнення науки: від відкриття бозона Хіггса до використання CRISPR для редагування генів Sci-Fi esque. Але які ще найбільші прориви ще належать? Live Science запитала декількох експертів у своїй галузі, які відкриття, методи та розробки вони найбільше раді бачити у 2020-х.
Медицина: універсальна вакцина проти грипу
Універсальний випадок грипу, який ухиляється від вчених протягом десятиліть, може бути одним із справді кращих успіхів у галузі медицини, який може проявитись у найближчі 10 років.
"Це стало жартом того, що універсальна вакцина є багаторічною лише від п'яти до 10 років", - сказав доктор Амеш Адалья, фахівець із інфекційних захворювань та старший науковий співробітник Центру безпеки здоров'я Джонса Хопкінса в Балтіморі.
Але тепер, здається, це "може бути насправді правдою", - сказав Адала Live Science. "Різні підходи до універсальних вакцин проти грипу знаходяться в стадії передового розвитку, і перспективні результати починають накопичуватися".
Теоретично, універсальна вакцина проти грипу забезпечила б тривалий захист від грипу та позбавила б необхідності проводити лікування грипу щороку.
Деякі частини вірусу грипу постійно змінюються, а інші залишаються незмінними з року в рік. Усі підходи до універсальної вакцини проти грипу націлюють на частини вірусу, які є менш мінливими.
Цього року Національний інститут алергії та інфекційних хвороб (NIAID) розпочав своє перше випробування на людині проти універсальної вакцини проти грипу. Імунізація має на меті викликати імунну відповідь проти менш змінної частини вірусу грипу, відомого як "стовбур" гемаглютиніну (HA). У цьому дослідженні Фази 1 буде розглянуто безпеку експериментальної вакцини, а також імунні реакції учасників на неї. Дослідники сподіваються повідомити про свої початкові результати на початку 2020 року.
Ще один кандидат з універсальної вакцини, зроблений ізраїльською компанією BiondVax, наразі знаходиться на випробуваннях фази 3, що є передовим етапом дослідження, який вивчає, чи справді вакцина ефективна - це означає, що вона захищає від зараження від будь-якого штаму грипу. Цей кандидат на вакцину містить дев'ять різних білків з різних частин вірусу грипу, які мало варіюються між штамами грипу, повідомляє The Scientist. У дослідженні вже взяли участь понад 12 000 людей, а результати очікуються в кінці 2020 року, повідомляє компанія.
Неврологія: Більші, кращі міні-мізки
В останнє десятиліття вчені успішно виростили міні-мізки, відомі як "органоїди", із стовбурових клітин людини, які диференціюються в нейрони та збираються в тривимірні структури. На даний момент органоїди мозку можна вирощувати лише так, щоб вони нагадували крихітні шматочки мозку в ранньому внутрішньоутробному розвитку. Але це може змінитися в найближчі 10 років.
"Ми могли б насправді моделювати не тільки різноманітність клітинних типів, а й клітинну архітектуру" мозку, сказав доктор Сонг. Зрілі нейрони розташовуються в шарах, стовпчиках і заплутаних схемах мозку. В даний час органоїди містять лише незрілі клітини, які не здатні живити ці складні зв'язки, але доктор Сонг сказав, що він очікує, що поле може подолати цю проблему в найближче десятиліття. Маючи мініатюрні моделі мозку в руці, вчені можуть допомогти вивести, як розгортаються нейророзвиваючі розлади; як нейродегенеративні захворювання руйнують тканини мозку; і як мізки різних людей можуть реагувати на різні фармакологічні методи лікування.
Колись (хоча це може бути не через 10 років), вчені можуть навіть виростити "функціональні одиниці" нервової тканини для заміни пошкоджених ділянок мозку. "Що робити, якщо у вас є попередньо зроблений функціональний блок, який ви можете натиснути на пошкоджений мозок?" Пісня сказала. Наразі робота є високотеоретичною, але "я думаю, що в наступне десятиліття ми дізнаємось", чи може це спрацювати ", - додав він.
Зміна клімату: трансформовані енергетичні системи
У це десятиліття підвищення рівня моря та більш екстремальні кліматичні події показали, наскільки крихкою є наша прекрасна планета. Але що проводить наступне десятиліття?
"Я думаю, що ми побачимо прорив, коли справа стосуватиметься клімату", - сказав Майкл Манн, відомий професор метеорології Пеннського державного університету. "Але нам потрібна політика, яка прискорить цей перехід, і нам потрібні політики, які підтримуватимуть цю політику", - заявив він Live Live.
У наступне десятиліття "перетворення енергетичних та транспортних систем на відновлювані джерела енергії буде вже в курсі, і будуть розроблені нові підходи та технології, що дозволяють нам швидше потрапити туди", - сказав Дональд Вюблбс, професор атмосферних наук в Університет Іллінойсу в Урбана-Шампейн. І "зростаючий вплив клімату від суворої погоди та, можливо, підвищення рівня моря нарешті приверне увагу людей, що ми дійсно починаємо сприймати кліматичні зміни серйозно".
Хороша річ і тому, що, виходячи з останніх доказів, існує страшніша, більш спекулятивна можливість: Вчені, можливо, недооцінюють наслідки, які зміни клімату мали на це століття і за його межами, сказав Вьюблс. "Ми повинні дізнатися про це ще більше наступного десятиліття ».
Фізика частинок: Пошук аксіону
В останнє десятиліття найбільшою новиною в дуже маленькому світі було відкриття бозона Хіггса, таємничої «божової частинки», яка надає іншим частинкам свою масу. Хіггса вважали коронною коштовністю в Стандартній моделі, що склалася теорія, яка описує зоопарк субатомних частинок.
Але, виявивши Хіггса, багато інших менш відомих частинок почали займати центральне місце. У цьому десятилітті ми обгрунтовано знайшли ще одну з цих невловимих, поки що гіпотетичних частинок - аксіон, - сказав фізик Френк Вільчек, нобелівський лауреат в Массачусетському технологічному інституті. (У 1978 році Вільчек вперше запропонував аксіон). Аксіон - це не обов'язково окрема частинка, а скоріше клас частинок, властивості яких рідко взаємодіють із звичайною речовиною. Аксіони можуть пояснити давню головоломку: чому, здається, закони фізики діють однаково як на частинки речовини, так і на їх антиматеріальні партнери, навіть коли їх просторові координати перевернуті, як повідомляло Live Science раніше.
А осьоси є одним з провідних кандидатів у темну матерію, невидиму речовину, яка тримає галактики разом.
"Пошук аксіону було б дуже великим досягненням у фундаментальній фізиці, особливо якщо це відбувається через найбільш вірогідний шлях, тобто, спостерігаючи космічний фон аксіонів, який забезпечує" темну матерію "", - сказав Вільчек. "Є великий шанс, що це може статися в найближчі п'ять-10 років, оскільки амбітні експериментальні ініціативи, які могли б потрапити туди, розквітають по всьому світу. Для мене, зважуючи важливість відкриття та ймовірність того, що це станеться, це найкраще ставку ".
Серед цих ініціатив - експеримент Axion Dark Matter (ADMX) та сонячний телескоп CERN Axion, два основних інструменти, які полюють на ці невловимі частинки.
Однак, є й інші можливості - ми ще можемо виявити гравітаційні хвилі чи пульсації в космічному часі, що випливають з найдавнішого періоду у Всесвіті, або інші частинки, відомі як слабко взаємодіючі масивні частинки, які також можуть пояснити темну речовину, сказав Вільчек .
Екзопланети: атмосфера Землі
6 жовтня 1995 року наш Всесвіт набув такого масштабу, коли пара астрономів оголосила про відкриття першої екзопланети на орбіту зірки, схожої на сонце. Назита 51 Pegasi b, куля показала затишну орбіту навколо своєї приймаючої зірки всього за 4,2 земних дня і масою приблизно вдвічі меншої за Юпітер. За даними NASA, відкриття назавжди змінило "те, як ми бачимо Всесвіт і наше місце в ньому". Більше десятиліття пізніше астрономи підтвердили 4104 світи, що обертаються навколо зірок поза нашою Сонячною системою. Це багато світів, які були невідомі трохи більше десяти років тому.
Отже, небо є межею для наступного десятиліття, правда? За словами Сари Сігер, Массачусетський технологічний інститут, абсолютно. "Це десятиліття буде великим для астрономії та для екзопланетних наук з очікуваним запуском космічного телескопа Джеймса Вебба", - сказав Сігер, планетарний вчений та астрофізик. Космічний наступник космічного телескопа Хаббл, JWST, планується запустити в 2021 році; вперше вчені зможуть "побачити" екзопланети в інфрачервоному режимі, це означає, що вони можуть помітити навіть слабкі планети, що обертаються далеко від зірки-господаря.
Більше того, телескоп відкриє нове вікно в характеристики цих чужих світів. "Якщо потрібна планета існує, ми зможемо виявити водяну пару на невеликій скелястій планеті. Водна пара є свідченням рідких водних океанів - оскільки рідка вода потрібна на все життя, як ми це знаємо, це було б дуже великою справою ", - заявив Сігер" Live Science ". "Це моя надія номер один на прорив". (Звичайно, кінцева мета - знайти світ, в якому атмосфера схожа на атмосферу Землі, за даними НАСА; іншими словами, планету з умовами, здатними підтримувати життя.)
І звичайно, будуть виникати певні наростаючі болі, зазначив Сігер. "Завдяки JWST та надзвичайно великим наземним телескопам, які, як очікується, з'являться в Інтернеті, спільнота екзопланет намагається перетворити з індивідуальних чи малих командних зусиль на велику співпрацю десятків чи більше ста людей. Не величезна за іншими стандартами (наприклад, LIGO), але це все-таки важко ", - сказала вона, посилаючись на Лазерний інтерферометр" Гравітаційно-хвильова обсерваторія ", величезну співпрацю, в якій беруть участь понад 1000 вчених по всьому світу. Оригінально опубліковано в Live Science.
