Megrengették a tudományt a téridő fodrozódásai - az év felfedezései

Illusztráció két fekete lyuk ütközéséről

2016 izgalmas felfedezéseket és eredményeket tartogatott a tudomány iránt érdeklődőknek: a téridő „fodrozódásait" okozó gravitációs hullámok érzékelése révén új szemmel vizsgálhatják a kutatók a tágabb otthonunkként szolgáló univerzumot, a hatékony ebolavakcina kifejlesztésével pedig az orvosok hamarosan legyőzhetik a rettegett, vérzéses lázat okozó vírust. Elképzelhető, hogy egy kilencedik bolygó is létezhet a Naprendszerben, és nem kizárt, hogy a jövőben expedíciót indíthatunk a Földünktől csupán 4,2 fényévre található Proxima b bolygóra. Sajnos azonban jócskán akadnak kedvezőtlen hírek is: a globális felmelegedés miatt az északi-sarki tengeri jégtakaró lassacskán eltűnik, és úgy néz ki, a Zika elleni küzdelem is eltart még egy darabig. Összeállításunkban az év legizgalmasabb tudományos sztorijait gyűjtöttük össze.

Páratlan lelet borostyánba zárva

„Ilyen lelet egyszer adódik az életben" – jegyezte meg annak a kutatócsoportnak az egyik tagja, amely egy borostyánba zárt dinoszauruszfarkat talált Mianmarban. A fosszília legérdekesebb tulajdonsága, hogy a csontokhoz kapcsolódó tollak kiváló állapotban őrződtek meg. A vizsgálatok alapján a farok egy fiatal Coelurosaurushoz tartozott. Ez a madárszerű, ragadozó dinoszaurusz 99 millió éve a kréta időszakban élt. Az eredményeket idén hozták nyilvánosságra a Current Biology folyóiratban.

A borostyánba zárt dínófarok Forrás: R.C. McKellar, Royal Saskatchewan Museum

Ugyan nem ez az első alkalom, amikor borostyánba zárt tollakat találtak, de ez az első eset, amikor a kutatóknak sikerült közvetlen összeköttetésbe hozni ezeket egy dinoszaurusszal. A felfedezés felbecsülhetetlen értékű bepillantást nyújt azzal kapcsolatban, hogyan néztek ki és fejlődtek a dinoszaurusztollak.

Lassan eltűnik az északi-sarki jégtakaró

A legutóbbi adatok alapján már egészen biztos, hogy 2016 lesz a legmelegebb év a mérések 19. századi kezdete óta, és a 2017-es esztendő sem ígérkezik sokkal hűvösebbnek. Az Északi-sarkon a legdrámaibb a helyzet.

A tengeri jégtakaró 9,1 millió négyzetkilométer, vagyis

800 ezer négyzetkilométerrel kisebb a 2006-os rekordhoz képest.

Az amerikai Nemzeti Hó- és Jégkutató Központ (National Snow and Ice Data Center) adatai szerint idén a november már a hetedik hónap volt, amikor negatív rekordot döntött a jégtakaró kiterjedése.

Forrás: AFP/Photononstop

A kutatók szerint a levegő 10, a tengervíz pedig 4 Celsius-fokkal volt magasabb az ilyenkor megszokottnál, ami megakadályozta a fagyást. A jelenség hátterében egyrészt természetes időjárási jelenségek, másrészt az ember által előidézett globális felmelegedés áll. Az is kiderült, hogy az Északi-sarkvidéken kétszer gyorsabb a felmelegedés üteme, mint a világ többi részén, és ennek hatásai máshol is érzékelhetőek.

Lehet, hogy létezik egy kilencedik bolygó a Naprendszerben

Még az év elején robbant a hír, hogy Naprendszerünk a Plutón túl egy eddig felfedezetlen bolygót rejthet.

A planétát nem sikerült idáig megfigyelni, létezésére pusztán matematikai modellek alapján következtetnek. Az elméletet felvázoló kutatók szerint a Kuiper-öv objektumainak mozgása utalhat a titokzatos bolygó jelenlétére.

Olyan gravitációs nyomot fedeztünk fel, ami arra enged következtetni, hogy egy hatalmas bolygó van a Naprendszer külső részén"

– nyilatkozta korábban a Nature híroldalának Konstantin Batygin csillagász. A feltételezett bolygó a becslések szerint nagyjából tízszeres Föld-tömegű lehet és mintegy 700 CSE (csillagászati egység) távolságra van a Naptól (1 CSE kb. 150 millió km).

A feltételezett kilencedik bolygó tömege, akár 10-szerese is lehet a Földének Forrás: Caltech

A tudósok többsége bízik abban, hogy 2018 végén megtalálhatják a kilencedik bolygót. Vannak viszont szkeptikus hangok is, a NASA egyes kutatói szerint például a feltételezett planéta csupán „fantom", és a Cassini űrszonda adatai alapján nyoma sincs az objektum által okozott gravitációs zavaró hatásnak.

A Földhöz legközelebb található exobolygó

A Proxima Centauri nevű vörös törpe „mindössze" 4,2 fényévre (40 billió kilométerre) van a Naptól, éppen ezért számított nyáron izgalmas bejelentésnek, hogy egy bolygó keringhet körülötte. A planéta létezésének lehetősége már 2013-ban felmerült, a felfedezés megerősítéséhez azonban precíz műszerekre és további megfigyelésekre volt szükség.

Az eddigi adatok szerint a Proxima b legalább 1,3-szor nagyobb a Földnél, és nagyjából 7,5 millió kilométer távolságra kering a csillaga körül, egy teljes kört 11,2 nap alatt tesz meg.

Mivel a lakhatósági zónában található, nem kizárt, hogy folyékony víz lehet rajta, sőt francia csillagászok szerint kiterjedt óceánok boríthatják a felszínét.

A Proxima b lehet az első exobolygó, amire eljuthat az ember Forrás: ESO/M. Kornmesser

Az élet előfordulásának esélyét ronthatja, hogy az égitest egy vörös törpe körül kering, az ilyen csillagok pedig hatalmas kitöréseket képesek produkálni, ami könnyedén elsöpörhet minden életformát az adott bolygón. A mágneses mező és a légkör némi védelmet nyújthatna, azt viszont egyelőre nem tudni, hogy a Proxima b rendelkezik-e bármelyikkel is a kettő közül.

Először tesztelték a forradalmi génmódosító technikát emberen

Szintén idén juttattak a világon először egy páciensbe CRISPR–Cas9 technikával szerkesztett sejteket kínai kutatók. A kísérletet október 28-án végezték a Csengtuban található Nyugat-Kínai Kórházban. Lu You a Szecsuani Egyetem onkológusa egy tüdőrákban szenvedő betegbe injektálta a forradalmi technikával módosított immunsejteket.

A CRISPR–Cas9 viszonylag új génmódosító eljárás, a módszert még 2012-ben ismertette a Science magazin. Legjobban úgy jellemezhetnénk, mint egy molekuláris ollót: a CRISPR-Cas9 rendszer több fehérjéből áll, ezek egyike az ollóként működő DNS-vágó enzim (Cas9). A Cas9 olyan rövid RNS-ekből álló vezető szálakhoz kapcsolódik, amelyek a DNS specifikus szekvenciáit célozzák meg. A vezető szál mondja meg tehát az enzimnek, hol vágjon, módosításával pedig irányítani lehet az ollót.

Forrás: Science Photo Library/Tek Image (Andrew Brookes) Ab St

Ez az alapfeltétele a DNS mesterséges megváltoztatásának és új DNS-információk beépítésének. A CRISPR segítségével a szakértők géneket iktathatnak ki, vagy új génszekvenciákat illeszthetnek be.

Azzal, hogy a kínaiak megtették az első lépést a forradalminak számító technika klinikai alkalmazásának irányába, azt is jelenti, hogy

az orvosbiológiai kutatások terén kemény vetélkedés kezdődhet világszerte, a két legnagyobb versenyző pedig az Egyesült Államok és Kína lesz.

Zöld út a „háromszülős" babáknak

A világon 2016-ban született először gyermek háromszülős mesterséges megtermékenyítéssel Mexikóban. Az amerikai orvosok egy jordániai családon segítettek a módszerrel, ugyanis az anya a Leigh-szindróma nevű mitokondriális betegséget örökítette volna gyermekére. A mitokondrium a sejteket energiával ellátó sejtszervecske, ha ez hibás, olyan betegségek alakulhatnak ki, mint az epilepszia vagy a szív- és érrendszer működésének zavara.

A háromszülős eljárásban, amikor az anya mitokondriális DNS-ében hiba van, egy másik, egészséges mitokondriummal rendelkező nő petesejtjét is felhasználják. Utóbbi petesejtnek eltávolítják a sejtmagját, és ezzel együtt a donor nő genetikai állományának túlnyomó részét, a donortól tehát csak a mitokondriális DNS származik. Ebbe a kiürített petesejtbe helyezik a megtermékenyített embriót.

Forrás: AFP/Science Photo Library

A kisfiú genetikai állományának nagy része tehát a szüleitől, a mitokondriális DNS pedig donortól származik, így a gyermeknek két biológiai anyja és egy biológiai apja van.

Az eljárást decemberben az Egyesült Királyságban is engedélyezték, így a szigetország első „háromszülős" babája legkorábban 2017 végén születhet meg.

Globális vészhelyzet a Zika-vírus miatt

A szúnyog által terjesztett Zika-vírus nem tartozott a különösebben közismert és vizsgált kórokozók közé. A helyzet akkor változott meg, amikor 2015 őszétől drasztikusan megemelkedett a súlyos agyi és koponyaelváltozással született csecsemők száma Brazíliában. A vírus azóta már az amerikai kontinens számos országába átterjedt (2015 óta 66 országból jelentettek Zika-lázat), az Egészségügyi Világszervezet pedig 2016 elején globális vészhelyzetet hirdetett a járvány miatt.

Első látásra a Zika-fertőzés nem tűnik veszedelmes betegségnek. Általában enyhe lázzal, kiütéssel, ízületi vagy izomfájdalommal, viszkető, kivörösödött szemmel vagy fejfájással jár, amelyek influenzaszerű megbetegedésre utalnak. Ezek a tünetek több naptól egy hétig állhatnak fenn, de a fertőzött személyek általában nem érzik magukat elég betegnek ahhoz, hogy kórházba menjenek.

Forrás: AFP/Erika Santelices

Sajnos azonban ez az enyhe lefolyás csak látszat, az egyre gyűlő bizonyítékok alapján a kórokozó leginkább a várandós anyák magzataira jelenthet komoly veszélyt: a kisfejűséggel (mikrokefáliával) születő gyerekek feje sokkal kisebb a normálisnál, emiatt pedig számos egészségügyi problémával küszködnek. Ráadásul úgy tűnik, hogy a Zika a felnőtt agyat is megtámadhatja, károsodásokat okozva a tanulásban és memóriában szerepet játszó agyi régiókban (igaz, ezt egyelőre csak egérkísérletekben bizonyították).

Biztató, hogy a Zika-vírusról egyre több dolgot derítenek ki a tudósok, például ismerjük már a kórokozó szerkezetét, és tudjuk azt, hogy a vírus a már megszületett csecsemők agyában is képes szaporodni. A védőoltás kifejlesztésén gőzerővel dolgoznak a szakemberek, a klinikai tesztekre azonban még egy darabig várni kell.

Küszöbön az ebola legyőzése

Százszázalékos hatékonyságú vakcinát sikerült kifejleszteni az ebolavírus egyik törzse ellen - erre enged következtetni a The Lancet című orvostudományi folyóiratban alig pár napja megjelent tanulmány. Az rVSV-EBOV nevű készítményt összesen 5837 emberen próbálták ki. Tíz nap alatt alakult ki védelem, és az eredmények azt mutatták, hogy a vakcina minden beoltott személynél megakadályozta a betegség kialakulását.

A védőoltást egyelőre hivatalosan nem engedélyezték, mivel gyermekeken, illetve legyengült immunrendszerrel rendelkezőkön (pl. HIV-fertőzötteken) még nem próbálták ki.

Ennek ellenére a WHO nagyjából 300 ezres készletet halmozott fel arra az esetre, ha kitörne egy újabb járvány.

Forrás: AFP/Dominique Faget

A 2013 vége és 2016 eleje között, mintegy két évig tartó nyugat-afrikai ebolajárvány a vírus 1976-os azonosítása óta a legsúlyosabb fertőzés volt egyaránt a megbetegedések és az áldozatok számát tekintve. Több mint 11 ezer ember vesztette életét a kórokozó miatt.

A gravitációs hullámok felfedezése

Hatalmas jelentőségű felfedezés, amely méltán kapta meg a Science magazintól a „2016-os év tudományos áttörése" címet.

A gravitációs hullámok létezésének 2016. február 11-i bejelentése mérföldkő volt a fizikában és a csillagászatban: megerősítette Albert Einstein 1915-ös általános relativitáselméletének fontos jóslatát. Az elmélet alapján a gravitációs hullámokat mozgó tömegek keltik, amelyek a forrásukról leválva fénysebességgel terjednek tovább. Ahol áthaladnak, ott megváltoztatják a tér görbületét, azaz a térbeli pontok távolságát.

Illusztráció két fekete lyuk ütközéséről Forrás: NASA

Mivel a gravitáció a leggyengébb kölcsönhatás, a gravitációs hullámok detektálása óriási kihívásnak bizonyult, nem véletlen, hogy csak 2015 őszén sikerült. A legmodernebb detektor, a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) két, Földünktől 1,2 milliárd fényévre található fekete lyuk összeolvadását, pontosabban e kozmikus esemény által keltett gravitációs hullámok jelét észlelte.

Ezzel nemcsak egy, hanem rögtön három korszakalkotó felfedezést is tettek a szakemberek:

a gravitációs hullámoknak köszönhetően először sikerült kísérleti bizonyítékot találniuk arra, hogy két fekete lyuk egymás körül keringhet és összeolvadhat. Ráadásképp ilyen energiájú folyamatot korábban nem sikerült még azonosítani a természetben. A felfedezésből magyar kutatók is kivették a részüket.

Nem sokkal az első után egy második gravitációshullám-jelet is sikerült azonosítania a LIGO Tudományos Együttműködés és a Virgo Együttműködés kutatóinak, ezt a szignált szintén összeolvadó fekete lyukak keltették.

A gravitációs hullámok új korszakát nyithatják meg a világűr kutatásának:

olyan kozmikus események és objektumok válhatnak megfigyelhetővé, amikről korábban nem is álmodozhattunk.