Fra Rosetta ‘ s igangværende kærlighedsaffære med en komet, og opdagelsen af et pentaquark, at kontroversielle gennembrud som gen-redigering af menneskelige embryoner og en mulig ny art af homo sapiens, det var videnskab historier, alle taler om i 2015.
Rosetta og Dens Kartoffel-Formet Komet
Den Europæiske rumorganisations Rosetta mission for at udforske Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, science-y gave, der holdt på at give i 2015, især dens masse af iøjnefaldende billeder til glæde plads porno entusiaster overalt. Det startede i januar med syv artikler i Science beskriver de første resultater fra en analyse af data: det mest bemærkelsesværdige er, billeder af bølger og klitter på comet ‘ s overflade. Dette var overraskende, fordi der ikke er nogen atmosfære (og dermed ingen vind) på kometen, plus det har meget lidt tyngdekraften.
Som året skred frem, fik vi den fantastiske nye fotos fra en lav højde flyby, vores første glimt af comet ‘ s mørke side, og nye data fra Philae lander efter det vågnede op fra en måneder lang dvale. Der var masser af overraskelser: for eksempel, kometen har en lille vejret system drevet af en intens dag-nat-cyklus, komplekse organiske molekyler, og oprindelige ilt siver ud fra, hvad der går for at være den plads, rock ‘ tynde atmosfære. Og astronomer er stadig forundret over de skiftende jord funktioner af én bestemt websted på kometen. Vi kan ikke vente med at se, hvad Rosetta og dens modige kartoffel-formet kometen har i vente for os i 2016.
[Note: Pluto var også meget store nyheder i 2015—så meget, at vi giver alles favorit dværg planet en liste over alle sine egne. Kig efter det i denne uge.]
Illustration af en pentaquark partikel. Kredit: CERN.
Sponsoreret
LHC Opdager en Pentaquark
Den nye, forbedrede Large Hadron Collider spildte ingen tid at komme ned til erhvervslivet i år: dens LHCb eksperiment straks opdagede en ny klasse af subatomare partikler døbt “pentaquarks.” For at gøre protoner og neutroner, og du binder tre typer af kvarker sammen, men det er teoretisk muligt at foretage partikler med så mange som fem kvarker. Den LHCb team fundet underskrift af netop sådan et bæst, der består af to up-kvarker, en ned kvark, en charme kvark, og en anticharm quark.
De første beviser for en mulig pentaquark udkom i 2002 på Foråret-8 synkrotron i Harima, Japan, og de første re-analyse af data styrket tilfældet. Men i 2005, fysikere havde konkluderet, at det ikke var et fast signal, og for det sidste årti, pentaquark har ofte været nævnt som et eksempel på, hvor nemt det er at se noget på de data, der er egentlig ikke der. Nu kender vi pentaquark rent faktisk eksisterer, selv om den LHCb pentaquark er forskellige fra den ene angiveligt set i 2002 (det er tre gange tungere og indeholder forskellige typer af kvarker). Stadig, det sætter scenen for en spændende ny udvikling. Som MIT ‘ s Frank Wilczek, en af arkitekterne bag den teori, der beskriver de kræfter, der holder kvarker sammen, fortalte Nature: “Det er som en phoenix stiger fra asken sammen.”
Skelet fossiler fra homo naledi. Credit: John Hawks/Wikimedia Commons
Mulige Nye Arter af Homo Sapiens
Spændingen var håndgribelig, når forskere fra University of the Witwatersrand i Johannesburg afdækket 15 delvis skeletter dybt i en Syd Afrikansk grotte system af, hvad de mener, til at være et helt nyt menneske-lignende arter. Døbt Homo naledi, forbliver oplyst, at dette væsen havde en abe-lignende bækken og skuldre, fødder ligner, at homo sapiens er 200.000 år siden, og en meget mindre kranium end moderne mennesker. Holdet har også uploadet digitale kopier, til en hjemmeside der hedder Morphosource, så alle kan hente dem og udskrive deres egne kraniet fragmenter med en 3D-printer.
Men finde ud af, viste sig at være kontroversiel fra start, med andre palæoantropologer at hævde, at det var egentlig ikke en ny art, selv om de ikke enige om, hvilke eksisterende arter det mest ligner—og team-medlem John Hawks sendt en livlig tilbagevisning til den kritik på sin blog, herunder adgang til sine data. Der har også været beskyldninger om, at team leader Lee Berger styrtede gennem udgravningen og offentliggørelse (tilsyneladende papiret var fyldt med fejl) for bedre at kunne rumme et filmhold, for National Geographic. Uanset om eller ikke de kritikpunkter, og hold op, der er ingen tvivl, det var en stor nyhed i 2015. Og som Gizmodo ‘ s egen Kiona Smith-Strickland har påpeget, “At møtrikker og bolte af, hvordan videnskabelige argumenter er meningen at arbejde.”
Kredit: Wellcome Billeder.
Gen-Redigering af Menneskelige Embryoner
Efter ugers spekulation, nyheder brød tidligere i år, at Kinesiske forskere havde brugt den revolutionerende nye CRISPR gen-redigering metode til at modificere DNA af menneskelige embryoner. Kontroverser straks brød ud, hovedsageligt på grund af de etiske spørgsmål omkring deres brug af germline ændring—i modsætning til somatisk genterapi, germline ændringer kan være gået i arv til de efterfølgende generationer. Eksperimentet var ikke ligefrem en overvældende succes: de anvendte CRISPR til 86 embryoner; 71 overlevet processen, og af dem, 54 var genetisk testet. Af disse har kun 28 splejset med succes, og kun en brøkdel af dem, der er indeholdt udskiftning genetiske materiale. Der var også så mange utilsigtede mutationer, som forskerne har valgt at stoppe forsøget.
Helt ærligt, selve papiret vist sig at være problematiske: det blev afvist af både Natur og Videnskab, af etiske årsager, og i sidste ende udgivet af Protein og Celle. Men dens bredere betydning, var ubestrideligt, at motivere nogle af verdens førende genetikere og bioethicists til at indkalde til et Internationalt Topmøde om Gen-Redigering for flere uger siden. Den efterfølgende rapport lagt nogle overraskende fremsynede retningslinjer: det gav AMERIKANSKE forskere det grønne lys for at gøre sådanne forsøg på menneskelige gener, forudsat at disse eksperimenter ikke resultere i graviditeten. Men udvalget har også advaret mod udsigten til “designer babies”,” da teknologien er stadig alt for tidligt.
Et Skridt Tættere på at en Universel Influenza Skud
Influenza skud skifter med årstiderne, fordi der er så mange forskellige stammer; skud skal være skræddersyet til alt stammer, der er dominerende i et givet år, baseret på shapeshifting lokkedue proteiner, som linje virus ‘ overflade. Ved at sætte disse lokkedue proteiner i vores vacciner, vi prime vores immunforsvar mod influenza. Men nu er vi et skridt tættere på at en universel influenza skud—et enkelt jab, der kunne indpode os for livet—efter to forskergrupper har annonceret en ny prototype vacciner, der er målrettet mod et andet, mere stabil “stilk protein” i virus. Tricket er at få vores immunsystem til at “genkende” dem, stilk proteiner fra år til år. Den nye vacciner, der havde blandede resultater mod H1N1-influenza-virus, når testet på mus, aber og fritter (tættest model for menneskelig reaktion at influenza-virus): der var en immun reaktion, men ikke altid stærke nok til at forhindre infektion. Men det er et lovende skridt fremad, ikke desto mindre.
Den iChip, der bruges til at opdage nye antibiotika i 30 år. Kredit: Slava Epstein.
Første Nye Antibiotika i 30 År
Antibiotikaresistens er på fremmarch blandt bakterier som MRSA. Så meddelelsen om, at forskere havde fundet den første nye klasse af antibiotika i 30 år var en særdeles positiv udvikling. Teixobactin mål lipid molekyler, som bakterier bruger til at bygge nye celle vægge, og har vist sig effektiv mod adskillige patogener, herunder meget resistente stammer af staph. Det er stadig i præklinisk udvikling, så du skal ikke forvente, at din læge til at skrive recepter enhver tid snart. Men det var den teknologi, der bruges til at finde teixobactin, at der genereres mest spænding: en handy gadget kaldet iChip, der lader mikrobiologer vokse bakterier i snavs—en kæmpe fordel, fordi de fleste jord-mikrober ikke kan dyrkes i laboratoriet på anden måde. Den iChip har potentiale til at teste tusinder, måske millioner, af bakterier på udkig efter kandidater med god antibiotiske egenskaber. Teixobactin kunne bare være begyndelsen.
Krister Shalm justerer foton-kilde i hans Bell test eksperimentelle set-up. Kredit: Burrus/NIST
Spooky Action på en Afstand, der Er Fast
Døbt “spooky action på afstand” af Albert Einstein, entanglement er en kvante fænomen, hvor to sub-atomare partikler kan være så snævert forbundne, at man kan synes at påvirke andre, selv over lange afstande. Tre uafhængige eksperimenter i år har definitivt vist, at fænomenet er reelt.
Fysikere har været at gennemføre variationer af den såkaldte Bell test for årtier med større og større præcision, men kan aldrig helt hævder at have produceret det endelige bevis af uhyggelig action, fordi der stadig var kritiske huller i det eksperimentelle design. Indtil for ganske nylig, at de simpelthen ikke har tilstrækkeligt avanceret teknologi til at lukke disse huller.
Tidligere dette år, fysikere ved Delft University of Technology i Holland sendte to viklet ind elektroner til at adskille hjørner af campus og fandt, at spooky action var reel. Krister Shalm og hans kolleger på det Nationale Institut for Standarder og Teknologi i Colorado lukket disse huller med større præcision end nogensinde før, med at hamre de sidste søm i lokale realisme ‘ s kiste. Et andet hold af fysikere ved Universitetet i Wien gennemført endnu en version af Bell ‘s test ved hjælp af en af NIST’ s single photon detektorer. De rapporterede resultater, der ligner resultaterne, at indsende deres egne papir til tidsskriftet Physical Review Letters på samme tid som Shalm og hans co-forfattere. Sammen med Delft resultater, disse smuthul-gratis Bell test skal afgøre spørgsmålet én gang for alle.
Sind-smelter sammen Med Rotter og Aber
Star Trek-fans er godt bekendt med Spock ‘ s kompetence til at Vulcan sind smelter sammen. Men neuroforskere sige noget lignende, virkelig sker, når hjernen er elektrisk forbundet til at dele impulser på tværs af et netværk. To undersøgelser offentliggjort i år i tidsskriftet Videnskabelige Rapporter, der er beskrevet arbejde tilslutning rotte og abe hjerner, henholdsvis via elektroder, der sætter dem i stand til at koordinere deres tanker til at udføre simple opgaver, som mønstergenkendelse og flytning af en robot-ben. Efter alt, er det indlysende, at hvis der er mere neuroner fra en enkelt hjerne kan gøre et bedre job, at kombinere to eller flere hjerner ville være endnu mere effektiv end en.
Duke University forskere ledet af neurolog Miguel Nicolelis indopereret to sæt elektroder i hjernen på fire rotter og gav dem et pattern recognition test for at “løse”. Gennem forsøg og fejl, fandt de, at de rotter fundet ud af at synkronisere deres hjernen signaler. De handlede i koncert som en simpel computer. Hertugen team havde lignende resultater, når de rigget op aber med brain-computer interfaces (BCIs). De tre hjerne-forbundet aber var i stand til at koordinere deres bestræbelser på at manipulere en robot-arm. Det er stadig ikke Spock-værdig sind-melding, men det er en spændende forskud på neuroscience front alligevel.
Øverste billede: Ny form model af Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Kredit: ESA.