Van Rosetta lopende liefdesrelatie met een komeet en de ontdekking van een pentaquark, de controversiële doorbraken, zoals het gen voor het bewerken van menselijke embryo ‘ s en een mogelijk nieuwe soorten van de homo sapiens, deze werden de wetenschap verhalen iedereen was aan het praten over in 2015.
Rosetta en De Aardappel-Vormige Komeet
De Europese ruimtevaartorganisatie esa ‘ s Rosetta missie te verkennen Komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko was de wetenschap-y geschenk dat hield op te geven in 2015, in het bijzonder de hoop in het oog springende afbeeldingen voor het genot van de ruimte porno-liefhebbers overal. Het begon in januari met zeven artikelen in Science beschrijven van de eerste bevindingen van een analyse van de gegevens: de meest bekende beelden van golven en duinen op de komeet oppervlak. Dit was verrassend, want er is geen sfeer (en er dus geen wind) op de komeet, plus het heeft zeer weinig zwaartekracht.
Naarmate het jaar vorderde, kregen we prachtige nieuwe foto ‘ s op een lage hoogte flyby, onze eerste glimp van de komeet donkere kant, en de nieuwe gegevens van de lander Philae na het wakker van een maanden lange winterslaap. Er waren tal van verrassingen: bijvoorbeeld de komeet heeft een kleine weather systeem gedreven door een intense dag-nacht cyclus, complexe organische moleculen, en oer zuurstof lekken van wat doorgaat voor de ruimte van de rock ijle atmosfeer. En astronomen zijn nog steeds verbaasd door het veranderen van kenmerken op het land van een bepaalde site op de komeet. We kunnen niet wachten om te zien wat Rosetta en haar dappere aardappel-vormige komeet voor ons in petto hebben in 2016.
[Opmerking: Pluto was ook erg groot nieuws in 2015, zozeer zelfs dat geven we iedereen de favoriete dwerg planeet een lijst van al haar eigen. Kijk voor deze week.]
Illustratie van een pentaquark deeltje. Credit: CERN.
Gesponsord
De LHC Ontdekt een Pentaquark
De nieuwe, verbeterde Large Hadron Collider verspilde geen tijd om neer aan zaken te worden dit jaar: de LHCb-experiment prompt ontdekte een nieuwe klasse van de subatomaire deeltjes, genaamd “pentaquarks.” Om protonen en neutronen, je bindt drie soorten quarks samen, maar het is theoretisch mogelijk om deeltjes met zoveel vijf quarks. De LHCb team vond de ondertekening van zo ‘ n beest, dat bestaat uit twee up-quarks, één down quark, een charm-quark, en een anticharm quark.
De eerste aanwijzingen voor een mogelijke pentaquark in 2002 verschenen in de Lente-8 synchrotron in Harima, Japan, en de eerste her-analyse van de gegevens versterkt het geval. Maar in 2005, fysici waren gesloten, het was geen echt signaal en de laatste tien jaar, de pentaquark wordt vaak aangehaald als een voorbeeld van hoe makkelijk het is om iets te zien in de data die is niet echt aanwezig. Nu weten we het pentaquark werkelijk bestaat, hoewel de LHCb pentaquark anders is dan het zogenaamd gezien in 2002 (het is drie keer zwaarder en bevat verschillende soorten quarks). Nog steeds, zij het decor voor spannende nieuwe ontwikkelingen te komen. Als MIT ‘ s Frank Wilczek, een van de architecten van de theorie die beschrijft de krachten holding quarks samen, vertelde de Natuur: “Het is als een feniks uit de as.”
Het skelet van de fossielen van de hand van homo naledi. Credit: John Hawks/Wikimedia Commons
Mogelijk Nieuwe Soort van Homo Sapiens
De spanning was voelbaar toen onderzoekers van de Universiteit van Witwatersrand in Johannesburg blootgelegd 15 gedeeltelijke skeletten diep in een Zuid-Afrikaanse grot systeem van wat ze geloven, om een geheel nieuwe mens-achtige soorten. Genaamd Homo naledi, het blijft aangegeven dat dit schepsel had een aap-achtige bekken en de schouders, met voeten die lijkt op die van de homo sapiens 200.000 jaar geleden, en een veel kleinere schedel dan de moderne mens. Het team geüpload digitale kopieën naar een site met de naam Morphosource, zodat iedereen het kan downloaden en af te drukken van hun eigen schedel fragmenten met een 3D-printer.
Maar het vinden bleek controversieel vanaf het begin, met andere paleoanthropologists stellende dat het niet echt een nieuwe soort, hoewel ze het niet eens op die bestaande soorten het meest lijkt op—en team-lid John Hawks geplaatst een pittige repliek op de kritiek op zijn blog, met inbegrip van toegang tot zijn gegevens. Er zijn ook beschuldigingen dat team leader Lee Berger met spoed door de opgraving en publicatie (blijkbaar was het artikel vol met fouten) om beter aan te sluiten bij een filmploeg voor National Geographic. Of deze kritiek maximaal, er is geen ontkennen dit was groot nieuws in 2015. En als Gizmodo eigen Kiona Smith-Strickland gewezen, “Dat is de moeren en bouten van hoe wetenschappelijke argumenten zouden moeten werken.”
Credit: Wellcome Images.
Gen-Bewerking van Menselijke Embryo ‘ s
Na weken van speculatie, nieuws brak eerder dit jaar dat de Chinese genetici had gebruikt de revolutionaire nieuwe CRISPR-gen-bewerken van de methode genetisch wijzigen van het DNA van menselijke embryo ‘ s. Controverse onmiddellijk uitbrak, grotendeels als gevolg van de ethische vragen rondom het gebruik van de kiembaan wijziging—in tegenstelling tot de somatische gentherapieën, de kiembaan wijzigingen kunnen worden doorgegeven aan volgende generaties. Het experiment was niet bepaald een doorslaand succes: ze toegepast CRISPR-86 embryo ‘ s; 71 overleefde het proces, en van degenen, 54 genetisch getest. Van deze, op 28-verbinding aan de randen succes, en slechts een fractie van die van de vervanging van genetisch materiaal. Er waren ook zo veel onbedoelde mutaties die de onderzoekers ervoor gekozen om te stoppen met het experiment.
Eerlijk gezegd, het papier zelf problematisch: het werd verworpen door zowel de Natuur en de Wetenschap, op ethische gronden, en uiteindelijk gepubliceerd door Eiwitten en cellen. Maar de bredere impact was niet te ontkennen, het motiveren van een aantal van ‘ s werelds toonaangevende producenten en bioethicists tot het bijeenroepen van een Internationale Top over Gen het Bewerken van enkele weken geleden. Het volgende verslag gelegd een aantal verrassend vooruit-denken-richtlijnen: het gaf de AMERIKAANSE wetenschappers hebben een groen licht op het doen van dergelijke experimenten op de menselijke genen, op voorwaarde dat deze experimenten niet uitmondt in een zwangerschap. Maar het comité heeft ook gewaarschuwd tegen het vooruitzicht van de “designer baby’ s,” omdat de technologie is nog steeds schromelijk voorbarig.
Een Stap Dichter bij een Universele griepprik
Griepprikken veranderen met de seizoenen, omdat er zo veel verschillende stammen; de foto ‘ s moeten worden afgestemd op welke stammen zijn machtspositie in een bepaald jaar, gebaseerd op de shapeshifting decoy eiwitten die het virus oppervlak. Door de invoering van die kooiker eiwitten in onze vaccins, wij prime ons immuunsysteem tegen de griep. Maar nu zijn we een stap dichter bij een universele flu shot—een enkele prik dat kon enten ons op voor het leven—na twee onderzoeksgroepen aangekondigde nieuwe prototype vaccins die zijn getarget op een andere, meer stabiele “stalken eiwit” in het virus. De truc is om ons immuunsysteem te “herkennen” die stengel eiwitten van jaar tot jaar. De nieuwe vaccins had gemengde resultaten tegen de H1N1-griep virus wanneer het wordt getest op muizen, apen en fretten (het dichtst model voor de menselijke reactie op het griepvirus): er was een immuun reactie, maar niet altijd sterk genoeg om infectie te voorkomen. Maar het is een veelbelovende stap vooruit, toch.
De iChip, gebruikt om te ontdekken de eerste nieuwe antibiotica in 30 jaar. Credit: Slava Epstein.
Eerste Nieuwe Antibiotica in 30 Jaar
Resistentie tegen antibiotica is op de stijging onder bacteriën zoals MRSA. Dus de aankondiging dat wetenschappers hadden zich de eerste nieuwe klasse van antibiotica in de 30 jaar was een bijzonder goede ontwikkeling. Teixobactin de doelstellingen van de lipide moleculen die bacteriën gebruiken om te bouwen van nieuwe celwanden, en heeft bewezen effectief is tegen verschillende ziekteverwekkers, waaronder zeer drug-resistente stammen van staphylococcus. Het is nog steeds in pre-klinische ontwikkeling, verwacht dus niet uw arts te schrijven voorschriften van elk moment snel. Maar het was de technologie gebruikt voor het vinden van teixobactin die de meeste spanning: een handige gadget genaamd de iChip waarmee microbiologen bacteriën groeien op vuil—een enorm voordeel, want de meeste bodem microben kunnen niet worden gekweekt in het lab anders. De iChip heeft de potentie om te testen duizenden, misschien wel miljoenen bacteriën op zoek naar kandidaten met een goede antibiotische eigenschappen. Teixobactin kon worden maar het begin.
Krister Shalm past het foton bron in zijn Bel test experimentele set-up. Credit: Burrus/NIST
Spookachtige Actie op Afstand Is Echt
De naam “spooky action at a distance” met Albert Einstein, kwantum verstrengeling is een kwantum fenomeen waarbij twee subatomaire deeltjes zijn zo nauw verbonden dat men kan van invloed lijken op de andere, zelfs over lange afstanden. Drie onafhankelijke experimenten van dit jaar hebben definitief aangetoond dat het fenomeen echt is.
Natuurkundigen is het uitvoeren van variaties van de zogenaamde Bell test voor tientallen jaren met grotere precisie, maar kon nooit echt aanspraak te hebben geproduceerd definitieve bewijs van spookachtige actie, want er waren nog kritische mazen in het experimentele design. Tot voor kort, ze had gewoon geen voldoende geavanceerde technologie om deze mazen in de wet.
Eerder dit jaar, natuurkundigen aan de technische Universiteit Delft in Nederland stuurde twee verstrengelde elektronen om een aparte hoeken van de campus en vond dat spookachtige actie was echt. Krister Shalm en zijn collega ‘ s van het National Institute of Standards and Technology in Colorado gesloten die achterpoortjes met grotere precisie dan ooit tevoren, hameren de laatste nagel in de lokale realisme de kist. Een tweede team van natuurkundigen aan de Universiteit van Wenen uitgevoerd nog een andere versie van de Bell test met behulp van een van NIST single photon detectoren. Ze gaven vergelijkbare resultaten, het indienen van hun eigen papier om het tijdschrift Physical Review Letters op hetzelfde moment als Shalm en zijn co-auteurs. Samen met de Delftse resultaten, deze maas in de wet-gratis Bell tests moeten vestigen zich de vraag voor eens en voor altijd.
Mind-Groepjes Met Ratten en Apen
Star Trek fans zijn goed bekend met Spock ‘ s vaardigheid met de Vulcan mind-meld. Maar neurowetenschappers zeggen iets dergelijks doet echt gebeuren wanneer de hersenen zijn elektrisch verbonden te delen impulsen via een netwerk. Twee studies gepubliceerd die dit jaar in het tijdschrift Scientific Reports beschreven werkzaamheden aansluiten rat en aap hersenen, respectievelijk, via elektroden, waardoor ze coördineren hun gedachten op het uitvoeren van eenvoudige taken, zoals patroonherkenning en het verplaatsen van een robotachtige ledematen. Immers, het is aannemelijk dat als er meer neuronen van één van de hersenen kan het werk beter, het koppelen van twee of meer hersenen zou nog efficiënter zijn dan één.
De Duke University onderzoekers, onder leiding van neurowetenschapper Miguel Nicolelis geïmplanteerd twee sets van elektroden in de hersenen van de vier ratten en gaf hen een pattern recognition test om te “lossen”. Door middel van trial en error, ontdekten ze dat de ratten bedacht voor het synchroniseren van hun hersenen signalen. Zij handelden in concert als een eenvoudige computer. De Hertog team had een soortgelijke resultaten wanneer ze opgetuigd apen met een brain-computer interfaces (BCIs). De drie hersenen gekoppeld apen in staat waren om hun inspanningen te coördineren om het manipuleren van een robotarm. Het is nog steeds niet Spock-waardige geest-melding, maar het is een spannende vooraf op de neurowetenschappen voorkant toch.
Bovenste afbeelding: Nieuwe vorm model van de Komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Credit: ESA.