Dekad yang lalu membawa beberapa kemajuan revolusioner dalam sains, dari penemuan boson Higgs kepada penggunaan CRISPR untuk pengeditan gen esque Sci-Fi. Tapi apakah beberapa terobosan terbesar yang akan datang? Sains Live meminta beberapa pakar dalam bidang mereka apa penemuan, teknik dan perkembangan mereka yang paling teruja untuk melihat muncul di tahun 2020an.
Perubatan: Vaksin selesema sejagat
Tembakan selesema sejagat, yang telah melepaskan para saintis selama beberapa dekad, mungkin merupakan pendahuluan perubatan yang benar-benar hebat yang dapat muncul dalam 10 tahun ke depan.
"Ia mempunyai semacam jenaka bahawa vaksin sejagat hanya hampir lima hingga 10 tahun lagi," kata Dr Amesh Adalja, pakar penyakit berjangkit dan sarjana senior di Pusat Johns Hopkins untuk Keselamatan Kesihatan di Baltimore.
Tetapi sekarang, nampaknya ini "sememangnya benar," Adalja memberitahu Live Science. "Pelbagai pendekatan untuk vaksin selesema sejagat adalah dalam pembangunan maju, dan keputusan yang menjanjikan mulai terakru."
Secara teori, vaksin selesema sejagat akan memberikan perlindungan jangka panjang terhadap selesema, dan akan menghapuskan keperluan untuk mendapatkan selesema burung setiap tahun.
Sesetengah bahagian virus selesema sentiasa berubah, sementara yang lain kekal kebanyakannya tidak berubah dari tahun ke tahun. Semua pendekatan untuk vaksin selsema sejagat bahagian sasaran virus yang kurang berubah-ubah.
Pada tahun ini, Institut Alergi dan Penyakit Berjangkit Kebangsaan (NIAID) memulakan percubaan pertama dalam manusia bagi vaksin selesema sejagat. Imunisasi ini bertujuan untuk mendorong tindak balas imun terhadap bahagian yang kurang berubah dari virus selesema yang dikenali sebagai hemagglutinin (HA) "batang". Kajian Tahap 1 ini akan melihat keselamatan vaksin eksperimen, serta tindak balas imun peserta terhadapnya. Para penyelidik berharap dapat melaporkan hasil awal mereka pada awal tahun 2020.
Seorang lagi calon vaksin sejagat, yang dibuat oleh syarikat Israel, BiondVax, kini sedang dalam ujian Fasa 3, yang merupakan tahap penyelidikan tahap lanjut yang melihat sama ada vaksin itu benar-benar berkesan - yang bermaksud bahawa ia melindungi terhadap jangkitan dari sebarang jenis selesema. Calon vaksin itu mengandungi sembilan protein berbeza dari pelbagai bahagian virus flu yang sedikit berbeza antara strain selesema, menurut The Scientist. Kajian itu telah mendaftarkan lebih daripada 12,000 orang, dan hasilnya dijangka pada akhir tahun 2020, menurut syarikat itu.
Neurosains: Lebih besar, otak kecil yang lebih baik
Dalam dekad yang lalu, saintis telah berjaya mengembangkan otak kecil, yang dikenali sebagai "organoids," dari sel-sel stem manusia yang membezakan ke dalam neuron dan memasang struktur 3D. Setakat ini, organ-organ otak hanya boleh ditanam untuk menyerupai otak-otak kecil dalam perkembangan janin, menurut Dr. Hongjun Song, seorang profesor neurosains di Sekolah Perubatan Perelman di Universiti Pennsylvania. Tetapi itu boleh berubah dalam 10 tahun akan datang.
"Kami benar-benar dapat model, bukan hanya kepelbagaian jenis sel, tetapi seni bina selular" otak, Dr. Song berkata. Neuron matang mengatur diri mereka dalam lapisan, tiang dan litar yang rumit di dalam otak. Pada masa ini, organoid hanya mengandungi sel-sel yang tidak matang yang tidak dapat memakan sambungan yang rumit ini, tetapi Dr Song berkata bahawa dia menjangkakan bidang itu boleh mengatasi cabaran ini dalam dekad yang akan datang. Dengan model kecil otak di tangan, saintis dapat membantu menyimpulkan bagaimana gangguan perkembangan neuroderma; bagaimana penyakit neurodegenerative memecah tisu otak; dan bagaimana otak orang yang berbeza mungkin bertindak balas terhadap rawatan farmakologi yang berlainan.
Suatu hari (walaupun mungkin tidak dalam 10 tahun), para saintis mungkin dapat mengembangkan "unit berfungsi" tisu saraf untuk menggantikan kawasan yang rosak otak. "Bagaimana jika anda mempunyai unit berfungsi, pra-dibuat, yang anda boleh klik ke dalam otak yang rosak?" Song berkata. Sekarang ini, kerja sangat teori, tetapi "Saya fikir dalam dekad yang akan datang, kita akan tahu sama ada ia boleh berfungsi," katanya.
Perubahan Iklim: Sistem tenaga berubah
Dalam dekad ini, paras laut yang semakin meningkat dan peristiwa cuaca yang lebih ekstrem menunjukkan betapa rapuh planet kita yang indah. Tetapi apa yang berlaku pada dekad yang akan datang?
"Saya fikir kita akan melihat satu kejayaan apabila ia mengambil tindakan terhadap iklim," kata Michael Mann, seorang profesor meteorologi yang terkenal di Penn State University. "Tetapi kita memerlukan dasar yang akan mempercepatkan peralihan itu, dan kita memerlukan ahli politik yang akan menyokong dasar itu," katanya kepada Sains Live.
Dalam dekad yang akan datang, "transformasi tenaga dan sistem pengangkutan kepada tenaga boleh diperbaharui akan berjalan dengan lancar, dan pendekatan dan teknologi baru akan dibangunkan yang membolehkan kami pergi ke sana lebih cepat," kata Donald Wuebbles, seorang profesor sains atmosfera Universiti Illinois di Urbana-Champaign. Dan, "kesan cuaca yang semakin meningkat dari cuaca yang teruk dan mungkin dari kenaikan paras laut akhirnya mendapat perhatian orang yang cukup bahawa kita benar-benar mula mengambil perubahan iklim dengan serius."
Perkara yang baik juga, kerana berdasarkan keterangan baru-baru ini, terdapat satu scarier, lebih spekulatif, kemungkinan: Para saintis mungkin meremehkan kesan perubahan iklim pada abad ini dan seterusnya, kata Wuebbles. dekad. "
Fizik zarah: Mencari axion
Dalam dekad yang lalu, berita terbesar di dunia yang sangat kecil adalah penemuan boson Higgs, "zarah Tuhan" misteri yang memberi pinjaman kepada zarah-zarah yang lain. Higgs dianggap sebagai permata permata dalam Model Standard, teori memerintah yang menggambarkan zoo zarah subatomik.
Tetapi dengan Higgs yang ditemui, banyak zarah kurang terkenal yang mula mengambil peringkat tengah. Dekad ini, kita mempunyai tembakan yang munasabah untuk mencari satu lagi daripada zarah-zarah hipotetikal yang sukar difahami ini, iaitu axion, kata ahli fizik Frank Wilczek, seorang Nobel pemenang di Institut Teknologi Massachusetts. (Pada tahun 1978, Wilczek mula mencadangkan axion). Aksion tidak semestinya satu zarah tunggal, tetapi sebaliknya kelas zarah dengan sifat yang jarang berinteraksi dengan perkara biasa. Axion boleh menjelaskan teka-teki lama: Mengapa undang-undang fizik seolah-olah bertindak sama pada kedua-dua zarah perkara dan rakan antimatter mereka, walaupun koordinat ruang mereka dibalik, seperti Live Science sebelum dilaporkan.
Dan axions adalah salah satu calon utama untuk perkara gelap, perkara yang tidak dapat dilihat yang memegang galaksi bersama-sama.
"Mencari axion akan menjadi pencapaian yang sangat besar dalam fizik asas, terutama jika ia terjadi melalui jalan yang paling mungkin, iaitu, dengan memerhatikan latar belakang axion kosmik yang menyediakan 'masalah gelap'." Kata Wilczek. "Terdapat satu peluang yang adil yang boleh berlaku dalam lima hingga 10 tahun akan datang, kerana inisiatif percubaan yang bercita-cita tinggi, yang boleh sampai ke sana, berkembang di seluruh dunia. Bagi saya, menimbang kepentingan pentingnya penemuan dan kemungkinannya berlaku, itulah yang terbaik bertaruh. "
Antara inisiatif ini ialah Eksperimen Gelap Axion (ADMX) dan Teleskop Solar CERN Axion, dua instrumen utama yang memburu zarah-zarah sukar difahami.
Yang mengatakan, terdapat juga kemungkinan lain - kita masih dapat mengesan gelombang graviti, atau riak di ruang seumpama, yang berasal dari masa paling awal di alam semesta, atau zarah lain, yang dikenali sebagai zarah-zarah besar yang berinteraksi dengan lemah, yang juga dapat menjelaskan perkara gelap, kata Wilczek .
Exoplanets: Suasana Bumi-Suka
Pada 6 Oktober 1995, alam semesta kami semakin besar, apabila sepasang ahli astronomi mengumumkan penemuan eksoplanet pertama untuk mengorbit bintang matahari seperti matahari. Dipanggil 51 Pegasi b, orb menunjukkan orbit yang selesa di sekitar bintang tuan rumah hanya 4.2 hari Bumi dan jisim kira-kira separuh daripada Musytari. Menurut NASA, penemuan selamanya berubah "cara kita melihat alam semesta dan tempat kita di dalamnya." Lebih dari satu dekad kemudian, ahli astronomi telah mengesahkan 4,104 bintang dunia yang mengorbit di luar sistem suria kita. Itulah banyak dunia yang tidak diketahui sejak sedekad lalu.
Oleh itu, batas langit untuk dekad yang akan datang, bukan? Menurut Institut Teknologi Massachusetts, Sara Seager, sama sekali. "Dekad ini akan menjadi besar untuk astronomi dan sains eksoplanet dengan pelancaran angkasa James Webb Space Telescope," kata Seager, ahli sains planet dan astrofizik. Pengganti kosmik ke Teleskop Angkasa Hubble, JWST dijadualkan dilancarkan pada tahun 2021; buat kali pertama, para saintis akan dapat "melihat" exoplanets dalam inframerah, bermakna mereka dapat melihat planet-planet samar-samar yang mengelilingi jauh dari bintang tuan rumah mereka.
Terlebih lagi, teleskop akan membuka tingkap baru ke dalam ciri-ciri dunia asing ini. "Jika planet yang betul wujud, kita akan dapat mengesan wap air di planet berbatu kecil. Wap air menunjukkan lautan air cair - kerana air cecair diperlukan untuk semua kehidupan seperti yang kita tahu, ini akan menjadi masalah yang sangat besar , "Kata Seager kepada Sains Live. "Itulah harapan saya nombor satu untuk penemuan." (Matlamat utama, tentu saja, adalah untuk mencari dunia yang mempunyai atmosfera yang serupa dengan bumi, menurut NASA; dengan kata lain, planet dengan keadaan yang mampu menyokong kehidupan.)
Sudah tentu, akan ada beberapa penyakit yang semakin meningkat, kata Seager. "Dengan JWST, dan teleskop berasaskan darat yang sangat besar dijangka datang ke dalam talian, komuniti exoplanet sedang berjuang untuk mengubah dari usaha individu atau kecil ke kolaborasi berpuluh-puluh atau lebih seratus orang. Tidak besar oleh standard lain (misalnya, LIGO) tetapi ia sukar, "katanya, merujuk kepada Observatori Gelombang Gravitational-Laser Interferometer, sebuah kolaborasi besar yang melibatkan lebih daripada 1,000 saintis di seluruh dunia. Secara amnya diterbitkan di Live Science.
