تحولات علمی 2019 به انتخاب دانشمندان

زهرا خلجی_خبرنگار

سال۲۰۱۹ به پایان خود رسیده است. در این سال جهان شاهد پیشرفت‌های جدید علمی بود و دانشمندان تلاش کردند که دنیا را به جایی بهتر برای زندگی تبدیل کنند. در حوزه علم می‌توان هزاران سوژه را به‌عنوان پیشرفت‌های منتخب فهرست کرد  اما این فهرستی است که گروهی از دانشمندان در همکاری با گاردین برای تحولات مهم علمی سال میلادی گذشته تهیه کرده‌اند.

بیداری جهانی برای مبارزه با گرمایش زمین
انتخاب پروفسور ریچارد بتس، دانشمند هواشناسی در دانشگاه اکستر 

 سال 2019واقعا سالی بود که سرانجام مردم به حرف‌های دانشمندان هواشناسی درباره گرمایش زمین گوش کردند؟ سال گذشته هیأت بین‌المللی برای تغییر آب و هوا (IPCC) چالش مهمی برای محدودکردن گرم‌شدن زمین مطرح کرد. انتشار جهانی گاز CO2 باید طی 12سال به نصف و تا سال2050 به صفر برسد. اما تولید گازهای گلخانه‌ای همچنان در حال افزایش است. البته اجلاس سازمان ملل، گام‌های کوچکی در جهت توافق در مورد چگونگی کاهش آنها برداشته است. فاصله بین هدف و واقعیت درخصوص حذف کامل گازهای گلخانه‌ای هر روز بیشتر  و حتی نزدیک‌شدن به آن نیز سخت‌تر می‌شود. گرتا تونبرگ، دختر نوجوانی که توانست توجه دنیا را به‌خود جلب کند جنبشی جهانی را با اعتصاب مدرسه‌ای آغاز کرد و از دولت‌ها خواست تا «به علم گوش کنند» و طوری عمل کنند که گویا خانه‌شان در آتش است. باوجود اینکه برخی کشورها در مسئله قطع تولید گازهای گلخانه‌ای در حال پیشرفت هستند، اما بعضی کشورها مثل انگلیس هم حالا رسما قطع گازهای گلخانه‌ای را تا سال 2050هدف قرارداده‌اند چون در سال ۲۰۱۹ به‌شدت نگرانی عمومی در این رابطه بالا رفته است.
 اگر این مشکل زودتر حل نشود چه اتفاقاتی رخ می‌دهد؟ گرمایش زمین همین حالا هم تأثیر منفی خودش را با ذوب‌شدن یخچال‌های طبیعی در سراسر جهان و از دست‌رفتن یخ‌های گریلند و افزایش موج گرما و آتش‌سوزی‌های پیاپی جنگل‌ها گذاشته است. انسان نیاز دارد که در شرایط مختلف آب و هوایی زندگی کند. اگرچه لفاظی برخی را قبول نداریم اما گرمای شدید می‌تواند ده‌ها و حتی صدها میلیون نفر را در معرض تنش شدید قرار دهد و منجر به جاری‌شدن سیل از دریاها شود. اگرچه از بدترشدن اوضاع می‌توان جلوگیری کرد اما هرچه زمین گرم‌تر شود، از بین‌بردنش نیز سخت‌تر می‌شود.

 آخرین شانس برای بررسی یخ‌های قطب شمال
هلن چرسکی، فیزیک‌دان و اقیانوس‌شناس

هم‌اکنون در نوک کره زمین یک کشتی یخ‌زده در دریای قطب‌شمال شناور است. این کشتی با نام RV Polarstern در نقطه‌ای در تاریکی و ماه‌ها بدون چشم‌اندازی از نور خورشید، می‌چرخد. قطب شمال هنوز یکی از دورافتاده‌ترین و دست‌نیافتنی‌ترین مناطق زمین به‌حساب می‌آید. ما هنوز درباره شب‌های قطب و زمانی که دمای هوا می‌تواند به راحتی به زیر 30درجه سانتی‌گراد برسد چیزهای کمی می‌دانیم. اما این منطقه برای آب و هوای زمین بسیار مهم و درک آن حیاتی است.
RV Polarstern نام کشتی‌ای است که می‌تواند این خلأ را پر کند و دانش ما را از سطح قطب شمال بالا ببرد. این کشتی بخشی از یک سفر بزرگ قطبی است که احتمالا بزرگ‌ترین سفر به قطب است که انجام می‌شود. ممکن است تکرار این اتفاق تا 20سال دیگر هم امکان پذیر نباشد؛ چرا که شناورشدن در دریایی از یخ برای یک سال و رفتن به اعماق این محیط سرد و وسیع برای دیدن و یادگرفتن آمادگی کاملی می‌طلبد. در طول سال اعزامی (سپتامبر2019 تا سپتامبر 2020)، 600دانشمند با کمک مؤسسات تحقیقاتی دیگر از سراسر جهان، سوار بر این کشتی به کشف می‌پردازند. شکی نیست که اطلاعات جمع‌آوری شده حالا در دانسته‌های ما از قطب شمال و آب‌و هوا انقلابی به پا کرده است.

پیشرفت در مبارزه با ابولا 
ان‌میلس، استاد اقتصاد و سیاست بهداشت دانشکده بهداشت و پزشکی لندن

ابولا در سال 2019 سایه روشنی بود از پیشرفت دسترسی علمی و چالش افزایش سلامت در سخت‌ترین شرایط. در سال2014 بیماری ابولا در آفریقای غربی باعث مرگ بیش از 11هزار نفر شد و زنگ خطری  را برای جامعه جهانی به صدا درآورد. این امر غفلت جهانی درمورد بیماری‌های عفونی که فقط به‌ندرت خطری جهانی را در پی دارد، برجسته کرد. در پایان سال 2019 ما به واکسن ابولا رسیدیم و البته امیدواریم به‌زودی 2داروی درمانی مؤثر این بیماری نیز معرفی شود. ما حالا می‌توانیم با این بیماری عفونی هم مبارزه و هم از شیوعش جلوگیری کنیم. اما شیوع فعلی این بیماری در شرق جمهوری دمکراتیک کنگو 15‌ماه است که به طول انجامیده و موجب مرگ 2هزار نفر شده است. درمان و کنترل در اماکنی که با مشکلات سیاسی، اقتصادی و اجتماعی همراه است همچنان مشکل است. واکسن‌های مؤثر و داروها تنها بخشی از چیزی است که برای جلوگیری از واگیر این بیماری لازم است اما ما باید به دلایل بنیادی بیماری در این شرایط دست پیدا کنیم.

کشف اجداد اولیه اروپایی 
  آدام راتفورد، متخصص ژنتیک و نویسنده

دورانی که هنوز نوجوان بودید و شجره‌نامه خانوادگی را با یک درختچه تمیز درباره سیر تکاملی بشر ترسیم می‌کردید به یاد دارید؟ آن طرح با کشف فسیل‌ها و اضافه‌شدن DNA اجداد انسان کاملا به سطل آشغال انداخته شد. ما حالا درباره ارتباط خانوادگی نسل انسان دچار شک شده‌ایم؛ البته جز آنهایی که میراث‌شان را می‌توانیم در DNA خودمان ببینیم مانند اجداد نئاندرتال و دنیسووا. پیش از این گفته می‌شد که انسان یک گونه آفریقایی است اما حالا می‌دانیم که از سرزمین مادری‌مان پراکندگی‌هایی وجود دارد. امسال ما کشف کردیم که مسیر ما کاملا به یونان می‌رسد.2 اسکلت تخریب‌شده که در سقف غاری در جنوب پلوپونز بودند توسط کاترینا هارواتی و تیمش پیدا شد؛ یکی نئاندرتال و با قدمتی 170هزار ساله و دیگری هومو ساپینز و باقدمتی بیش از 210هزار ساله. سن این اسکلت‌ها بسیار بیشتر از اسکلت‌هایی است که پیش از این کشف شده بودند. به‌نظر نمی‌رسد انقلابی که درباره اجداد انسان صورت گرفته است فعلا قصد تمام‌شدن داشته باشد.

 پیشرفت در تحقیقات اکسیژن خون
پروفسور کوین فانگ از دانشگاه لندن 

 در برونئی به سختی  از کوهی بالا می‌رفتم. راهنما با دستانی در جیب با تکه سنگی فوتبال بازی می‌کرد. یک روز و نیم زمان برد تا به قله برسم. وقتی پرسیدم این مسیر چقدر برایت زمان می‌برد، گفت:  3ساعت. مکانیسم‌های مولکولی که سازگاری فوق بشری با زندگی در ارتفاعات را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد، حول فاکتورهای القایی هیپوکسی می‌چرخد. این مواد باعث تغییر در تعداد زیادی ژن می‌شود که در کنار هم به تنظیم سطح اکسیژن کمک می‌کنند. این اکتشاف به توضیح چگونگی سنجش میزان اکسیژن کمک کرده و دانشمندان را در مکانیسم‌هایی که اجازه می‌دهد بدن درصورت تقاضای اکسیژن بیش از حد، باز هم سازگار بماند، کمک می‌کند. سرپیتر راتکلیف، گرگ سمنزا و ویلیام کائلین مشترکا جایزه نوبل را برای شراکت در این کشف گرفتند. HIF‌ ها و تنظیم سطح اکسیژن تقریبا در تمام جنبه‌های زندگی، چه در سلامتی و چه در بیماری، از اهمیت بسیاری برخوردار است. این کار قبلاً برای تولید دارو برای درمان کم خونی اعمال شده و ممکن است روزی منجر به درمان‌های جدید سکته مغزی، آسیب نخاعی، التهاب مزمن و حتی سرطان شود.

دوام باتری‌ها 
سیف الاسلام، استاد شیمی مواد از دانشگاه بث

باتری‌های یون لیتیومی قابل شارژ موجب انقلاب جهانی در وسایل قابل حمل الکترونیک شد. اکتبر سال۲۰۱۹، جان گودایناف از دانشگاه تگزاس در آستین، استان ویتینگام از دانشگاه بینگامتون نیویورک و آکیرا یوشینو از دانشگاه میخوی ژاپن، سه پیشرو در حوزه باتری یون لیتیومی جایزه نوبل شیمی را دریافت کردند. مدت‌ها بود که جای خالی چنین جایزه‌ای در سطح نوبل حس می‌شد و سرانجام یک محفل مهم علمی شیمی مواد را به رسمیت شناخت.  دلایل زیادی وجود دارد که از این خبر استقبال کنیم یکی از آنها این است که جان گودایناف در 97سالگی پیرترین فردی است که تاکنون موفق به کسب جایزه نوبل شده است. دیگر اینکه مواد جدیدی در قلب تکنولوژی سبز وجود دارد و می‌تواند مسیر زندگی و کار ما را تغییر دهد و باتری‌ها را برای وسایل نقلیه برقی و ذخیره انرژی از باد و خورشید تقویت کند.

ثبت نخستین تصویر از یک سیاه‌چاله 
جان باتروورث، پروفسور فیزیک‌دانشگاه لندن

نمایشی خیره‌کننده از قوانین فیزیک در نخستین تصویر سیاه‌چاله با تلسکوپ افق رویداد گرفته شد. این سیاه‌چاله با یک حلقه درخشان آتشین که آن را نمادین کرده در مرکز کهکشان مسیه 87 واقع شده است و 54سال نوری فاصله دارد. ۱۰ آوریل ۲۰۱۹ نخستین تصویر سیاه‌چاله در کهکشان مسیه۸۷ توسط همکاران EHT در اختیار عموم قرار گرفت. هر چند نخستین‌بودن در دنیا مهم است اما این عکس غیر از آنکه اولین تصویر واقعی است که ما از یک سیاه‌چاله دیده‌ایم نشان داد که چقدر تئوری‌ها، معادلات و مدل‌های تعریف‌شده ذهنی ما از عالم دقیق هستند. این عکس تنها تصویری از یک سیاه‌چاله نیست. قابی از تمام علم بشر است؛ قدم مهم دیگری در شناختن میلیون‌ها ناشناخته ما از هستی است. تئوری نسبیت اینشتین چنین چیزی را پیش‌بینی می‌کرد. این گرداب فاجعه‌آمیز ممکن است فراتر از تصورات ما باشد اما فراتر از ریاضیات نیست. سیاه‌چاله خودش به تنهایی نادیدنی است. سیاه‌چاله به‌عنوان عجیب‌ترین جرم فضایی در واقع ناحیه‌ای از فضا-زمان است که آن‌قدر اثر گرانشی بالایی دارد که هیچ‌چیز، حتی ذرات و تابش‌های الکترومغناظیسی ازجمله نور توان گریز از آن را ندارند؛ در واقع سیاه‌چاله همه‌‌چیز را می‌بلعد. در این میان از خود سیاه‌چاله نمی‌توان عکسی گرفت چون برای ثبت یک تصویر لازم است نوری از سوژه به دوربین‌های ما برسد. هر چند هیچ نوری پس از عبور از افق رویداد به بیرون درز نمی‌کند اما ماده‌ای که اطراف سیاه‌چاله را در برگرفته و در حال سقوط به درون آن است، همینطور که دور سیاه‌چاله می‌گردد و نزدیک‌تر می‌شود، چنان گرم می‌شود که شروع به درخشش می‌کند. در واقع دانشمندان موفق شده‌اند تصویری از افق رویداد یک سیاه‌چاله را ثبت کنند. نقطه بی‌بازگشت سیاه‌چاله که افق رویداد نامیده می‌شود، رمز مهم رصد آنهاست. با اینکه امکان رصد مستقیم سیاه‌چاله وجود ندارد، می‌توان از اثر افق رویداد آن عکسبرداری کرد.  در اینجا مکانیک کوانتومی و نسبیت باهم درگیر می‌شوند.  سرانجام همکاری جهانی لازم برای گرفتن این عکس نشان داد ما می‌توانیم در مقیاس جهانی بایکدیگر برای رسیدن به یک هدف مشترک کار کنیم. علم به ما ثابت کرد که اگر به‌عنوان یک گونه انسانی می‌خواهیم زنده بمانیم و به اکتشافات جهان شگفت‌انگیز بپردازیم باید خودمان را پیدا کنیم.

وعده‌ها و ترس‌های اصلاح‌ژنتیک 
رابین لاول بج، رهبر گروه مؤسسه فرانسیس کریک لندن

در نوامبر 2018با اعلام یک پزشک دانشمند چینی موج شوکه‌کننده‌ای در مسیر اصلاح ژنتیک به راه افتاد. جیانکوی هه دانشمندی بود که با اصلاح ژنتیک باعث شد تا 2‌دختر با مقاومت بدنی نسبت به ویروس HIV متولد شوند. حرکت او در دنیای پزشکی بسیار مجادله‌آمیز بود. این اتفاق در سال2019 بازتاب شدیدی داشت. 
متخصصان دانشگاه علوم و فناوری شنژن آزمایش‌هایی را برای جایگزین کردن ژن CCR5 صورت داده‌اند که ویروس HIV هنگام آلوده‌کردن بدن انسان از آن استفاده می‌کند. بدین‌منظور از روش پیشرفته CRISPR/Cas9 استفاده شده که طی آن بخشی از DNA جدا شده و با توالی دیگری جایگزین می‌شود.
البته از نظر پزشکی کار او اقدامی غلط بود چون او نسبت به عملکرد طبیعی و علمی بالینی این اصلاح ژنتیک بی‌اعتنا بود و خطرات کودکانی که متولد می‌شوند را نادیده گرفت. اما این کار باعث شد که چشم‌انداز اصلاح ژنتیک ما سریع تغییر کند. علم اصلاح ژن و کاربرد آن در هر دو زمینه علمی و بالینی به سرعت در حال پیشرفت است. یک روش جدید و خلاقانه با نام ویرایش نخست توسط دیوید لیو و همکارانش به‌وجود آمده که می‌تواند بدون مشکلاتی که در نسخه ابتدایی- مانند آنچه جیانکوی هه انجام داد- تغییرات جزئی در DNA ایجاد کند. از نظر تئوری 85درصد جهش‌هایی که موجب مشکلات بیماری در انسان می‌شود می‌تواند با ویرایش نخستین، اصلاح شود که آینده روشنی را می‌سازد. راه‌هایی که حیوانات و گیاهان در برابر بیماری مقاوم می‌شوند و به گیاهان اجازه می‌دهد با تغییرات آب و هوایی سازگار شوند با اصلاح ژن پیشرفت کرده است. امسال ما جهش بزرگی در درمان بیماران مبتلا به بیماری‌های ژنتیک داشتیم.