اخبار رویدادهای علمی که سال ۲۰۱۹ را شکل دادند.

اعتصابات جوی، مریخ لرزه‌ها و بازی‌های هوش مصنوعی از داستان‌های برتر سال‌اند.

سالی که با اعتراضات جوی، عدم قطعیت سیاسی و بحث‌های اخلاقی پیرامون ویرایش ژن جنین‌های انسانی همراه بود، برای علم چالش‌برانگیز بود؛ اما محققان چند “اولین” هیجان‌انگیز را هم جشن گرفتند مثل اولین کامپیوتر کوانتومی که می‌تواند از همتایان کلاسیک خود عملکرد بهتری داشته باشد، عکسی از اولین سیاه‌چاله و اولین نمونه‌ها از یک سیارک.

خیره به فضا

امسال اخترشناسان برای اولین بار سیاهی یک سیاه‌چاله را مشاهده کردند. در ماه آوریل، همکاری بین‌المللی تلسکوپ Event Horizon از به‌یادماندنی‌ترین تصویر سال ۲۰۱۹ پرده برداشت: اولین تصویر مستقیم از یک سیاه‌چاله و افق اطرافش. محققان برای بدست‌آوردن این تصویر، شبكه‌ای از تلسكوپ‌های رادیویی را برای جمع‌آوری هم‌زمان اطلاعات از سراسر زمین به‌صورت هم‌زمان برانگیختند.

در سالی که هم‌زمان بود با ۵۰ امین سالگرد فرود آپولو بر روی ماه، اکتشافات قمری در دستور کار آژانس‌های فضایی در اولویت بود. در ماه ژانویه، فضاپیما چانگ ۴ چین نخستین فضاپیمایی بود که با موفقیت در قسمت پشتی ماه فرود آمد. کاوشگر آن، Yutu-2، همچنان در سراسر دهانه Von Karman ادامه در حال گردش است. دیگر تلاش‌ها برای کاوش ماه چندان موفق نبود. در ماه آوریل، یک تلاش اسرائیلی برای قرار دادن اولین فضاپیمای خصوصی روی ماه با سقوط مواجه شد. در ماه سپتامبر نیز همین اتفاق برای فرودگر Vikram هند نیز رخ داد، اگرچه قسمت مربوط به مدار پیمایی آن – که به نام Chandrayaan-2 شناخته‌شده است – هنوز هم طبق برنامه در حال چرخش به دور ماه است.

مأموریت‌های در جریان مریخ نتایج زیادی را به دست آورد. زلزله‌سنج ساخت فرانسه که بر روی فرودگر InSight ناسا ساخته‌شده اولین مریخ‌لرزه را شناسایی کرد. تقریباً ۶۰۰ کیلومتر دورتر، کاوشگر Curiosity ناسا میزان بالایی از گاز متان را در جو مریخ در ماه ژوئن شناسایی کرد – رازی که دانشمندان هنوز درباره آن توضیح نداده‌اند، خصوصاً به این دلیل که متان بعد چند روز از بین رفت. در ماه فوریه، ناسا رسماً با نیرومند‌ترین مریخ‌نورد خود، Opportunity، وداع کرد.

کمی دورتر در از منظومه شمسی، کاوشگر Hayabusa2 ژاپن نمونه‌ای از سطح سیارک Ryugu را در ماه فوریه جمع‌آوری کرد. سپس در ماه جولای، یک گلوله کوچک را روی سیارک قرار داد و سطح آن را منفجر کرد، سپس فرود آمد تا مواد تازه حاصل از انفجار را جمع‌آوری کند. Hayabusa2 نمونه‌های خود را سال آینده به زمین بازمی‌گرداند. فضاپیمای New Horizons ناسا بسیار دورتر از پلوتو، جسمی ۳۵ کیلومتری با نام Arrokoth را رد کرد. شکل عجیب‌وغریب آن که همانند به دو پنکیک به هم چسبیده است، نزدیک‌ترین نگاه بشریت به جهان سرد و اولیه را به ارمغان آورد.

امسال حتی بازدیدکننده‌ای را از آن‌سوی منظومه شمسی داشتیم. ستاره دنباله‌دار بین ستاره‌ای ۲۱/Borisov در اوایل ماه جاری از کنار خورشید گذشت. این مورد بعد از Oumuamua در سال ۲۰۱۷ دومین مورد شناخته‌شده است که از منظومه شمسی ما بازدید کرده است.

بحث داغ

بر روی زمین اما سال سخت دیگری برای محیط‌زیست بود. طبق هشداری در گزارش پلتفرم سیاسی- علمی بین‌دولت‌ها در مورد تنوع زیستی و خدمات اکوسیستم، تاکنون تا یک میلیون گونه گیاهی و جانوری با خطر انقراض روبرو هستند. هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) در گزارش ویژه خواستار تلاش ویژه برای مهار تقاضا زمین‌های کشاورزی ازجمله افرادی که به سمت رژیم غذایی گیاهی روی آورده‌اند، شد. IPCC گفت، بدون چنین عملی، دولت‌ها از اهداف جمعی خود تحت توافق‌نامه اقلیمی ۲۰۱۵ پاریس که در آن کشورها توافق کردند که گرم شدن کره زمین را تا بیش از ۲ درجه سانتی‌گراد بالاتر از سطح پیش از تولید صنعتی محدود کنند، کوتاهی خواهند کرد.

اما به نظر می‌رسید که روندهای سیاسی در جهت مخالف حرکت می‌کنند. در برزیل، رئیس‌جمهور پوپولیست، جایر بولسونارو، در ژانویه دستورکاری شدیداً ضد محیط زیستی را بر عهده گرفت. او بودجه فدرال را برای علم كاهش داد و در ماه جولای دانشمندان دولت خود را به‌دروغ گفتن در مورد شدت جنگل‌زدایی در آمازون متهم كرد. در ایالات‌متحده، رئیس‌جمهور دونالد ترامپ تلاش‌های خود را برای برچیدن مقررات زیست‌محیطی ادامه داد. در ماه ژوئن، آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات‌متحده (EPA) طرحی را برای کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای از نیروگاه‌ها نهایی کرد. در ماه اوت، سازمان حفاظت محیط‌زیست پیشنهادی را برای متوقف کردن استانداردهای بهره‌وری سوخت برای اتومبیل‌ها دنبال کرد و در ماه نوامبر، دولت روند رسمی خروج ایالات‌متحده از توافق پاریس را آغاز کرد.

فعالان در سراسر جهان دست به اعتراضات ازجمله اعتصاب جهانی آب‌وهوا در ماه سپتامبر در برابر عدم نفوذ دولت زدند. میلیون‌ها نفر از مردم در ۱۵۰ کشور جهان که توسط گرتا تونبرگ، فعال امور آب‌وهوای جوانان تحریک‌شده بودند، به خیابان‌ها آمدند و خواستار اقدامات جدی‌تر شدند. در ماه اکتبر، رهبران جوانان علیه ایالت آلاسکا و دولت فدرال کانادا یک پرونده تشکیل دادخواست دادند و اظهار داشتند که با تشویق ‌آن‌ها به استفاده از سوخت‌های فسیلی، حقوق آن‌ها را نقض می‌کنند. دادخواست‌ها بخشی از روند بزرگ‌تری در دعوای اقلیمی هستند، ازجمله پرونده‌ای در هلند. در ماه می، دادگاه عالی هلند درخواست تجدیدنظر دولت در برابر دادخواست مطرح‌شده توسط بنیاد Urgenda، یک سازمان اقلیمی شهروندان که با موفقیت در دادگاه‌های پایین ادعا کرد که دولت هلند باید برای مقابله با تغییرات آب‌وهوا اقدامات بیشتری انجام دهد را دریافت کرد. اگر دادگاه عالی به نفع Urgenda تصمیم بگیرد، دولت نمی‌تواند درخواست تجدیدنظر بیشتر کند.

فشار مرزهای بیولوژیکی

این سال، سالی برای آزمایش محدودیت‌های بیولوژیکی و اخلاقی در آزمایشگاه بود. محققان آمریكایی چهار ساعت پس از قطع شدن سر خوک‌ها، مغز خوک‌ها را با پمپ كردن مایع غنی از مواد مغذی و اکسیژن برای تقلید خون در سرشان، احیا كردند. این ترفند باعث افزایش مصرف قند و سایر عملکردهای متابولیکی شد و این نشان می‌دهد که مغز هنوز کار می‌کند. بااین‌حال محققان هیچ تلاشی برای ترمیم هوشیاری نکردند چون مواد شیمیایی اضافه کردند تا فعالیت نورون‌ها را قبل از شروع آزمایشات متوقف کنند.

در یک آزمایش خارج از بدن دیگر، دانشمندان جنین میمون را در یک ظرف بزرگ نزدیک به ۳ هفته رشد دادند – طولانی‌تر از جنین‌های پریمات‌ها که قبلاً در آزمایشگاه رشد کرده بودند. این کار این سؤال را ایجاد می‌کند که آیا جنین‌های انسانی در آزمایشگاه باید بیش از ۱۴ روز اجازه توسعه پیدا کنند یا خیر، محدودیتی که در بیشتر کشورها ایجادشده است. در ماه سپتامبر، یک تیم تحقیقاتی آمریکایی با رشد جنین انسانی از سلول‌های بنیادی، احتمال ۱۴ روزه را فراهم کرد. به نظر می‌رسید «جنین مصنوعی» از رشد اولیه جنین واقعی انسان تقلید می‌کند. این که آیا رشد جنین مصنوعی در مراحل بعدی جایز است یا نه، بحث اخلاقی حال حاضر است.

ژاپن تسلط خود را در استفاده بالینی سلول‌های بنیادی پرتوان القاشده ادامه داد – سلول‌های بالغی که دوباره به حالت جنینی برنامه‌ریزی می‌شوند. در ماه سپتامبر، یک گروه ژاپنی از این سلول‌های بنیادی برای ساختن صفحاتی از سلول‌های قرنیه استفاده کرد که قابل‌انتقال به زنی که بینایی‌اش رو به افول بود، بود. در دهه گذشته، پزشکان ژاپنی از سلول‌های iPS برای معالجه بیماری پارکینسون و بیماری چشم دیگر استفاده کرده‌اند و امسال به گروهی اجازه داده شد که از سلول‌های بنیادی به‌عنوان درمانی برای آسیب نخاع استفاده کنند. بااین‌حال، هنوز نظر قطعی در مورد اینکه آیا هر یک از این روش‌های درمانی مؤثر است یا نه وجود دارند.

شوک فرهنگی

تحقیقات مربوط به آزار و اذیت، فرهنگ و اخلاق در محیط کار در مؤسسات تحقیقاتی در سراسر جهان ادامه داشته است. کارکنان انجمن ماکس پلانک آلمان گزارش دادند که در یک نظرسنجی گسترده بین ۹۰۰۰ کارمندان،‌تبعیض و زورگویی مبتنی بر جنسیت یک اتفاق معمولی است.

در استرالیا، ۵۰٪ دانشمندان زن که به یک نظرسنجی ملی پاسخ دادند گفتند که در کار با آزار و اذیت روبرو هستند؛ و در ماه اوت، دانشگاه آدلاید پس از تحقیق در مورد «فرهنگ» در این مرکز و در میان اتهامات برخی از همکاران مبنی بر اینکه آن‌ها را مورد آزار و اذیت قرارداد، آلن کوپر، رئیس مرکز معتبر استرالیائی برای DNA باستانی را به حالت تعلیق درآورد. دانشگاه دلیل تعلیق را ارائه نداده است.

در ایالات‌متحده، مؤسسات ملی بهداشت برای اولین بار اعلام كرد كه چه تعداد از دریافت‌کنندگان گرنت آن به دلیل تحقیقات آزار و اذیت جنسی در سال گذشته تحت‌فشار بوده‌اند. این آژانس در ماه فوریه اعلام کرد که در سال ۲۰۱۸ ۱۴ بازرس اصلی جایگزین شد و ۱۴ نفر را نیز از شرکت در پانل‌های بررسی همکار ممنوع کرد. در همین حال، آکادمی ملی علوم ایالات‌متحده سیاستی را برای اخراج اعضای مجرم به آزار و اذیت جنسی تصویب کرد.

و انستیتوی فناوری ماساچوستMIT در کمبریج در حال بررسی ارتباط آن با جفری اپشتین سرمایه‌دار رسوا و مرحوم است. MIT می‌گوید، اپشتین حدود هشت‌صد هزار دلار به دانشگاه اهدا کرده است.

شگفتی‌های کوانتومی

فیزیکدانان در محاسبات کوانتومی به یک نقطه عطفی که مدت‌ها منتظرش بودند، رسیدند. در ماه اکتبر، تیمی در گوگل به Nature گزارش داد که از یک کامپیوتر کوانتومی برای انجام محاسباتی استفاده کرده است که برای یک ماشین کلاسیک، حتی یک ابررایانه عالی و پیشرفته، تقریباً غیرممکن است. خود محاسبه – چک کردن خروجی‌ها از یک مولد عددی تصادفی کوانتومی – کاربرد عملی کمی دارد، اما این‌ کار گامی به‌سوی برنامه‌های آینده رایانه‌های کوانتومی، از طراحی مواد جدید گرفته تا شکستن رمزها، است.

یکی دیگر از واحدهای گوگل، نیروگاه DeepMind، هوش مصنوعی مستقر در لندن، هنگامی‌که نشان داد که برنامه‌های خود به بازی آنلاین چندنفره StarCraft II تسلط پیداکرده‌اند، خبرساز شد؛ و برای اولین بار، یک ربات AI در مسابقات پوکر چندنفره قهرمان شد. اگرچه هوش مصنوعی که می‌تواند بهترین بازیکنان انسانی را در شطرنج یا Go شکست دهد- همان‌طور که DeepMind’s AlphaGo در سال ۲۰۱۶ انجام داد – حیرت‌انگیز هستند، خیلی‌ها این عقیده را دارند که بازی‌های چند‌نفره به دلیل شباهتشان به چالش‌های واقعی زندگی مثل ماشین‌های خودران، محک بهتری برای هوش مصنوعی است.

در اوایل سال، ترانزیستورهای در مقیاس مولکولی وقتی موردتوجه قرار گرفتند که شیمی‌دانان با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی برای دست‌کاری مولکول‌ها، اولین مولکول حلقه‌ای شکل از کربن خالص را ساختند.

ویرایش‌ جنین

با شروع سال ۲۰۱۹، جهان هنوز از اعلام این خبر که دانشمند چینی He Jiankui اولین نوزادان ویرایش شده ژنی را در جهان تولید کرده بود، سردرگم بود. او در تلاش برای مقاوم کردن دو دختر دوقلوی در برابر ویروس HIV، از سیستم CRISPR-Cas9 برای تغییر ژن CCR5 که کد کننده پروتئینی است که HIV برای ورود به سلول استفاده می‌کند، استفاده کرد. در ژانویه، وی پس از تحقیقات وزارت بهداشت چین که مشخص شد وی مقررات ملی را که ممنوعیت استفاده از ویرایش ژن را برای اهداف تولیدمثلی منع کرده است، نقض کرده است، از دانشگاه علم و فناوری جنوبی در شنژن اخراج شد. در ماه مارس، وزارت بهداشت پیش‌نویس آیین‌نامه‌های دیگری را صادر کرد که شامل مجازات شدید برای کسانی می‌شود که قوانین مربوط به ویرایش ژن را در انسان می‌شکنند. در آن ماه، کمیته مشاوره‌ای به سازمان بهداشت جهانی خواستار ایجاد رجیستری جهانی مطالعات ویرایش ژن‌ها شد و با استفاده بالینی ویرایش ژن‌های ارثی در افراد مخالفت کرد.

اما پس‌ازآن، در ماه ژوئن، دانشمند دیگری با جاه‌طلبی برای تولید نوزادان ویرایش شده ژنی صحبت کرد. زیست‌شناس مولکولی روسی، دنیس ربریکوف به Nature گفت که وی در نظر دارد جنین‌های ویرایش شده ژنی را به رحم منتقل کند. اخیراً وی ابراز علاقه کرد که یک جهش مرتبط با ناشنوایی را ترمیم کند و گفت که آزمایشات را برای تحقیقات آغاز کرده است. وی همچنین گفت که او صبر خواهد کرد تا مقامات نظارتی روسیه قبل از کاشت جنین ویرایش شده مجوز بگیرند.

درحالی‌که بحث در مورد ویرایش ژنوم در کلینیک زیاد است، محققان همچنان در مورد فناوری پیشرفت می‌کنند. در ماه اکتبر، تیمی به سرپرستی زیست‌شناس شیمیایی دیوید لیو از انستیتوی MIT و هاروارد در کمبریج، ماساچوست، از روشی به نام prime editing پرده برداشتند. نتایج اولیه نشان می‌دهد که این ابزار جایگزین می‌تواند دقیق‌تر و بهتر از ویرایش استاندارد CRISPR-Cas9 باشد که ممکن است برخی از نگرانی‌های مربوط به ایمنی استفاده از ویرایش ژنی را در انسان کاهش دهد.

تصویری از سلامتی

شیوع مداوم ابولا در جمهوری دموکراتیک شرقی کنگو (DRC) در طول سال شعله‌ور شد و از زمان آغاز اوت سال ۲۰۱۸ بیش از ۲۲۰۰ نفر را کشته است. این دومین اپیدمی وحشتناک ابولا ازنظر کشنده بودن و پیچیده‌ترین آن بدلیل مشکلات منطقه‌ای بود. کسانی که مبتلابه ابولا شدند توسط گروه‌های مسلح موردحمله قرارگرفته‌اند و عدم اعتماد گسترده به مقامات دولتی و امدادگران باعث می‌شود بسیاری از ساکنان از مراکز درمانی دوری کنند. در ماه جولای، سازمان بهداشت جهانی شیوع این بیماری را با بالاترین سطح هشدار «بهداشت عمومی اضطراری همراه با نگرانی بین‌المللی» اعلام کرد.

علیرغم هرج‌ومرج، محققان موفق به انجام اولین آزمایش بزرگ و کنترل‌شده از چهار داروی تجربی ابولا شدند. آن‌ها دریافتند که دو روش درمانی مبتنی بر آنتی‌بادی ۹۰٪ از افرادی که در مراحل اولیه بیماری به دنبال معالجه هستند، درمان می‌کند؛ و کارکنان بهداشت و درمان بیش از ۲۵۶۰۰۰ نفر در DRC شرقی را با واکسن جدید ابولا تولیدشده توسط شرکت دارویی Merck انجام دادند. در ماه نوامبر، این واکسن تبدیل به اولین واکسنی شد که توسط یک آژانس دارویی تأیید شد.

در ایالات‌متحده، شیوع صدمات ریه در مصرف‌کنندگان سیگارهای الکترونیکی موجب کشته شدن بیش از ۵۰ نفر و بستری بیش از ۲۰۰۰ نفر شده است و محققان و مقامات بهداشت عمومی را برای یافتن علت به تکاپو انداخت.

و در ماه مارس، فرد مبتلا به HIV(هویت وی افشا نشده است) پس از پیوند سلول‌های بنیادی گلبول‌های سفید خون خود را با نسخه‌های مقاوم در برابر HIV مبادله كرد و درمان شد. او پس‌ازآنکه «بیمار برلین»، تیموتی ری براون، در سال ۲۰۰۹ عاری از ویروس HIV و لوسمی گزارش شد، دومین بیماری بود که با استفاده از این روش با موفقیت درمان شدند.

مترجم: نگین احمدی جزی

منابع:

Nature ۵۷۶, ۳۵۰-۳۵۳ (۲۰۱۹)

doi: 10.1038/d41586-019-03838-0

https://www.nature.com/articles/d41586-019-03838-0