Raumfahrt

Im Jahr 2020 wechselte das Rennen in den Weltraum den Gang. Der Start des SpaceX-Fahrzeugs Crew Dragon im Mai war das erste Mal, dass ein Privatfahrzeug Astronauten zur Internationalen Raumstation (ISS) gebracht hatte., Es war zutiefst beeindruckend, aber auch gesichtslos… schlanke, weiße Innenwände ersetzten die komplexen Instrumententafeln alter Instrumente und es war klar, dass die beiden Testpiloten an Bord größtenteils Passagiere waren, ohne direkte Kontrolle über den Flug. Im November, Crew Dragon war das erste private Raumschiff, das von der Nasa vollständig zertifiziert wurde, um Menschen zur ISS zu transportieren, und lieferte später in diesem Monat vier Astronauten an die Umlaufbahnstation. Dieses Taxi ist vielleicht nicht billig, aber es ist hier zu bleiben und es ist ein Game-Changer.

Die Frage, wem der Himmel gehört, ist ebenfalls in einem kritischen Moment., Im April 2020 befanden sich 2.666 Satelliten im Orbit um die Erde. Aber das Zeitalter der mega-Konstellation an. Das Starlink-Projekt von Elon Musk erreichte in diesem Jahr 955 umlaufende Satelliten, wobei in den nächsten sechs Jahren entweder 11,000 oder 41,000 mehr fällig sind. Diese Megakonstellationen bieten große Vorteile: bessere Internetverbindung an abgelegenen Orten, gleichmäßigere Datendienste und mehr., Aber da dieses Netz von Satelliten die Erde umgibt, werden wir mit einem immer größer werdenden Risiko von Kollisionen, Weltraummüll und Interferenzen kämpfen müssen, die sich auf erdgestützte Teleskope und Lichtverschmutzung auswirken. Einer der auffälligsten Gewinner des diesjährigen Wettbewerbs „Royal Observatory Greenwich Astronomy Photographer of the Year“ hieß Prison of Technology und zeigte einen atemberaubenden Nachthimmel, der von Satellitenspuren überlagert wurde. Die Frage, wer entscheidet und ob die Regulierung mit der Realität Schritt halten kann, wird 2021 immer lauter., Helen Czerski

Helen Czerski ist Physikerin, Ozeanografin und Fernsehmoderatorin

Proteinprädiktoren

Stellen Sie sich vor, Sie lesen Noten und wissen, wie eine Melodie klingt, haben aber keine Ahnung, wie Sie die Instrumente spielen sollen., Das ist, wo wir in der Biologie waren, bis im letzten Monat, wenn künstliche Intelligenz Unternehmen DeepMind swooped in und, durch bloße Rechenkraft, knirschte ein ansonsten hartnäckiges Problem.

Die Noten hier sind die Grundlagen der Genetik. Gene bestehen aus DNA und kodieren Proteine, und alles Leben besteht aus oder durch Proteine. Wir können den genetischen Code leicht lesen und ein Gen in das Grundprotein übersetzen. Aber Proteine arbeiten in drei Dimensionen, genau gefaltet in Klumpen und Blobs., Dies sind die Enzyme, die verdauen, die Strukturen, die Knochen und Muskeln und Gehirn aufbauen – das ist die Leistung. Dieser entscheidende Schritt ist derjenige, mit dem wir zu kämpfen hatten-zu verstehen, wie Sie ein 2D-Protein in seine 3D-Funktionsversion integrieren. DeepMinds AlphaFold-Programm wurde im November validiert und schlug alle anderen bekannten Techniken zur Vorhersage von Proteinstrukturen mit den Händen.

Es ist atemberaubende Arbeit. Wenn es darum geht, Medikamente zu entwerfen oder einfach zu verstehen, wie ein Protein funktioniert – oder bei einer Krankheit schief geht–, ist es wichtig, das Protein in drei Dimensionen zu verstehen., Denken Sie daran, dass wir den Prozess immer noch nicht wirklich verstehen, aber zumindest vorhersagen können, wie er sich entwickeln wird, da dies eine KI-Lösung ist. Meine Vorhersage ist, dass dies der erste Nobelpreis für eine KI sein wird. Adam Rutherford

Adam Rutherford ist die Moderatorin von Radio 4 ist Innerhalb der Wissenschaft und der Autor von Wie zu Behaupten, Mit einer Rassistischen

Genom-editing-Technologie

In diesem Jahr wurde Emmanuelle Charpentier und Jennifer A Doudna der Nobelpreis für Chemie für ihre Entdeckung der Crispr/Cas9-Genombearbeitungstechnologie verliehen. Crispr / Cas9 war ursprünglich ein bakterielles Immunsystem, das spezifische genetische Sequenzen nachweist und zerstört, die von Viren übertragen werden, die Bakterien infizieren.,

Nach der ersten Beschreibung durch Charpentier und Doudna im Jahr 2012 erkannten Forscher rund um den Globus schnell das revolutionäre Potenzial dieses Systems: Anstatt auf virale DNA abzuzielen, konnte Crispr / Cas9 an jedem Ort im Genom fast jedes Organismus präzise eingesetzt werden, wobei das Genom speziell für ein immer vielfältigeres Anwendungsspektrum geschnitten und modifiziert wurde., Die Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit dieser Technologie ermöglichte es, Organismen genetisch zu entwickeln, die für die traditionellen Werkzeuge zur genetischen Manipulation lange Zeit unzugänglich waren.

In diesem Jahr wurde beispielsweise die Crispr/Cas9-Toolbox erweitert, um die hochpräzise Genommodifikation von Kulturpflanzen wie Reis und Weizen zu ermöglichen., Da Crispr-basierte Methoden keine Narben oder fremdes genetisches Material im Pflanzengenom hinterlassen,ist dieser Ansatz optimal für die Einführung günstiger Merkmale, beispielsweise unter Verwendung von Sequenzen traditioneller Sorten zur Herstellung von trockenheitstoleranten, insektenresistenten und anderen Hochleistungskulturen.

Natürlich hat Crispr / Cas9 auch seinen Weg in die Klinik zur Behandlung menschlicher Krankheiten gefunden. Zum Beispiel wurden im Jahr 2020 die ersten klinischen Studien zur Crispr-basierten Umprogrammierung menschlicher Blutzellen zur Bekämpfung ansonsten unbehandelbarer Krebsarten durchgeführt.,

Und schließlich hat sich die Crispr/Cas9-Technologie als Immunantwort für die Viruszerstörung zu ihren Wurzeln zurückgezogen: Mehrere Forschungsgruppen untersuchen die Möglichkeit, ein Crispr/Cas9-System in menschliche Zellen einzuführen, insbesondere in die Epithelauskleidungen der Lunge, um das genetische Material eindringender Atemwegsviren zu zerstören. Eriko Takano

Eriko Takano ist Professor für synthetische Biologie an der Manchester University

Armut bekämpfen, Entwaldung reduzieren

Jahrzehntelange Erfahrung hat diejenigen von uns, die im Schutz tropischer Wälder arbeiten, dazu gebracht,“ Win-Wins “ skeptisch zu sehen (wo das Sparen der Umwelt auch zur Verringerung der Armut beiträgt). Eine überraschende neue Studie hat gezeigt, dass ein Programm zur Verringerung der Armut als Nebeneffekt die Entwaldung erheblich reduziert hat.,

Viele Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen machen Sozialleistungen an arme Haushalte davon abhängig, dass sie sicherstellen, dass ihre Kinder Schulen besuchen, Gesundheitschecks besuchen usw. Die Idee ist, dass diese „bedingten Geldtransfers“ nicht nur die Einkommen erhöhen, sondern auch dazu beitragen, den Kreislauf der Armut zu durchbrechen.

Die Forscher untersuchten die Einführung des bedingten Geldtransferprogramms Indonesiens in mehr als 7,000 ländlichen Walddörfern. Sie stellten fest, dass die Zahlungen (die nichts mit Umweltzielen zu tun haben) die Entwaldung um etwa 30% reduzierten., Dies wäre ein beeindruckendes Ergebnis, wenn die Regelung darauf abzielte, die Entwaldung zu vermeiden.

Die Bekämpfung der globalen Armut und die Verlangsamung der tropischen Entwaldung sind zwei der größten Herausforderungen, vor denen wir stehen. Diese Studie ist zwar kein Allheilmittel, bietet jedoch die Hoffnung, dass die Linderung der Armut zumindest unter bestimmten Umständen zur Verlangsamung der Entwaldung beitragen kann – von entscheidender Bedeutung, wenn wir katastrophalen Klimawandel vermeiden und den Verlust der biologischen Vielfalt reduzieren wollen., Julia Jones PG

Julia PG Jones ist professor in conservation science an der Bangor University

Netto-null-Treibhausgasemissionen

Als die britische Regierung im Juni 2019 ihr Ziel von 2050 Netto-Null-Treibhausgasemissionen in das Gesetz einführte, wäre Ihnen vergeben worden, wenn Sie sich gefragt hätten, ob diese Last-Gasp-Gesetzgebung der Regierung von Theresa May einen Unterschied machen würde. Doch es tat. Sitzungssäle, Bürgermeister und Regierungen fingen nicht nur an, Ziele zu setzen, sondern erarbeiteten Pläne für die Anreise. Bis Februar zeigte die Analyse, dass fast die Hälfte des BIP der Welt durch Netto-Null-Ziele abgedeckt war., Dann, im vergangenen September, erklärte China ein Netto-Null-Ziel, wobei Japan und Südkorea heiß auf den Fersen waren. Diese Ziele werden von der neuesten Klimaforschung informiert, die im selben Zeitraum Vorhersagen über die zukünftige Erwärmung bestätigen und die ständig wachsenden Risiken, denen wir mit der Erwärmung der Welt gegenüberstehen, detailliert beschreiben konnte. Dies hat net Zero zu einem globalen Imperativ gemacht: Es geht nicht mehr darum, ob, sondern wann. Der nächste Kampf wird mit unseren Autos sein; Wir werden nicht gewinnen, indem wir gegen die Benzinköpfe kämpfen, wir müssen einfach kleine Elektroautos und Fahrräder zur akzeptierten Norm machen., Es ist ein Kampf, den sich die Welt nicht leisten kann zu verlieren, und dieses Mal ist es persönlich. Piers Forster

Piers Forster ist Professor für Physical Climate Change und Direktor des Priestley International Centre for Climate an der University of Leeds

New hope for PTSD treatment

Kindheitsmisshandlung ist schlecht für die psychische Gesundheit von Erwachsenen., Aber was ist am wichtigsten: Was passiert mit uns als Kindern oder woran erinnern wir uns? Eine Längsschnittstudie mit einer einzigartigen Kohorte im Mittleren Westen der USA ergab überraschende Ergebnisse im Jahr 2020: Kinder, die missbraucht oder vernachlässigt wurden, wie durch gleichzeitige Gerichtsakten bestätigt, hatten später nur eine schlechtere psychische Gesundheit, wenn sie sich an das Trauma im Erwachsenenalter erinnerten. Und Erwachsene, die sich an Misshandlungen in der Kindheit erinnerten, hatten gleichermaßen ein erhöhtes Risiko für Depressionen, Angstzustände, PTBS und Drogenmissbrauch, unabhängig davon, ob objektive Beweise für Missbrauch oder Vernachlässigung vorlagen oder nicht., Diejenigen Kinder, die Misshandlungen erlitten hatten, sich aber nicht daran erinnerten, als sie etwa 20 Jahre später gefragt wurden, hatten kein höheres Risiko für psychiatrische Probleme als Kinder, die nie missbraucht oder vernachlässigt wurden.

Könnte die Erinnerung an Misshandlungen in der Kindheit eher das Ergebnis als die Ursache einer schlechten psychischen Gesundheit von Erwachsenen sein? Eine depressive Person kann sich negativ über ihr Leben fühlen und voreingenommen sein, sich an schlechte Ereignisse zu erinnern. Die Autoren, die Professoren Danese und Widom, stellten jedoch fest, dass ihre Ergebnisse aufstanden, wenn sie diejenigen mit psychiatrischen Schwierigkeiten zum Zeitpunkt des Rückrufs ausschlossen.,

Obwohl überraschend, bietet der starke Zusammenhang zwischen subjektiven Anzeichen von Misshandlung und schlechter psychischer Gesundheit neue Hoffnung für die Behandlung. Unsere Wahrnehmungen und Erinnerungen, die prägen, wie wir über uns selbst und andere denken, können selbst geformt werden – wie bei Behandlungen für PTBS. Letztendlich, sagt Professor Danese, zeigt diese Arbeit, dass junge Menschen nicht durch ihre negativen Lebenserfahrungen definiert werden – eine Botschaft, die heute wichtiger denn je ist., Francesca Happé

Francesca Happé ist professor für kognitive Neurowissenschaften und Direktor des MRC Social, Genetic and Developmental Psychiatry Centre, King ‚ s College London

gibt es Leben auf der Venus?

Meine lieblingswissenschaftliche Geschichte des Jahres kam im September mit der Ankündigung der Entdeckung von Phosphin, einem giftigen Gas, in der Atmosphäre der Venus. Dies sorgte über die planetarische Wissenschaftsgemeinschaft hinaus für Aufsehen, da Phosphin ein Indikator für das Vorhandensein von Leben sein kann. Niemand hatte ernsthaft die Möglichkeit eines außerirdischen Lebens auf der Venus unterhalten – es ist so ein schrecklicher Ort (für uns Erdlinge sowieso)., Phosphin muss nicht unbedingt von lebenden Organismen produziert worden sein – schließlich gibt es Phosphin auf Jupiter, wo die Temperatur und der Druck hoch genug sind, um es durch einfache alte (nicht biologische) chemische Prozesse zu produzieren. Aber Venus ist nicht massiv genug für solche Prozesse, daher die Aufregung.

Im November wurden die ersten Daten erneut analysiert und die Menge an Phosphin (in Teilen pro Milliarde) nach unten korrigiert, aber es ist immer noch da und es ist immer noch rätselhaft., Trotzdem wird das kluge Geld nicht von Venusianern produziert, sondern eher aus phosphorbasierten Verbindungen, die durch geologische Prozesse an der Oberfläche hergestellt werden und dann Phosphin bilden können, wenn sie in die Atmosphäre aufsteigen.

Obwohl diese Nachricht die Existenz von Außerirdischen nicht bestätigt, ist es wahrscheinlich, dass wir, wenn wir das Leben anderswo im Universum entdecken, es auf diese Weise tun: indem wir Licht analysieren, das durchgeht und mit sogenannten „Biosignatur“-Chemikalien in den Atmosphären von Exoplaneten interagiert., Jim Al-Khalili

Jim Al-Khalili ist Moderator des Life Scientific und Professor für theoretische Physik und Lehrstuhl für öffentliches Engagement in der Wissenschaft an der University of Surrey

Black scientists advance

Nach dem Tod von George Floyd wird 2020 Das Jahr sein, in dem die Welt die Worte „Black Lives Matter!“Rassismus hat seine Folgen., Die statistischen Giganten Karl Pearson und Ronald Fisher werden weltweit in der wissenschaftlichen Gemeinschaft gefeiert. Ihre Werke basieren jedoch auf Eugenik, deren Prämisse ist, dass schwarze Menschen intellektuell minderwertig sind.

Einige haben argumentiert, dass Pearson und Fishers rassistische Ansichten keine Rolle spielen, aber George Floyds Tod zwang die Welt, einschließlich der wissenschaftlichen Gemeinschaft, einen guten Blick auf sich selbst zu werfen. Pearson und Fishers Vermächtnis ist, dass schwarze Wissenschaftler sich trotz Studien, die zeigen, dass sie oft innovativer sind, weiterhin als würdig erweisen müssen., Darüber hinaus ist das Feld der Eugenik in das politische Feld eingetreten, wie kürzlich durch den Rücktritt eines Boris Johnson-Beraters aufgedeckt wurde, der glaubt, dass Rasse und Intelligenz miteinander verbunden sind.

Trotz der Herausforderungen und des Pearson/Fisher-Vermächtnisses gab es Erfolge. Prof Christopher Jackson wird der erste schwarze Wissenschaftler sein, der in fast 200 Jahren den Weihnachtsvortrag der Royal Institution hält. Was mich betrifft, wurde ich der erste schwarze Präsident des Instituts für Mathematik und seine Anwendungen. Also, sag es laut, ich bin schwarz und stolz., Nira Chamberlain

Dr. Nira Chamberlain ist Präsidentin des Institute of Mathematics and its Applications und Visiting Fellow an der Loughborough University

Lab-grown meat

bis zur Mitte des Jahrhunderts wird es 9 Milliarden Menschen auf der Erde., Wie können sie richtig ernährt werden, ohne in die Artenvielfalt einzugreifen und ohne zu viel Energie zu verbrauchen? Bereits jetzt gibt es mehr Biomasse in Hühnern und Puten als in allen Wildvögeln der Welt. Und die Biomasse in den Tieren, die wir essen, ist mehr als 10 Mal so groß wie bei wilden Säugetieren.

Ernährungsinnovationen werden benötigt. Einige von ihnen sind ohne „Grenzwissenschaft“ machbar: Zum Beispiel die Umwandlung von Insekten-sehr nahrhaft und proteinreich – in schmackhafte Nahrung und die Herstellung von künstlichem Fleisch aus pflanzlichem Eiweiß., Letztere Burger (hauptsächlich aus Weizen, Kokosnuss und Kartoffeln) werden seit 2015 von einer kalifornischen Firma namens Impossible Foods verkauft. Es wird jedoch eine Weile dauern, bis diese Burger fleischfressende Feinschmecker befriedigen werden, für die Rote-Bete-Saft ein schlechter Ersatz für Blut ist.

Aber Biochemiker haben Durchbrüche gemacht. Es ist möglich, Fleisch zu „züchten“, indem man ein paar Zellen von einem Tier nimmt und dann das Wachstum mit geeigneten Nährstoffen stimuliert. Erst letzten Monat genehmigte Singapurs Lebensmittelaufsichtsbehörde den Verkauf dieses „kultivierten“ Fleisches, das von US-Startup Eat Just entwickelt wurde., Akzeptable Fleischersatzstoffe bewirken eine gutartige Veränderung in der Art, wie wir uns selbst ernähren. Sie sind ein ökologischer Vorteil – und für viele von uns auch ein ethischer Fortschritt; Zukünftige Generationen werden entsetzt auf die heute vorherrschenden Techniken der „Fabriklandwirtschaft“ zurückblicken. Wir können optimistisch in diese Richtung gehen. Martin Rees

Martin Rees ist Astrophysiker und Astronom

Der erste Raumtemperatursupraleiter

Seit der ersten Nutzung von Elektrizität war ein großer wissenschaftlicher heiliger Gral die Suche nach einem Supraleiter bei Raumtemperatur. Supraleiter sind Materialien, die keinen elektrischen Widerstand aufweisen und die Tür zu verlustarmen Stromleitungen oder schwebenden Maglev-Zügen öffnen könnten. Diese Materialien zeigen diese bemerkenswerte Eigenschaft jedoch typischerweise nur bei extrem kalten Temperaturen – mehr als 50 ° C unter Raumtemperatur.,

Im Oktober kam der spannende Bericht des ersten Raumtemperatur-Supraleiters aus einem Team um Ranga Dias von der University of Rochester im US – Bundesstaat New York-aufbauend auf der Arbeit der Gruppe um Mikhail Eremets am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz.

Aber es gibt einen ernsthaften Fang. Unter Verwendung einer Diamant-Ambosszelle wurden extrem hohe Drücke von rund 270 Gigapascal – mehr als das 2 – fache der Erdatmosphäre-benötigt, um eine Verbindung aus Kohlenstoff, Schwefel und Wasserstoff zu pressen, um die Supraleitung anzuzeigen., Während solch extremer Druck bedeutet, dass wir uns von praktischen Anwendungen nicht mitreißen lassen können, ist diese Entdeckung immer noch eine wichtige wissenschaftliche Errungenschaft.

Dieses Thema führt mich in die Vergangenheit zurück – ich habe gute Erinnerungen daran, Kupferoxid-Supraleiter Ende der 1980er Jahre als Postdoktorand an den Eastman Kodak Labs, ebenfalls in Rochester, zu studieren. Der Durchbruch in diesem Jahr ist ein wichtiger Meilenstein, und die Hoffnung ist jetzt, dass in naher Zukunft ein Supraleiter bei Raumtemperatur mit viel niedrigeren Drücken gefunden wird., Saiful Islam

Saiful Islam ist professor für materialchemie an der Universität von Bath

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