Det sidste årti indledte nogle virkelig revolutionerende fremskridt inden for videnskab, fra opdagelsen af Higgs boson til brugen af CRISPR til Sci-Fi esque genredigering. Men hvad er nogle af de største gennembrud, der stadig kommer? Live Science spurgte adskillige eksperter inden for deres felt, hvilke opdagelser, teknikker og udviklinger de er mest begejstrede for at se dukke op i 2020'erne.
Medicin: En universel influenzavaccine
Det universelle influenza skud, som har undgået videnskabsmænd i årtier, kan være en virkelig banebrydende medicinske fremskridt, der kunne dukke op i de næste 10 år.
"Det er slags blevet en vittighed, at en universalvaccine er flerårigt bare fem til 10 år væk," sagde Dr. Amesh Adalja, en specialist i smitsomme sygdomme og seniorforsker ved Johns Hopkins Center for Health Security i Baltimore.
Men nu ser det ud til, at dette "faktisk kan være sandt," fortalte Adalja til Live Science. "Forskellige tilgange til universelle influenzavacciner er i avanceret udvikling, og lovende resultater begynder at tilfalde sig."
I teorien ville en universel influenzavaccine yde en varig beskyttelse mod influenza og fjerne behovet for at få en influenza skudt hvert år.
Nogle dele af influenzavirus ændrer sig konstant, mens andre for det meste forbliver uændrede fra år til år. Alle tilgange til en universel influenzavaccine er rettet mod dele af virussen, der er mindre varierende.
I år begyndte det nationale institut for allergi og infektionssygdomme (NIAID) sin første-i-menneskelige forsøg med en universel influenzavaccine. Immuniseringen sigter mod at inducere en immunrespons mod en mindre variabel del af influenzavirus kendt som hæmagglutinin (HA) "stam". Denne fase 1-undersøgelse vil se på sikkerheden ved den eksperimentelle vaccine samt deltagernes immunrespons på den. Forskere håber at rapportere deres oprindelige resultater i begyndelsen af 2020.
En anden universel-vaccinekandidat, lavet af det israelske selskab BiondVax, er i øjeblikket i fase 3-forsøg, som er et avanceret stadium af forskning, der ser på, om vaccinen virkelig er effektiv - hvilket betyder, at den beskytter mod infektion mod enhver influenzastamme. Den vaccinekandidat indeholder ni forskellige proteiner fra forskellige dele af influenzavirus, der varierer lidt mellem influenzastammer, ifølge The Scientist. Undersøgelsen har allerede tilmeldt mere end 12.000 mennesker, og resultaterne forventes i slutningen af 2020, ifølge virksomheden.
Neurovidenskab: Større, bedre mini-hjerner
I det sidste årti har videnskabsmænd med succes dyrket mini-hjerner, kendt som "organoider", fra humane stamceller, der differentieres til neuroner og samles i 3D-strukturer. Fra nu af kan hjerneorganoider kun dyrkes for at ligne små bittesmå hjerner i tidlig fosterudvikling, ifølge Dr. Hongjun Song, professor i neurovidenskab ved Perelman School of Medicine ved University of Pennsylvania. Men det kan ændre sig i de næste 10 år.
"Vi kunne virkelig modellere, ikke kun celletypediversitet, men den cellulære arkitektur" i hjernen, sagde Dr. Song. Ældre neuroner arrangerer sig i lag, kolonner og indviklede kredsløb i hjernen. I øjeblikket indeholder organoider kun umodne celler, der ikke kan foder disse komplekse forbindelser, men Dr. Song sagde, at han forventer, at feltet kan overvinde denne udfordring i det kommende årti. Med miniature modeller af hjernen i hånden kunne forskere hjælpe med at afgøre, hvordan neuro-udviklingsforstyrrelser udspiller sig; hvordan neurodegenerative sygdomme nedbryder hjernevæv; og hvordan forskellige folks hjerner kan reagere på forskellige farmakologiske behandlinger.
En dag (men måske ikke om 10 år) kan forskere endda være i stand til at dyrke "funktionelle enheder" af neuralt væv til erstatning for beskadigede områder i hjernen. "Hvad hvis du har en funktionel enhed, foruddannet, som du kan klikke ind i den beskadigede hjerne?" Song sagde. Lige nu er arbejdet meget teoretisk, men "jeg tror i det næste årti, vi vil vide", om det kunne fungere, tilføjede han.
Klimaændringer: Transformerede energisystemer
I dette årti afslørede stigende havniveau og mere ekstreme klimahændelser, hvor skrøbelige vores smukke planet er. Men hvad betyder det næste årti?
"Jeg tror, vi vil se et gennembrud, når det kommer til klimaindsats," sagde Michael Mann, en fremtrædende professor i meteorologi ved Penn State University. ”Men vi har brug for politikker, der vil fremskynde den overgang, og vi har brug for politikere, der vil støtte disse politikker,” sagde han til Live Science.
I det næste årti vil "transformationen af energi og transportsystemer til vedvarende energikilder være godt i gang, og nye tilgange og teknologier vil være blevet udviklet, der giver os mulighed for at komme dit hurtigere," sagde Donald Wuebbles, professor i atmosfærisk videnskab ved University of Illinois i Urbana-Champaign. Og, "de stigende klimarelaterede virkninger fra hårdt vejr og måske fra havoverfladen til sidst får folk nok opmærksomhed til, at vi virkelig begynder at tage klimaændringer alvorligt."
God ting, for der er baseret på nylige beviser, at der er en skræmmere, mere spekulativ mulighed: Forskere undervurderer muligvis de virkninger, som klimaændringer har haft på dette århundrede og videre, sagde Wuebbles. "Vi burde lære meget mere om det i det næste årti."
Partikelfysik: Finde aksionen
I det sidste årti var den største nyhed i verden for de meget små opdagelsen af Higgs boson, den mystiske "Gud-partikel", der giver andre partikler deres masse. Higgs blev betragtet som den kronende juvel i Standard Model, den regerende teori, der beskriver zoologiske have af subatomære partikler.
Men med de opdagede Higgs, begyndte mange andre mindre berømte partikler at tage centrum. Dette tiår har vi et rimeligt skud på at finde en af disse undvigende, som endnu hypotetiske partikler - aksien, sagde fysiker Frank Wilczek, en Nobel præmie ved Massachusetts Institute of Technology. (I 1978 foreslog Wilczek først aksen). Axionen er ikke nødvendigvis en enkelt partikel, men snarere en klasse af partikler med egenskaber, der sjældent interagerer med almindeligt stof. Axions kunne forklare et langvarigt conundrum: Hvorfor fysiklovene ser ud til at virke ens på både materiepartikler og deres antimaterielle partnere, selv når deres rumlige koordinater er vendt, som Live Science tidligere rapporterede.
Og aksioner er en af de førende kandidater til mørk stof, den usynlige sag, der holder galakser sammen.
”At finde aksionen ville være en meget stor præstation i grundlæggende fysik, især hvis det sker gennem den mest sandsynlige sti, dvs. ved at observere en kosmisk aksionsbaggrund, der giver den” mørke materie. ”Sagde Wilczek. "Der er en rimelig chance for, at der kan ske i de næste fem til ti år, da ambitiøse eksperimentelle initiativer, der kunne komme dertil, blomstrer rundt om i verden. For mig, som vejer både vigtigheden af opdagelse og sandsynligheden for, at det sker, er det det bedste vædde."
Blandt disse initiativer er Axion Dark Matter Experiment (ADMX) og CERN Axion Solar Telescope, to vigtigste instrumenter, der jager efter disse undvigende partikler.
Når det er sagt, er der også andre muligheder - vi kan måske endnu opdage tyngdekraftsbølger eller krusninger i rumtiden, der stammer fra den tidligste periode i universet, eller andre partikler, kendt som svagt interagerende massive partikler, der også kan forklare mørkt stof, sagde Wilczek .
Eksoplaneter: En jordlignende atmosfære
Den 6. oktober 1995 blev vores univers større, slags, da et par astronomer meddelte opdagelsen af den første exoplanet, der kredsede om en sollignende stjerne. Kaldt 51 Pegasi b viste orben en hyggelig bane rundt om sin værtstjerne på kun 4,2 jorddage og en masse omkring halvdelen af Jupiters. Ifølge NASA ændrede opdagelsen for evigt "den måde, vi ser universet på og vores plads i det." Mere end et årti senere har astronomer nu bekræftet 4.104 verdener, der kredser rundt om stjerner uden for vores solsystem. Det er mange verdener, der var ukendt for lidt over et årti.
Så himlen er grænsen for det næste årti, ikke? Ifølge Massachusetts Institute of Technology's Sara Seager, absolut. "Dette årti vil være stort for astronomi og eksoplanetvidenskab med den forventede lancering af James Webb-rumteleskopet," sagde Seager, en planetvidenskabsmand og astrofysiker. Den kosmiske efterfølger af Hubble-rumteleskopet, JWST, planlægges lanceret i 2021; for første gang vil forskere være i stand til at "se" eksoplaneter i infrarød, hvilket betyder, at de kan se endda svage planeter, der kredser langt væk fra deres værtstjerne.
Desuden åbner teleskopet et nyt vindue i egenskaberne ved disse fremmede verdener. "Hvis den rigtige planet findes, vil vi være i stand til at detektere vanddamp på en lille stenet planet. Vanddamp er tegn på flydende vandhavene - da flydende vand er nødvendigt for alt liv, som vi kender det, ville dette være en meget stor aftale , "Seager fortalte Live Science. "Det er mit første håb om et gennembrud." (Det ultimative mål er selvfølgelig at finde en verden, der har en atmosfære, der svarer til Jordens, ifølge NASA; med andre ord en planet med forhold, der er i stand til at støtte livet.)
Og selvfølgelig vil der være nogle voksende smerter, bemærkede Seager. "Med JWST og de ekstremt store jordbaserede teleskoper, der forventes at komme online, kæmper eksoplanetsamfundet med at omdanne fra individuel eller lille teamindsats til store samarbejder med snesevis eller over hundrede mennesker. Ikke enormt efter andre standarder (f.eks. LIGO) men det er ikke desto mindre hårdt, ”sagde hun og henviste til Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, et kæmpe samarbejde, der involverer mere end 1.000 forskere over hele kloden. Originalt offentliggjort på Live Science.
