Először nézzünk hat orvostudományi, illetve biológiai felfedezést, amelyek áttörést hozhatnak az élettudományok területén.

1. Mesterséges életet hoztak létre

A J. Craig Venter Institute (JCVI) génkutatói bejelentették, hogy létrehozták az első sikeres „konstrukciót”, amely képes önmagát reprodukálni. Ez egy mesterséges baktériumsejt, illetve annak örökítőanyaga volt. A tudósok lemásolták és módosították egy kisebb baktériumsejt teljes genomját. Belehelyezték egy másik élő baktériumfaj sejtjébe, és így egy új „szintetikus organizmust” hoztak létre.

Craig J. Venter

AP

„Ez az első önmagát reprodukálni képes faj, amelyet a bolygónkon előállítottak, és amelynek a szülőatyja egy számítógép” – mondta erről Craig Venter, a neves amerikai tudós, a kutatócsoport vezetője. Az új élőlénnyel olcsó bioüzemanyagokat, gyógyszereket és más hasznos vegyületeket állítanának elő a kutatók. Az amerikai elnök ugyanakkor vizsgálatot indított, hogy milyen hatásai lehetnek a „szintetikus biológiának”.

2. Új életforma a Földön

A NASA decemberben jelentette be – és ezt a hvg.hu online közvetítette –, hogy új életformát talált a Földön. Olyan baktériumra – a GFAJ-1-re – akadtak a kaliforniai Mono-tóban, amely képes arzént beépíteni az alapvető fontosságú molekuláiba. Az arzén a foszfort helyettesítette. Mások felhívták a figyelmet, hogy már korábban is felfedeztek olyan baktériumokat, amelyek a mérgező arzént képesek hasznosítani.

A kaliforniai Mono-tó

Wikipedia

Az arzén a magasabbrendű szervezetekben éppen azért veszélyes, mert megzavarja az alapvető biológiai folyamatokat, a foszforhoz hasonló tulajdonságai miatt. Az viszont biztos, hogy a Földön ismert, az élethez alapvető fontosságúként ismert hat elem: a szén, a hidrogén, az oxigén, a kén, a nitrogén és a foszfor mellé most felsorakozott az arzén is.

3. Az első ember, aki kigyógyult az AIDS-ből?

Az egyik legvitatottabb tudományos hír tavaly az első állítólagos gyógyult AIDS-betegről érkezett. A 40 év körüli Timothy Ray Brown, a Berlinben élő amerikai férfi lehet ugyanis az első ember, aki megszabadult a szervezetét megfertőző HIV-vírustól, anélkül, hogy a kórokozó elleni gyógyszert szedte volna. Brownt leukémiával kezelték, őssejteket juttattak be a szervezetébe, sőt kemoterápiás és sugárkezelést is kapott 2007-ben. Így alighanem megsemmisítették HIV-fertőzött immunsejtjeit is.

A férfi különleges őssejteket kapott. Olyanokat, amelyek az európai lakosság kis részében vannak csak jelen: e CD4 sejtekből hiányzott ugyanis a CCR5 receptor, amely a HIV-fertőzés kialakulását segíti. Az ilyen receptor nélküli emberek többé-kevésbé ellenállóak a HIV-fertőzéssel szemben. Végülis az ellenálló őssejtek szaporodtak el a beteg szervezetében, kiszorítva a HIV-es CD4-eket. 38 hónappal később az orvosok nem találták az AIDS kifejlődéséhez vezető vírust a páciensben. Vannak azért kétkedők is, nem kizárt ugyanis, hogy a betegben még maradtak fertőzött sejtek, amelyek adott esetben ismét terjedni kezdhetnek.

4. Mesterséges tüdők Amerikában

Két amerikai tudóscsoportnak is sikerült mesterségesen tüdőt előállítania patkányokban. Az eredményeiket elsőként közlő Yale egyetemi kutatóknak 45-120 percre sikerült a működőképes mesterséges szervet kialakítaniuk. Az őket követő harvardiak emberi sejteket növesztettek tüdővé patkányokban, miután az állatokból eltávolították saját légzőszervüket. A kísérletekben a beültetés előtt többféle szövettípust alakítottak ki emberi tüdősejtekből, olyan körülmények közé helyezve őket, mintha élő szervezetben lennének. A patkányokba beültetés után aztán e szövetek – tökéletlenül ugyan, de – hat órán át tüdőként működtek.

5. A 15 szarvú dinoszaurusz besorolása

Szintén 2010-es tudományos eredmény egy új dinoszaurusz faj azonosítása. A 15 szarvú Kosmoceratops 2,5 tonnát nyomott és 76 millió éve élt, a Kréta-kor végén. Az adott periódusban ez volt a legnagyobb dinoszaurusz Észak-Amerika területén. Egészen pontosan a mai Utah államban került elő a fosszília. A felfedezés 2007-es, de a névadás és a formális leírás 2010-ben zárult le.

6. Bolygónkon korábbiak az állatok, sőt a többsejtű élet is?

Az állatok megjelenését tolta vissza időben egy októberi felfedezés. Nem is akármennyivel: 70 millió évvel. Az ausztrál fosszilia tanúsága szerint az első szivacsok már 650 millió éve megjelentek a Földön. Egy másik felfedezés szerint Gabonban olyan megkövesedett maradványokat találtak, amelyek a többsejtű élet megjelenését teszik minden eddiginél korábbra: 2,1 milliárd évvel ezelőttre. Ez további 1,5 milliárd évvel „öregbítené” a többsejtű életet bolygónkon, ha sikerülne igazolni a megállapításokat.

A fizikában szintén fontos eredményeket értek el 2010-ben kutatók. Elsősorban az atommagokkal és az elemi részecskékkel foglalkozó tudósok jeleskedtek tavaly.

1. A periódusos rendszer új eleme

Fizikusok találtak rá egy eddig soha nem látott kémiai elemre. A 117-es rendszámú elemet ötéves előkészítés és dollármilliók elköltése után fedezték fel orosz és amerikai tudósok a Moszkva melletti, dubnai részecskegyorsítóban. Kalcium izotópokat ütköztettek egy radioaktív elemmel, a berkéliummal. Így kaptak hat atomot, amelyekről kiderült, hogy az unuseptium atomjairól van szó. A mostani eredményt még más laboratóriumokban is meg kell ismételni, és ha azok is sikeresek lesznek, akkor az új elem végleges nevet is kaphat. Érdekesség, hogy a 118-as elemet már 2006-ban megtalálták, így az unuseptium egy eddig üres helyet tölt be a periódusos rendszerben.

2. Mini ősrobbanással hőmérsékleti rekordot döntöttek

Miközben orosz és amerikai tudósok új elemmel gazdagították a periódusos rendszert, addig az európai részecskefizikusok 2010. november hetedikén a világ keletkezését próbálták rekonstruálni. A mini ősrobbanást ólomionok és protonok ütköztetésével imitálták. Ez olyan jól sikerült, hogy még az atommagokat, illetve azok alkotórészeit, a protonokat és neutronokat is megolvasztották a genfi CERN részecskegyorsítójában, a Nagy Hadronütköztetőben (LHC).

A nagy hadronütköztető (LHC)

AP

Az LHC-ban november 7-én végzett kísérlet során a nap közepében lévő hőmérséklet egymilliószorosát, tízmilliárd Celsius fokot állítottak elő, ami új rekordnak számít. Ily módon az univerzum keletkezése utáni töredékmásodperceket tudták modellezni a szakértők.

3. Az univerzum létrejöttét igazolták egy kísérletben

A harmadik részecskefizikai kísérlet szintén egy gyorsítóban zajlott, és ugyancsak az univerzum keletkezésével függ össze. A semleges töltésű B-mezonok ütközésekor aszimmetrikus jelenségek lépnek fel – a Fermilab Tevatronjában elért eredmény szerint. Mindez nem tűnik első hallásra túlzottan izgalmasnak, pedig az, hogy létezik a világ, az ehhez hasonló aszimmetrikus jelenségeknek köszönhető. Ha ugyanis az ősrobbanás után ugyanannyi anyag keletkezett volna, mint amennyi antianyag, akkor ezek kölcsönösen megsemmisítették volna egymást, óriási mennyiségű energiát (fotonokat) kisugározva. (Az anyag és az antianyag részecskéi egymásnak megfeleltethetőek, de az a különbség köztük, hogy ellenkező előjelű az elektromos töltésük. Így például az elektronnak az antianyagban a pozitron felel meg.) Ám aszimmetrikus folyamatok is léteznek, ezért a „normális” anyagból több keletkezett, így végül is létrejöhetett az univerzum. A fizikusoknak most e folyamatok egyikét sikerült rekonstruálniuk kísérletükben.

4. Befogták és tárolták az antianyagot

Szintén a sikeres fizikai felfedezések közé tartozik az antianyag atomjainak befogása és tárolása. (Akik látták a 2008-as filmet, az Angyalok és démonokat, talán nem is lepődtek meg ezen, hiszen a moziban már ez is lehetséges volt.) Ténylegesen azonban először idén ősszel sikerült a CERN genfi laboratóriumaiban számottevő mennyiségű antihidrogént előállítani. Az előző pontban említett felfedezés kapcsán már leírtuk: a világ keletkezésekor a „normális” anyag nagy része és az antianyag egésze megsemmisült. (Legalábbis jelenlegi ismereteink szerint.)

Az LHC - belülről

Az antianyag a mi világunkban tartósan nem tud jelen lenni – hangsúlyozzuk: a tudomány mai állása szerint –, mert azonnal rátalál a saját „párjára” a normális anyag részecskéi között és azzal egyesülve megsemmisül. Most a CERN Alpha-csoportjának - amely amerikai és európai tudósokból áll –, mégis sikerült a másodperc töredékrészéig 38 antiatomot tárolnia, ez jelentős továbblépés ahhoz képest, hogy eddig antiprotonok előállítása volt a legnagyobb eredmény ezen a területen.

5. A leggyorsabb tömegcsökkenés – magyarok felfedezése

Magyar eredmény volt 2010-ben a leggyorsabb tömegcsökkenés kimutatása, amely Csörgő Tamás és kollégáinak munkája. Mint azt Csörgő, a Harvard Egyetem és az MTA Részecske- és Magfizikai Kutatóintézetének kutatója a hvg.hu-val tudatta, a legújabb eredményük lényege az, hogy az RHIC gyorsító arany-arany nehézion-ütközéseiben megfigyelték és azonosították az egyik részecske tömegének jelentős módosulását, "fogyókúráját". Egy szempillantásnál rövidebb ideig az egyik szokatlanul nehéz részecske, az eta' az ikertestvéréhez, az eta mezon néven ismert részecskéhez hasonló, ideális tömegűvé válik, azaz az eta' tömege erre a rövid időre mintegy a felére csökken. Ez valószínűleg a világon a leggyorsabb - kísérletekben megfigyelt és tudományosan ellenőrzött – tömegcsökkenés.

6. A kvantumgép

Egyetlen apró gép, amely nem nagyobb, mint egy hajszál átmérője, a kvantummechanikai masinák korszakát indíthatja el. A Science amerikai tudományos lap szerint ez volt az év legfontosabb felfedezése, hiszen két kaliforniai fizikus – Andrew Cleland és John Martinis - az „év áttörését” hozta el. A kvantumgép az első mesterséges objektum, amely nem a klasszikus mechanika törvényeinek engedelmeskedik.

Az apró masina úgy viselkedik, mintha atom vagy molekula volna, azokhoz hasonlóan mozog ide-oda. A prototípus kvantumszintű rezgéseket, vibrációkat képes kimutatni, érzékelni, és így szuperszenzitív mozgásérzékelők fejleszthetők ki belőle a tudósok reményei szerint.

A 2010-es csillagászati felfedezések - ez a tudományterület sajátossága egyébként - még bizonytalanok. A csillagászok feladata lesz a következő években, hogy igazolják vagy cáfolják a most megtalált égitestek tulajdonságait, illetve frissen felfedezett jelenségek kiváltó okait.

1. Hatalmas űrbuborékokat találtak

Hatalmas buborékokat fedeztek fel csillagászok galaxisunkban, vagyis a Tejútrendszerben. Az erős gammasugárzást kibocsátó két objektum a Tejútrendszer központjában található. A több millió éves buborékok a látható égbolt felénél is nagyobb területet fonnak be, a Szűz és a Daru csillagképek között. A buborékoknak jól körülhatárolható a széle. A feltételezések szerint a buborékok gázkiömlés révén jöttek létre, amikor egy csillagformáció felrobbant és sok új csillagrendszer keletkezett a Tejútrendszer közepén.

NASA

2. Jégvulkánok a Titánon?

Szintén az űrkutatás eredménye, hogy jégvulkánokat fedezhettek fel a Szaturnusz egyik holdján, a Titánon. A NASA Cassini űrszondája olyan képződményeket talált, amelyek láva helyett elképzelhető, hogy jeget lövellnek magukból. (Korábban egyébként kiderült, hogy egy hasonló objektum – szintén a Titánon – mégsem jégvulkán, kérdés, hogy a mostani NASA-bejelentés megalapozottabb-e.) A Szaturnusz legnagyobb holdja a Titán, ennek van az ismert holdak közül egyedül sűrű légköre, felszínén pedig folyékony halmazállapotú szénhidrogéntavak – etánból, esetleg metánból - is lehetnek.

3. Miért lehet víz a Szaturnusz egy másik holdján?

Vízpára az Enceladus holdon?

NASA

A felszín alatt a Szaturnusz egy másik holdja is tartalmazhat folyadékot. Az egyenetlenül pörgő Enceladus holdon mínusz 198 fok uralkodik, ami a nitrogént folyékony állapotban tartja. Eszerint nem lehetne folyékony víz a holdon, ám a Cassini űrszonda egy 2005-ös felvétele szerint vízpára emelkedik a magasba az égitest felszínéről. Nemrégiben a NASA kutatói azzal a teóriával álltak elő, hogy az Enceladus rendkívül egyenetlenül forog, így az árapály jelenség miatt hő keletkezik, ami a felszín alatti vizeket folyékony halmazállapotban tartja.

4. A nap zenéje – egy magyar tudós eredménye

Felfedezték a nap zenéjét is, ez részben egy magyar tudós eredménye, amelyről a hvg.hu is beszámolt. Erdélyi Róbert, más néven Robertus von Fáy-Siebenbürgen, a Sheffieldi Egyetem professzora és munkatársai rögzítették a Nap mágneses hurkainak hangját. E hurkok a Nap külső atmoszférájában keletkeznek, és úgy vibrálnak, mint egy hangszer húrjai.

Más esetekben a hurkok úgy viselkednek, mintha fúvós hangszerek szólalnának meg. A fizikusok ezeket a 60 ezer mérföld hosszúságúra nyúló hurkokat műholdfelvételeken tanulmányozták. A látható vibrációkat hangokká alakították, a frekvencia növelésével pedig az emberi fül számára is hallható tartományba konvertálták. A "zenét" tanulmányozva azt remélik a tudósok, hogy közelebb kerülhetnek a mágneses hurkok működésének megértéséhez is.

5. A legnehezebb csillagot is megtalálták

Szintén csillagászati felfedezés, hogy a Tarantula-ködben megtalálták az eddigi legnehezebb csillagot, az R136a1-et. Ez 265-ször nehezebb a mi Napunknál. És ez már csak a „maradék”: egykor állítólag 320-szoros volt a tömege, vagyis „középkorú csillagként” elvesztette tömegének egyötödét. Bár a tömege nem tűnik sokkal nagyobbnak, a fényessége valóban impresszív: az R136a1 fénykibocsátása tízmilliószor nagyobb, mint a mi Napunké.

6. Felfedezték a legtávolabbi galaxishalmazt

2010 májusában német és japán csillagászok felfedezték az univerzum eddigi legtávolabbi galaxishalmazát. A Max Planck Intézet jelentette be az eredményt, vagyis a 9,6 milliárd fényévnyire lévő halmaz megtalálását. Az infravörös- és röntgenfényben végzett vizsgálatok szerint a most megismert halmaz régi és nagy súlyú galaxisokból áll, amelyek az univerzum korai szakaszában keletkeztek. Az asztronómus csapat a hawaii Subaru teleszkóp segítségével bukkant rá a képződményre.