Δευτέρα, 29 Δεκεμβρίου 2008

Οι επιστημονικές ανακαλύψεις που σφράγισαν το 2008

Η Φυσική, το Σύμπαν και το DΝΑ είναι οι τρεις τομείς στους οποίους θριάμβευσε η επιστήμη το 2008. Το CΕRΝ, οι εξωπλανήτες, το προσωπικό γονιδίωμα, αλλά και η πρώτη μεταμόσχευση γενετικά τροποποιημένου οργάνου ανοίγουν νέους δρόμους στην παγκόσμια έρευνα και γεννούν καινούργιες ελπίδες.

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων του CΕRΝ δεν κατάφερε να λειτουργήσει όπως έπρεπε ώστε να αποκαλυφθεί το τι συνέβη λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, άφησε όμως πολλές υποσχέσεις για τη νέα χρονιά. Η διαστημοσυσκευή «Φοίνικας» ανακάλυψε για πρώτη φορά ένα μικρό κομμάτι πάγου στο υπέδαφος του Άρη, ενώ επιστήμονες από Αμερική και Ρωσία αποκωδικοποίησαν κατά 80% τον γονιδιακό χάρτη ενός μαμούθ που βρέθηκε κατεψυγμένο στους πάγους της Σιβηρίας.

Στα μεγάλα γεγονότα της χρονιάς, η φωτογράφιση για πρώτη φορά ενός εξωπλανήτη που απέχει 25 έτη φωτός από τη Γη και η ανακάλυψη Ισπανών επιστημόνων για το πόσο πολύ έμοιαζαν με τους σύγχρονους ανθρώπους οι Νεάντερταλ που χάθηκαν πριν από 40.000 χρόνια.

Εκτός από σπουδαίες ανακαλύψεις, το 2008 μας αφήνει με δύο μεγάλα αναπάντητα ερωτήματα, όπως τα καταγράφουν ο νομπελίστας Στίβεν Τσου και ο νέος υπουργός Ενέργειας των ΗΠΑ: Πώς να δημιουργήσουμε τις κατάλληλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον, και πώς να βελτιώσουμε το παγκόσμιο κλίμα.

Τα κάνει αόρατα

Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ κατασκεύασαν υλικά που καθιστούν τα αντικείμενα αόρατα. Πρόκειται για δύο νέα υλικά, τα οποία εκτρέπουν το φως και εξαφανίζουν αντικείμενα από το οπτικό μας πεδίο.

Τα δύο υλικά κατασκευάστηκαν στο εργαστήριο και έχουν μια ιδιότητα που δεν απαντάται στη φύση: αρνητικούς δείκτες διάθλασης. Με αυτόν τον τρόπο, το φως εκτρέπεται από ένα αντικείμενο, με αποτέλεσμα αυτό να φαίνεται αόρατο στο ανθρώπινο μάτι.

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το αμερικανικό Πεντάγωνο. Δύο επιστημονικές ομάδες εργάστηκαν ξεχωριστά, υπό τη διεύθυνση του Κέντρου Επιστήμης της Νανοκλίμακας και Μηχανικής στο Μπέρκλεϊ. Με τα λεγόμενα «μεταϋλικά» που δημιούργησαν, μπόρεσαν να εκτρέψουν το φως, εξαφανίζοντας αντικείμενα από το οπτικό πεδίο του ανθρώπου.

Στο «μεταϋλικό» της πρώτης ομάδας χρησιμοποιήθηκαν δίχτυα από μεταλλικά ελάσματα για να αντιστραφεί η διεύθυνση του φωτός, ενώ η δεύτερη ομάδα χρησιμοποίησε λεπτό σύρμα από άργυρο. Προς το παρόν, τα υλικά αυτά, που κατασκευάστηκαν σε νανοκλίμακα, έχουν τη δυνατότητα να εκτρέψουν το φως σε περιορισμένα μήκη κύματος. Πράγμα που σημαίνει πως, για την ώρα, δεν μπορεί να κρυφτεί ένα κτίριο από τον δορυφόρο.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι με το «μεταϋλικό» τους θα μπορέσουν να κατασκευάσουν τους «τέλειους μεγεθυντικούς φακούς», καθώς θα μας αποκαλύπτουν αντικείμενα που είναι μικρότερα από το μήκος κύματος του φωτός.


Πρώτη μεταμόσχευση γενετικά τροποποιημένου οργάνου

Εκτός από τον επιταχυντή του CΕRΝ, αυτό που θα κάνει το 2008 ξεχωριστό στην επιστημονική ιστορία είναι η πρώτη σύνθετη μεταμόσχευση που έγινε από γενετικά τροποποιημένο όργανο.

Οι επιστήμονες πήραν τμήμα από την τραχεία ενός 51χρονου δωρητή οργάνων, το τοποθέτησαν για μερικές ημέρες σε μία ειδική συσκευή και το εμβάπτισαν σε βλαστοκύτταρα που είχαν λάβει από τον μυελό της 35χρονης που είχε πρόβλημα.

Αφού η τραχεία έλαβε την κυτταρική ταυτότητα της ασθενούς, οι επιστήμονες την έκοψαν σε σχήμα στελέχους βρόγχου πνεύμονα και αντικατέστησαν το κατεστραμμένο από τη φυματίωση τμήμα τραχείας της γυναίκας.

Η χειρουργική επέμβαση ολοκληρώθηκε στην Ισπανία χωρίς επιπλοκές και η ασθενής έλαβε εξιτήριο από το νοσοκομείο δέκα ημέρες μετά τη χειρουργική επέμβαση.

Τριάντα ημέρες έπειτα από το χειρουργείο, ο νέος της βρόγχος είχε αναπτύξει το δικό του δίκτυο αιμοφόρων αγγείων και εδώ και έξι μήνες λειτουργεί κανονικά.

Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι και άλλοι ασθενείς θα ωφεληθούν μελλοντικά, αλλά το κόστος αυτή τη στιγμή είναι απαγορευτικό.

Πάγος στον Άρη

Ήταν μια ανακάλυψη που στο άκουσμά της όλοι πίστεψαν ότι επρόκειτο για φάρσα! Πρωταγωνιστής, η διαστημοσυσκευή «Φοίνικας», που το περασμένο καλοκαίρι προσεδαφίστηκε στον Βόρειο Πόλο του Άρη ύστερα από ένα ταξίδι που διήρκεσε σχεδόν 10 μήνες.

Οι περισσότεροι επιστήμονες θεωρούσαν ότι αν υπάρχει ένα μέρος στον Κόκκινο Πλανήτη που μπορεί να κρύβει νερό, αυτό είναι ο Βόρειος Πόλος. Ο «Φοίνικας» λοιπόν, που ήταν εφοδιασμένος με έναν ειδικό εκσκαφικό βραχίονα, ανέσκαψε το έδαφος σε βάθος λίγων εκατοστών και εντόπισε ένα μικρό κομμάτι πάγου.

Οι φωτογραφίες που έστειλε στη Γη προκάλεσαν κύμα ενθουσιασμού στους επιστήμονες, πολύ περισσότερο όταν ύστερα από λίγες ημέρες οι νέες φωτογραφίες που απέστειλε έδειχναν ότι ο πάγος είχε εξαχνωθεί!

Δυστυχώς ο «Φοίνικας», που στην ουσία ήταν ένα αυτοκινούμενο χημικό εργαστήριο, δεν κατάφερε να εντοπίσει και πιο πέρα άλλα τμήματα πάγου στο υπέδαφος ούτε βέβαια να κάνει αναλύσεις στο έδαφος του Άρη για να διαπιστώσει αν υπάρχουν εκεί οργανικά μόρια και κατ΄ επέκταση κάποιος έμβιος οργανισμός. Σίγησε για πάντα, πριν από έναν μήνα.


Το γονιδίωμα του μαμούθ

Λίγες μόνο τρίχες ήταν αρκετές για να κατορθώσουν οι επιστήμονες να «διαβάσουν» τον γονιδιακό χάρτη δύο μουμιοποιημένων μαλλιαρών μαμούθ, που βρέθηκαν κατεψυγμένα στη Σιβηρία και τα οποία έχουν εξαφανιστεί ως είδος εδώ και χιλιάδες χρόνια.

Η ανακάλυψη που δημοσιεύτηκε στο «Νature» τον περασμένο μήνα, λέγεται ότι μπορεί να ρίξει φως στις συνθήκες εξαφάνισης αυτών των ζώων, ενώ ορισμένοι επιστήμονες τρέφουν ελπίδες ότι μελλοντικά η σχετική έρευνα θα μπορούσε να οδηγήσει στην αναβίωση, μέσω κλωνοποίησης, ενός εξαφανισμένου είδους, ακόμα και ενός ανθρώπου Νεάντερταλ (!), κάνοντας πραγματικότητα κατά κάποιο τρόπο την ταινία «Τζουράσικ Παρκ».

Πάντως είναι η πρώτη φορά που το DΝΑ ενός εξαφανισμένου εδώ και χιλιάδες χρόνια ζώου ανασυντίθεται στο μεγαλύτερο του ποσοστό από τον κυτταρικό πυρήνα των υπολειμμάτων του.

Τα μαμούθ και οι κατά κάποιον τρόπο απόγονοί τους, οι σύγχρονοι ελέφαντες, διαχωρίστηκαν πριν από περίπου 6 εκατ. χρόνια, την ίδια εποχή που οι άνθρωποι διαχωρίστηκαν από τους χιμπαντζήδες, σύμφωνα με τον βιολόγο Γουέμπ Μίλερ, υπεύθυνο της έρευνας του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια των ΗΠΑ.

Πριν από 2 εκατ. χρόνια, τα μαμούθ διαχωρίστηκαν σε δύο ομάδες, που τελικά διαφοροποιήθηκαν γενετικά. Η μια ομάδα εξαφανίσθηκε πριν από 45.000 χρόνια και η άλλη πριν από 10.000 έως 11.000 χρόνια, με τη λήξη της τελευταίας εποχής των παγετώνων.

Εμείς και οι Νεάντερταλ

Μια σπουδαία ανακάλυψη στο Γιβραλτάρ μας έκανε να ξεχάσουμε την εικόνα που είχαμε σχηματίσει για τον άνθρωπο του Νεάντερταλ.

Δεν ήταν «καθυστερημένοι» σπηλαιάνθρωποι έτσι όπως μας είχαν κάνει να πιστέψουμε οι περισσότερες έρευνες. Αντιθέτως, επρόκειτο για ανθρώπους «εκλεπτυσμένους» όπως οι μοντέρνοι προγονοί μας που τους διαδέχτηκαν πριν από μερικές χιλιάδες χρόνια.

Ήξεραν να μαγειρεύουν και να τρώνε διάφορα είδη ψαριών και κρεάτων. Μάλιστα, έβραζαν τα κόκαλα από φώκιες για να πάρουν το μεδούλι τους. Επίσης συνέλεγαν μύδια από ποτάμια και τα μαγείρευαν.

Αποδείχτηκε ακόμη ότι οι Νεάντερταλ ήταν επιδέξιοι τεχνίτες στην κατασκευή εργαλείων και μάλιστα μαχαιριών από πυρόλιθο τα οποία ήταν το ίδιο αποτελεσματικά και πιο ανθεκτικά από εκείνα που χρησιμοποίησαν αργότερα οι σύγχρονοι άνθρωποι.


Το προσωπικό μας DΝΑ

Το 2007 αποκωδικοποιήθηκε το πρώτο ατομικό DΝΑ με κόστος 60 εκατομμύρια δολάρια. Τον περασμένο Απρίλιο, μία επιστημονική ομάδα αποκωδικοποίησε το γονιδίωμα του Τζέιμς Γουότσον, πρωτοπόρου στην έρευνα του DΝΑ, μέσα σε δύο μήνες με κόστος ένα εκατ. δολάρια.

Σήμερα, το κόστος για την πλήρη αποκωδικοποίηση ενός ανθρώπινου DΝΑ έχει πέσει στα 200.000 δολάρια.

Ήδη, τρεις εταιρείες βιοπληροφορικής επιχειρούν να προσφέρουν μία πιο λάιτ εκδοχή γενετικού προφίλ με κόστος που κυμαίνεται από 400 ώς 2.500 δολάρια. Το μόνο που χρειάζεται είναι ένα δείγμα από το εσωτερικό του στόματος με το ειδικό κιτ. Το τεστ εξετάζει τις μεταλλάξεις γονιδίων και προειδοποιεί τους ενδιαφερομένους που έχουν γενετική προδιάθεση για μία σειρά από ασθένειες και διαταραχές.

Υπάρχουν βέβαια και οι ενστάσεις ειδικών που επισημαίνουν πως είναι πολύ νωρίς ακόμα για τέτοιες προβλέψεις- θα μπορούσαν να αποδειχθούν λανθασμένες.

Παρ΄ όλα αυτά, τα προσωπικά γενετικά τεστ μπορούν να εντοπίσουν τμήματα του γονιδιώματος που υπολειτουργούν, όπως για παράδειγμα τα ένζυμα, και να βοηθήσουν τους γιατρούς στην ενίσχυσή τους.

Ζωή στο εργαστήριο

Ένα σημαντικό βήμα για τη δημιουργία ζωής στο εργαστήριο έγινε στο Ινστιτούτο του Κρεγκ Βέντερ, από τους πρωταγωνιστές στην κούρσα για την αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου DΝΑ.

Στο εργαστήριο, οι επιστήμονες δημιούργησαν το πρώτο συνθετικό γονιδίωμα, συνδέοντας περισσότερα από 500.000 ζεύγη βάσεων DΝΑ.

Πρόκειται για το ταπεινό βακτήριο Μycoplasma genitalium, το οποίο έβαλαν στο στόχαστρο οι ερευνητές, καθώς το γονιδίωμά του αποτελείται μόνο από 580 γονίδια. Για να κάνετε τις συγκρίσεις, ο ανθρώπινος οργανισμός διαθέτει περίπου 30 χιλιάδες γονίδια. Το συγκεκριμένο βακτήριο προκαλεί ορισμένες σεξουαλικά μεταδιδόμενες ασθένειες.

Το επόμενο βήμα είναι να δημιουργήσουν ένα ζωντανό κύτταρο βακτηριδίου, χρησιμοποιώντας το συνθετικό γονιδίωμα του Μycoplasma genitalium. Για να το καταφέρουν, πρέπει να εμφυτεύσουν σε ένα ζωντανό κύτταρο ένα χρωμόσωμα που δημιούργησαν στο εργαστήριο από τη γενετική ακολουθία του βακτηριδίου, ώστε αυτό να πάρει τον έλεγχο, να αρχίσει να διαιρείται και να δημιουργήσει μια νέα μορφή ζωής.

Οι ειδικοί πιστεύουν πως δεν είναι μακριά η μέρα...

Φωτογράφισαν εξωπλανήτη

O πλανήτης Fomalhaut «κρυβόταν» για εκατομμύρια χρόνια στον αστερισμό του Νότιου Ιχθύος που απέχει από τη Γη 25 έτη φωτός. Επιπλέον, το μητρικό αστέρι γύρω από το οποίο κινείται, είναι 100 εκατομμύρια φορές πιο φωτεινό από τον ίδιο, με αποτέλεσμα ο εντοπισμός του να φάνταζε ουσιαστικά αδύνατος. Πολύ περισσότερο η φωτογράφισή του.

Όμως μια ομάδα Αμερικανών ειδικών με επικεφαλής τον Έλληνα αστρονόμο Πολ Κάλας χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη για να τον εντοπίσει.

Το Χαμπλ εφοδιάστηκε τους τελευταίους μήνες με ένα όργανο που λέγεται κορωνογράφος και το οποίο ακυρώνει την εκτυφλωτική λάμψη των αστεριών επιτρέποντας έτσι στον παρατηρητή να εντοπίσει τα ουράνια σώματα που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από αυτά.

Οι επιστήμονες είχαν υποθέσει πριν από πολλά χρόνια την ύπαρξη του πλανήτη αλλά δεν μπορούσαν με τίποτα να τον ξετρυπώσουν. Στο τέλος, τον βρήκαν και τον φωτογράφισαν! Είναι μάλιστα η πρώτη φορά που ένας εξωπλανήτης φλερτάρει με τον φωτογραφικό φακό! Κι ας έχουν μέχρι τώρα εντοπιστεί περίπου 300 εξωπλανήτες.

Η γέννηση του Σύμπαντος

Το πολυσυζητημένο πείραμα στο CΕRΝ ήταν χωρίς αμφιβολία το πιο φιλόδοξο επιστημονικό επίτευγμα όλων των εποχών. Βέβαια, ορισμένα τεχνικά προβλήματα που ανέκυψαν, ανέβαλαν την έναρξη της πραγματοποίησής του για το προσεχές καλοκαίρι.

Όμως ακόμη κι έτσι, χιλιάδες επιστήμονες σε όλο τον κόσμο θα περιμένουν με αγωνία να διαπιστώσουν το τι θα γίνει όταν μικροσκοπικά σωματίδια συγκρουστούν με ταχύτητα φωτός μέσα σε ειδικούς αγωγούς που βρίσκονται στο υπέδαφος των γαλλο-ελβετικών συνόρων.

Το πείραμα του CΕRΝ θα προσπαθήσει να αναπαραστήσει την απαρχή του Σύμπαντός μας και να μας φανερώσει το πώς δημιουργήθηκαν τα δομικά στοιχεία του Κόσμου που μας περιβάλλει.

Οι πιο ρομαντικοί, περιμένουν να λάβουν απαντήσεις για το πώς γεννήθηκε η ύλη, για το τι είναι η άγνωστη σκοτεινή ύλη που διαφεντεύει το Σύμπαν, πώς άρχισε η δημιουργία αστεριών, πλανητών, γαλαξιών και ποιος είναι ο χρυσός κανόνας στον οποίον υπακούουν οι βασικές δυνάμεις που... λύνουν και δένουν στο αχανές Διάστημα.

Όλες αυτές οι απαντήσεις θα δοθούν ύστερα από καιρό, γιατί ο αριθμός των δεδομένων που θα προκύψουν από το πείραμα του CΕRΝ θα είναι τεράστιος και η ανάλυσή τους θα πάρει χρόνια!