De Nobelprijswinnende LIGO-detector en 70 andere telescopen werkten voor het eerst samen om vast te leggen hoe twee neutronensterren samensmolten. Volgens Science is dit de belangrijkste wetenschappelijke doorbraak van 2017.
De top 10 bevat ook een voorheen onbekende neef, nieuwe behandelingen voor ernstige ziekten, een nieuwe manier om genen te repareren en informatie over een veel oudere oorsprong van onze soort.
1. Botsingen van neutronensterren
De LIGO-detector toonde opnieuw aan dat er een compleet nieuw tijdperk was aangebroken in de astronomie. Op 17 augustus van dit jaar nam hij het sterkste signaal ooit op, afkomstig van twee neutronensterren die samensmolten in een melkwegstelsel op 130 miljoen lichtjaar afstand.
De LIGO-detector bleef vorig jaar # 1 op de lijst van grootste wetenschappelijke doorbraken, en dit jaar ging de Nobelprijs voor natuurkunde naar Rainer Weiss, Barry Barish en Kip Thorne voor hun werk ermee.
Amerikaanse natuurkundige en astronoom Kip Thorne.
Maar het evenement van 17 augustus verdient nog een eerste plaats. LIGO heeft eerder gravitatiegolven geregistreerd van vier botsingen van zwarte gaten. Dit keer zagen astronomen voor het eerst de botsing van twee lichtgevende sterren, die ook een gewone telescoop kan opnemen, en stuurden ze onmiddellijk een bericht naar hun collega's over de hele wereld: er gebeurt iets interessants aan de sterrenhemel.
Promotie video:
LIGO en de Europese Virgo-gravitatiegolfdetector, evenals ongeveer 70 verschillende telescopen, volgden de doodsdans van twee neutronensterren en cascades van licht, goud, platina en andere zware elementen, die, toen ze botsten, in de ruimte werden geworpen.
Neutronensterren zijn erg dicht, ze zijn als gigantische atoomkernen met een diameter van 10 kilometer en kunnen anderhalf keer meer wegen dan de zon. Nu hebben astronomen voor het eerst de gelegenheid gehad om hun theorieën te testen over hoe zware elementen worden gevormd tijdens hun botsingen.
De zwaartekrachtgolven gemeten door LIGO en Virgo zijn slechts kleine rimpelingen in de ruimte die bestaan uit echt zware hemellichamen. De mogelijkheid om ze te meten geeft toegang tot volledig nieuwe kennis, alsof we geluid verbinden met een stomme film over een symfonieorkest. Op 17 augustus werd dit geluid van LIGO en Virgo voor het eerst gecombineerd met een foto die was verkregen bij andere observatoria, en we konden het eerste stuk van het hele concert van het universum horen.
2. Nieuwe mensapen in de familie
Dit jaar hebben we een nieuwe neef - een voorheen onbekende orang-oetan die in het noorden van Sumatra leeft. Tot nu toe zijn zes soorten geclassificeerd als mensapen: chimpansees, pygmee-chimpansees, twee soorten gorilla's, evenals de Kalimantan-orang-oetan (Pongo pygmaeus) op Borneo en de Sumatraanse orang-oetan (Pongo abelii) op Sumatra. De nieuwe soort, de Tapanul-orang-oetan (Pongo tapanuliensis) genaamd, leeft aan de andere kant van het Tobameer, op slechts honderd kilometer van de Sumatraanse orang-oetan, en verschilt er genetisch en in gedrag van. Het blijkt de oudste van de drie te zijn. Slechts 800 vertegenwoordigers van deze soort blijven in de natuur, en hun bestaan wordt bedreigd door de geplande bouw van een dam.
Een orang-oetan genaamd Pacquiao met de eigenaar van de Malabon Zoo in Manilla, Filippijnen.
3. Gefilmd leven op atomair niveau
Het feit dat de doorbraak, dit jaar beloond door het Nobelcomité, in de top tien van wetenschap terechtkwam, is vrij ongebruikelijk. De commissie duurt meestal veel langer. Maar dit jaar in de top tien - niet alleen het evenement gekenmerkt door de Nobelprijs voor natuurkunde, maar ook de cryo-elektronenmicroscoop, waarvan de basis voor de oprichting werd gelegd door de laureaten van de prijs voor scheikunde. Dankzij deze technologie kunnen wetenschappers cellulaire moleculen onderzoeken tot op atomair niveau, niet te onderscheiden door een andere microscoop, en zelfs films maken van deze individuele momenten om te laten zien hoe de moleculen bewegen en met elkaar omgaan.
4. Biologen delen artikelen
Natuurkundigen worden gevolgd door biologen die een manier hebben gevonden om ongepubliceerde wetenschappelijke artikelen met elkaar te delen. Abonnementen op wetenschappelijke publicaties zijn duur en het duurt lang voordat de resultaten van het werk er zijn. Voor werken in de natuurkunde, wiskunde en astronomie bestaat de arXiv-database sinds 1991. Daar heeft iedereen snel toegang tot de resultaten van het werk en kan hij opbouwende kritiek uiten voordat de auteur een artikel ter formele beoordeling naar een wetenschappelijke publicatie stuurt. Dit jaar kwam een project voor een vergelijkbare basis voor biologen, genaamd bioRxiv, in een stroomversnelling.
5. Bevestig het gen
Er zijn tot 60 duizend bekende genetische afwijkingen die verband houden met ziekten bij de mens. Bijna 35.000 daarvan worden verklaard door een enkele fout in een enkel samengesteld blok van de genetische code A, C, G en T. De genetische schaar van Crispr, die de eerste plaats behaalde in de ranglijst van Science 2015, kan een gen afsnijden en isoleren, maar is veel minder geschikt voor om één "letter" van de genetische code te vervangen. Wetenschappers van de Harvard University hebben een nieuwe tool ontwikkeld waarmee je foutieve C chemisch kunt omzetten in T en vervolgens foutieve G in A. Een groep wetenschappers van het Broad Institute slaagde erin hetzelfde te doen met de "neef" van het DNA-molecuul - RNA.
6. Behandeling die niet afhangt van waar de kanker op de loer ligt
Het kankermedicijn pembrolizumab (op de markt gebracht onder de naam Keytruda) werd in mei in de VS goedgekeurd. Het lijkt niet zo opmerkelijk. Het medicijn is bijvoorbeeld al goedgekeurd voor de behandeling van kwaadaardig melanoom. Maar nu kan het worden gebruikt voor alle vormen van kanker, als de mechanismen die de fouten corrigeren die optreden bij het kopiëren van ons DNA bij patiënten niet goed werken. 86 ernstig zieke patiënten met 12 verschillende soorten kanker kregen een behandeling met pembrolizumab, en bij meer dan de helft van hen kromp hun tumoren. Deze bevindingen kunnen leiden tot de ontwikkeling van een nieuwe strategie voor kankerbestrijding.
7. De atmosfeer van de aarde 2,7 miljoen jaar geleden
Er zitten bellen in het ijs van Antarctica, waarin de lucht van het verleden bewaard is gebleven. Wetenschappers hebben 2,7 miljoen jaar ijs kunnen boren, 1,7 miljoen jaar ouder dan het vorige record. IJs verwijst naar de periode waarin de fluctuaties tussen ijstijden en opwarming nog maar net begonnen waren, en vroege analyses tonen aan dat het aandeel kooldioxide in de atmosfeer toen veel lager was dan nu. Wetenschappers willen nu door ijs boren van vijf miljoen jaar oud, daterend uit een tijd dat de hoeveelheid broeikasgassen ongeveer hetzelfde was als nu.
Keizerspinguïn op een drijvend ijsschots in Antarctica.
8. Homo sapiens is ouder dan we dachten
Dit jaar zijn de ideeën over de plaats en het tijdstip van het verschijnen van onze soort veranderd. Tot nu toe waren de oudste fossielen waarvan werd aangenomen dat ze tot Homo sapiens behoorden, uit Ethiopië 200 duizend jaar oud, maar onze voorouders schijnen al 300 duizend jaar geleden te hebben bestaan op het grondgebied van het huidige Marokko. Dit blijkt uit de schedels en gereedschappen die zijn gevonden in de Jebel Irhud-grot, honderd kilometer ten westen van Marrakech. Mijnwerkers vonden daar een schedel in 1961, maar totdat antropoloog Jean-Jacques Hublin nieuwe opgravingen uitvoerde, werd aangenomen dat de schedel jonger was en toebehoorde aan een Afrikaanse Neanderthaler.
9. Doorbraak in gentherapie
Atrofie van het ruggenmerg is een verwoestende ziekte. Kinderen met de meest ernstige vorm van het eerste type sterven het vaakst voordat ze de leeftijd van twee jaar bereiken. De spierfunctie neemt geleidelijk af en uiteindelijk verliezen kinderen het vermogen om zelfstandig te ademen. Maar nu is er hoop. Van de 12 kinderen die hoge doses gentherapie kregen, konden ze allemaal eten, zitten en praten. Twee begonnen te lopen.
En dit was niet de enige doorbraak in gentherapie in een jaar. Zo kreeg een jongen een nieuwe huid en werden er twee behandelingen voor bloedkanker goedgekeurd die de eigen immuuncellen van de patiënt optimaliseren.
10. Kleine neutrinodetector
Een neutrino is een klein, ongeladen deeltje dat minder dan een miljoenste van een elektron weegt en vrij door de hele aarde kan gaan. Daarom is het erg moeilijk om het te bestuderen. Tot nu toe waren er enorme detectoren nodig, zoals de Super-Kamiokande, een gigantische stalen tank met 50.000 ton ultrapuur water in een mijn in Japan, of de IceCube, die kubieke kilometers gebruikt om deze deeltjes te onderzoeken. Antarctisch ijs. Dit jaar hebben wetenschappers neutrino's kunnen zien met een volledig nieuw type detector, dat behoorlijk mobiel is en iets meer dan 14 kilogram weegt.
Het IceCube Neutrino Observatorium bevindt zich in de buurt van de zuidpool op Antarctica. Archieffoto.
Wetenschappelijk fiasco van het jaar
Zelfs voordat Donald Trump het roer overnam als president van de Verenigde Staten, uitten veel wetenschappers hun grote bezorgdheid over zijn relatie tot de wetenschap. En dit was niet overdreven. In zijn eerste ambtsjaar besloot Trump onder meer dat de Verenigde Staten zich moesten terugtrekken uit het klimaatakkoord van Parijs, mensen vijandig zouden maken tegenover de wetenschap als leiders van bijvoorbeeld de afdeling Milieu en bezuinigingen op de middelen voor wetenschap. Bovendien heeft hij zichzelf geen wetenschappelijk adviseur aangesteld. Maar dit alles leidde ook wetenschappers over de hele wereld naar de March in Defense of Science, die nog nooit eerder was gebeurd.
Andere mislukkingen zijn onder meer het opgeven van pogingen om de Californische bruinvis te redden van uitsterven en informatie over seksuele intimidatie in de wetenschappelijke gemeenschap.
Maria Gunther, Amina Manzoor
