w 2020 roku wyścig w kosmos zmienił bieg. Majowy start załogi pojazdu SpaceX Dragon był pierwszym, gdy prywatny pojazd dostarczył astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS)., Było to bardzo imponujące, ale również pozbawione cech … eleganckie, białe ściany wewnętrzne zastąpiły złożone panele przyrządów starych, i było jasne, że dwaj piloci testowi na pokładzie byli w większości pasażerami, bez bezpośredniej kontroli nad lotem. W listopadzie Crew Dragon stał się pierwszym prywatnym statkiem kosmicznym w pełni certyfikowanym przez Nasa do transportu ludzi na ISS, a później tego samego miesiąca dostarczył czterech astronautów na stację orbitalną. Ta taksówka może nie być tania, ale jest tutaj, aby zatrzymać i to zmienia grę.
pytanie, Kto jest właścicielem nieba, jest również w krytycznym momencie., W kwietniu 2020 na orbicie okołoziemskiej znajdowało się 2666 satelitów. Ale wiek mega-konstelacji świta. Projekt Starlink Elona Muska osiągnął w tym roku 955 orbitujących satelitów. w ciągu najbliższych sześciu lat będzie ich 11 000 lub 41 000. Te mega-konstelacje oferują duże korzyści: lepszą łączność z Internetem w odległych miejscach, bardziej równomiernie dostępne usługi danych i wiele więcej., Ale ponieważ ta sieć satelitów otacza ziemię, będziemy musieli zmagać się z coraz większym ryzykiem kolizji, kosmicznych śmieci, zakłóceń pasma, które wpłyną na teleskopy ziemskie i zanieczyszczenie światłem. Jeden z najbardziej uderzających zwycięzców tegorocznego konkursu Royal Observatory Greenwich Astronomy Photographer of the Year został nazwany więzieniem technologii, pokazując oszałamiające nocne niebo pokryte śladami satelitów. Kwestia, kto decyduje i czy regulacja nadąża za rzeczywistością, będzie coraz głośniejsza w 2021 roku., Helen Czerski
Helen Czerski jest fizykiem, oceanografem i prezenterem telewizyjnym
predyktory białka
sieć sztucznej inteligencji Alpha Fold firmy DeepMind jest w stanie wywnioskować kształt 3D białka z sekwencji aminokwasów. Fotografia: DeepMind
wyobraź sobie czytanie nut i wiedząc, jak brzmi melodia, ale nie mając wiele pojęcia, jak grać na instrumentach., Tam byliśmy w biologii, aż do zeszłego miesiąca, kiedy firma sztucznej inteligencji DeepMind wpadła i, przez czystą siłę obliczeniową, złamała trudną do rozwiązania problem.
nuty to podstawy genetyki. Geny są zbudowane z DNA i kodują białka, a całe życie jest zbudowane z białek lub przez białka. Możemy łatwo odczytać kod genetyczny, i możemy przetłumaczyć gen na podstawowe białko. Ale białka działają w trzech wymiarach, precyzyjnie złożone w grudki i plamy., Są to enzymy, które trawią, struktury, które budują kości, mięśnie i mózg-to jest wydajność. Ten kluczowy krok to ten, z którym walczyliśmy – zrozumienie, w jaki sposób tworzysz białko 2D w jego funkcjonalnej wersji 3D. Program alphafold DeepMind został zatwierdzony w listopadzie, pokonując wszystkie inne znane techniki przewidywania struktur białkowych.
to oszałamiająca praca. Jeśli chodzi o projektowanie leków, lub po prostu zrozumienie, jak działa białko – lub idzie źle w chorobie – zrozumienie białka w trzech wymiarach jest niezbędne., Należy pamiętać, że ponieważ jest to rozwiązanie AI, nadal nie do końca rozumiemy ten proces, ale przynajmniej możemy przewidzieć, jak się rozwinie. Przewiduję, że będzie to pierwsza nagroda Nobla dla sztucznej inteligencji. Adam Rutherford
Adam Rutherford jest prezenterem Radio 4 ' S Inside Science i autorem How to Argue With a Rasistow
technologia edycji genomu
Jennifer Doudna i Emmanuelle Charpentier zostały nagrodzone 2020 Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii za opracowanie Crispr/ Cas9 narzędzie do edycji genomu., Zdjęcie: Alexander Heinl / AP
w tym roku w końcu zobaczył Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznane Emmanuelle Charpentier i Jennifer a Doudna za odkrycie Crispr / Cas9 technologii edycji genomu. Crispr / Cas9 był pierwotnie bakteryjnym układem odpornościowym, wykrywającym i niszczącym określone sekwencje genetyczne przenoszone przez wirusy infekujące bakterie.,
po pierwszym opisie przez Charpentiera i Doudna w 2012 roku, naukowcy na całym świecie szybko zdali sobie sprawę z rewolucyjnego potencjału tego systemu: zamiast celować wirusowego DNA, Crispr / Cas9 może być repurposed do precyzyjnego domu w dowolnym miejscu w genomie prawie każdego organizmu, specjalnie cięcia i modyfikowania genomu dla coraz bardziej zróżnicowanego zakresu zastosowań., Wszechstronność i łatwość użycia tej technologii umożliwiła inżynierię genetyczną organizmów, które od dawna były niedostępne dla tradycyjnych narzędzi manipulacji genetycznej.
na przykład w tym roku Zestaw Narzędzi Crispr/Cas9 został rozszerzony, aby umożliwić precyzyjną modyfikację genomu roślin uprawnych, takich jak ryż i pszenica., Ponieważ metody oparte na Crispr nie pozostawiają blizn lub obcego materiału genetycznego w genomie roślin, takie podejście jest optymalne dla wprowadzenia korzystnych cech, na przykład przy użyciu sekwencji z tradycyjnych odmian do produkcji odpornych na suszę, odpornych na owady i innych upraw o wysokiej wydajności.
oczywiście Crispr/Cas9 również trafił do kliniki leczenia chorób człowieka. Na przykład, 2020 widział pierwsze badania kliniczne dla Crispr oparte przeprogramowanie ludzkich komórek krwi do walki inaczej nieuleczalne nowotwory.,
i wreszcie, technologia Crispr / Cas9 zatoczyła koło, z powrotem do korzeni jako odpowiedź immunologiczna na zniszczenie wirusa: wiele grup badawczych bada możliwość wprowadzenia systemu Crispr / Cas9 do ludzkich komórek, zwłaszcza do okładzin nabłonkowych płuc, w celu zniszczenia materiału genetycznego inwazyjnych wirusów oddechowych. Eriko Takano
Eriko Takano jest profesorem biologii syntetycznej, Manchester University
walka z ubóstwem, zmniejszenie wylesiania
Ziemia oczyszczona pod plantację oleju palmowego w Indonezji., W tym roku badanie wykazało, że płatności mające na celu złagodzenie ubóstwa miały niezamierzony efekt uboczny ograniczenia wylesiania. Fotografia: Ulet Ifansasti / Getty Images
dziesięciolecia doświadczeń sprawiły, że osoby z nas pracujące w ochronie lasów tropikalnych sceptycznie podchodzą do „win-wins” (gdzie ratowanie środowiska pomaga również zmniejszyć ubóstwo). Zaskakujące nowe badanie wykazało, że program mający na celu zmniejszenie ubóstwa, jako efekt uboczny, znacznie ograniczył wylesianie.,
wiele krajów o niskich i średnich dochodach uzależnia wypłaty świadczeń socjalnych dla ubogich gospodarstw domowych od tego, czy ich dzieci uczęszczają do szkół, biorą udział w kontrolach zdrowia itp. Chodzi o to, że oprócz podnoszenia dochodów, te „warunkowe przelewy pieniężne” pomagają przerwać cykl ubóstwa.
Stwierdzono, że płatności (które nie mają nic wspólnego z celami środowiskowymi) zmniejszyły wylesianie o około 30%., Byłby to imponujący wynik, gdyby program miał na celu uniknięcie wylesiania.
walka z ubóstwem na świecie i spowolnienie wylesiania lasów tropikalnych to dwa z największych wyzwań, przed którymi stoimy. Badanie to, choć nie jest panaceum, daje nadzieję, że przynajmniej w niektórych okolicznościach złagodzenie ubóstwa może przyczynić się do spowolnienia wylesiania – co jest niezbędne, jeśli chcemy uniknąć katastrofalnych zmian klimatycznych i zmniejszyć utratę różnorodności biologicznej., Julia PG Jones
Julia PG Jones jest profesorem nauk o ochronie przyrody na Uniwersytecie w Bangor
zerowa emisja gazów cieplarnianych netto
identyfikator Volkswagena.4 Samochód Elektryczny. Zobowiązania wielu rządów do zerowej emisji gazów cieplarnianych opierają się na masowym rozpowszechnieniu pojazdów elektrycznych., Zdjęcie: Sebastian Kahnert / AP
w czerwcu 2019 r., kiedy rząd brytyjski uchwalił swój cel zerowej emisji gazów cieplarnianych netto do 2050 r., zostałbyś wybaczony, zastanawiając się, czy to ostatnie ustawodawstwo rządu Theresy May coś zmieni. A jednak się udało. Rady, burmistrzowie i rządy nie tylko zaczęły wyznaczać cele, ale opracowywały plany, jak się tam dostać. Do lutego analiza wykazała, że prawie połowa światowego PKB została pokryta zerowymi celami netto., Następnie, we wrześniu ubiegłego roku, Chiny ogłosiły zerowy cel netto, a Japonia i Korea Południowa poszły po piętach. Cele te są informowane przez najnowszą naukę o klimacie, która w tym samym okresie była w stanie ugruntować przewidywania przyszłego ocieplenia i szczegółowo określić stale rosnące zagrożenia, z jakimi borykamy się podczas ocieplania się świata. Dzięki temu net zero stało się globalnym imperatywem: nie jest już kwestią „czy”, tylko „kiedy”. Następna bitwa będzie z naszymi samochodami; nie wygramy walcząc z benzynowymi głowami, po prostu musimy uczynić małe elektryczne samochody i rowery przyjętą normą., To bitwa, której świat nie może sobie pozwolić na przegraną. tym razem to sprawa osobista. Piers Forster
Piers Forster jest profesorem fizycznych zmian klimatu i dyrektorem Priestley International Centre for Climate na Uniwersytecie w Leeds
Nowa Nadzieja na leczenie PTSD
badania wzdłużne wykazały, że zdrowie psychiczne dorosłych zależy nie od traumatycznych wydarzeń z dzieciństwa występujących, ale od tego, czy można je przypomnieć. Zdjęcie: urbazon / Getty Images /
, Ale to, co jest najważniejsze: co dzieje się z nami jako dziećmi lub co pamiętamy? Badanie wzdłużne z unikalną kohortą na Środkowym Zachodzie USA przyniosło zaskakujące wyniki w 2020: dzieci, które były wykorzystywane lub zaniedbywane, co potwierdzają współczesne zapisy sądowe, miały gorsze zdrowie psychiczne później, jeśli przypomniały sobie traumę w dorosłym życiu. A dorośli, którzy przypomnieli maltretowanie z dzieciństwa, mieli równie podwyższone ryzyko depresji, lęku, PTSD i nadużywania substancji, niezależnie od tego, czy były obiektywne dowody na to, że nadużycie lub zaniedbanie miało miejsce., Te dzieci, które doznały maltretowania, ale nie przypomniały sobie o tym, gdy zapytano o to około 20 lat później, nie miały większego ryzyka problemów psychiatrycznych niż dzieci, które nigdy nie były maltretowane lub zaniedbane.
czy przypomnienie sobie złego samopoczucia z dzieciństwa może być wynikiem, a nie przyczyną złego stanu zdrowia psychicznego dorosłych? Osoba przygnębiona może czuć się negatywnie o swoim życiu i być stronniczy, aby pamiętać złe wydarzenia. Jednak autorzy, profesorowie Danese i Widom, stwierdzili, że ich ustalenia nie zostały uwzględnione, jeśli wykluczali osoby z problemami psychiatrycznymi w momencie odwołania.,
choć zaskakujące, silny związek między subiektywnym przypomnieniem o złym traktowaniu i złym zdrowiu psychicznym daje nową nadzieję na leczenie. Nasze postrzeganie i wspomnienia, które kształtują to, jak myślimy o sobie i o innych, mogą być kształtowane – jak w leczeniu zespołu stresu pourazowego. Ostatecznie, jak mówi profesor Danese, praca ta pokazuje, że młodzi ludzie nie są definiowani przez ich negatywne doświadczenia życiowe – przesłanie ważniejsze dzisiaj niż kiedykolwiek., Francesca Happé
Francesca Happé jest profesorem neurologii poznawczej i dyrektorem Centrum Psychiatrii Społecznej, genetycznej i rozwojowej MRC w King ' s College London
czy istnieje życie na Wenus?
ilustracja artystyczna powierzchni Wenus z cząsteczkami fosfiny w atmosferze powyżej. Obecność toksycznego gazu może wskazywać na życie., Fotografia: eso / Reuters
moja ulubiona historia naukowa roku pojawiła się we wrześniu, wraz z ogłoszeniem odkrycia fosfiny, toksycznego gazu, w atmosferze Wenus. Wywołało to niemałe poruszenie poza planetarną społecznością naukową, ponieważ fosfina może być wskaźnikiem obecności życia. Nikt na poważnie nie bawił się możliwością obcego życia na Wenus – to takie straszne miejsce (dla nas Ziemian w każdym razie)., Fosfina niekoniecznie musi być wytwarzana przez organizmy żywe – w końcu na Jowiszu jest fosfina, gdzie temperatura i ciśnienie są wystarczająco wysokie, aby mogła być wytwarzana przez zwykłe stare (niebiologiczne) procesy chemiczne. Ale Wenus nie jest wystarczająco masywna, aby takie procesy zachodzą, stąd podniecenie.
w listopadzie wstępne dane zostały ponownie przeanalizowane, a ilość fosfiny (w częściach na miliard) skorygowana w dół, ale nadal tam jest i nadal jest zagadkowa., Mimo to, mądre pieniądze nie są na to produkowane przez Wenusjanie, ale bardziej mundanely ze związków na bazie fosforu wytwarzanych na powierzchni w procesach geologicznych, które mogą następnie tworzyć fosfinę, gdy wznoszą się do atmosfery.
jednak, chociaż ta wiadomość nie potwierdza istnienia kosmitów, jest prawdopodobne, że jeśli i kiedy odkryjemy życie w innym miejscu wszechświata, będzie to miało miejsce w ten sposób: analizując światło przechodzące przez i oddziałujące z tak zwanymi „biosignature” chemikaliami w atmosferach planet pozasłonecznych., Jim Al-Khalili
Jim Al-Khalili jest prezenterem Life Scientific, i profesor fizyki teoretycznej i Katedra w publicznym zaangażowaniu w naukę na Uniwersytecie Surrey
Black scientists advance
Prof Christopher Jackson, który da jeden z tegorocznych Royal Institution Christmas Lectures. Photography: Paul Wilkinson
Po śmierci George ' a Floyda, 2020 będzie rokiem, w którym świat usłyszał słowa „Black Lives Matter!”Rasizm ma swoje konsekwencje., Statystyczni giganci Karl Pearson i Ronald Fisher są celebrowani w środowisku naukowym na całym świecie. Jednak ich prace opierają się na eugenice, której założeniem jest, że czarni ludzie są intelektualnie gorsi.
niektórzy twierdzą, że rasistowskie poglądy Pearsona i Fishera nie mają znaczenia, ale śmierć George ' a Floyda zmusiła świat, w tym środowisko naukowe, do dobrego przyjrzenia się sobie. Dziedzictwo Pearsona i Fishera polega na tym, że czarni naukowcy muszą nadal wykazywać się godnością, pomimo badań wykazujących, że często są bardziej innowacyjni., Co więcej, pole eugeniki weszło w pole polityczne, co ostatnio ujawniła rezygnacja doradcy Borisa Johnsona, który uważa, że rasa i inteligencja są ze sobą powiązane.
pomimo wyzwań i spuścizny Pearsona/Fishera, były sukcesy. Prof. Christopher Jackson zostanie pierwszym czarnoskórym naukowcem, który wygłosi świąteczny Wykład Royal Institution od prawie 200 lat. Jeśli chodzi o mnie, zostałem pierwszym czarnym prezesem Instytutu Matematyki i jego zastosowań. Więc, powiedz to głośno, jestem czarny i jestem dumny., Nira Chamberlain
Dr Nira Chamberlain jest prezesem Instytutu Matematyki i jego zastosowań oraz gościem wizytującym na Uniwersytecie w Loughborough
Lab-grown meat
danie przygotowane z hodowanego w laboratorium kurczaka opracowanego przez Eat Just. Singapurska Agencja ds. regulacji żywności zatwierdziła niedawno produkt amerykańskiego startupu do sprzedaży. Zdjęcie: Eat Just, Inc / Reuters
w połowie wieku na Ziemi będzie 9 miliardów ludzi., Jak można je właściwie odżywiać, nie naruszając różnorodności biologicznej i nie zużywając zbyt wiele energii? W kurczakach i indykach jest więcej biomasy niż we wszystkich dzikich ptakach na świecie. A biomasa u zwierząt, które jemy, jest ponad 10 razy większa niż u dzikich ssaków.
Niektóre z nich są wykonalne bez „pionierskiej” nauki: na przykład przekształcanie owadów – wysoce odżywczych i bogatych w białko-w smaczne jedzenie i wytwarzanie sztucznego mięsa z białka roślinnego., Jeśli chodzi o te ostatnie, burgery „wołowe” (wykonane głównie z pszenicy, kokosa i ziemniaków) są sprzedawane od 2015 roku przez kalifornijską firmę o nazwie Impossible Foods. Minie jednak trochę czasu, zanim te hamburgery zadowolą mięsożernych smakoszy, dla których sok z buraków jest słabym substytutem krwi.
ale biochemicy dokonują przełomów. Możliwe jest „wyhodowanie” mięsa poprzez pobranie kilku komórek od zwierzęcia, a następnie stymulowanie wzrostu odpowiednimi składnikami odżywczymi. W zeszłym miesiącu Singapurska Agencja regulacji żywności zatwierdziła sprzedaż tego” hodowanego ” mięsa, opracowanego przez amerykański startup Eat Just., Akceptowalne substytuty mięsa powodują łagodną zmianę w sposobie odżywiania się. Są one korzyścią ekologiczną – a dla wielu z nas również postępem etycznym; przyszłe pokolenia będą patrzeć z przerażeniem na techniki” rolnictwa fabrycznego”, które panują obecnie. Możemy być optymistami co do szybkich postępów w tej dziedzinie. Martin Rees
Martin Rees jest astrofizykiem i astronomem royal
pierwszy nadprzewodnik o temperaturze pokojowej
obraz artysty przedstawiający materiał magnetyczny Lewitujący nad nadprzewodnikiem o wysokiej temperaturze., Czy wkrótce znajdzie się nadprzewodnik o temperaturze pokojowej? Fotografia: Kiyoshi Takahase Segundo / Alamy
odkąd po raz pierwszy użyto energii elektrycznej, głównym naukowym Świętym Graalem było poszukiwanie nadprzewodnika o temperaturze pokojowej. Nadprzewodniki są materiałami, które wykazują zerową rezystancję elektryczną, która może otworzyć drzwi do niskoprądowych linii energetycznych lub lewitujących pociągów Maglev. Ale materiały te zazwyczaj pokazują tę niezwykłą właściwość tylko w ekstremalnie niskich temperaturach – ponad 50C poniżej temperatury pokojowej.,
w październiku przyszedł ekscytujący raport o pierwszym nadprzewodniku w temperaturze pokojowej od zespołu kierowanego przez Ranga Dias z University of Rochester w północnej części stanu Nowy Jork-opierając się na pracy grupy kierowanej przez Michaiła Eremeta w Instytucie Chemii Maxa Plancka w Moguncji.
ale jest poważny haczyk. Używając ogniwa Kowadła diamentowego, ekstremalnie wysokie ciśnienie około 270 gigapaskali – ponad 2m razy większe niż ziemska atmosfera – było potrzebne do wyciśnięcia związku węgla, siarki i wodoru w celu wykazania nadprzewodnictwa., Podczas gdy tak ekstremalne naciski oznaczają, że nie możemy dać się ponieść żadnym praktycznym zastosowaniom, to odkrycie jest nadal ważnym osiągnięciem naukowym.
ten temat przenosi mnie w czasie – mam miłe wspomnienia z badań nad nadprzewodnikami tlenku miedzi pod koniec lat 80.jako świeżo upieczony badacz podoktorski w Eastman Kodak Labs, również w Rochester. Przełom w tym roku jest kamieniem milowym, a teraz mamy nadzieję, że nadprzewodnik w temperaturze pokojowej o znacznie niższym ciśnieniu zostanie znaleziony w najbliższej przyszłości., Saiful Islam
Saiful is professor of materials chemistry at the University of Bath
