I betragtning af den hurtige ændring i teknologi og videnskab kan det være let at glemme, hvad vi ikke vidste for bare et par korte år siden. Det sidste årti har været gennembrud inden for fysik, biologi og astronomi, for blot at nævne nogle få. Hvilke af disse opdagelser der er den vigtigste er sandsynligvis for historikere at bedømme, men nogle af konsekvenserne af opdagelserne tidligt i årtiet begynder at gnistre. Her er vores valg af årtiets største videnskabelige fremskridt og overraskende opdagelser.
2010: Det første syntetiske 'liv'
Forskere slørede grænsen mellem naturlige og menneskeskabte i 2010 med oprettelsen af den første nogensinde organisme med et syntetisk genom. Forskere ved J. Craig Venter-instituttet samlet bakteriets genom Mycoplasma mycoides ud af mere end en million basepar af DNA. Derefter indsatte de dette menneskekonstruerede genom i en anden bakterie, Mycoplasma capricolum, som var blevet tømt for sit DNA. Det M. capricolum's maskiner begyndte snart at oversætte instruktionerne fra dette syntetiske genom til handling, og gengive lige som M. mycoides ville.
Siden dette gennembrud har videnskabsmænd fortsat gjort fremskridt inden for syntetisk biologi. I 2016 byggede forskere den mindste syntetiske mikrobe endnu, med kun 473 gener. I 2017 annoncerede de oprettelsen af fem syntetiske gærkromosomer; planen er at erstatte alle de 16 kromosomer i gær med syntetiske kromosomer, der kunne finjusteres for at udføre visse opgaver, såsom masseproducerende antibiotika eller endda skabe lab-dyrket kød.
2011: HIV-forebyggende behandling
I dag er der mange mennesker med stor risiko for at få den humane immundefektvirus (HIV), der forårsager aids, en daglig pille for at reducere deres risiko. I 2012 godkendte den amerikanske Food and Drug Administration et lægemiddel, kaldet Truvada, til dette formål. Men det var en stor undersøgelse, der blev frigivet i 2011, der satte etape for denne havændring i HIV-forebyggelse.
Denne undersøgelse, som tidsskriftet Science kaldte "årets gennembrud", var den første siden 1994, der viste en ny måde at forhindre HIV-transmission fra en person til en anden. (I 1994 rapporterede forskere, at de havde fundet en farmaceutisk mulighed for at hjælpe med at forhindre overførsel af HIV fra en gravid kvinde til sit foster.) Undersøgelsen begyndte i 2005, og resultaterne fra 2011 var foreløbige resultater. Forskerne fandt en 96% reduktion i HIV-transmission i disse data. De endelige data, der omfattede hele den 10-årige undersøgelse, rapporteret i The New England Journal of Medicine i 2016, viste en 93% reduktion i HIV-transmission.
2012: Higgs Boson
I juli 2012 meddelte videnskabsfolk, der arbejder ved verdens største partikelaccelerator, at de havde ramt lønningsskidt. Eksperimenter ved Large Hadron Collider (LHC) havde til sidst afsløret bevis for den sidste uopdagede partikel, der var forudsagt af fysikens standardmodel.
Higgs-bosonen var fundet. Dette er den partikel, der er forbundet med Higgs-feltet, et energifelt i roden til, hvorfor partikler har masse. Partikler vinder masse ved at slog over dette tredimensionelle felt og skabe små forstyrrelser i marken. (Jo stærkere deres interaktion med marken er, jo mere masse har de det.) Når feltet oplever en større energiopblussen på et bestemt sted, udsender det en Higgs-boson. I 2013 bekræftede fysikere, at deres observationer fra 2012 faktisk var den undvigende partikel, undertiden kaldet "Gud-partiklen" på grund af dens rolle i at give alle andre partikler masse.
Opdagelsen af Higgs rejste nye spørgsmål til fysikere. Partiklen var lidt lettere, end nogle af dens interaktioner med andre elementære partikler ville have forudsagt, hvilket betyder, at der enten var nogen, der goofed på matematikken, eller der er mere end en type Higgs - måske inklusive en tungere Higgs, der ikke er blevet opdaget. Fysikere bruger nu LHC til at søge efter disse mulige tunge Higgs.
Lucas Taylor / CMS
Efter næsten 35 år med zinging forbi planeter og måner, gjorde NASAs Voyager 1-sonde historie i 2013, da forskere meddelte, at rumfartøjet officielt havde forladt solsystemet i august 2012.
Sonden blev lanceret fra Jorden i 1977 og tilbragte det næste årti med at udforske Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune og deres måner. I 2013 antydede data, der blev sendt tilbage fra sonden, ændringer i elektronstætheden omkring Voyager 1 - en vigtig anelse om, at rumfartøjet havde forladt solsystemets grænser. Voyager 1 vil fortsætte med at sende information tilbage til Jorden om interstellar plads indtil omkring 2025. Derefter er det indstillet på en lang, stille pension i det dybe rum med mulighed for, at en eller anden fremmed livsform vil bemærke den lille sonde og dets gyldne rekord, en tidskapsel, der indeholder billeder af mennesker, kort over vores solsystem og andre spor til eksistensen af civilisation på Jorden.
2014: Gravitationsbølger
Før 2014 havde forskere kun indirekte bevis for Big Bang, teorien, der beskriver en forbløffende udvidelse af rummet, der opstod for 13,8 milliarder år siden og fødte vores univers. Men i 2014 observerede forskere direkte bevis for denne kosmiske ekspansion, hvad nogle kaldte en "rygerpistol" i begyndelsen af universet.
Dette bevis kom i form af gravitationsbølger, bogstavelige krusninger i rumtid tilbage fra den første brøkdel af et sekund efter Big Bang. Disse krusninger frembragte ændringer i polarisationen i den kosmiske mikrobølgebakgrund, som er stråling tilbage fra det tidlige univers. Polarisationsændringerne kaldes B-tilstande. Det var disse B-tilstande, som videnskabsmænd detekterede ved hjælp af baggrundsafbildning af kosmisk ekstragalaktisk polarisering 2 (BICEP2) -teleskop i Antarktis.
Siden da har gravitationsbølger fortsat afsløret mysterier om universet, såsom dynamikken i sammenstødene med sorte huller og styrt mellem neutronstjerner. Gravitationsbølger kan endda hjælpe med til endelig at fastlægge, hvor hurtigt universet ekspanderer.
2015: Første CRISPR-redigering af menneskelige embryoner
Eventuelt den største biomedicinske historie i årtiet er fremkomsten af en genredigerende teknologi kaldet CRISPR fra relativ uklarhed. Denne teknologi stammer fra de naturlige forsvarsmekanismer for nogle bakterier; det er en række gentagne gensekvenser bundet til et enzym kaldet Cas9, der fungerer som et par molekylære saks. Gensekvenserne kan redigeres for at lægge et bull-eye på et bestemt segment af DNA, idet Cas9-enzymet ledes til at gå ind og begynde at udskifte.
Ved hjælp af dette system kan forskere let slette og indsætte bits af DNA i levende organismer, en evne med åbenlyse implikationer for at helbrede genetiske sygdomme - og muligvis føre til skræddersyede babyer. Det første skridt langs denne potentielle vej blev taget i 2015, da forskere ved Sun Yat-sen University i Kina meddelte, at de havde foretaget de første nogensinde genetiske ændringer af menneskelige embryoner ved hjælp af CRISPR. Embryoerne var ikke levedygtige, og proceduren var kun delvist vellykket - men eksperimentet var det første, der skubbede en etisk linje, som det videnskabelige samfund drøfter i dag.
2016: Exoplanet opdaget i en beboelig zone
Jordens nærmeste exoplanet-nabo, opdaget i 2016, er ikke kun blot 4,2 lysår væk - det har potentialet til at være vært for livet.
Det betyder ikke, at planeten, der kaldes Proxima b, helt sikkert vil være beboelig, men at den ligger i den beboelige zone for sin stjerne, hvilket betyder, at den kredser om sin stjerne i en afstand, der tillader flydende vand at eksistere på planetens overflade. Planeten kredser omkring Proxima Centauri; vingler i den stjerners bevægelser, da planeten gik forbi antydet til Proxima b's eksistens.
Siden opdagelsen har forskere observeret superstråler med høj stråling fra Proxima Centauri, der sprængede eksoplaneten, hvilket drastisk reducerer chancerne for, at livet kunne overleve på Proxima b. De har imidlertid også fundet, at der kan være flere planeter, der kredser i nærheden af Proxima b.
2017: Ældste fossiler fra Homo sapiens skubber arter tilbage 100.000 år
Hvor længe har Homo sapiens strejfede om planeten? En opdagelse, der blev annonceret i 2017, skubbede timingen tilbage til 300.000 år.
Det er 100.000 år længere, end man tidligere havde troet. Forskere fandt de 300.000 år gamle knogler i en hule i Marokko, hvor mindst fem personer måske har taget ly under en jagt. Opdagelsesstedet - i det nordlige Afrika, ikke det østlige Afrika, hvor det tidligere ældste Homo sapiens der blev fundet fossiler - antydninger om, at vores arter måske ikke har udviklet sig først i det østlige Afrika og derefter senere udstrålte andre steder. I stedet, Homo sapiens måske har udviklet sig over hele kontinentet.
2018: Første levende CRISPR-babyer
Kun tre år efter den første redigering af ikke-mærkbare menneskelige embryoner med CRISPR, krydsede nogen en anden genredigeringslinje. Denne gang meddelte en kinesisk videnskabsmand ved navn Jiankui Han, at han havde redigeret genomerne af to embryoner, der derefter blev implanteret via IVF (in vitro-befrugtning) i mors liv og født: tvillingepiger, der er verdens første CRISPR-babyer.
Den redigering, han foretog, var til et gen kaldet CCR5 - en ændring, der teoretisk set skulle gøre børnene mindre sårbare over for at blive smittet med hiv. Mange forskere var rystede over, at han ville tage skridt med genredigering i denne sammenhæng, især i betragtning af de tilgængelige og mindre teknologisk intense metoder til at undgå HIV (såsom forebyggende antiretroviral behandling). Senere antydede data frigivet af forskerne, at de faktisk havde induceret en tidligere ukendt mutation hos pigerne i stedet for at gengive en kendt mutation.
De potentielle bivirkninger for pigerne er stadig ukendt, og det er skæbnen for den videnskabsmand, der gjorde redigeringen. I januar 2019 rapporterede The New York Times, at han sandsynligvis ville blive udsat for kriminelle anklager i Kina, skønt det var uklart i henhold til hvilke love han kunne sigtes.
2019: Første sort hulbillede
Sorte huller har altid været en astronomisk fascination: Vi ved, at de er der, men fordi lys ikke kan flygte ud over deres begivenhedshorisonter, er de også slags usynlige.
Indtil i år: For første gang fangede forskere et billede af et sort hul. Portrætmotivet var sort hul i midten af Messier 87-galaksen, der er lige så bred som hele vores solsystem. Billedet ligner en lysende donut af stof omkring en afgrund af sorthed; dette er støv og gas, der kredser rundt om det sorte huls vendepunkt. Opdagelsen fik forskerne involveret 2020 gennembrudsprisen, en af de mest prestigefyldte priser inden for videnskab. De arbejder nu på at fange ikke kun billeder, men film, af sorte huller.
