مهمترین‌های علم در ۲۰۲۰ منهای ویروس

روزنامه همشهری: سال ۲۰۲۰ هر چند تحت‌الشعاع کووید-۱۹ بود، اما تحولات علمی مهمی هم در جهان ثبت شد. سال ۲۰۲۰ تحت الشعاع کووید-۱۹ و نوع جدید ویروس کرونابود، اما در این سال کشفیات مهم علمی و فناوری در زمینه هوش مصنوعی، پزشکی، فضا و… رخ داده است که قدرت علم برای بهبود جهان در زمانه پساکرونا را نشان می‌دهد.

جمعی از دانشمندان مطرح دنیا درنظرسنجی روزنامه گاردین، مهم‌ترین کشفیات را با شرحی کوتاه درباره آن‌ها انتخاب کرده‌اند.

پیشرفت سفر‌های فضایی

در سال ۲۰۲۰ رقابت برای رسیدن به فضا یک تغییر اساسی داشت. در ماه می‌فضانورد Crew Dragon متعلق به شرکت اسپیس ایکس، برای نخستین بار به‌عنوان یک وسیله شخصی فضانوردی به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب شد.

هرچند این سفر فضایی و البته مهمی بود، اما چند آزمایش به‌حساب می‌آمد. در ماه نوامبر Crew Dragon نخستین فضاپیمای خصوصی بود که با تأیید ناسا انسان را به ایستگاه فضایی بین‌المللی منتقل کرد. علاوه بر این به‌زودی شاهد افزایش ماهواره‌های در مدار زمین خواهیم بود. در آوریل امسال تعداد ۲ هزار و ۶۶۶ ماهواره در مدار زمین قرار داشت. پروژه Starlink ایلان ماسک امسال با ۹۵۵ ماهواره در مدار چرخید که به‌احتمال زیاد در ۶ سال آینده این عدد به ۱۱ هزار یا ۴۱ هزار خواهد رسید.

پیش‌بینی کننده‌های پروتئینی

تصور کنید که نت‌های موسیقی را می‌شناسید و آوا‌ها را تشخیص می‌دهید، اما نمی‌دانید چطور این صدا‌ها را روی ساز پیاده کنید؛ این حالتی بود که دانشمندان تا ماه پیش در زیست شناسی با آن مواجه بودند تا یک کشفی مهم در زمینه زیست شناسی رخ داد و شرکت هوش مصنوعی DeepMind وارد عمل شد و با قدرت محاسباتی محض، یک مشکل غیرقابل حل را رفع کرد.

نت موسیقی در اینجا، اصول ژنتیک بود. ژن‌ها از DNA ساخته شده و پروتئین‌ها را کدگذاری می‌کنند؛ بنابراین تمام زندگی از پروتئین ساخته می‌شود. ما می‌توانیم کد ژنتیک را به راحتی بخوانیم و یک ژن را به پروتئین اصلی تبدیل کنیم. اما پروتئین‌ها به‌طور سه بعدی کار می‌کنند و دقیقا به‌صورت توده‌ها و حباب جمع می‌شوند. این‌ها آنزیم‌هایی هستند که غذا را هضم می‌کنند و ساختار‌هایی هستند که استخوان و عضله و مغز را می‌سازند.

این مرحله مهم همان مرحله‌ای است که دانشمندان با آن دست و پنجه نرم کردند؛ درک اینکه چگونه یک پروتئین دوبعدی در نسخه عملکردی سه بعدی آن تولید می‌شود. برنامه AlphaFold DeepMind در ماه نوامبر تأیید شد و سایر تکنیک‌های شناخته شده برای پیش‌بینی ساختار‌های پروتئینی را باطل کرد. وقتی صحبت از طراحی دارو‌ها یا درک ساده نحوه کار پروتئین می‌شود، درک پروتئین سه بعدی ضروری است. از آنجایی که این یک راه‌حل هوش مصنوعی است، هنوز روند آن به درستی درک نشده است، اما حداقل می‌توان پیش‌بینی کرد که چگونه این روند اتفاق می‌افتد. پیش‌بینی دانشمندان این است که این نوآوری نخستین جایزه نوبل را برای هوش مصنوعی دریافت می‌کند.

فناوری ویرایش ژنوم

امسال سرانجام جایزه نوبل شیمی به امانوئل شارپنتیه و جنیفر آ دودنا به‌دلیل کشف فناوری ویرایش ژن Crispr/Cas۹ اهدا شد.

Crispr/Cas۹ در اصل یک سیستم ایمنی باکتریایی بود که توالی‌های خاص ژنتیک منتقل شده توسط ویروس‌ها را که باکتری آلوده شده، شناسایی و از بین می‌برد. به‌دنبال نخستین توصیف آن توسط شارپنتیه و دودنا در سال ۲۰۱۲ محققان در سراسر جهان به سرعت به توانایی انقلابی این سیستم پی بردند: Crispr/Cas۹ به جای هدف قرار دادن DNA ویروسی می‌تواند دقیقا در هر مکانی از ژنوم هر ارگانیسمی قرار بگیرد و به‌طور خاص ژنوم را برای طیف گسترده‌ای از کاربرد‌ها برش و اصلاح کند. تطبیق پذیری و سهولت استفاده از این فناوری امکان مهندسی ژنتیک ارگانیسم‌هایی را فراهم کرده است که مدت‌ها برای دستکاری ژنتیک غیرقابل دسترس بوده‌اند.

در سال ۲۰۲۰ نخستین آزمایشات بالینی برای برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های خونی انسانی مبتنی بر Crispr برای مبارزه با سرطان‌های غیرقابل درمان دیده شده است.

تولید گوشت آزمایشگاهی

نوآوری در رژیم غذایی باوجود مشکلات غذایی و اکوسیستمی دنیا مورد نیاز است؛ به‌عنوان مثال تهیه گوشت مصنوعی از پروتئین‌های گیاهی یکی از این راه‌هاست. همبرگر‌هایی که عمدتا از گندم، نارگیل و سیب زمینی ساخته شده‌اند از سال ۲۰۱۵ توسط یک شرکت کالیفرنیایی به نام Impossible Foods فروخته می‌شوند.

مدتی طول کشید تا این همبرگر‌ها که آب چغندر به‌عنوان جایگزین مناسبی برای خون به آن‌ها اضافه شده است، گوشتخواران را سیر کند. اما بیوشیمیست‌ها پیشرفت‌های چشمگیری در این زمینه داشتند. با گرفتن چند سلول از حیوان و سپس تحریک رشد با مواد مغذی مناسب، آن‌ها گوشت را ساختند. همین ماه گذشته، آژانس تنظیم‌کننده مواد غذایی سنگاپور فروش این گوشت کشت شده را که توسط شرکت آمریکایی Eat Just تهیه شده است، تصویب کرد. جایگزین‌های قابل‌قبول گوشت تغییر خوبی در نحوه تغذیه ایجاد می‌کنند. آن‌ها یک مزیت اکولوژیکی هستند و برای بسیاری از ما نیز یک پیشرفت اخلاقی به‌حساب می‌آیند. نسل‌های آینده با وحشت به تکنیک‌های «کشاورزی کارخانه» که امروز حاکم است نگاه می‌کنند، اما می‌توان به پیشرفت سریع در این جبهه خوش‌بین بود.