Основните открития, които биха могли да преобразят света през следващото десетилетие

Последното десетилетие даде началото на някои наистина революционни постижения в науката, от откриването на Хигс бозона до използването на CRISPR за фантастичното доскоро редактиране на гени. Но кои са някои от най-големите пробиви, които тепърва предстоят? Live Science попита няколко експерти в своята област кои открития, техники и разработки най-много се вълнуват да видят през 20-те години на този век.

Медицина: универсална ваксина срещу грип

Универсалната ваксина срещу грип, която учените търсят от десетилетия, може да бъде един наистина революционен медицински напредък, който вероятно ще се прояви през следващите 10 години.
„Вече звучи нещо като шега, че универсалната ваксина срещу грип е на разстояние само от пет до 10 години“, казва д-р Амеш Адала, специалист по инфекциозни болести и старши учен в Центъра за здравна сигурност на Джонс Хопкинс в Балтимор.

Но сега се оказва, че това „може всъщност и да стане истина“, казва Адала пред Live Science. „Различните подходи към универсалните ваксини срещу грип са в напреднала разработка и обещаващи резултати започват да се трупат.“

На теория универсалната ваксина срещу грип би осигурила дълготрайна защита срещу грипа и би премахнала необходимостта от ваксинация всяка година.

Някои части от грипния вирус постоянно се променят, докато други остават непроменени от година на година. Всички подходи към универсална ваксина срещу грип са насочени именно към части от вируса, които са по-малко променливи.

Тази година Националният институт по алергия и инфекциозни заболявания (NIAID) на САЩ започна първото си изпитване върху хора на универсална грипна ваксина. Имунизацията има за цел да индуцира имунен отговор срещу по-малко променлива част от грипния вирус, известен като „стволов“ хемаглутинин (HA). Това проучване от фаза 1 ще разгледа безопасността на експерименталната ваксина, както и имунните отговори на участниците към нея. Изследователите се надяват да отчетат първоначалните си резултати още в началото на 2020 г.

Друг кандидат за създател на универсалната ваксина срещу грип е израелската компания BiondVax. В момента тя извършва изпитания във фаза 3, което е напреднал етап на изследване, който разглежда дали ваксината наистина е ефективна, т.е. дали предпазва от инфекция от всеки щам на грип. Този кандидат за универсална ваксина съдържа девет различни протеини от различни части на грипния вирус, които варират малко между грипните щамове, според списание The Scientist. В проучването вече са участвали над 12 000 души, а резултатите се очакват в края на 2020 г., според компанията.

Невро-наука: По-големи, по-добри „мини-мозъци“

През последното десетилетие учените успешно отглеждат „мини-мозъци“, известни като „органоиди“, от човешки стволови клетки, които се диференцират в неврони и се събират в 3D структури. Към настоящия момент мозъчните органоиди могат да се отглеждат само като да наподобяват малки парченца от мозъка в ранното развитие на плода, според д-р Хонгюн Сонг, професор по невронауки в Медицинското училище „Перелман“ в Университета на Пенсилвания. Но това може да се промени през следващите 10 години.

„Ние наистина бихме могли да моделираме не само многообразието на клетките, но и клетъчната архитектура на мозъка“, казва д-р Сонг. Зрелите неврони се подреждат в слоеве, колони и сложни схеми в мозъка. В момента органоидите съдържат само незрели клетки, които не могат да захранват тези сложни връзки, но д-р Сонг казва, че очаква да се преодолее това предизвикателство през следващото десетилетие. С миниатюрни модели на мозъка в ръка учените биха могли да помогнат да установят как се развиват мозъчните разстройства; как невродегенеративните заболявания разграждат мозъчната тъкан; и как мозъкът на различните хора може да реагира на различни фармакологични лечения.

Някой ден (макар и може би не след 10 години) учените може дори да успеят да отглеждат „функционални единици“ на невралната тъкан, които да заменят увредените участъци на мозъка. „Ами ако имате функционална единица, предварително направена, за да можете да я включите в повредения мозък?“, казва Сонг. В момента работата е силно теоретична, но „мисля, че през следващото десетилетие ще знаем дали може да проработи“, добавя той.

Климатични промени: Трансформирани енергийни системи

През това десетилетие покачването на морското равнище и по-екстремните климатични събития разкриха колко крехка е нашата красива планета. Но какво ще стане през следващото десетилетие?
„Мисля, че ще постигнем пробив, когато става дума за действие върху климата“, заяви Майкъл Ман, изтъкнат професор по метеорология в университета на Пенсилвания. „Но ние се нуждаем от политики, които ще ускорят този преход, и ние се нуждаем от политици, които да подкрепят тези политики,“ казва той за Live Science.

През следващото десетилетие „преобразуването на енергийните и транспортните системи към възобновяеми енергийни източници ще бъде в ход и ще бъдат разработени нови подходи и технологии, които ни позволяват да стигнем по-бързо до нови решения“, казва Доналд Уюбълс, професор по атмосферни науки в Университета на Илинойс в Урбана-Шампан. И „нарастващите влияния, свързани с климата от тежкото време и може би от повишаването на морското равнище, най-накрая получават достатъчно внимание от хората, и ние наистина ще започваме да приемаме сериозно изменението на климата“.

Физика на частиците: Намиране на аксиона

През последното десетилетие най-голямата новина в света на частиците беше откриването на бозона на Хигс, мистериозната „Божия частица“, която дава на други частици своята маса. Хигс се считаше за короната на Стандартния модел, управляващата теория, която описва субатомните частици.

Но след откриването на Хигс, много други по-малко известни частици започнаха да заемат централно място. Това десетилетие имаме разумен опит да намерим още една от тези неуловими, все още хипотетични частици – аксионът, казва физикът Франк Уилчек,

Нобелов лауреат от Масачузетския технологичен институт. (През 1978 г. Уилчек пръв предположи съществуването на аксиона). Асионът не е непременно една частица, а по-скоро клас от частици със свойства, които рядко взаимодействат с обикновената материя. Аксионите биха могли да обяснят една дългогодишна главоблъсканица: Защо физическите закони изглежда действат еднакво както на частиците от материята, така и на техните антиматериални партньори, дори когато пространствените им координати са обърнати?

А аксионите са един от водещите кандидати за тъмната материя, невидимата материя, която държи галактиката.

„Намирането на аксиона би било много голямо постижение във фундаменталната физика, особено ако това се случи по най-вероятния път, т.е. чрез наблюдение на космически аксионен фон, който осигурява“ тъмната материя „, казва Уилчек. „Има голям шанс, това да се случи в следващите 5 до 10 години, тъй като амбициозни експериментални инициативи, които биха могли да стигнат до там, разцъфтяват по целия свят. За мен, като претеглям значението на откритието, вероятността това да се случи е голяма“. Сред тези инициативи е експериментът Axion Dark Matter (ADMX) и слънчев телескоп CERN Axion, два основни инструмента, които търсят тези неуловими частици.

Има и други възможности – ние все още може да открием гравитационни вълни или пулсации в космическото време, произлизащи от най-ранния период във Вселената, или други частици, известни като слабо взаимодействащи масивни частици, които също биха могли да обяснят тъмната материя, казва Уилчек.

Екзопланети: атмосфера, подобна на Земята

На 6 октомври 1995 г. двама астрономи обявиха откриването на първата екзопланета, която орбитираше около звезда, подобна на Слънцето. Нарекоха я 51 Pegasi b: Тя обикаля около своята звезда само за 4,2 земни дни и има маса около половината от тази на Юпитер. Според НАСА откритието завинаги промени „начина, по който виждаме Вселената и нашето място в нея“. Повече от десетилетие по-късно астрономите потвърдиха поне още 4 044 свята, които обикалят около звезди извън нашата Слънчева система. Това са много светове, непознати допреди малко повече от десетилетие.

Според Сара Сигер от Масачузетския технологичен институт: „Това десетилетие ще бъде голямо за астрономията и за науката за екзопланетите с очакваното изстрелване на космическия телескоп на Джеймс Уеб [JWST]“. Космическият наследник на телескопа Хъбъл, JWST е планиран да бъде пуснат през 2021 г .; за първи път учените ще могат да „видят“ екзопланети в инфрачервена връзка, което означава, че те могат да забележат дори слаби планети, които обикалят далеч от звездата си-домакин.

Нещо повече, телескопът ще отвори нов прозорец към характеристиките на тези извънземни светове. „Ако правилната планета съществува, ние ще можем да открием водна пара на малка скалиста планета. Водната пара е показателна за течните водни океани – тъй като течната вода е необходима за целия живот, какъвто го познаваме, това би било много голямо откритие“, казва Сийджър пред Live Science. „Това е моята надежда номер едно за пробив.“ (Крайната цел, разбира се, е да се намери свят с атмосфера, подобна на тази на Земята, според НАСА; с други думи, планета с условия, способни да поддържат живота.)