Najveća znanstvena otkrića u prvih 20 godina 21. stoljeća: Pročitali smo čovjekov genetski kod, otkrili gravitacijske valove i snimili crnu rupu

71

Čini se da smo se još jučer opraštali od 20. stoljeća čekajući novi milenij, a već je na izmaku prvih 20 godina 21. stoljeća. Kao što se i očekivalo, 21. stoljeće velikim je dijelom obilježeno znanstvenim i tehnološkim prodorima koji nas uvode u četvrtu industrijsku revoluciju. U ZOOM-u se prisjećamo nekih od najvažnijih znanstvenih otkrića u proteklih 20 godina koje navodimo kronološki.

1. Čitanje genetičke informacije

Na samom početku 21. stoljeća okončan je projekt Ljudski genom, jedan od najvećih pothvata u modernoj znanosti, čija je cijena iznosila oko tri milijarde dolara. Projekt Ljudski genom pokrenut je 1989. godine na američkom Nacionalnom institutu za zdravlje s ciljem sekvencioniranja genoma čovjeka. No, čovjekov genetski kod prva je u travnju 2000. očitala privatna tvrtka Celera Genomics pod vodstvom Craiga Ventera.

Na nagovor bivšeg američkog predsjednika Billa Clintona, Venter je u Bijeloj kući u lipnju 2000. s Francisom Collinsom, voditeljem projekta Ljudski genom, obznanio prvi nacrt ljudskog genoma. Projekt je službeno okončan 2003. godine kad smo spoznali da “knjiga života”, što je popularni naziv za genom čovjeka, sadrži oko 20.000 gena koji kodiraju za proteine.

2. Umjetni život

Amerikanac Craig Venter i njegovi suradnici kreirali su u laboratoriju prvi umjetni oblik života, bakteriju Synthiju, koju su predstavili 2010. godine. Pri stvaranju bakterije Synthia Venterov tim koristio je gene postojećih bakterija. Tako su za stvaranje sintetskog genoma koristili fragmente DNK bakterije Mycoplasma mycoides koja kod koza izaziva dišne probleme.

Zatim su taj sintetski genom usadili u živu stanicu druge bakterije, Mycoplasma capricolum. Tako je dobivena bakterijska stanica sa sintetskim genomom, Synthia.

Bakterija Synthia nazvana je prekretnicom u razvoju tzv. sintetičke biologije, znanstvene discipline koja se počela razvijati posljednjih 20 godina. Spektar primjene je širok: od zaštite okoliša do medicine.

Primjerice, sintetske bakterije mogu se koristiti kao gutači suvišnog ugljičnog dioksida iz atmosfere, u proizvodnji biogoriva, za pročišćavanje vode i čišćenje naftnih mrlja. Također, mogle bi se koristiti za proizvodnju cjepiva te za ciljano uništavanje tumorskih stanica. Zahvaljujući sintetičkoj biologiji na tržištu su već važni proizvodi, kao što su artemisinin sintetiziran iz kvasca i biorazgradiva plastika dobivena iz šećera.

Ancient people against the evening landscape.

Getty Images/iStockphoto

3. Neandertalci u nama

Svi mi koji živimo izvan Afrike nosimo u sebi ponešto od neandertalca, pokazala je 2010. godine analiza neandertalskoga genoma. Tim znanstvenika pod vodstvom dr. Svante Paaboa iz Instituta Max Planck za evolucijsku antropologiju sekvencirao je neandertalski genom na osnovi oko 38.000 godina starih fosilnih ostataka iz Vindije. Prije dvije godine Svante Paabo i njegovi suradnici, među kojima i mladi hrvatski znanstvenici Petra Korlević, Mateja Hajdinjak i Tomislav Maričić, objavili su i novu studiju zasnovanu na sekvenciranju genoma iz uzorka kosti neandertalke nazvane 33.19, koja je prije 52.000 godina živjela u Vindiji. Ta je studija pokazala da, među ostalim, Europljani nose i do 2,6 posto neandertalskog DNK. Zahvaljujući genomu neandertalke iz Vindije znanstvenici su identificirali brojne genetske varijante koje utječu na poremećaje hranjenja, na razinu kolesterola i vitamina D u našim tijelima, akumulaciju masnoća te nastanak reumatoidnog artritisa, shizofrenije i načina na koji naše tijelo reagira na antipsihotike.

 

4. Otkriće Higgsova bozona

Nakon višedesetljetne potrage u Europskom centru za nuklearna istraživanja (CERN) kraj Ženeve 2012. godine otkriven je Higgsov bozon, čestica koja je ključ za razumijevanje mase. Postojanje Higgsova bozona, u javnosti poznatog i po nazivu Božja čestica, teorijski su predvidjeli još 1964. godine škotski fizičar Peter Higgs i njegovi belgijski kolege François Englert i Robert Brout. Prema njihovoj teoriji sve elementarne čestice su same po sebi bez mase pa bi masu trebale dobiti putem međudjelovanja s Higgsovim bozonom. Do otkrića Higgsova bozona došlo je nekoliko tisuća znanstvenika u CERN-u uz pomoć pet milijardi eura vrijednog akceleratora LHC (Veliki hadronski sudarač) te detektora CMS i LHC. Za otkriće Higgsova bozona Nobelova nagrada za fiziku 2013. godine dodijeljena je Peteru Higgsu i Françoisu Englertu. Robert Brout preminuo je ranije.

5. Uređivanje gena

Tehnologiju CRISPR-Cas9 mnogi nazivaju revolucijom u znanosti jer znanstvenicima omogućava da na točno određenom mjestu u DNK izrežu neki dio, neki neispravan gen, i eventualno ga zamijene drugim, ispravnim ili korisnim. Prednost je te tehnologije njezina relativna jednostavnost, visoka preciznost i učinkovitost, a mnogi je smatraju jednim od najvećih prodora u povijesti biologije jer pruža široku lepezu primjene. Primjerice, CRISPR omogućava stvaranje puno produktivnijih industrijskih mikroorganizama, kao što su kvasci i bakterije za proizvodnju vitamina, boja, biopolimera ili prehrambenih enzima. Puno se nade u novu tehnologiju polaže u medicini, u slučajevima kad je točno poznat genetički uzrok određene nasljedne bolesti i kad je takav uzrok ograničen na promjene u malom broju gena. Naposljetku, CRISPR pruža goleme mogućnosti u biotehnologiji biljaka. Između znanstvenika koji su 2012. godine osmislili CRISPR-Cas 9, Jennifer Doudna i Emmanuelle Charpentier s jedne strane i Feng Zhanga s druge, godinama se vodi borba oko patentnih prava.

6. Otkriće gravitacijskih valova

Veliki međunarodni tim znanstvenika okupljenih na milijardu dolara vrijednom projektu LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) u veljači 2016. godine potvrdio je postojanje gravitacijskih valova koje je još 1916. godine predvidio Albert Einstein. Gravitacijski su valovi putujuće deformacije prostor-vremena. Kao što kamen bačen u vodu izaziva deformaciju na površini vode koja putuje, tako i gibajuće mase u svemiru mogu prouzročiti valove u gravitaciji. Tako su znanstvenici projekta LIGO detektirali povijesni signal koji je bio rezultat sudara dviju crnih rupa, udaljenih 1,3 milijarde svjetlosnih godina od nas, od kojih svaka ima oko 30 puta veću masu od Sunca. Nobelova nagrada za fiziku za otkriće gravitacijskih valova dodijeljena je 2017. godine Reineru Weissu, Barryju C. Barishu i Kipu Thorneu.

Gravitational waves generated by a binary black hole system.

Getty Images/iStockphoto

 

7. Prva slika crne rupe

Tim od oko 350 znanstvenika međunarodne kolaboracije Event Horizon Telescope (EHT), među kojima i Zagrepčanin Mislav Baloković, u travnju ove godine predstavio je prvu sliku crne rupe. Uz pomoć sedam radioteleskopa, tim Event Horizon Telescopea uspio je uslikati detaljnu fotografiju obzora događanja oko supermasivne crne rupe koja je u središtu galaksije Messier 87, udaljene 53,5 milijuna svjetlosnih godina od nas. Crne rupe masivni su kozmički objekti čija je masa koncentrirana na toliko malom prostoru da je efektivno u jednoj točki – gustoća postaje beskonačna, kao i gravitacijsko polje, a zakoni fizike prestaju vrijediti. Prostor oko crne rupe izložen je tolikom gravitacijskom privlačenju da ništa – pa čak ni svjetlost – ne može pobjeći iz njega. Za prvu sliku crne rupe znanstvenici projekta EHT nagrađeni su jednom od najvećih nagrada u znanosti, Breakthrough Prize. Vrijednost nagrade je tri milijuna dolara, što znači da je svakom znanstveniku na projektu pripalo oko 8600 dolara.

Radio Bet / (TIP/Izvor: Jutarnji.hr/Autorica: Tanja Rudež/Foto: Getty Images/iStockphoto)

Komentari

komentara