Vedecká hitparáda roku 2010 podľa časopisu Science

Redakcia týždenníka Science, zameraného najmä na prírodné vedy, tradične vyhlásila prelomový objav roka (Breakthrough of the Year) a deväť ďalších výsledkov, ktoré tvoria "top ten" roku 2010. A okrem toho netradične aj "top ten" prvého desaťročia 21. storočia.

Prevratným objavom, stojacim v čele "top ten", sa stalo zostrojenie prvého kvantového stroja. Ide o jednoduchý mechanický systém – neriadi sa však zákonmi klasickej, ale kvantovej mechaniky. Zrodil sa vďaka tímu, ktorý viedli dvaja fyzici: Andrew Clelans a John Martinis z Kalifornskej univerzity v Santa Barbare (USA). Ochladili malý kovový pliešok z polovodiča do stavu s najnižšou energiou, akú pripúšťajú zákony kvantovej mechaniky. Následne zasa jeho energiu zvýšili, avšak iba jediným kvantom, čím vytvorili čisto kvantovo-mechanický pohybový stav. V duchu "čudných" pravidiel kvantového sveta dosiahli bizarný jav, že pliešok naraz vibroval málo i veľa. "Je to vôbec prvý raz, čo vedci preukázali kvantové vplyvy v pohybe ľuďmi vyrobeného predmetu," povedal Adrian Cho, ktorý píše o vedeckých novinkách v Science. Kvantový stroj podľa neho ukazuje, že princípy kvantovej mechaniky platia aj pre pohyb makroskopických telies, nielen atómov a subatómových častíc. Predstavuje to prvý krok k možnosti plne ovládať vibrácie objektu na kvantovej úrovni, tak ako už dnes možno ovládať elektrický prúd a častice svetla. Sľubuje to mnohé praktické využitia, ale aj významný krok k pochopeniu obmedzení kvantovej mechaniky a nášho vnímania reality. Napríklad pokus s makroskopickým objektom, pri ktorom by bol naraz doslova na dvoch mierne odlišných miestach, by mohol odhaliť, prečo objekt veľký ako človek nemôže byť v rovnakom čase na dvoch miestach. "Treba si uvedomiť, že fyzici zatiaľ s drobným objektom tohto typu nedosiahli stav, v ktorom by bol na dvoch miestach. No keď ho teraz priviedli do najjednoduchšieho stavu kvantového pohybu, už sa to celé javí ako oveľa uskutočniteľnejšie, viac otázkou kedy než či," vysvetlil Adrian Cho.

Zvyšných deväť výsledkov z "top ten" Science uvádza, ako zvyčajne, bez určenia oficiálneho poradia.

  • Deviatku otvára veľký úspech syntetickej biológie, pri ktorom vedci vložili do baktérie umelý genóm – biochemická mašinéria baktérie sa začala riadiť novými inštrukciami a vyrábala nový súbor bielkovín. Sľubuje to ľahšiu výrobu biopalív, liekov a ďalších užitočných chemikálií, avšak prináša aj riziká, ktoré bude treba minimalizovať.
  • Ďalším členom deviatky je sekvenovanie genetického základu človeka neandertálskeho na základe DNA izolovanej z kostí troch neandertálskych žien, ktoré žili na území Chorvátska niekedy v rozmedzí dôb pred 38.000-44.000 rokmi. Umožnilo to konečne porovnať náš genóm s neandertálskym, ktorý patril "bratancom" v rámci ľudského rodu Homo.
  • Obrovský úspech zaznamenali dva pokusy s profylaxiou nákazy vírusom HIV, príčinou AIDS. Prvý pracoval s vaginálnym gélom obsahujúcim liek tenofovir, ktorý znížil nákazu žien o 39 percent. Druhý s ústne podávaným liekom, ktorý dosiahol to isté u mužov a transsexuálnych žien, avšak dokonca o 43,8 percenta.
  • Uspelo aj sekvenovanie výlučne exónových častí genómu – to znamená, iba malého zlomku DNA, ktorý kóduje bielkoviny. Vďaka tomu sa podarilo odhaliť jednotlivé chybné gény, ktorých mutácie vedú k vyše desiatim vzácnym, ale ťažkým dedičným chorobám.
  • Jeden z najvýkonnejších svetových superpočítačov umožnil stokrát dlhšie než doteraz simulovať pohyby atómov, tvoriacich malú molekulu bielkoviny, v čase, keď sa jej reťazec ohýbal a skladal na seba – taká trojrozmerná štruktúra je kľúčom k funkcii bielkovín.
  • Akúsi skratku pri riešení veľmi komplikovaných rovníc, opisujúcich laboratórne pozorované fyzikálne javy, ponúkajú kvantové simulátory. Sú to umelé kryštály, v ktorých škvrnky laserového svetla vystupujú ako ióny a atómy zachytené v svetle ako elektróny.
  • Nové metódy sekvenovania, určovania poradia "písmen" DNA v genetických základoch organizmov, genómoch, umožňujú rozsiahle výskumy dnešnej i dávnej DNA. Príkladom je projekt 1000 genómov – s jeho pomocou sa už podarilo opísať väčšinu genómovej premenlivosti, ktorá robí človeka človekom.
  • Prevrat v navracaní buniek do nešpecializovaného stavu, tzv. reprogramovaní buniek pre výskumné i liečebné účely, prinieslo použitie syntetickej RNA – s ňou je dvakrát rýchlejšie, stokrát efektívnejšie a potenciálne bezpečnejšie z liečebného hľadiska.
  • Podarilo sa vyvinúť nové metódy cieleného vyraďovania niektorých génov v DNA potkanov, tzv. genetického knokautovania. Doterajšie metódy fungovali na myšiach, avšak s potkanmi sa pracuje ľahšie a predovšetkým sú anatomicky podobnejšie ľuďom.

Novým krokom redakcie Science je zostavenie "top ten" vedeckých poznatkov desaťročia (Insights of the Decade) – pri príležitosti zavŕšenia prvého desaťročia nášho storočia.

  1. Gény kódujúce bielkoviny tvoria ľudský genóm iba z 1,5 percenta. Zvyšok sa dlho bral ako "odpad" (junk), no očividne je dôležitý ako gény. Najmä pri regulácii činnosti génov.
  2. Pokroky v kozmológii, náuke o vzniku a vývoji vesmíru ako celku, pomerne presne určili jeho rozdelenie na bežnú hmotu, tmavú hmotu a tmavú energiu. Bežná hmota, z ktorej sú svietiace galaxie a hviezdy, planéty a ľudia, predstavuje niekoľkopercentnú menšinu.
  3. Zistilo sa, že veľké biomolekuly DNA a bielkovín môžu pretrvať desaťtisíce rokov, čo otvára perspektívu priameho získania oveľa podrobnejších informácií o dávno vymretých organizmoch, než aké ponúkajú samotné fosílne kosti či odtlačky v horninách. Ukázalo sa to na odhalení farieb operenia dinosaurov a génov, vďaka ktorým mamuty znášali chlad.
  4. Medziplanetárne sondy doložili, že na Marse kedysi bývalo množstvo vody, práve v dobe, keď na Zemi vznikal a absolvoval prvé evolučné kroky život. Na Marse je dosť vody aj dnes, ale povrchová je takmer všetka zmrznutá. Napriek tomu stále stojí pátrať na červenej planéte aj po mikróboch, dosiaľ prežívajúcich pod povrchom, či aspoň po ich fosíliách.
  5. S tohtoročnou "top ten" rezonuje ďalší bod "top ten" desaťročia – obrovský celkový úspech reprogramovania buniek do tzv. pluripotentného stavu, v ktorom sa môžu stať prakticky ľubovoľným typom špecializovanej bunky predmetného organizmu. Ukázalo sa, že dogma o jednosmernom vývoji buniek neplatí absolútne. V tejto súvislosti sa dúfa, že také bunky umožnia pestovať bunky, tkanivá a orgány "šité geneticky na mieru" pacientom.
  6. Mikrobióm je kolektívny genóm hostiteľa a organizmov, ktoré žijú v jeho tele, alebo na povrchu jeho tela. V ľudskom prípade tvoria 90 percent počtu buniek vlastne mikróby, osobitne v tráviacej sústave. Ďalšou zložkou sú vírusy.
  7. V roku 2000 bolo známych iba 26 exoplanét, čiže planét, ktoré obiehajú iné hviezdy ako Slnko. V roku 2010 už vyše 500. Od nových technológií sa čakajú objavy exoplanét podobných našej Zemi, no už teraz vnímame planetárne sústavy celkom inak.
  8. Preukázalo sa, že zápal nie je iba vedľajší proces hojenia dôsledkov traumatických poranení či infekcií, ale aj hýbateľom v pozadí chronických chorôb ako rakovina, Alzheimerova choroba, ateroskleróza, diabetes a obezita, na ktoré zomiera väčšina ľudstva.
  9. Podarilo sa syntetizovať tzv. metamateriály, čo sú materiály s mimoriadnymi a nastaviteľnými optickými vlastnosťami. Možno sa z toho zrodia aj "plášte neviditeľnosti".
  10. "Top ten" desaťročia uzatvára klimatická zmena. Napriek pokračujúcej polemike odborný konsenzus uznáva ako základné fakty, že svet sa otepľuje, že sú za tým aj ľudia a že prírodné procesy pravdepodobne otepľovanie nespomalia.

O magazíne Science

Science je multidisciplinárny týždenník, aktuálne v rámci svetových vedeckých médií "dvojka" podľa citačného ohlasu – po takisto multidisciplinárnom a prevažne prírodovednom týždenníku Nature. Science vydáva Americké združenie pre pokrok vedy, najväčšia vedecká organizácia so všeobecným zameraním na svete, založená v roku 1848.

Zdroje: Science zo 17. 12. 2010, Komuniké American Association for the Advancement of Science zo 16. 12. 2010

Autor článku: TASR

Dátum zverejnenia: