Ενας επιστημονικός απολογισμός του 2022

Σπύρος Μανουσέλης

Ποιες ήταν πέρυσι οι πιο σημαντικές ερευνητικές καινοτομίες ⫸ Ανάμεσα στις πολύ σημαντικές ανακαλύψεις του προηγούμενου έτους που δεν παρουσιάσαμε είναι η επίτευξη πρόσφατα από ομάδα Αμερικανών φυσικών ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης, ικανής να παράγει περισσότερη ενέργεια απ’ όση καταναλώνει.

 

 

Ενα τεχνολογικό επίτευγμα που ανοίγει τον δρόμο για νέες πολεμικές και ενεργειακές εφαρμογές. Επίσης, δεν αναφέραμε τις σημαντικές περσινές εξελίξεις στον τομέα των Κβαντικών Υπολογιστών και της Τεχνητής Νοημοσύνης. Ωστόσο, γι’ αυτά θα μιλήσουμε διεξοδικά το 2023

Το 2023 για το πρώτο άρθρο των «Μηχανών του Νου» ανατρέξαμε στις αξιολογήσεις δύο διεθνούς κύρους επιστημονικών περιοδικών -του αμερικανικού «Science» και του βρετανικού «Nature»- σχετικά με τις σπουδαιότερες επιστημονικές ανακαλύψεις του προηγούμενου έτους. Από αυτές τις επίσημες αξιολογήσεις της διεθνούς επιστημονικής έρευνας, το 2022, επιλέξαμε να παρουσιάσουμε τις πιο σημαντικές κατακτήσεις.

Η είσοδος του νέου έτους είναι μια ευκαιρία για τον απολογισμό των επιτευγμάτων της προηγούμενης χρονιάς σε όλους τους τομείς της ζωής μας και οι τεχνοεπιστήμες δεν αποτελούν εξαίρεση. Πώς αξιολογούν τα κορυφαία επιστημονικά περιοδικά τις επιστημονικές κατακτήσεις της χρονιάς που πέρασε;

1. Οι κατακτήσεις του τηλεσκοπίου Τζέιμς Γουέμπ




Σε όλες τις αξιολογήσεις, την πρώτη θέση καταλαμβάνουν οι φετινές ανακαλύψεις του πανίσχυρου τηλεσκοπίου Τζέιμς Γουέμπ. Το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (ή JWST) εκτοξεύτηκε ανήμερα τα Χριστούγεννα πριν από έναν χρόνο, κόστισε σχεδόν 10 δισεκατομμύρια δολάρια και τα ενεργειακά του αποθέματα επαρκούν για περίπου 20 χρόνια. Με αυτό το πολύ ισχυρό τηλεσκόπιο, οι αστρονόμοι φιλοδοξούν να διαφωτίσουν, τα επόμενα χρόνια, πολλά από τα μυστικά του Σύμπαντος.

Σε σύγκριση με τα προηγούμενα διαστημικά τηλεσκόπια, το JWST είναι πολύ μεγάλο: ενώ το κάτοπτρο του τηλεσκοπίου Hubble έχει μέγεθος μόλις 2,4 μέτρα, το συνολικό κάτοπτρο του JWST φτάνει τα 6,5 μέτρα: το βασικό κάτοπτρό του αποτελείται από 18 μικρότερα αναδιπλούμενα κάτοπτρα, τα οποία από κοινού σχηματίζουν ένα μεγάλο κάτοπτρο συνολικής διαμέτρου 6,5 μέτρων, ικανό να ανιχνεύει το φως από πολύ απόμακρα ουράνια σώματα. Επιπλέον, αυτά τα 18 μικρότερα κάτοπτρα έχουν επενδυθεί με ένα στρώμα χρυσού 200 φορές λεπτότερο από μια ανθρώπινη τρίχα. Το λεπτό επίστρωμα χρυσού καθιστά το τηλεσκόπιο JWST ικανό να ανιχνεύει την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπουν πολύ απομακρυσμένα άστρα και γαλαξίες.

Οι ισχυρές ανιχνευτικές μηχανές του νέου τηλεσκοπίου Τζέιμς Γουέμπ είναι προγραμματισμένες να αναλύουν λεπτομερώς τη γεωλογική δομή και τη χημική σύσταση των ουράνιων σωμάτων που βρίσκονται εντός ή εκτός του ηλιακού μας συστήματος, δηλαδή των εξωπλανητών, και να ανιχνεύουν αν αυτοί διαθέτουν ή όχι κάποια τυπικά γήινα χημικά μόρια, όπως π.χ. διοξειδίου του άνθρακα, μεθανίου ή και νερού.

Κατά τον πρώτο χρόνο του ταξιδιού του στο Διάστημα, εκτός από τις ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τη γεωλογική και τη χημική σύσταση πλήθους πλανητών και των δορυφόρων τους, εξίσου πολύτιμες αποδείχτηκαν και οι πρωτοφανείς κοσμολογικές παρατηρήσεις που ήδη συνέλεξε και επιτρέπουν στους ειδικούς να ανασυγκροτήσουν τις φυσικές διαδικασίες για τη διαμόρφωση απόμακρων άστρων και εξωπλανητών, καθώς και το πώς εξελίχθηκαν κάποια πολύ απομακρυσμένα αστρικά-πλανητικά συστήματα και γαλαξίες.

Για παράδειγμα, χάρη στις φωτογραφίες που τράβηξε σε συστάδα γαλαξιών που χρονολογούνται πάνω από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά και των διάφορων εντυπωσιακών νεφελωμάτων, καθώς και ενός αστεριού που «πεθαίνει», οι αστροφυσικοί κατάφεραν να εξαγάγουν κάποια πρώτα συμπεράσματα που υποστηρίζουν ότι το JWST ενδέχεται να ανακάλυψε τον πιο μακρινό και αρχαίο γαλαξία που υπήρξε ποτέ σε σχέση με τον δικό μας. Τον γαλαξία με την ονομασία «GLASS-z13», που εκτιμάται ότι έχει ηλικία 13,5 δισ. χρόνων, διαμορφώθηκε δηλαδή μόλις 300 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang!

Εξίσου σημαντική ήταν η πανέμορφη εικόνα του κόκκινου, πορτοκαλί και μπλε νεφελώματος σε σχήμα κλεψύδρας που περιέχει έναν πρωταστέρα, που η λάμψη του αποκαλύπτεται στην άνω και την κάτω πλευρά του δίσκου που τον περιβάλλει, φωτίζοντας τα νέφη που έχουν το σχήμα κλεψύδρας. Σύμφωνα με τη NASA, αυτός ο πρωταστέρας, με το όνομα «L15227», έχει ηλικία περίπου 100.000 ετών και είναι ίσος σε μέγεθος με το ηλιακό μας σύστημα και εντοπίστηκε στο μοριακό νέφος του Ταύρου, 430 έτη φωτός από τη Γη.

Ομως, το διαστημικό τηλεσκόπιο JWST μπορεί να συμβάλει αποφασιστικά και στην κατανόηση του δικού μας ηλιακού συστήματος, όπως απέδειξε φέτος φωτογραφίζοντας τον Ποσειδώνα και τους δακτυλίους του. Ο πλανήτης Ποσειδώνας, που ονομάζεται και «παγωμένος γίγαντας», απέχει από τον Ηλιο 30 φορές περισσότερο απ’ ό,τι η Γη και σε σύγκριση με τους δύο άλλους γιγάντιους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος -τον Δία και τον Κρόνο- είναι πολύ πιο πλούσιος σε χημικά στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. Χάρη στο τηλεσκόπιο φωτογραφήθηκαν και αναλύθηκαν, πρώτη φορά, μερικοί από τους δακτυλίους του Ποσειδώνα, και κάποιοι άλλοι δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ έως τώρα τόσο καθαρά.

Εύλογα, λοιπόν, οι επιστήμονες του Διαστήματος θεωρούν ότι οι εφαρμογές του τηλεσκοπίου Τζέιμς Γουέμπ αποτελούν όχι μόνο ένα σημείο καμπής για τις μελλοντικές αστροφυσικές και κοσμολογικές έρευνες, αλλά και την απαρχή για την περαιτέρω ανάπτυξη της επόμενης γενιάς διαστημικών τηλεσκοπίων.

2. Οι γενετικοί παράγοντες δύο μεταδοτικών νόσων




Στις αρχές του προηγούμενου χρόνου, δημοσιεύτηκε στο έγκριτο διεθνώς περιοδικό «Science», μία εντυπωσιακή έρευνα που έλυνε οριστικά ένα περίπλοκο νευρολογικό πρόβλημα: την αιτιακή σχέση που υπάρχει ανάμεσα στη λοίμωξη από τον ιό Επσταϊν-Μπαρ (Epstein–Barr Virus ή EBV) και την εκδήλωση της φλεγμονώδους νόσου σκλήρυνσης κατά πλάκας ή διάχυτης εγκεφαλομυελίτιδας. Αυτή η πολυετής και εκτενής πληθυσμιακή έρευνα, που δημοσιεύτηκε πέρυσι, έδειξε σαφώς ότι κάθε πρόσφατη λοίμωξη από τον ιό EBV προκαλεί 32 φορές μεγαλύτερο κίνδυνο ανάπτυξης της ανοσολογικής νόσου σκλήρυνσης κατά πλάκας.

Ηταν ήδη γνωστό, ότι η λοίμωξη των ανθρώπων από τον ιό EBV, που επίσημα ονομάζεται Human gammaherpesvirus 4, επέρχεται είτε μέσω του σάλιου είτε μέσω εκκρίσεων των γεννητικών οργάνων. Επίσης ότι τα περισσότερα άτομα έχουν υψηλή πιθανότητα να μολυνθούν από τον ιό EBV κατά την παιδική ηλικία, αν και αυτές οι λοιμώξεις δεν προκαλούν, συνήθως, σοβαρά συμπτώματα και δεν διακρίνονται από τις άλλες ήπιες ιογενείς ασθένειες της παιδικής ηλικίας.

Πράγματι, στις ΗΠΑ, οι σχετικές επιδημιολογικές έρευνες έδειξαν ότι περίπου τα μισά παιδιά ηλικίας πέντε ετών και το 89% των ενηλίκων έχουν μολυνθεί κάποτε από τον ιό, ενώ τα βρέφη γίνονται ευαίσθητα στον EBV μόλις εξαφανιστεί η προστασία των μητρικών αντισωμάτων. Πάντως, αν η λοίμωξη από τον EBV εμφανιστεί κατά την εφηβεία ή κατά την πρώιμη ενήλικη ζωή, προκαλεί λοιμώδη μονοπυρήνωση στο 35% έως 50% των περιπτώσεων.

Εκτός όμως από το να εξηγήσει αυτά τα στατιστικά δεδομένα, η νέα έρευνα αποκάλυψε επίσης ότι, συνήθως, ο ιός δεν προκαλεί από μόνος του την ασθένεια της λοιμώδους μονοπυρήνωσης, διότι αυτή είναι πολυπαραγοντική! Επομένως, οι μελλοντικές έρευνες θα πρέπει να προσδιορίσουν καλύτερα τόσο τους περιβαλλοντικούς όσο και τους ιδιοσυγκρασιακούς-γενετικούς παράγοντες που οδηγούν ή όχι στην εκδήλωση της νόσου. Ωστόσο, στο περιοδικό «Nature» δημοσιεύτηκαν πέρυσι και τα συμπεράσματα των σημαντικών παλαιογενετικών ερευνών του Καναδού εξελικτικού γενετιστή Hendrik Poinar και της ομάδας του σχετικά με την προέλευση της μεσαιωνικής επιδημίας του Μαύρου Θανάτου, δηλαδή της επιδημικής νόσου που, από αρχαιοτάτων χρόνων, προκαλεί το βακτήριο της πανώλης (Yersinia pestis).

Σύμφωνα με αυτές τις έρευνες, η μεσαιωνική επιδημία του Μαύρου Θανάτου έπληξε, το 1347, την Κωνσταντινούπολη και από αυτήν μεταδόθηκε στην ευρωπαϊκή ήπειρο, μέσω Ιταλίας, σκοτώνοντας έναν τεράστιο αριθμό ανθρώπων σε ολόκληρη την Ευρασία.

Ως αντίδραση και εξελικτική προσαρμογή σε αυτή τη μικροβιακή απειλή, οι ευρωπαϊκοί πληθυσμοί ανέπτυξαν τουλάχιστον δύο γονιδιακές μεταλλάξεις, δηλαδή κληρονομήσιμες γενετικά παραλλαγές που τους προστατεύουν από την πανώλη. Και έτσι, σήμερα, πολλοί Ευρωπαίοι διαθέτουν τις δύο γενετικές παραλλαγές που προστάτευαν τους προγόνους τους από την πανώλη. Δυστυχώς, όπως επιβεβαιώνεται από αυτές τις έρευνες, η μαζική παρουσία αυτών των προστατευτικών γονιδιακών παραλλαγών κατά της πανώλης έχει ένα υψηλό ανοσολογικό κόστος για τους φορείς τους: αυξάνει τον κίνδυνο εμφάνισης σοβαρών αυτοάνοσων παθήσεων, όπως π.χ. οι ρευματικές παθήσεις και η νόσος του Crohn.

3. Καινοτομίες στη γεωργία & την αρχαιολογία του DNA




Τη χρονιά που πέρασε καταγράφτηκε μία σημαντική εξέλιξη στον τομέα της καλλιέργειας του ρυζιού. Ο λόγος για τη δημιουργία στο εργαστήριο μιας νέας, ιδιαίτερα ανθεκτικής ποικιλίας ρυζιού που δεν χρειάζεται να επαναφυτεύεται κάθε χρόνο. Οπως αποκαλύπτει το σχετικό άρθρο στο περιοδικό «Nature», η νέα υβριδική ποικιλία ρυζιού, που προέκυψε από την «αφύσικη» διασταύρωση της ασιατικής ποικιλίας Oryza sativa με την αφρικανική ποικιλία Oryza longistaminata, δεν απαιτεί επανεμφύτευση κάθε χρόνο ούτε τις ετήσιες καλλιεργητικές εργασίες, αλλά κάθε τέσσερα χρόνια.

Η μαζική υιοθέτηση στο μέλλον αυτής της νέας υβριδικής παραλλαγής ρυζιού προβλέπεται ότι θα μειώσει τις καλλιεργητικές εργασίες κατά περίπου 60% και το κόστος της παραγωγής ρυζιού κατά 50%!

Εξίσου αξιομνημόνευτη είναι και η είδηση που δημοσιεύτηκε, μόλις πριν από έναν μήνα, στο περιοδικό «Nature» ότι την προηγούμενη χρονιά ολοκληρώθηκε η ανασυγκρότηση του πανάρχαιου οικοσυστήματος της Γριλανδίας, την εποχή που φιλοξενούσε ακόμη... μαμούθ. Μία πρωτοποριακή επιστημονική έρευνα στον τομέα της βιοαρχαιολογίας, που έγινε εφικτή χάρη στη δυνατότητα αλληλούχησης των υπολειμμάτων αρχαίου DNA που βρέθηκαν εκεί. Από αυτή τη γονιδιακή ανασυγκρότηση του «απολιθωμένου» DNA προέκυψε μια συγκλονιστική εικόνα της μοναδικής βιοποικιλότητας που υπήρχε κάποτε στον βιότοπο της Γριλανδίας και η οποία έχει, πλέον, χαθεί οριστικά.

Επίσης, πέρυσι, δημοσιεύτηκε στο «Nature» διεθνής έρευνα για μια ομάδα Νεάντερταλ που ζούσε πριν από χιλιετίες στην απομονωμένη σπηλιά Chagyrskaya στη Σιβηρία. Υπό τη διεύθυνση του νομπελίστα Σβάντε Πάαμπο, παλαιοντολόγοι από διάφορες χώρες κατάφεραν, πρώτη φορά, να αλληλουχήσουν, να ταυτοποιήσουν και να συγκρίνουν μεταξύ τους τα γονιδιώματα μιας ολόκληρης οικογένειας από Νεάντερταλ (βλ. «Μηχανές του Νου», 29.10.2022).

https://www.efsyn.gr/epistimi/mihanes-toy-noy/373640_enas-epistimonikos-apologismos-toy-2022