Science: mokslą maitinę dešimtmečio atradimai
Mindaugas Samkus |
Ekonomika.lt, 2010
12 30 |
Mokslo žurnalas Science apžvelgė 10 mokslinių įžvalgų,
kurios labiausiai pakeitė mokslą per paskutinįjį dešimtmetį.
Per paskutiniuosius 10 metų atsirado naujų informacijos
rinkimo, analizavimo, kaupimo ir platinimo būdų, kurie pakeitė
mokslą. Šiandien mokslininkams pavyksta atlikti daugiau stebėjimų
ir kur kas labiau automatizuotų eksperimentų bei sukurti daugiau
modelių.
1. Optogenetikos technologija
Prieš dešimtmetį psichiatras ir neurologas Karlas Deisserothas
panoro suvokti, kaip skirtingi smegenų pusrutuliai veikia žmonių
elgesį ir kas negerai su jo pacientų, sergančių šizofrenija ir
depresija, smegenimis. Tačiau jo naudojamos priemonės buvo per
paprastos, kad į smegenis įjungti elektrodai stimuliuotų per daug
smegenų ląstelių, rašo mokslo žurnalas Sciense.
2004 metais K. Deisserothas ir jo studentai išrado naują priemonę.
Jie įdėjo šviesos aktyvinamą dumblių riebalų geną į pelės
smegenis ten, kur jie įeina į nervų ląsteles. Mokslininkai
stimuliavo ląsteles lazeriu ir galėjo kontroliuoti konkrečių
nervų veiklą milisekundžių tikslumu bei ištirti jų poveikį.
Technologija, pavadinta optogenetika, greitai užkariavo mokslo
pasaulį. Šiandien ją naudoja tūkstančiai mokslininkų
laboratorijose tirdami smegenų veiklą. Jie ištyrė, kurias smegenų
ląsteles veikia kokainas ir kaip smarkiai stimuliuoti smegenis, kad
palengvėtų Parkinsono ligos simptomai.
Dauguma naujų mokslinių atradimų, tokių kaip optogenetika,
buvo atlikti jutimo ir atvaizdavimo srityse. CryoElectron
tomografija padėjo ištirti sudėtines ląstelių dalis ir leido
mokslininkams gauti visų organizmo ląstelių atomų duomenis.
2. Mikroskopijos technologijos
2002 metais 2 fotonų intraveninio skenavimo mikroskopija iš
pagrindų pakeitė imunologiją, nes buvo pritaikyta limfmazgiams ir
galėjo realiuoju laiku parodyti imunines ląsteles nepažeistame
audinyje. Tai leido suprasti sąveiką tarp imuninių ląstelių ir
žmogaus kūno. Be to, šis atradimas pakeitė imuninės reakcijos
suvokimą.
Biologija taip pat žengė žingsnį pirmyn dėl naujų
mikroskopijos technologijų. Dabar mokslininkai gali ilgiau išlaikyti
audinių pavyzdžius gyvus ir naudodami fluorescencines žymes stebėti
konkrečias ląsteles. Jie taip pat gali matyti atskirų organų ar
viso gyvūno organizmo raidą tam tikruose filmuose, kuriuose galima
stebėti ląstelių dalijimąsi ir judėjimą. Kitos mikroskopijos
technologijos padėjo įveikti didžiausias kliūtis, kurios trukdė
pažvelgti į proteinų ir smulkesniųjų ląstelių struktūras,
susidarančias už difrakcijos ribos.
3. Perrašyta Marso istorija
Dabar mes ne tik galime geriau matyti, tačiau ir pažvelgti į
neįžengiamas ir plika akimi nematomas vietas. Pavyzdžiui, Marse dėl
Spirit ir Opportunity kosminių zondų mokslas žengė
didelį žingsnį į priekį: jiems pavyko nukeliauti daugybę
kilometrų ir ištirti chemines ir fizines Marso uolienų savybes. Dėl
šių tyrimų buvo perrašyta vandens egzistavimo Marse istoriją.
4. Planetos stebėsena
Į torpedas panašūs robotai ieškojo naftos Meksikos įlankoje
ir ištyrė ledynų šelfus Antarktidoje. Nuotolinio valdymo lėktuvai
nuolat stebi pro debesis prasiskverbiančią saulės šviesą ir
reguliariai skraido virš uraganų. Tūkstančiai vandenynuose
plaukiojančiose plūduruose įrengtų sistemų siunčia duomenis
apie vandenį ir povandenines sroves. Netrukus visi šie įrenginiai,
kartu su žemėje esančiomis mokslinėmis stotimis, stebės
planetos būklę ištisą parą.
5. Genetika
Susidoroti su didžiuliu duomenų kiekių tapo įmanoma dėl kaip
niekada galingų kompiuterių. Jokia kita sritis negavo tiek naudos
kaip genetika. Prieš dešimtmetį žmogaus genetikos tyrimams
prireikdavo kelių metų, šimtų žmonių, mašinų ir nesuskaičiuojamų
valandų ruošiant pavyzdžius, kad būtų galima iššifruoti DNR
dalis. Šiandien viena mašina gali iššifruoti trijų žmonių
genomus kiek greičiau nei per savaitę.
6. Sekvenavimas
Žmogaus genetinę informaciją iššifruoti tapo taip pigu, kad
mokslininkai sekvenavimą naudoją tirdami genų išraišką bei
proteinų ir DNR sąveiką iki šiol neregėtais mastais. Jį
naudoja siekdami atrasti retų ligų priežastis. 2008 metais 10
valstybių sukūrė Tarptautinį vėžio genomo tyrimo konsorciumą,
kurio tikslas sudaryti mutacijų ir kitų DNR bei epigenetinių
pokyčių sąrašą beveik 50 vėžio rūšių iššifruodami dalį
arba visus 25 tūkst. genų.
Naudodami kompiuterius genomų mokslininkai nuspėja geno buvimo
vietą ir lygina, pavyzdžiui, šimpanzės ir žmogaus genomus
bandydami nustatyti evoliucinės svarbos eiliškumą. Internetas padėjo
sukurti itin svarbų ryšį tarp mokslininkų ir viešai prieinamų
duomenų bazių, kuriose yra kaupiama informacija apie genomus.
6.Biochemijos šuolis
Biochemijoje kompiuterinės technologijos leido lengviau ištirti
proteinus. Mokslininkai apskaičiavo ir sudarė proteinų šuolių
ir vingių modelius iki jie įgauna galutinę formą. Atradimus
mokslininkai parėmė kompiuteriniuose žaidimuose naudojamomis 3D
grafikos priemonėmis. Viena mokslininkų grupė sukūrė kompiuterį
su integruotomis schemomis, kurios smarkiai pagreitino proteinų
susidarymo apskaičiavimą ir leido atlikti simuliacijas milisekundžių
tikslumu.
7.Dangaus žvalgyba
Kai kuriais atvejais kompiuterinės technologijos padarė didelę
įtaką mokslininkų tarpusavio bendradarbiavimui. Pavyzdžiui,
astronomijos srityje Sloan Digital Sky Survey sudarinėja sąrašą
visko, ką jie mato maždaug penktadalyje dangaus. Dangaus kūnus
jie gali stebėti per 2,5 metrų teleskopą esantį Apache Point
observatorijoje, Naujojoje Meksikoje. Vėliau mokslininkai internete
patalpina labai daug naudingos informacijos.
8.Virtuali organizacija
Europos CERN laboratorijos mokslininkai nužengė dar
toliau. Norėdami susidoroti su petabaitais (1 petabaitas = 1 000
terabaitų) informacijos, kurią per metus sukaups Didysis hadronų
greitintuvas (DHG), mokslininkai sukūrė kompiuterių grandinės
sistemą virtualią organizacija, kuri kaupia ir dalijasi visų
dalyvaujančiųjų institucijų kompiuterių apdorojimo galia. Tokia
grandinė leidžia tūkstančiui mokslininkų dalytis DHG duomenimis
ir dirbti kartu.
9. Ateities prognozės
Kitos organizacijos naudoja informacines technologijas, kad
suburtų įvairių žmonių grupes. Jose mokslininkai gali ne tik
prisidėti prie įvairių problemų sprendimo, bet prognozuoti būsimas
politines kryptis ar nuspėti ateitį. Interneto kompanija InnoCentive
internete pateikia problemas ir už jų sprendimą skiria 1 mln. JAV
dolerių vertės premiją. Kompanija giriasi, kad 200 tūkst. žmonių
bandė išspręsti daugiau nei 1 000 problemų, nuo vaistų sintezės
iki plytų gamybos. Jiems pavyko išspręsti 2 trečdalius visų iškeltų
problemų.
10. Tinklaveika
Norėdami suvokti tarpusavio priklausomybę ir perprasti, kaip
informacija sklinda sudėtingomis informacinėmis sistemomis,
teoretikai sukūrė naują mokslo sritį ir pavadino ją
tinklaveikos mokslu. Ši sritis atsirado prieš beveik 10 metų po
to, kai fizikai sukūrė matematinius modelius, paaiškinančius kai
kuriuos tinklaveikos reiškinius, kuriuos stebėjo sociologai. Dabar
naudojant technologijas galima atlikti tūkstančių genomų ir
proteinų tyrimų vienu metu, o kompiuteriai gali stebėti ir
analizuoti milijono žmonių judesius, balsavimo įpročius ar
apsipirkimo pomėgius.
Ateityje mūsų dar laukia daugybė naujų įžvalgų, tačiau
tai jau kito dešimtmečio istorija.
|