Najnowsze odkrycia naukowe 2024

Historyczna Nagroda Nobla dla informatyków, pierwszy w pełni udany lot testowy rakiety Starship i opisanie połączeń w całym mózgu muszki owocówki – to najnowsze odkrycia naukowe 2024 roku.

Naukowcy stworzyli „sztuczną” tkankę mózgu

.Rok 2024 przyniósł niemało doniesień dotyczących programu podboju kosmosu. Duże emocje wzbudziło styczniowe doniesienie dotyczące pierwszych próbek pobranych z asteroidy Bennu. Po ponad trzech miesiącach od lądowania na Ziemi próbnika (który badał asteroidę) naukowcom z NASA wreszcie udało się otworzyć jego pokrywę! Ku zaskoczeniu ekspertów analiza pierwszej części materiału wykazała, że zawiera on 5 proc. wagowych węgla i minerały ilaste, które mogły powstać tylko w obecności wody.

W lutym katalog ciał niebieskich Układu Słonecznego wzbogacił się o nowe księżyce Urana i Neptuna. Astronomowie z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie (USA) odkryli dwa nowe księżyce krążące wokół Neptuna i jeden na orbicie Urana. Liczba znanych naturalnych satelitów Neptuna wzrosła więc do 16, a Urana – do 28.

Teleskop Jamesa Webba wykrył atmosferę w egzoplanecie 55 Cancri e (noszącej też nazwę Janssen) odległej od Ziemi o 41 lat świetlnych planety – informowały media w maju. To najlepszy w historii dowód na obecność atmosfery otaczającej odległy skalisty glob.

W czerwcu ogłoszono ciekawy wynik obserwacji za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Urządzenie to pozwala zobaczyć, co działo się w początkach wszechświata, w czasie pierwszych kilkuset milinów lat po Big Bang, kiedy powstały pierwsze gwiazdy, galaktyki i czarne dziury. Teleskop zarejestrował najdalszą znaną galaktykę, JADES-GS-z14-0, która powstała niecałe 300 mln lat po Wielkim Wybuchu. W astronomicznej skali czasu 300 milionów lat to bardzo niewiele. Astronomów zaskoczyła niezwykle wysoka jasność obserwowanej formacji.

Naukowcy ze Smithsonian Institution (USA) ogłosili w sierpniu, że chcą stworzyć „księżycową arkę Noego”. Oznacza to, że kiedyś, na naturalnym ziemskim satelicie, miałoby stanąć biorepozytorium, w którym byłyby przechowywane zamrożone fragmenty DNA jak największej liczby spośród wszystkich gatunków żyjących na Błękitnej Planecie. Na pierwszy ogień na Księżyc mają trafić genetyczne próbki niewielkiej rybki z Hawajów.

W październiku odbył się piąty (i pierwszy w pełni udany) lot testowy największej na świecie rakiety – Starship firmy SpaceX. Po raz pierwszy mechaniczne ramiona wieży startowej precyzyjnie przechwyciły wracający na Ziemię 70-metrowy moduł nośny Super Heavy.

W kosmos trafił też pierwszy wykonany z drewna satelita. Japońscy konstruktorzy z Uniwersytetu w Kioto, wysyłając w listopadzie wykonany z drewna magnoliowego orbiter LignoSat, chcieli zbadać wytrzymałość materiałów, które mogłyby zastąpić nieprzyjazne dla środowiska aluminium.

Nie brakowało odkryć z biologii i nauk medycznych. Za jedno z najważniejszych osiągnięć naukowych 2024 roku jest uważane opisanie połączeń w całym mózgu muszki owocówki. Naukowcy z Uniwersytetu Princeton Autorzy stworzyli mapę wszystkich neuronów i synaps (połączeń między neuronami) w mózgu muszki owocowej Drosophila melanogaster, a ich pracę opublikowano we wrześniu w magazynie „Nature”.

Inny zespół z USA, korzystając z technologii biodruku 3D, otrzymał ludzką tkankę mózgową, która działa i rośnie podobnie jak naturalna. To potężne narzędzie do badania różnorodnych zaburzeń, w tym choroby Alzheimera czy Parkinsona – komentowali w lutym badacze z University of Wisconsin–Madison Waisman Center.

Kolejny medyczny przełom zapowiada się dzięki upublicznionemu w marcu osiągnięciu badaczy z Uniwersytetu w Amstrdamie (Holandia). Wyeliminowali oni HIV z zakażonej komórki przy użyciu tzw. nożyczek genetycznych, czyli metodzie CRISPR/Cas9 (za jej rozwój w 2020 r. przyznano Nagrodę Nobla). Ta metoda daje szansę na całkowite wyeliminowanie wirusa HIV z organizmu zainfekowanej osoby.

W sierpniu świat obiegła informacja, że największe zmiany w organizmie zachodzą w wieku 44 i 60 lat. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda (USA) ustalili bowiem, że starzenie biologiczne nie jest stałe, a liczebność wielu ważnych grup cząsteczek oraz mikroorganizmów w ciele człowieka dramatycznie wzrasta lub spada właśnie wtedy, gdy osiągamy taki wiek.

Naukowcy opracowali też test, który na podstawie analizy białek we krwi pozwala przewidzieć rozwój ponad 60 chorób, m.in. w tym stwardnienia rozsianego, chłoniaka nieziarniczego albo zwłóknienie płuc. Badanie – o którym informowano w lipcu – jest dokładniejsze od wielu standardowych analiz medycznych, a wystarczy do niego kropla krwi.

Naukowcy z Uniwersytetu Tulane (USA) ostrzegli zaś, że osoby pijące piwo gorzej się odżywiają i częściej palą papierosy niż ludzie pijący wino, alkohole wysokoprocentowe lub ich kombinację. Wcześniejsze badania wykazały, że jakość diety spada wraz ze wzrostem spożycia dowolnego alkoholu. Z kolei badacze z Uniwersytetu Harvarda stwierdzili, że regularne jedzenie ciemnej czekolady zmniejsza o 21 proc. zagrożenie cukrzycą typu 2. Spożywanie mlecznej czekolady nie ma takiego działania ochronnego, za to sprzyja tyciu.

Były też doniesienia z pozoru mało poważne, które mogą oznaczać poważne konsekwencje dla zdrowia i nauki. Jak choćby to z listopada: że głuche komary nie mogą się rozmnażać. Naukowcy z University of California w Santa Barbara (USA) stwierdzili, że gdy u tych owadów zmieni się odpowiednie geny, samce tracą słuch i nie reagują na dźwięki wydawane przez potencjalne partnerki. Ogłuszanie komarów mogłoby więc – zdaniem badaczy – ograniczyć ich populację i zmniejszyć liczbę zakażeń roznoszonymi przez nie wirusami np. dengi albo żółtej febry.

A jeszcze w styczniu amerykańskie Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) ogłosiły np., że całowanie i przytulanie jaszczurek grozi zakażeniem rzadkim typem salmonelli. W USA i Kanadzie służba zdrowia odnotowuje w ostatnich latach rosnącą liczbę takich zakażeń, a wywołują je bakterie wydalane z odchodami zwierząt i obecne na ich ciele.

Eksperci od lat alarmują w kwestii stanu zasobów Ziemi i jej środowiska. Tak było i w 2024. Z październikowego raportu WWF wynika, że pozostało już tylko 27 proc. żyjącej planety. Zgodnie z raportem w ostatnich 50 latach średnia liczebność monitorowanych populacji dzikich gatunków zmniejszyła się o 73 proc. „Mamy pięć lat na ratunek dla przyrody i ludzi” – ostrzegali twórcy publikacji.

W maju zaś po raz kolejny potwierdzono, że nagłe topnienie wiecznej zmarzliny (spowodowane globalnym ociepleniem) intensyfikuje emisje CO2 z gleby i napędza zmiany klimatyczne. Emisje dwutlenku węgla z gleby są bardziej intensywne na obszarach, na których doszło do topnienia wiecznej zmarzliny, niż na terenach, na których jest ona nietknięta – wynika z badań przeprowadzonych w Chińskiej Akademii Nauk.

Były też przekazy pozytywne. Jak ten, że międzynarodowy zespół naukowców wyhodował drzewo z tysiącletniego nasiona znalezionego podczas wykopalisk archeologicznych w jaskiniach na pustyni Judzkiej (Izrael). Badacze uważają, że sabą (ang. Sheba) to wymarły gatunek rośliny, o której leczniczych właściwościach wspominano w Biblii.

Odkrycia naukowe 2024 – Sztuczna inteligencja, archeologia, genetyka

.Nie brakowało doniesień na temat dawnych dziejów. W lutym ukazała się praca naukowców z University od Southern California, z której wynika, że starożytni Grecy bardzo rzadko cierpieli na demencję. W greckich tekstach medycznych sprzed 2,5 tys. lat wyjątkowo rzadko pojawiają się wzmianki na temat poważnej utraty pamięci – wynika z analiz tych źródeł. Autorzy tych badań podkreślają, że obserwowana dziś „epidemia” demencji ma związek ze środowiskiem i stylem życia.

W marcu poinformowano o znalezieniu w Hiszpanii jednej z najstarszych osad homo sapiens w centrum Płw. Iberyjskiego. Ślady liczącej ponad 27 tys. lat kolonii paleolitycznych myśliwych i zbieraczy odkryli badacze z Wydziału Prehistorii, Historii Starożytnej i Archeologii na madryckim Uniwersytecie Compultense.

A dzięki dokonanej przez sztuczną inteligencję analizie zdjęć lotniczych z dronów naukowcy niemal podwoili liczbę zidentyfikowanych rysunków naziemnych (geoglifów) na peruwiańskim płaskowyżu Nazca. Geoglify powstałe na pustyni w południowym Peru około 2000 lat temu badali z pomocą AI naukowcy z Yamagata University (Japonia). Wyniki przedstawili we wrześniu.

Jak co roku w ręce naukowców trafiły prestiżowe nagrody. Laureatów Nagrody Nobla wyłoniono w październiku. Nobel z fizyki trafił do Amerykanina Johna J. Hopfielda i Kanadyjczyka Geoffreya E. Hintona, którzy dokonali ważnych odkryć umożliwiających uczenie się maszyn i rozwój sztucznej inteligencji. „To nie jest w zasadzie nagroda z fizyki, chociaż twórcy mieli dużo wspólnego z fizyką i inspirowali się wieloma procesami fizycznymi. To jest nagroda za algorytmy, które służą do przetwarzania informacji” – skomentował decyzję szwedzkiej akademii prof. Rafał Demkowicz–Dobrzański, fizyk kwantowy z Uniwersytetu Warszawskiego.

Nobla z chemii dostali Amerykanin David Baker oraz Brytyjczycy Demis Hassabis i John M. Jumper za projektowanie i przewidywanie trójwymiarowej struktury białek. „To rewolucja, dzięki której badacze są w stanie szybciej poznać strukturę białka, a przez to przyspieszyć prace nad nowymi lekami. To też oszczędność aparatury, pracy ludzkiej, zwierząt doświadczalnych i środowiska” – ocenił w rozmowie z PAP prof. Adam Liwo z Uniwersytetu Gdańskiego. Amerykańscy biolodzy Victor Ambros i Gary Ruvkun zostali laureatami Nobla w dziedzinie medycyny lub fizjologii. Docieniono ich za „odkrycie mikroRNA i jego roli w regulacji aktywności genów po transkrypcji”. „Odkrycie noblistów posłużyło do diagnostyki i przewidywania przebiegu wielu chorób” – powiedziała genetyk, prof. Agata Filip.

Wcześniej – we wrześniu – po raz 34. rozdano IG Noble: nagrody przyznawane za badania naukowe, które „najpierw wywołują uśmiech, a potem zmuszają do myślenia”. Tym razem przypadły m.in. autorom badań nad roślinami, które udają inne rośliny; naukowcom, którzy rozdzielali pijane i trzeźwe robaki albo udowodnili, że „wiele ssaków potrafi oddychać odbytem”. 

Nauka zmienia oblicze świata

.W obszarze nauk ścisłych i technicznych najwięcej badań w ostatnich latach prowadzi się w dyscyplinach inżynierii materiałowej i nauki o materiałach. Ich praktyczny potencjał nie podlega dyskusji. Następne dyscypliny w kolejności finansowania przez ERC to chemia fizyczna, fizyka materii skondensowanej i ciała stałego, elektronika i fotonika, a także chemia organiczna. Po nich następują informatyka i kryptologia, oddziaływania fundamentalne, w tym oddziaływania grawitacyjne czy elektromagnetyczne. Listę najpopularniejszych badawczo dyscyplin zamyka fizyka kwantowa. Warto przy tym pamiętać, że wspomniana kolejność nie wynika z jakichkolwiek priorytetów czy preferencji ERC, lecz jedynie z pojawiania się najbardziej interesujących pomysłów badawczych zgłaszanych przez samych naukowców. 

Spośród konkretnych tematów prowadzonych prac badawczych, w ramach wspomnianych wyżej dyscyplin, prym wiodą różnorodne algorytmy, tematy związane z ewolucją i dynamiką klimatu, następnie optoelektronika, synteza chemiczna, uczenie maszynowe, spektroskopia czy technologia półprzewodników. 

Ważne jest także to, że w obszarze nauk ścisłych i technicznych obserwujemy w ostatnich latach znaczący postęp w opracowywaniu nowych metod badawczych. Obejmują one m.in. eksperymentalne metody skoncentrowane na modelach klimatycznych, modelowanie obliczeniowe, w tym symulacje związane z sieciami neuronowymi. Intensywnie rozwija się także metody matematyczne związane z teorią pola i algorytmami, a w obszarze chemii – nowe metody syntezy organicznej i katalizy. 

Wśród najpopularniejszych dyscyplin z zakresu nauk społecznych i humanistycznych najwięcej badań dotyczy ostatnio ekonomii i nauk politycznych. Za nimi idą: historia, badania kultury, a także neuronauka poznawcza, czyli badanie podstaw poznania, ze szczególnym uwzględnieniem procesów zachodzących w mózgu. Kolejne przebojowe dyscypliny to: socjologia, antropologia, archeologia i psychologia społeczna. 

Znaczna część prowadzonych obecnie w świecie najbardziej ambitnych badań naukowych ma charakter interdyscyplinarny. To na pograniczu różnych nauk rodzi się wiele nowych idei, a narzędzia badawcze dobrze już osadzone w jednej dyscyplinie okazują się ogromnie użyteczne także w zupełnie innym obszarze badań. Wiele projektów finansowanych przez ERC ma charakter interdyscyplinarny. Sprzyja temu system oceny wniosków grantowych w ramach szerokich paneli tematycznych, typowo obejmujących po kilka dyscyplin. 

Artykuł prof. Andrzeja JAJSZCZYKA dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/prof-andrzej-jajszczyk-europejskie-badania-naukowe/

PAP/WszystkocoNajważniejsze/MB