Kako bo znanost krojila našo prihodnost

Če pustimo ob strani razprave, ali smo vstopili v novo desetletje ali pa nas to čaka čez leto dni, in se opremo na odkritja med letoma 2010 in 2019 ter na napovedi odprav, bo novo desetletje spet postreglo z navdihujočimi znanstvenimi zgodbami. Že letos se lahko veselimo invazije na sosednji rdeči planet, zelo verjetno novih fotografij ter celo videoposnetkov črnih lukenj. Marsikaj se bo v prihodnjih letih dogajalo v biologiji in kemiji, kjer znanstveniki razvijajo natančnejše tehnologije za genski inženiring, zanimivo bo spremljati iskanje rešitev za energetski sektor. Vse to pa je seveda odvisno od tega, ali se bomo znali odzvati na podnebne izzive.

Letos se odpre »avtocesta« do Marsa, zato se bodo tja napotile kar štiri odprave. V za potovanje po najkrajši možni poti ugodnem obdobju od sredine julija do sredine avgusta bo Nasa izstrelila rover Mars 2020, Esa in Roskozmos rover ExoMars, Kitajska bo proti planetu poslala lander z malim roverjem Huoxing-1, Združeni arabski emirati pa orbiter. Nekoliko bliže Zemlji bomo spremljali izstrelitev pete kitajske odprave Chang'e na Luno, nanjo spet meri Indija, Nasa pa bo nadaljevala priprave za njeno ponovno osvojitev s človeško posadko, ki naj bi se zgodila leta 2024. Japonska Hajabusa se z vzorci asteroida Rjugu vrača domov, Nasin Osiris Rex pa bo prgišče kamenja zgrabil z asteroida Bennu. Ne nazadnje se bo tudi Slovenija vpisala med »vesoljske države«, saj bosta konec marca v orbito odpotovala prva dva naša satelita.



Delo nadaljuje tudi kolaboracija Event Horizon Telescope, ki je lani poskrbela za navdušenje milijonov s prvo sliko črne luknje v središču galaksije Messier 87, morda bomo že letos videli tudi posnetek luknje Sagittarius A* v središču naše Galaksije. »Prva slika neposredne okolice črne luknje je dosežek, po katerem si bo marsikateri astronom zapomnil leto 2019. Za ta posnetek vedo vsi astronomi, vtisnil pa se je tudi v širši družbeni spomin, saj je 'slika črne luknje' obšla ves svet, bila objavljena v vseh vodilnih medijih in na družbenih omrežjih doživela veliko različnih (bolj ali manj duhovitih) predelav in memov,« je povedala astrofizičarka dr. Andreja Gomboc z Univerze v Novi Gorici.



Nove rezultate dobivajo tudi astronomi, ki proučujejo gravitacijske valove. Potrditev Einsteinove napovedi, ki je uspela ekipama Ligo in Virgo, prav tako sodi med največje znanstvene dosežke minulega se desetletja. »Detektorji Ligo in Virgo so 1. aprila lani začeli tretje obdobje zajemanja podatkov, ki bo predvidoma trajalo do konca aprila 2020. Do zdaj so zaznali 24 zlitij dvojnih črnih lukenj, pet zlitij črne luknje in nevtronske zvezde ter štiri zlitja dveh nevtronskih zvezd. Uresničilo se je, kar so predvidevali ob prvem zaznanem dogodku: detektorji gravitacijskih valov so nam odprli novo okno v vesolje in postali orodje, s katerim lahko proučujemo dogodke, ki jih prej nismo mogli (zlitja dveh črnih lukenj) ali smo jih lahko le s svetlobo (zlitjem nevtronskih zvezd). Pomagajo nam pri eksperimentalnem iskanju odgovorov na še nerešena vprašanja o razvoju zvezd, zadnjih stopnjah njihovega življenja, strukturi nevtronskih zvezd,« je naštela Gombočeva.



Veliko si lahko obetamo tudi pri raziskavah eksoplanetov, ki smo jih zdaj našli že več kot 4000. Nove išče Tess, že znane proučuje evropski Keops, svoje bo dodal tudi naslednik letos 30-letnega Hubbla Webbov teleskop, ki ga bodo predvidoma izstrelili v orbito marca prihodnje leto. »Odkrivanje eksoplanetov in njihovih lastnosti nas vodi bliže k odgovoru na vprašanje, ali smo v vesolju sami. Webbov vesoljski teleskop naj bi s koronografi neposredno posnel eksoplanete, s spektrografi pa proučeval njihove atmosfere in morda v njih odkril celo sledi življenja. Ker bo opazoval v infrardeči svetlobi, bo lahko pokukal v notranjost oblakov plina in prahu, v katerih se rojevajo novi planetarni sistemi.«
 

Ustvarjanje »popolnega« človeka

Zelo veliko prahu na Zemlji pa je v zadnjih letih dvignilo rojstvo gensko spremenjenih dvojčic, ki ju je ustvaril kitajski znanstvenik He Jiankui. Z igranjem z geni ju je menda ustvaril odporni proti okužbi z virusom hiv. V zadnjih dneh lanskega leta ga je doletela zaporna kazen. Na začetku prejšnjega desetletja odkriti sistem CRISP-Cas9, s katerim je možno striženje DNK verige in njeno popravljanje, je odprl povsem novo področje v medicini. In tudi nove strahove, je dejal dr. Radovan Komel z ljubljanske medicinske fakultete.



»Tehnologija CRISPR-Cas9 sicer omogoča razmeroma natančno izrezovanje okvarjenih genov ali celo samo okvarjenih delov genov in njihovo nadomeščanje z neokvarjenimi genskimi vključki, vendar za zdaj nenatančno zadevanje cilja zunaj območja poškodbe v nekaterih celicah ni izključeno, kar se pri odrasli osebi ali njenemu potomstvu sčasoma lahko odrazi z nastopom degenerativne ali metabolne motnje in celo raka. Preurejanje genoma z učinkovitimi tehnikami, med katerimi je tehnologija CRISPR-Cas9 na prvem mestu, tudi na široko odpira vrata načrtnemu spreminjanju človekovih lastnosti, od lepotnih (višina, barva oči in las ...) do zapletenejših, kot je intelektualna sposobnost, kar lahko privede do načrtovanja in ustvarjanja 'večvrednih' ali po drugi strani namensko usmerjenih in podrejenih skupin oziroma ras ljudi. Zato v razvitih družbah sveta za take poskuse v tem trenutku ni soglasja in privoljenja.«



Japonska je lani dovolila prve poskuse na človeško-živalskih embrijih, kar bi lahko vodilo v ustvarjanje himer oziroma gojenje človeških organov v živalih za transplantacijo. Znanstvenik Hiromitsu Nakauchi s tokijske univerze namerava hibridne embrije vstaviti v nadomestne živali. Komel je opozoril, da je težava razlika v hitrosti razvoja in rasti celic med obema vrstama ter tudi možnosti zavrnitve organa. »Vse to spremljajo etični pomisleki in vroče razprave o možnih zlorabah, ki segajo vse do znanstvene fantastike, kot je na primer tista o možni vsaditvi človeške zavesti v možgane živali,« je poudaril Komel in dodal, da takšne metode za človeštvo lahko pomenijo nesluteno pridobitev, kot je neoporečno nadomeščanje okvarjenih ali izgubljenih tkiv ter v prihodnosti organov, a je pred tem treba zadostiti etičnim in družbenim merilom pri uporabi znanstvenih izsledkov.

Poleg iskanja zdravil in cepiv proti nekaterim trdovratnim boleznim se bo po mnenju Komela v prihodnjih letih razvijala predvsem tako imenovana personalizirana medicina. »V tem pogledu imajo ključno vlogo raziskave ugotavljanja specifičnih molekulskih označevalcev bolezni oziroma razlik med 'normalnim' in 'patološkim', nadaljnji razvoj in izboljšave tehnik preurejanja genoma, razvoj specifičnih, v konkretne molekulske tarče usmerjenih zdravil in njihove dostave (tudi s pristopi nanotehnologije), velike izboljšave in uveljavitev genskega zdravljenja in imunoterapije ter raziskave in ustvarjanje inženiranih matičnih celic za nadomeščanje bolnih ali poškodovanih tkiv in organov.«
 

Pospeševanje delcev

Velike izboljšave pa si želijo tudi v Cernu, kjer so v Velikem hadronskem trkalniku (LHC) leta 2012 potrdili obstoj »božjega delca« oziroma Higgsovega bozona. Upajo, da bodo letos zagotovili sredstva za gradnjo prihodnjega supertrkalnika, v katerem bi lahko odkrivali neslutene skrivnosti fizike delcev. Dr. Miha Nemevšek z Instituta »Jožef Stefan« je spomnil, kako pomembno je bilo odkritje delca, ki ga je v 60. letih prejšnjega stoletja predlagal Peter Higgs: »Higgsov bozon je pomemben za kompletno razumevanje elektrošibke interakcije in predvsem za izvor mase osnovnih delcev. Sedanje in prihodnje meritve imajo velik vpliv tudi na kozmologijo in teorije prek standardnega modela, ki morajo biti zdaj konsistentne z meritvami v LHC.«

V Cernu predlagajo, da bi v prihodnjih letih zgradili sto kilometrov dolgo cev, ki bi bila do šestkrat zmogljivejša od 27-kilometrskega LHC. A gradnja bi stala (najmanj) 21 milijard evrov. »Pomembno je, da za iskanja signalov nove fizike izkoristimo celoten potencial, ki ga zagotavlja sedanji LHC. Včasih to zahteva velik napor in razvoj novih metod. Poleg tega je novo fiziko mogoče odkriti tudi posredno z natančnimi meritvami lastnosti Higgsovega bozona, tudi če novih delcev ne bi videli direktno. Za fiziko osnovnih delcev so zelo pomembni tudi drugi eksperimenti, ne le LHC. To so zelo redki jedrski razpadi in izjemno natančne meritve lastnosti elektronov in redkih razpadov mionov, ki se trenutno izvajajo. Osebno sem navdušen nad nedavnimi meritvami gravitacijskih valov in potencialnih implikacij na fazne prehode v zgodnjem vesolju ter povezavo z iskanji v LHC,« je povedal Nemevšek.

Na vprašanje, kaj bi za fiziko pomenila nova cev, pa je odgovoril: »Kandidatov za novo fiziko v Cernu je veliko, tudi če se omejimo samo na LHC, saj tam poteka tudi veliko drugih eksperimentov. Mislim, da ima skoraj vsak fizik svoj priljubljeni seznam modelov nove fizike. Osebno me zanimajo predvsem vprašanja o ohranitvi leptonskega števila, razvoj iskanj Majoranovih nevtrinov in levo-desno simetrični modeli. Glede prihodnjih trkalnikov pa bo naša generacija, kot kaže tudi v optimističnem scenariju, že v pokoju, ko naj bi se pojavili prvi podatki. Kljub temu nas veliko dela čaka pri analizah za te eksperimente. Radi bi ugotovili, kateri parametri oziroma tip trkalnikov bi bil optimalen za določena iskanja, katere lekcije smo se naučili v LHC in kako jih lahko upoštevamo v prihodnje.«



Letos si lahko obetamo tudi predstavitev rezultatov ameriškega pospeševalnika Fermi, v katerem so preverjali, kako se v magnetnem polju vedejo mioni, ki so masivnejši »bratranci« elektronov. Morda pa se bo pojavil kakšen do zdaj še neznan osnovni delec.
 

Iskanje našega izvora

Tako kot se z odkritjem osnovnega delca lahko spremeni pogled na fiziko, se z odkritjem delca koščice lahko spremeni pogled na človeško vrsto. Če smo nekoč že menili, da poznamo lastni izvor, so nekatera nova odkritja celotno evolucijo Homo sapiensa postavila na glavo. Arheologi, strokovnjaki za fosile in genetiki zdaj na novo pišejo zgodbo, kako se je moderni človek pojavil na različnih koncih Afrike in se razširil po svetu. V preteklih letih so koščke k človekovi zgodbi dodala tudi odkritja ostankov homo naledija in denisovcev.

»Najdbe novih ostankov oziroma vrst človečnjakov pričajo in dokazujejo, da je bil razvoj človeka veliko bolj zapleten. Moderni človek Homo sapiens je le eden od členov in trenutno najuspešnejša vrsta v tem razvoju,« je dejal mag. Matija Matej Križnar, paleontolog iz Prirodoslovnega muzeja Slovenije, in dodal, da obstaja velika verjetnost novih najdb naših sorodnikov oziroma novih vrst človečnjakov. »Takšna odkritja vedno zamajejo pogled na evolucijo, vedno pa se pri novih najdbah pojavijo nova vprašanja, kar žene raziskovalce k iskanju fosilov in novim odkritjem.«

Odkrivanje fosilov, ne le človečnjakov, ampak tudi dinozavrov in drugih izumrlih vrst, pa lahko govori tudi o prihodnosti planeta. »Spremembe, bodisi klimatske bodisi druge, so del procesov na Zemlji, niso nič novega in presenetljivega. V geološki preteklosti so bila izumiranja nekaj normalnega, le da so danes vzvodi za to drugačni in predvsem nam vidni. Prihodnost planeta ni negotova, kdo in kako bo na njem (pre)živel, pa je vprašanje za druge,« je poudaril višji kustos iz Kustodiata za geologijo.


 

Reševanje podnebne krize

In to je zelo pereče vprašanje. Posledice podnebnih sprememb so vidne povsod, a nekateri odločevalci še kar mižijo. Konec leta bo nastopil trenutek resnice za pariški sporazum, ko bo novembra v Glasgowu podnebna konferenca. Države morajo na podlagi sporazuma iz leta 2015 na mizo položiti konkretne zaveze, da ostro posežejo v izpuste toplogrednih plinov, da omejimo zviševanje globalnih temperatur in napišemo lepo novo desetletje.

---
Avtorica je zaposlena v Delovnici.