Ce-am aflat în 2014? Cele mai importante 10 descoperiri ştiinţifice

1. Misiunea Rosetta

Imaginile transmise de sonda Rosetta, care a reuşit să se plaseze pe orbită în jurul cometei 67P/Ciuriumov-Gherasimenko aflată la 500 milioane de kilometri de Terra, au sporit deja enorm cunoştinţele noastre despre comete şi ne-au arătat că aceste corpuri cereşti sunt, în multe privinţe, altfel decât credeam. Recent, datorită acestei misiuni, am aflat că, împotriva unei opinii ştiinţifice larg răspândite, apa de pe Terra nu provine din comete.

• De ce azbestul încă apare în unele produse cosmetice?
• Oamenii de știință au creat cele mai subțiri spaghete din lume

Încununând excepţionalele realizări din cadrul acestei misiuni, robotul Philae a reuşit să asolizeze pe cometa 67P şi, cu toate că lucrurile nu s-au desfăşurat chiar perfect şi landerul a rămas fără energie şi a intrat în hibernare foarte curând după asolizare, faptul în sine rămâne o realizare uriaşă în domeniul explorări spaţiale. Analizele realizate cu ajutorul instrumentelor de la bordul său au dus la detectarea de compuşi organici similari celor implicaţi în apariţia materiei vii pe Terra, iar oamenii de ştiinţă sunt încrezători că, la vară robotul şi-ar putea relua funcţionarea şi ar putea transmite şi alte date extrem de valoroase, care vor îmbogăţi considerabil volumul cunoştinţelor noastre despre comete, despre formarea şi evoluţia sistemului nostru solar şi despre Univers în general.

2. Cum s-a ajuns de la dinozauri la păsări

Descendenţa păsărilor din dinozauri teropozi este o idee acceptată de o mare parte a comunităţii ştiinţifice a paleontologilor, dar are şi opozanţi în număr suficient pentru a genera o controversă de proporţii pe această temă.

Anul acesta, însă, o echipă internaţională de oameni de ştiinţă a realizat analiza complexă a mii de fosile de dinozauri şi păsări primitive, comparându-le cu păsări actuale şi trasând, pentru prima dată, un model detaliat al felului în care unele dintre reptilele din grupul teropodelor şi-au dezvoltat corpuri mai mici, mai uşoare, care le-au permis să se ridice în aer şi să dobîndească apoi, prin evoluţie, caracteristica definitorie a păsărilor – capacitatea de a zbura.

Penele au apărut cu mult înainte de apariţia zborului, având alte funcţii în viaţa păsărilor, iar reducerea taliei a fost o modalitate specifică şi eficientă prin care strămoşii păsărilor au dobândit capacitatea de a se ridica în aer.

3. Tratamentul cu „sânge tânăr”

Într-un studiu pe şoareci, oamenii de ştiinţă au demonstrat că o proteină numită GDF11, extrasă din sângele animalelor tinere, reîntinereşte musculatura şi creierele animalelor mai bătrâne, iar un alt studiu a arătat că transfuzia de sânge sau plasmă de la şoarecii tineri îmbunătăţeşte memoria spaţială a şoarecilor mai vârstnici. Aceste rezultate deschid calea spre crearea unor noi tratamente destinate să combată unele dintre efectele îmbătrânirii la oameni. Un prim studiu de mică amploare, pe oameni, este în curs de desfăşurare.

4. Roboţi care lucrează în colaborare

Mai multe proiecte în acest domeniu de cercetare dau cercetătorilor speranţa că, într-o bună zi, roiuri de roboţi capabili să lucreze coordonat vor putea opera în grup, îndeplinind diferite sarcini care necesită azi implicarea unor echipe de oameni şi realizând chiar intervenţii deosebit de pretenţioase, precum întreţinerea şi repararea unor instalaţii din spaţiu.

Printre proiecte se numără:

• roiuri de roboţi miniaturali, inspiraţi din coloniile de termite şi care pot, fără control uman, să construiască structuri simple.
• grupuri de mii de roboţei de mărimea unor monede care se pot poziţiona singuri pentru a forma litere, pătrate etc.
• un grup de 10 quadcoptere (drone cu câte 4 elice) capabile să-şi transmită coordonatele de localizare, prin  radio, de la unul la altul, să-şi modifice traseul pentru a evita coliziunile şi să zboare în formaţie.

5. Cipuri „neuromorfe”

Acestea procesează informaţia într-un mod asemănător celui în care operează creierul uman, în cadrul căruia 100 de miliarde de neuroni comunică între ei prin 100 de trilioane de sinapse, folosind semnale chimice. Astfel, pot fi procesate, în paralel, volume mari de informaţie, în diferite  regiuni ale creierului, ceea ce asigură o eficienţă extaordinară.

Cipul neuromorf TrueNorth realizat de IBM foloseşte 5,4 miliarde de tranzistori şi 256 de milioane de sinapse; se lucrează deja la cipuri de capacitate şi mai mare, iar inventatorii speră ca astfel să realizeze, în viitor, computere foarte rapide care că fie capabile în mai mare măsură “să gândească precum oamenii”.

6. Artă rupestră mult mai veche decât se credea

Picturile rupestre descoperite în peşterile Maros, din insula indoneziană Sulawesi, au o vechime de 35.000 – 40.000 de ani, putând fi, aşadar, de până la 4 ori mai vechi decât se credea. De aceeaşi vârstă cu cele mai vechi reprezentări artistice simbolice cunoscute în Europa, aceste picturi vor contribui la regândirea evoluţiei culturale a speciei umane şi a modului în care ea s-a răspândit pe Pământ.

7. Manipularea amintirilor cu ajutorul fasciculelor luminoase

Optogenetica – aşa se numeşte acest nou şi extrem de incitant câmp de cercetare – presupune utilizarea unor virusuri pentru a introduce în neuroni (în neuronii de şoarece, în cazul de faţă), molecule fotosensibile; activate de lumină, acestea pot să modifice activitatea creierului.

Activând aceste molecule cu ajutorul unor fascicule de lumină, cercetătorii au putut şterge din memoria şoarecilor anumite informaţii şi implanta altele noi (şi false – amintiri ale unor lucruri care nu se întâmplaseră) şi au putut transforma contextul emoţional al amintirilor, dintr-unul negativ într-unul pozitiv.

Controversate, desigur, din teama oamenilor de orice lucru ce presupune manipularea activităţii creierului, aceste cercetări ar putea să fie totuşi folosite în scopuri bune; de exemplu, ar permite medicilor să  controleze comportamentul pacienţilor, pentru a-i ajuta pe cei ce suferă de tulburări precum depresia sau schizofrenia sau chiar pentru a atenua durerile şi a reda capacitatea de mişcare celor cu leziuni ale măduvei spinării.

8. Dezvoltarea sateliţilor ieftini

Deşi cunoscuţi de peste un deceniu, minisateliţii CubeSats – de forma unor cuburi cu latura de numai 10 cm – au luat avânt cu adevărat abia în anul 2014, când au început să aducă servicii importante ştiinţei. În anul 2014 au fost lansaţi în spaţiu peste 75 de asemenea sateliţi miniaturali, care contribuie la proiecte precum: crearea unor noi metode imagistice pentru studierea planetei, cercetarea modului în care plantele percep gravitaţia, testarea unor noi tehnologii pentru smartphone-uri sau pentru sateliţii de comunicaţii. Aceste roiuri de staeliţi vor putea într-o zi, speră oamenii de ştiinţă, să patruleze prin spaţiul cosmic din apropierea Pământului, monitorizând constant mediul planetei, cu costuri mici şi eficienţă foarte mare. 

9. Extinderea „alfabetului” genetic

Imensa majoritate a formelor de viaţă terestre foloseşte aceleaşi componente pentru a-şi crea codul genetic: lanţuri lungi de ADN în care 4 tipuri de molecule fundamentale – 4 baze azotate, numite în limbajul familar “litere”: adenina (A), guanina (G), citozina (C), timina (T) – formează un fel de “alfabet” genetic al vieţii, la scară planetară. 

Dar anul acesta, cercetători de la Scripps Research Institute, din California, au reuşit să schimbe acest alfabet fundamental al vieţii, creând primul organism care conţine două litere în plus, ba chiar au izbutit să facă acest ADN extins să se replice (să se autocopieze). Şi, cu toate că microorganismele astfel obţinute nu se pot reproduce singure în afara laboratorului, geneticienii speră ca, într-o bună zi, asemenea organisme sintetice să poată fi utilizate pentru a produce substanţe chimice neîntâlnite în natură, cu proprietăţi aparte.

Un alt grup de cercetători crease anterior material genetic diferit de cel întâlnit în natură, numit AXN, descoperind că acesta poate cataliza reacţii chimice simple – un alt pas spre crearea formelor de viaţă sintetice, cu însuşiri noi, care ar putea fi utilizate în scopuri practice.

10. Un posibil tratament al diabetului cu ajutorul celulelor stem

Două echipe de oameni de ştiinţă au pus la punct, anul acesta, două metode diferite de cultivare a unor celule similare celulelor beta pancreatice – celulele care produc hormonul numit insulină, esenţial pentru viaţă şi a cărui lipsă duce la apariţia diabetului. Cercetările lor ar putea ajuta la găsirea unor modalităţi de a trata diabetul tip I – o boală autoimună în cazul căreia celulele beta sunt distruse chiar de către sistemul imunitar al bolnavului. 

Cele două echipe de cercetători – de la University of British Columbia şi Harvard University – au arătat că se pot obţine celule beta pornind de la celule ale pielii, reprogramate pentru a se transforma în celule stem, iar acestea – în celule pancreatice 

Înainte de a putea fi utlizate în tratamentul diabetului, cercetătorii trebuie să găsească o metodă de a proteja aceste celule de atacul sistemului imunitar care a distrus celulele beta iniţiale, dar, între timp, descoperirea este oricum extrem de utilă, deoarece oferă posibilitatea de a studia diferenţele între celulele beta de la subiecţii sănătoşi şi cele ale pacienţilor cu diabet, în încercarea de a identifica deosebiri-cheie care să să deschidă noi căi de tratament.