Die 10 größten Wissenschaftsgeschichten des Jahrzehnts

Angesichts des rasanten Wandels in Technologie und Wissenschaft kann es leicht sein, das zu vergessen, was wir vor wenigen Jahren noch nicht wussten. In den letzten zehn Jahren gab es Durchbrüche in Physik, Biologie und Astronomie, um nur einige zu nennen. Welche dieser Entdeckungen die wichtigsten sind, ist wahrscheinlich für Historiker zu beurteilen, aber einige der Folgen der Entdeckungen zu Beginn des Jahrzehnts beginnen zu nachhallen. Hier sind unsere Tipps für die größten wissenschaftlichen Fortschritte und überraschenden Entdeckungen des Jahrzehnts.,

2010: Das erste synthetische ‚Leben‘

Wissenschaftler verwischten 2010 mit der Schaffung des allerersten Organismus mit einem synthetischen Genom die Grenze zwischen natürlich und künstlich hergestellt. Wissenschaftler des J. Craig Venter Institute haben das Genom des Bakteriums Mycoplasma mycoides aus mehr als einer Million Basenpaaren DNA zusammengesetzt. Dann führten sie dieses vom Menschen entwickelte Genom in ein anderes Bakterium ein, Mycoplasma capricolum, das von seiner DNA entleert worden war., Die Maschinerie des M. capricolum begann bald, die Anweisungen dieses synthetischen Genoms in die Tat umzusetzen und reproduzierte sich genauso wie M. mycoides.

Seit diesem Durchbruch haben Wissenschaftler Fortschritte in der synthetischen Biologie gemacht. Im Jahr 2016 bauten Wissenschaftler mit nur 473 Genen die bisher kleinste synthetische Mikrobe., Im Jahr 2017 kündigten sie die Schaffung von fünf synthetischen Hefechromosomen an; Es ist geplant, alle 16 Chromosomen in Hefe durch synthetische Chromosomen zu ersetzen, die für bestimmte Aufgaben optimiert werden könnten, z. B. für die Massenproduktion von Antibiotika oder sogar für die Herstellung von Laborfleisch.

2011: HIV Preventative Treatment

Heute haben viele Menschen ein hohes Risiko, sich mit dem humanen Immunschwächevirus (HIV) zu infizieren, das AIDS verursacht., Im Jahr 2012 genehmigte die US-amerikanische Food and Drug Administration zu diesem Zweck ein Medikament namens Truvada. Es war jedoch eine große Studie, die 2011 veröffentlicht wurde und die die Voraussetzungen für diesen grundlegenden Wandel in der HIV-Prävention schuf.

Diese Studie, die die Zeitschrift Science als „Durchbruch des Jahres“ bezeichnete, war die erste seit 1994, die einen neuen Weg aufzeigte, die HIV-Übertragung von einer Person zur anderen zu verhindern. (1994 berichteten Forscher, dass sie eine pharmazeutische Option gefunden hätten, um die Übertragung von HIV von einer schwangeren Frau auf ihren Fötus zu verhindern.,) Die Studie begann 2005 und die Ergebnisse von 2011 waren Zwischenergebnisse. Die Forscher fanden in diesen Daten eine Verringerung der HIV-Übertragung um 96%. Die endgültigen Daten der gesamten 10-Jahres-Studie, die 2016 im New England Journal of Medicine veröffentlicht wurden, zeigten eine Verringerung der HIV-Übertragung um 93%.

2012: Higgs-Boson

Im Juli 2012 gaben Wissenschaftler des weltgrößten Teilchenbeschleunigers bekannt, dass sie den Schmutz treffen würden., Experimente am Large Hadron Collider (LHC) hatten endlich Beweise für das letzte unentdeckte Teilchen entdeckt, das vom Standardmodell der Physik vorhergesagt wurde.

Das Higgs-Boson war gefunden worden. Dies ist das Teilchen, das mit dem Higgs-Feld assoziiert ist, einem Energiefeld an der Wurzel dessen, warum Teilchen Masse haben. Partikel gewinnen an Masse, indem sie über dieses dreidimensionale Feld schlendern und winzige Störungen im Feld erzeugen. (Je stärker ihre Wechselwirkungen mit dem Feld sind, desto mehr Masse haben sie.) Wenn das Feld an einer bestimmten Stelle ein großes Energie-Aufflammen erfährt, emittiert es ein Higgs-Boson., Im Jahr 2013 bestätigten Physiker, dass ihre Beobachtungen von 2012 tatsächlich das schwer fassbare Teilchen waren, das manchmal wegen seiner Rolle bei der Abgabe aller anderen Teilchen als „Gottteilchen“ bezeichnet wurde.

Die Entdeckung des Higgs hat für Physiker neue Fragen aufgeworfen. Das Teilchen war ein bisschen leichter als einige seiner Wechselwirkungen mit anderen Elementarteilchen vorhergesagt hätte, was bedeutet, dass entweder jemand auf der Mathematik goofed up oder es gibt mehr als eine Art von Higgs-vielleicht mit einem schwereren Higgs, die nicht entdeckt wurde. Physiker nutzen nun den LHC, um nach diesen möglichen schweren Higgs zu suchen.,

Lucas Taylor/CMS

Nach fast 35 Jahren Zing Vergangenheit Planeten und Monde, NASA Voyager 1 Sonde Geschichte im Jahr 2013, als Wissenschaftler bekannt, dass das Raumschiff offiziell das Sonnensystem verlassen hatte im August 2012.

Die Sonde wurde 1977 von der Erde aus gestartet und verbrachte das nächste Jahrzehnt damit, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und ihre Monde zu erforschen., Im Jahr 2013 deuteten Daten, die von der Sonde zurückgeschickt wurden, auf Änderungen der Elektronendichte um Voyager 1 hin — ein wichtiger Hinweis darauf, dass das Raumschiff die Grenzen des Sonnensystems verlassen hatte. Voyager 1 wird bis etwa 2025 weiterhin Informationen über den interstellaren Raum zur Erde zurücksenden. Danach ist es für einen langen, ruhigen Ruhestand im Weltraum vorgesehen, mit der Möglichkeit, dass vielleicht eines Tages eine außerirdische Lebensform die kleine Sonde und ihren goldenen Rekord bemerkt, eine Zeitkapsel, die Bilder von Menschen, Karten unseres Sonnensystems und andere Hinweise auf die Existenz der Zivilisation auf der Erde enthält.,

2014: Gravitationswellen

Vor 2014 hatten Wissenschaftler nur indirekte Beweise für den Urknall, die Theorie, die eine erstaunliche Ausdehnung des Weltraums beschreibt, die vor 13,8 Milliarden Jahren stattfand und unser Universum zur Welt brachte. Aber im Jahr 2014 beobachteten Wissenschaftler zum ersten Mal direkte Beweise für diese kosmische Expansion, die manche als „rauchende Waffe“ für den Beginn des Universums bezeichneten.,

Dieser Beweis kam in Form von Gravitationswellen, wörtlichen Wellen in der Raumzeit, die vom ersten Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall übrig blieben. Diese Wellen erzeugten Veränderungen in der Polarisation im kosmischen Mikrowellenhintergrund, bei der es sich um Strahlung handelt, die vom frühen Universum übrig geblieben ist. Die Polarisationsänderungen werden B-Modi genannt. Es waren diese B-Modi, die Wissenschaftler mit der Hintergrundbildgebung des kosmischen extragalaktischen Polarisations-2-Teleskops (BICEP2) in der Antarktis entdeckten.,

Seitdem enthüllen Gravitationswellen weiterhin Geheimnisse des Universums, wie die Dynamik der Kollisionen Schwarzer Löcher und Abstürze zwischen Neutronensternen. Gravitationswellen können sogar dazu beitragen, endlich festzustellen, wie schnell sich das Universum ausdehnt.

2015: Erste CRISPR-Bearbeitung menschlicher Embryonen

Möglicherweise ist die größte biomedizinische Geschichte des Jahrzehnts das Aufkommen einer Genbearbeitungstechnologie namens CRISPR aus relativer Dunkelheit., Diese Technologie entsteht aus den natürlichen Abwehrmechanismen einiger Bakterien; Es ist eine Reihe sich wiederholender Gensequenzen, die an ein Enzym namens Cas9 gebunden sind und wie eine molekulare Schere wirken. Die Gensequenzen können bearbeitet werden, um ein Bullauge auf ein bestimmtes DNA-Segment zu richten und das Cas9-Enzym anzuleiten, hineinzugehen und mit dem Snipping zu beginnen.

Mit diesem System können Wissenschaftler DNA — Teile in lebenden Organismen leicht löschen und einfügen, was offensichtliche Auswirkungen auf die Heilung genetischer Krankheiten hat-und möglicherweise zu maßgeschneiderten Babys führt., Der erste Schritt auf diesem potenziellen Weg wurde 2015 unternommen, als Wissenschaftler der Sun Yat-sen University in China bekannt gaben, dass sie die ersten genetischen Veränderungen an menschlichen Embryonen mit CRISPR vorgenommen haben. Die Embryonen waren nicht lebensfähig und das Verfahren war nur teilweise erfolgreich — aber das Experiment war das erste, das eine ethische Linie vorantreibt, über die die wissenschaftliche Gemeinschaft bis heute debattiert.

2016: Exoplanet in einer bewohnbaren Zone entdeckt

Der 2016 entdeckte nächste Exoplanetennachbar der Erde ist nicht nur 4,2 Lichtjahre entfernt-er hat das Potenzial, Leben zu beherbergen.

Das bedeutet nicht, dass der Planet, Proxima b genannt, sicher bewohnbar ist, aber er befindet sich in der bewohnbaren Zone seines Sterns, was bedeutet, dass er seinen Stern in einer Entfernung umkreist, die es erlauben würde flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Planeten zu existieren. Der Planet umkreist Proxima Centauri; wackelt in den Bewegungen dieses Sterns, als der Planet vorbeikam, deutete auf die Existenz von Proxima b hin.,

Seit der Entdeckung haben Wissenschaftler hochradioaktive Superflares von Proxima Centauri beobachtet, die den Exoplaneten sprengen, was die Überlebenschancen auf Proxima b drastisch verringert. Sie haben jedoch auch festgestellt, dass es möglicherweise mehr Planeten in der Nähe von Proxima b gibt.

2017: Älteste Homo sapiens-Fossilien treiben Spezies 100.000 Jahre zurück

Wie lange hat Homo sapiens den Planeten durchstreift?, Eine im Jahr 2017 angekündigte Entdeckung schob den Zeitpunkt auf 300.000 Jahre zurück.

Das sind 100.000 Jahre länger als bisher angenommen. Forscher fanden die 300.000 Jahre alten Knochen in einer Höhle in Marokko, in der mindestens fünf Personen während einer Jagd Schutz gesucht haben könnten. Der Fundort — in Nordafrika, nicht in Ostafrika, wo die ältesten Fossilien des Homo sapiens gefunden wurden-deutet darauf hin, dass sich unsere Art möglicherweise nicht zuerst in Ostafrika entwickelt und dann später anderswo ausgestrahlt hat. Stattdessen könnte sich der Homo sapiens auf dem ganzen Kontinent entwickelt haben.,

2018: Erste lebende CRISPR-Babys

Nur drei Jahre nach der ersten Bearbeitung nicht lebensfähiger menschlicher Embryonen mit CRISPR überquerte jemand eine andere Gen-Editierlinie. Diesmal ein chinesischer Wissenschaftler namens Jiankui Er gab bekannt, dass er die Genome zweier Embryonen bearbeitet habe, die dann über IVF (In-vitro-Fertilisation) in den Mutterleib implantiert und geboren wurden: Zwillingsmädchen, die die ersten CRISPR-Babys der Welt sind.

Die von ihm vorgenommene Änderung betraf ein Gen namens CCR5 — eine Änderung, die theoretisch die Kinder weniger anfällig für HIV machen sollte., Viele Wissenschaftler waren entsetzt, dass Er in diesem Zusammenhang den Schritt der Genbearbeitung unternehmen würde, insbesondere angesichts der verfügbaren und weniger technologisch intensiven Methoden zur Vermeidung von HIV (wie präventive antiretrovirale Behandlung). Später deuteten die von den Forschern veröffentlichten Daten darauf hin, dass sie tatsächlich eine bisher unbekannte Mutation bei den Mädchen induziert hätten, anstatt eine bekannte Mutation zu reproduzieren.

Die möglichen Nebenwirkungen für die Mädchen sind noch unbekannt, ebenso wie das Schicksal des Wissenschaftlers, der die Bearbeitung durchgeführt hat., Im Januar 2019 berichtete die New York Times, dass er wahrscheinlich in China strafrechtlich angeklagt werden würde, obwohl unklar war, nach welchen Gesetzen er angeklagt werden könnte.

2019: First Black Hole Image

Schwarze Löcher waren schon immer eine astronomische Faszination: Wir wissen, dass sie da sind, aber weil Licht nicht über ihren Ereignishorizont hinaus entweichen kann, sind sie auch irgendwie unsichtbar.,

Bis zu diesem Jahr: Zum ersten Mal haben Wissenschaftler ein Bild eines Schwarzen Lochs aufgenommen. Das Porträtmotiv war Schwarzes Loch im Zentrum der Messier 87-Galaxie, das so breit ist wie unser gesamtes Sonnensystem. Das Bild sieht aus wie ein glühender Donut aus Materie, der einen Abgrund der Schwärze umgibt; Dies ist der Staub und das Gas, die das Schwarze Loch Punkt ohne Rückkehr umkreisen. Die Entdeckung brachte den Forschern den 2020 Breakthrough Prize ein, eine der renommiertesten Auszeichnungen in der Wissenschaft. Sie arbeiten jetzt daran, nicht nur Bilder, sondern auch Filme von Schwarzen Löchern aufzunehmen.,

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Ursprünglich auf Live Science veröffentlicht.