Οι μεγαλύτερες ανακαλύψεις το 2017

Συντάκτης: Σπύρος Μανουσέλης
Το τέλος κάθε έτους είναι μια ευκαιρία για έναν απολογισμό σε όλους τους τομείς της ζωής μας, και η επιστήμη και η τεχνολογία δεν αποτελούν εξαίρεση. Ετσι, κάθε χρόνο, ειδικές επιτροπές από διεθνούς κύρους επιστημονικά περιοδικά αξιολογούν με βάση τη σημασία και τις προοπτικές που ανοίγουν τις πιο σημαντικές επιστημονικές κατακτήσεις του έτους που πέρασε.

 
Ανατρέχοντας στις φετινές αξιολογήσεις δύο πολύ γνωστών περιοδικών –του αμερικανικού «Science» και του βρετανικού «Nature»– παρουσιάζουμε αυτές που φέτος αναγνωρίστηκαν ως οι πιο σημαντικές ανακαλύψεις σε διαφορετικούς τομείς έρευνας: από τη Φυσική μέχρι την Αρχαιολογία και από τη Βιολογική Ανθρωπολογία μέχρι τη Βιοϊατρική.
Αξίζει να σημειωθεί ότι οι επιτροπές ειδικών από τα δύο έγκυρα περιοδικά συμφωνούν στο ότι σπουδαιότερη επιστημονικά ανακάλυψη της χρονιάς πρέπει να θεωρηθεί η ανίχνευση και η καταγραφή από τη Γη των βαρυτικών κυμάτων και της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που σχηματίστηκαν από τη σύγκρουση και τη συγχώνευση δύο αστεριών «Πάλσαρ», δηλαδή από δύο αστέρες νετρονίων.

Βαρυτικά κύματα από αστέρες νετρονίων

Η είδηση ότι, πρώτη φορά, ανιχνεύτηκαν βαρυτικά κύματα που προέκυψαν όχι από τη συμπεριφορά των μαύρων τρυπών αλλά από τη συγχώνευση δύο μακρινών αστεριών νετρονίων έκανε αμέσως τον γύρο του κόσμου.

Τα αστέρια νετρονίων είναι, μετά τις μαύρες τρύπες, τα πυκνότερα σε ύλη αντικείμενα του Σύμπαντος, που προέκυψαν από μεγάλα άστρα τα οποία εξερράγησαν ως σουπερνόβα.
Πρώτη φορά στις 17 Αυγούστου, τα συμβολόμετρα δύο ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων LIGO στις ΗΠΑ και ο ευρωπαϊκός ανιχνευτής VIRGO κατέγραψαν κάποια πολύ παράξενα και ισχυρά βαρυτικά κύματα που έφταναν έως τη Γη από απόσταση περίπου 130 εκατομμυρίων ετών φωτός. Αμέσως κινητοποιήθηκαν και 70 ισχυρά διαστημικά τηλεσκόπια (πάνω στη Γη και σε δορυφόρους) για να εντοπιστεί επακριβώς η πηγή των ισχυρών βαρυτικών κυμάτων και των σημάτων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Τα αποτελέσματα αυτών των εντατικών ερευνών ανακοινώθηκαν επίσημα στις 16 Οκτωβρίου και όπως διαπίστωσαν οι αστροφυσικοί παντού πρόκειται για ένα σπάνιο φαινόμενο που έλαβε χώρα στην περιφέρεια του γαλαξία NGC 4993 και όπου δύο πυκνά σε ύλη αστέρια νετρονίων συγκρούστηκαν και συγχωνεύτηκαν μεταξύ τους παράγοντας αρχικά μια σύντομη αλλά ισχυρή έκρηξη φωτός (υπό τη μορφή ακτίνων γάμμα) που συνοδεύτηκε από τα βαρυτικά κύματα.

Οι σχετικές μετρήσεις και η λεπτομερής ανάλυση αυτού του σχετικά σπάνιου φαινομένου επιβεβαιώνουν, ύστερα από εκατό χρόνια, την πρόβλεψη της θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, ότι δηλαδή τα βαρυτικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός.
Ομως, όπως επισημαίνει το περιοδικό «Science», η βαθύτερη σημασία αυτής της εντυπωσιακής ανακάλυψης είναι ότι ανοίγει πλέον τον δρόμο για μια αρκετά διαφορετική Αστροφυσική: το 2017 θα μείνει στην Ιστορία ως η απαρχή ενός νέου τύπου «αστρονομίας πολλαπλών μηνυμάτων» η οποία, πρώτη φορά, είναι σε θέση να μελετά τις βαθύτερες πτυχές κάθε ουράνιου φαινομένου, π.χ. μέσω της ταυτόχρονης ανάλυσης βαρυτικών κυμάτων, ακτίνων γάμμα, ακτίνων Χ, ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, κ.ά.).

Ωστόσο, έκτος από την Αστροφυσική, αξιόλογες πρόοδοι έγιναν αυτό τον χρόνο και στον χώρο της ελεγχόμενης «πυρηνικής σύντηξης». Ενας τομέας έρευνας που υπόσχεται να προσφέρει, στο μέλλον, μία ανεξάντλητη και, όπως ελπίζουν, «καθαρή» πηγή ενέργειας για την ανθρωπότητα.

Για το περιβάλλον: μόνο κακές ειδήσεις!

Σε ό,τι αφορά το παρόν και το μέλλον του οικολογικού περιβάλλοντος της Γης, οι περισσότερες έρευνες είναι σαφώς αποκαρδιωτικές και απ’ ό,τι φαίνεται είναι βέβαιο ότι τα πράγματα θα επιδεινωθούν.
Αυτή είναι η ιδιαίτερα ανησυχαστική πρόβλεψη που δημοσιεύεται το περιοδικό «Science».
Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα έχει φτάσει και έχει υπερβεί τα 403ppm – δεν είχε φτάσει ποτέ σε τόσο υψηλή συγκέντρωση επί 3 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οσο για τον φιλόδοξο στόχο μέχρι το 2100 να περιοριστεί κατά 2 βαθμούς Κελσίου η αύξηση της θερμοκρασίας, όπως είχε συμφωνηθεί στη Διεθνή Συμφωνία του Παρισιού, αυτός πλέον πρέπει να θεωρείται παρελθόν, ένας καθαρά ουτοπικός στόχος.
Αντίθετα, σύμφωνα με όλες τις κλιματολογικές έρευνες, αυτό που συμβαίνει είναι ότι βαδίζουμε αναπόφευκτα προς μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 3° ή 4°C!
Στις 18 Οκτωβρίου, στο περιοδικό «Plos One» δημοσιεύτηκε μία πολύ ενδιαφέρουσα γερμανική έρευνα στην οποία τεκμηριωνόταν επαρκώς ότι τα τελευταία 27 χρόνια έχει μειωθεί ο αριθμός των εντόμων κατά 75%!
Μια δραματική μείωση που περιλαμβάνει τις μέλισσες και τις πεταλούδες που είναι συχνά απαραίτητες για τη γονιμοποίηση πολλών φυτών των γεωργικών καλλιεργειών μας. Ενα επιπλέον στοιχείο που, σύμφωνα με τους ειδικούς ερευνητές, αποτελεί την ανησυχητική επιβεβαίωση ότι βαδίζουμε αναπόφευκτα προς μια «οικολογική αποκάλυψη».

Οι νέες κατακτήσεις στη Βιοϊατρική και τη Βιοτεχνολογία

Τους τελευταίους 12 μήνες γίναμε μάρτυρες μιας πρωτοφανούς ανάπτυξης και εφαρμογής στη Βιοϊατρική των πιο πρόσφατων τεχνικών της γενετικής μηχανικής που επιτρέπουν στους γιατρούς να επεμβαίνουν επιλεκτικά και να αλλάζουν μικροχειρουργικά το γενετικό υλικό των ανθρώπινων οργανισμών. Η πιο διάσημη και επαναστατική τεχνική είναι η «CRISPR-Cas9», η οποία χρησιμοποιείται πλέον για την επιλεκτική τροποποίηση της έκφρασης των γονιδίων μας.

Πρόκειται για μια εξαιρετικά αποτελεσματική τεχνική της γενετικής μηχανικής που εντοπίστηκε αρχικά στα βακτήρια ως ένα σύστημα ανοσοποιητικής άμυνας απέναντι στους ιούς.
Ομως, πολύ σύντομα αποδείχτηκε ένα αποτελεσματικότατο εργαλείο για την επιλεκτική τροποποίηση ή αντικατάσταση της λειτουργίας των γονιδίων όλων των οργανισμών.

Σήμερα είναι σαφές ότι πρόκειται για μια μικροχειρουργική τεχνική που επιτρέπει στους ειδικούς να «ψαλιδίζουν και να συγκολλούν» κατά βούληση σε συγκεκριμένα σημεία το γενετικό υλικό (DNA και RNA) όλων των οργανισμών, του ανθρώπου μη εξαιρουμένου.
Το βιολογικό σύστημα «CRISPR-Cas9» αποτελείται από δύο συστατικά μέρη: το CRISPR και το Cas9. Η λέξη CRISPR είναι η συντομογραφία των λέξεων «Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats» (Σύμπλεγμα μικρών παλινδρομικών αλληλουχιών τακτικής χωροκατανομής) και αναφέρεται στις περιοχές του γονιδιώματος όπου εντοπίζονται επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες DNA.

Κοντά σε αυτές τις επαναλήψεις βρίσκονται και τα γονίδια «Cas» που κωδικεύουν τα ένζυμα του συστήματος CRISPR. Ενα από αυτά είναι η νουκλεάση «Cas9», το ένζυμο που «κόβει» σε επιλεκτικά επαναλαμβανόμενα σημεία το γενετικό υλικό (DNA ή RNA) των οργανισμών.

Μοριακή μικροχειρουργική

Τον τελευταίο χρόνο έγινε μία πρωτοφανής διεύρυνση των δυνατών εφαρμογών της γενετικής μηχανικής στην ανθρώπινη ιατρική και ειδικότερα της τεχνικής «CRISPR-Cas9» για τη «χειρουργική» αντικατάσταση των αλλοιωμένων μορίων του DNA ή του RNA που εμπλέκονται άμεσα σε μια σειρά από πολύ σοβαρές ανθρώπινες ασθένειες.
Με άλλα λόγια, είναι πλέον ορατή η δυνατότητα άμεσης εφαρμογής της CRISPR-Cas9 για τη θεραπεία των αιτιών ή των συμπτωμάτων μιας σειράς σοβαρών ασθενειών, από τις αμιγώς γενετικές μέχρι τον καρκίνο.
Για παράδειγμα, το τεύχος του κορυφαίου περιοδικού «Nature», που κυκλοφόρησε στις 2 Αυγούστου, παρουσιάζει εκτενώς διάφορες έρευνες που πραγματοποιήθηκαν στην Ιατρική Σχολή του Ορεγκον (Oregon Health and Science University) και στο περίφημο Ινστιτούτο Σαλκ βιολογικών μελετών (Salk Institute for Biological Studies) σε συνεργασία με Κινέζους και Νοτιοκορεάτες ερευνητές. Ερευνες που ανοίγουν πλέον τον δρόμο για την άμεση εφαρμογή αυτών των γενετικών τεχνικών για τη θεραπεία ή και την οριστική εξάλειψη πολλών γενετικών ασθενειών.
Εξάλλου, η χρήση του συστήματος CRISPR έχει ήδη εφαρμοστεί –και μάλιστα στην Ευρώπη– για τη μελέτη της ανάπτυξης των ανθρώπινων εμβρύων με στόχο να κατανοηθούν τα ακριβή αίτια πολλών πρόωρων εκτρώσεων.
Τέλος, στις 9 Μαρτίου, στο περιοδικό «Science» δημοσιεύτηκαν εννέα άρθρα που ανακοίνωναν την κατασκευή στο εργαστήριο πέντε συνθετικών χρωμοσωμάτων του ζυμομύκητα της μπίρας (Saccharomyces cerevisiae), ενώ στις 9 Μαΐου ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης ανακοίνωσαν ότι πρώτη φορά κατάφεραν να δημιουργήσουν στο εργαστήριο τον πρώτο «συνθετικό αμφιβληστροειδή» οφθαλμού!
Πάντως, για τις πιθανές μελλοντικές εφαρμογές του στο βιοϊατρικό πεδίο δεν θα πρέπει να υποτιμηθεί και η φετινή επιτυχής κατασκευή ενός από τα πρώτα συστήματα «τεχνητής μήτρας», η οποία έφερε στη ζωή κάποια πρόωρα γεννημένα έμβρυα προβάτων, τα οποία αναπτύχθηκαν στο εσωτερικό της για τέσσερις εβδομάδες, επιβιώνοντας χωρίς ιδιαίτερα προβλήματα.
Επιστημονικές επιτυχίες που δεν γεννούν μόνο ελπίδες για το μέλλον αλλά και πολύ σοβαρό προβληματισμό για τα πιθανά βιοηθικά προβλήματα που θα γεννήσει η μαζική εφαρμογή τους σε ανθρώπους.

Γίναμε μεγαλύτεροι κατά 100 χιλιάδες χρόνια

Από φέτος, απρόσμενα, οφείλουμε να αλλάξουμε την ημερομηνία εμφάνισης του ανθρώπινου είδους (Homo sapiens) μεταθέτοντάς την πίσω κατά 100 χιλιάδες χρόνια.
Αυτό προκύπτει από τη φετινή ανακάλυψη στο Μαρόκο τουλάχιστον πέντε οστών από ανθρωπίδες που ζούσαν εκεί πριν από 350 με 300 χιλιάδες χρόνια, αυτοί οι σκελετοί είναι δηλαδή κατά 100 χιλιάδες χρόνια μεγαλύτεροι από τα πρώτα μέλη του είδους μας που είχαν βρεθεί κατά το παρελθόν στην Αιθιοπία και χρονολογούνται στα 200 χιλιάδες χρόνια πριν.

Η φετινή ανακάλυψη στο Μαρόκο ενισχύεται όχι μόνο από τους σκελετούς (κρανία, οστά και δόντια) αλλά και από τη χρονολόγηση των άλλων υλικών που βρέθηκαν γύρω από τα οστά.
«Τώρα είναι σαφές ότι η ιστορία της ανθρωπότητας είναι πιο μπερδεμένη και εμπλέκει το σύνολο της Αφρικής», υποστηρίζει ο Rainer Grun, διευθυντής του Αυστραλιανού Κέντρου Ερευνών για την Ανθρώπινη Εξέλιξη και ένας από του πρωταγωνιστές αυτής της έρευνας.

Η πρώτη διεθνής αντίδραση αρκετών παλαιοντολόγων σε αυτές τις ανακαλύψεις ήταν ότι πιθανότατα δεν πρόκειται για «πραγματικούς» ανθρώπους, αλλά για ένα ενδιάμεσο μεταβατικό στάδιο, κάτι μεταξύ των πρώτων ανθρωπιδών και των σύγχρονων ανθρώπων.
Ωστόσο, η φετινή ανακάλυψη των σκελετών στο Μαρόκο φαίνεται να επιβάλλει την αναθεώρηση πολλών βεβαιοτήτων του παρελθόντος σχετικά με τους τρόπους και τους χρόνους της εξόδου των ανθρώπων από την Αφρική, η οποία υπήρξε αναμφίβολα ο τόπος γέννησης και διαφοροποίησης όλων των μελών του ανθρώπινου γένους.

Για παράδειγμα, αυτές οι ανακαλύψεις φαίνεται να αμφισβητούν το μέχρι πρόσφατα ευρύτατα αποδεκτό από την Παλαιοανθρωπολογία γεγονός ότι ο σύγχρονος άνθρωπος μετανάστευσε από την Αφρική σε μόνο ένα μεγάλο κύμα, πριν από περίπου 60 χιλιάδες χρόνια.
Η πρώτη έξοδος από την Αφρική (Out of Africa), αντίθετα, πρέπει να έγινε πολύ νωρίτερα: μικρές ομάδες των πρώτων ανθρώπων ξεκίνησαν για την κατάκτηση του πλανήτη από πολύ νωρίς –πριν από περίπου 120 χιλιάδες χρόνια– και σε πολλαπλά ολιγάριθμα μεταναστευτικά κύματα. Στις ημέρες μας, λοιπόν, αυτές οι πρόσφατες ανακαλύψεις δημιουργούν μεγάλο αναβρασμό στην Παλαιοανθρωπολογία, από τον οποίο θα προκύψουν όχι μόνο σημαντικές αναθεωρήσεις αλλά και νέες δημιουργικές έρευνες.

H μυστηριώδης αίθουσα στην πυραμίδα του Χέοπα

Οι περισσότεροι αρχαιολόγοι ήταν πεπεισμένοι ότι η πολυμελετημένη πυραμίδα του Χέοπα, γνωστή διεθνώς και ως η «Μεγάλη Πυραμίδα» της Αιγύπτου, δεν έκρυβε πια μυστικά, τουλάχιστον ως κτίριο. Κι όμως έκαναν λάθος, όπως έδειξε φέτος μια πολύ ενδιαφέρουσα γαλλο-ιαπωνική έρευνα που δημοσιεύτηκε στις 2 Νοεμβρίου, στο περιοδικό «Nature».
Αυτή η μελέτη, βασιζόμενη σε νέα τεχνολογικά όργανα ραδιογραφίας, αποκάλυψε ότι η πυραμίδα αυτή έκρυβε μια εντελώς άγνωστη αίθουσα μήκους 30 μέτρων.
Πρωταγωνιστές σε αυτή την έρευνα ήταν ο Μεχντί Ταγιουμπί του Ινστιτούτου HIP του Παρισιού και ο Ιάπωνας Κουνιχίρο Μορισίμα του ιαπωνικού Πανεπιστημίου της Ναγκόγια, οι οποίοι και υπογράφουν τη σχετική δημοσίευση στο γνωστό περιοδικό.
Η πρωτοτυπία αυτών των δύο ερευνητών ήταν ότι κατέφυγαν σε προχωρημένες τεχνικές σωματιδιακής Φυσικής για να εισβάλουν στο αόρατο εσωτερικό της πυραμίδας. Ετσι αποκάλυψαν, φέτος, την ύπαρξη μιας εντελώς άγνωστης αίθουσας μήκους 30 μέτρων.
Πώς το πέτυχαν; Κατέφυγαν σε έναν ανιχνευτή μιονίων για να «ακτινογραφήσουν» το εντελώς αόρατο μέχρι τότε εσωτερικό της πυραμίδας.
Τα μιόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια παρόμοια με τα ηλεκτρόνια, με τη διαφορά πως έχουν μεγαλύτερη μάζα και μπορούν όπως οι ακτίνες Χ να απορροφώνται από πυκνά υλικά, ενώ περνούν άνετα μέσα από χώρους με σχετικά μικρή πυκνότητα. Ετσι έγινε εφικτό να αποκαλύψουν και να εντοπίσουν ακτινογραφικά την κρυμμένη μέχρι σήμερα αίθουσα της πυραμίδας.
Η μυστηριώδης αίθουσα στην πυραμίδα του Χέοπα βρίσκεται καλά κρυμμένη πάνω από την αίθουσα του βασιλέα. Αυτό που απομένει είναι να φτάσουμε πραγματικά μέσα σ’ αυτήν και να κατανοήσουμε τον σκοπό της ύπαρξής της.
Πάντως, η ακριβής δομή και ο ρόλος αυτού του κενού χώρου παραμένουν άγνωστα, αλλά είναι πιθανό οι μελλοντικές μελέτες να ρίξουν περισσότερο φως στο μυστήριο του σκοπού της κατασκευής του.
Το βέβαιο είναι ότι η τεχνολογία αιχμής της σωματιδιακής φυσικής μπήκε για ακόμη μία φορά στην υπηρεσία της αρχαιολογίας με ιδιαίτερα θεαματικά αποτελέσματα.