Fra Rosetta er pågående kjærlighetsforhold med en komet og oppdagelsen av en pentaquark, til kontroversielle gjennombrudd som gen-redigering av menneskelige embryoer og mulige nye arter av homo sapiens, disse var science historier som alle snakket om i 2015.
Rosetta og Dens Potet-Formet Comet
Den Europeiske romorganisasjonen er Rosetta oppgave å utforske Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko var science-y gave som holdt på å gi i 2015, og spesielt dens slew av eye-popping bilder til glede plass porno entusiaster overalt. Det startet i januar med sju artikler i Science som beskriver de første funnene fra en analyse av data: mest spesielt, bilder av bølger og sanddynene på comet overflate. Dette var overraskende fordi det ikke er noen atmosfære (og dermed ingen vind) på comet, pluss at den har veldig lite tyngdekraften.
Som året gikk, vi fikk flotte nye bilder fra en lav høyde passerte, vårt første glimt av comet mørke siden, og nye data fra Philae lander etter det våknet opp fra en måneder lange dvalemodus. Det var nok av overraskelser: for eksempel, comet har en liten været system drevet av en intens dag-natt-syklus, komplekse organiske molekyler, og primordial oksygen lekker fra det som går til space rock er tynn atmosfære. Og astronomer er fortsatt forvirret av å endre land-funksjoner på ett bestemt nettsted på comet. Vi kan ikke vente å se hva som Rosetta og sin modige potet-formet comet har i vente for oss i 2016.
[Merk: Pluto var også svært store nyheter i 2015—så mye at vi gir alles favoritt dverg planeten en liste alle sine egne. Se etter at det denne uken.]
Illustrasjon av en pentaquark partikkel. Kreditt: CERN.
Sponset
LHC Oppdager en Pentaquark
Ny og forbedret Large Hadron Collider kastet bort noe tid å komme ned til virksomheten dette året: LHCb eksperimentet umiddelbart oppdaget en ny klasse av subatomære partikler, kalt “pentaquarks.” For å gjøre protoner og nøytroner, som du binder tre typer kvarker sammen, men det er teoretisk mulig å gjøre partikler med så mange som fem kvarker. Den LHCb team fant signatur av nettopp et slikt et udyr, som består av to opp-kvarker, en ned quark, en sjarm quark, og en anticharm quark.
Det første bevis for en mulig pentaquark dukket opp i 2002 på Våren-8 synchrotron i Harima, Japan, og første re-analyse av data styrket saken. Men av 2005, fysikere hadde konkludert med at det ikke var en ekte signal, og for det siste tiåret, pentaquark har ofte blitt sitert som et eksempel på hvor lett det er å se noe i dataene som er egentlig ikke det. Nå vet vi pentaquark som faktisk eksisterer, selv om den LHCb pentaquark er forskjellig fra den som angivelig sett i 2002 (det er tre ganger tyngre og inneholder ulike typer kvarker). Likevel, det setter scenen for en spennende nye utviklingen framover. Som MIT ‘ s Frank Wilczek, en av arkitektene bak den teorien som beskriver styrker holder kvarker sammen, fortalte Natur: “Det er som en føniks som stiger opp fra asken.”
Skjelett-fossiler av hånden av homo naledi. Kreditt: John Hawks/Wikimedia Commons
Mulige Nye Arter av Homo Sapiens
Spenningen var å ta og føle på når forskere fra University of the Witwatersrand i Johannesburg avdekket 15 delvis skjeletter dypt i en Sør-Afrikansk hule system på det de mener er en helt ny menneskelignende arter. Kalt Homo naledi, restene indikert at denne skapningen hadde en ape-lignende bekkenet og skuldre, med føtter som ligner som av homo sapiens 200,000 år siden, og en mye mindre skallen enn moderne mennesker. Teamet har også lastet opp digitale kopier til et nettsted som heter Morphosource, slik at alle kan laste dem ned og skrive ut sin egen hodeskalle fragmenter med en 3D-printer.
Men finne viste seg kontroversiell fra start, med andre paleoanthropologists fortalte at det var egentlig ikke en ny art, selv om de ikke er enige om hvilke eksisterende arter det ligner mest på—og team-medlem John Hawks lagt ut en dristig innsigelsen til kritikk på bloggen sin, inkludert tilgang til sine data. Det har også vært beskyldninger om at teamleder Lee Berger stormet gjennom utgraving og publisering (tilsynelatende papiret var befengt med feil) for å bedre imøtekomme et filmteam for National Geographic. Hvorvidt disse kritikk holde opp, det er ikke benektes dette var store nyheter i 2015. Og som Gizmodo har egen Kiona Smith-Strickland påpekte at “Det er muttere og bolter av hvordan vitenskapelige argumenter er ment å fungere.”
Kreditt: Wellcome Images.
Gen-Redigering av Menneskelige Embryoer
Etter uker med spekulasjoner, nyheter brøt tidligere i år at Kinesiske genetikere hadde brukt den revolusjonerende nye CRISPR gen-redigering metode for å genetisk modifisere DNA av menneskelige embryoer. Uenighet umiddelbart brøt ut, hovedsakelig på grunn av etiske spørsmål rundt deres bruk av germline endring—i motsetning til somatiske gen terapi, germline endringer kan være gått ned til senere generasjoner. Eksperimentet var ikke akkurat en knusende suksess: de søkte CRISPR til 86 embryo; 71 overlevde prosessen, og av disse, 54 var genetisk testet. Av disse, er det bare 28 skjøtes vellykket, og bare en brøkdel av disse erstatnings genetisk materiale. Det var også så mange utilsiktede mutasjoner at forskerne valgte å stoppe eksperimentet.
For å være ærlig, papiret skulle vise seg problematisk: det ble avvist av både Natur og Vitenskap, på etisk grunnlag, og til syvende og sist publisert av Protein og Cellen. Men det er større innflytelse var unektelig, å motivere noen av verdens ledende genetikere og bioethicists innkalle til et Internasjonalt Toppmøte i Genet Redigering flere uker siden. Den påfølgende rapporten lagt ut noen overraskende fremtidsrettede retningslinjer: det ga AMERIKANSKE forskere et grønt lys på å gjøre slike eksperimenter på menneskelige gener, forutsatt at de eksperimenter som ikke resultere i graviditet. Men komiteen har også advart mot utsiktene til “designer babyer,” siden teknologien er fortsatt grovt tidlig.
Ett Skritt Nærmere en Universell Influensa Skudd
Influensa skudd endrer seg med årstidene, fordi det er så mange ulike stammer; den skudd må være skreddersydd til den stammer som er dominerende i et gitt år, basert på shapeshifting lokkefugl proteiner som linje virusets overflate. Ved å sette de lokkefugl proteiner i vår vaksiner, vi prime vårt immunforsvar mot influensa. Men nå er vi ett skritt nærmere en universell influensa skudd—et enkelt jab som kan inoculate oss til liv etter to forskningsgrupper annonsert nye prototype vaksiner som er rettet mot en annen, mer stabil “stilken protein” i viruset. Trikset er å få vår immunsystem til å “gjenkjenne” de stilken proteiner fra år til år. Den nye vaksiner hadde blandede resultater mot H1N1 influensa virus når testet på mus, aper og ildere (det nærmeste modell for menneskelig respons på influensa-viruset): det var en immunrespons, men ikke alltid sterke nok til å hindre smitte. Men det er et lovende skritt fremover, likevel.
Den iChip, som brukes til å oppdage den første nye antibiotika i 30 år. Kreditt: Slava Epstein.
Første Nye Antibiotika i 30 År
Antibiotika resistens er på vei opp blant bakterier som MRSA. Så kunngjøringen om at forskere hadde funnet den første nye klassen av antibiotika i 30 år var en spesielt gledelig utvikling. Teixobactin mål lipid molekyler som bakterier bruke til å bygge ny celle vegger, og har vist seg effektiv mot flere patogener, inkludert svært bedøve-resistente stammer av staph. Det er fortsatt i preklinisk utvikling, så ikke forvent legen din til å skrive resepter som helst snart. Men det var teknologien som brukes for å finne teixobactin som genererte mest spenning: en nyttig gadget kalt iChip som lar microbiologists vokse bakterier i dirt—en stor fordel fordi de fleste jord mikrober kan ikke dyrkes i laboratoriet på annen måte. Den iChip har potensial til å teste tusenvis, kanskje millioner, av bakterier på jakt etter kandidater med god antibiotika-egenskaper. Teixobactin kunne bare begynnelsen.
Krister Shalm justerer foton kilde i hans Bell test eksperimentelle oppsett. Kreditt: Burrus/NIST
Nifs Action på Avstand Er Ekte
Kalt “spooky action på avstand” av Albert Einstein, forviklinger er et kvantesprang fenomen der to subatomære partikler kan være så tett sammen at du ikke kan synes å påvirke andre, selv over lange avstander. Tre uavhengige eksperimenter dette året har definitivt vist at fenomenet er reelt.
Fysikere har vært å gjennomføre varianter av den såkalte Bell test i flere tiår, med større og større presisjon, men kunne aldri helt hevder å ha produsert definitive bevis på nifs handling, fordi det var fortsatt kritisk smutthull i den eksperimentelle design. Inntil ganske nylig, har de rett og slett ikke har tilstrekkelig avansert teknologi for å lukke disse smutthull.
Tidligere dette året, fysikere i Delft University of Technology i Nederland sendt to floke seg elektroner til å skille hjørner av campus, og fant at nifs handlingen var ekte. Krister Shalm og hans kolleger ved the National Institute of Standards and Technology i Colorado lukket de smutthull med større presisjon enn noen gang før, hamrer den endelige spikeren i lokal realisme kiste. En andre lag av fysikere ved Universitetet i Wien gjennomført enda en versjon av Bell test ved hjelp av en av NIST er enkelt foton detektorer. De rapporterte lignende resultater, sende inn sine egne papir til tidsskriftet Physical Review Letters på samme tid som Shalm og hans medforfattere. Tatt sammen med Delft resultater, disse smutthull-gratis Bell tester skal avgjøre spørsmålet en gang for alle.
Sinn-Melds Med Rotter og Aper
Star Trek-fans er vel kjent med Spock ‘ s dyktighet med Vulcan sinn-meld. Men nevrologer sier noe som ligner egentlig skjer når hjernen er elektrisk koblet for å dele impulser på tvers av et nettverk. To studier publisert i år i tidsskriftet Scientific Reports beskrev arbeidet koble rotte og monkey hjerner, henholdsvis, via elektroder, setter dem i stand til å koordinere sine tanker til å utføre enkle oppgaver, for eksempel mønstergjenkjenning og flytter en robot lem. Tross alt, det står til grunn at hvis flere nevroner fra en enkelt hjernen kan gjøre en bedre jobb, som kobler sammen to eller flere hjerner ville være enda mer effektive enn ett.
Duke University forskere ledet av hjerneforsker Miguel Nicolelis implantert to sett av elektroder i hjernen til fire rotter og ga dem en mønstergjenkjenning test for å “løse”. Gjennom prøving og feiling, fant de at rottene har funnet ut å synkronisere sine hjernen signaler. De handlet i konserten som en enkelt datamaskin. Hertugen team hadde lignende resultater når de rigget opp aper med hjerne-datamaskin-grensesnitt (BCIs). De tre hjernen knyttet aper var i stand til å koordinere sin innsats for å manipulere en robot-arm. Det er fortsatt ikke Spock-verdig sinn-melding, men det er en spennende forhånd på nevrovitenskap foran likevel.
Øverste bilde: Ny form modell av Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Kreditt: ESA.