To, co najważniejsze. Nasz subiektywny przegląd osiągnięć naukowych minionego roku

Nowy gatunek człowieka, polska mumia w ciąży, regeneracja (niemal) całego ciała czy pierwszy lot śmigłowcem na innej planecie to przykłady nielicznych fascynujących badań i osiągnięć naukowych, o których poinformowaliśmy w minionym roku. Oto nasz subiektywny wybór tego, co najbardziej interesujące i najważniejsze w nauce 2021. Dla zainteresowanych bardziej szczegółowym poznaniem tematu publikujemy odnośniki do naszych oryginalnych informacji.

Świat ma dla nas ciągle nowe niespodzianki, a nauka wciąż zaskakuje kolejnymi fascynującymi odkryciami. Jesteśmy ciekawi tego, co wydarzy się w przyszłości, jak będzie wyglądał świat za 100 lat i które z obecnie dokonanych odkryć okażą się przełomami, a które szybko odejdą w zapomnienie. Żeby jednak zobaczyć świat naszych prawnuków, musielibyśmy żyć wyjątkowo długo. A dzięki pracom naukowców z Rosji, USA i Singapuru dowiedzieliśmy się, jaki jest maksymalny czas ludzkiego życia. Uczeni stworzyli zmienną o nazwie wskaźnik dynamicznego stanu organizmu (DOSI), który służy do badania procesu starzenia się. Okazało się, że głównym czynnikiem ograniczającym długość życia człowieka jest stopniowa utrata zdolności organizmu do regeneracji. H. sapiens całkowicie traci tę zdolność w wieku 120–150 lat. I to jest nieprzekraczalna granica.

A skoro już jesteśmy przy regeneracji, to komu jak komu, ale dwóm gatunkom ślimaków morskich możemy pozazdrościć zdolności do przeprowadzania tego procesu. W marcu dwoje naukowców z Nara Woman's University poinformowało, że dwa gatunki ślimaków – Elysia cf. marginata i Elysia atroviridis – potrafią odrzucić całe ciało i je zregenerować. Brzmi koszmarnie i niesamowicie, prawd? Ale dokładnie tak to wygląda. Ślimaki są w stanie oddzielić ciało od głowy i je odtworzyć. Sayaka Mitoh pracuje w laboratorium, w którym hodowane są ślimaki. Pewnego dnia zobaczyła głowę Elysia cf. marginata. Oddzielona od serca i reszty ciała głowa samodzielnie się przemieszczała. W ciągu dnia rana z tyłu głowy się zamknęła, a już kilka godzin po oddzieleniu głowa zaczynała żerować na glonach. W ciągu tygodnia ślimak odtworzył serce, a regeneracja całego ciała trwała 3 tygodnie. Zjawisko regeneracji zachodziło tylko u młodych ślimaków. U starszych osobników oddzielone od ciała głowy nie żerowały i obumierały. Co ciekawe, pozbawione ciała zarówno starych jak i młodych nie odtwarzały co prawda głowy, ale poruszały się i reagowały na dotyk nawet przez kilka miesięcy.

Z obszaru dziwów natury przenieśmy się w mniej szokujące, ale za to bardziej obiecujące regiony osiągnięć technologicznych. Mars 2020 to przede wszystkim łazik Perseverance, bo to on jest jej głównym bohaterem i platformą badawczą. Jednak w kategorii wyjątkowych osiągnięć ludzkości znacznie bardziej interesujący jest dołączony do misji śmigłowiec Ingenuity. Niewielka maszyna to dodatkowy pasażer, dołączony jako misja demonstracyjna wysokiego ryzyka. Misja, która okazała się dużym sukcesem. W dniu 19 marca Ingenuity wzniósł się na wysokość 3 metrów nad powierzchnią Marsa, zawisł i wylądował. Udana demonstracja technologiczna może mieć wielkie znaczenie dla przyszłości podboju kosmosu. Sukces oznacza bowiem, że w przyszłych misjach – zarówno załogowych jak i bezzałogowych – udział mogą wziąć śmigłowce. Będą one służyły np. do szybkich zwiadów okolicy i poszukiwania interesujących celów naukowych. Śmigłowiec może dotrzeć też do miejsc, do których łazik nie dojedzie.

Pozostańmy jeszcze przez chwilę w przestrzeni kosmicznej. Dan Wilkins z Universytetu Stanforda nie był zbytnio zdziwiony, gdy obserwując supermasywną czarną dziurę oddaloną od Ziemi o 800 milionów lat świetlnych, zauważył serię jasnych rozbłysków promieniowania rentgenowskiego. Zdziwił się bardzo, gdy teleskopy zarejestrowały dodatkowe słabsze rozbłyski o innym „kolorze”. Tym samym stał się pierwszą osobą, która zaobserwowała promieniowanie pochodzące spoza czarnej dziury. Wilkins obserwował bowiem koronę czarnej dziury. To jedne z najjaśniejszych źródeł promieniowania we wszechświecie, a teorie na ich temat mówią, że pochodzą one z gazu wpadającego do czarnej dziury. Gaz rozgrzewa się do tak wysokiej temperatury, że elektrony oddzielają się od atomów i tworzą plazmę, w której pojawiają się rozbłyski promieniowania rentgenowskiego. A seria słabszych rozbłysków, które zauważył Wilkins, pochodziła z oryginalnych dużych rozbłysków, których część odbiła się od tyłu dysku otaczającego czarną dziurę. Jest to więc pierwsze zarejestrowane światłem pochodzącym z drugiej – patrząc od Ziemi – strony czarnej dziury.

Zejdźmy jednak na Ziemię i przyjrzyjmy się naszemu własnemu rodzajowi, Homo. Wciąż bowiem wielu rzeczy o sobie nie wiemy. Zdaniem profesora Qiag Ji z Hebei GEO University czaszka z Harbin, którą znaleziono w rzece Songhua należy do nieznanego dotychczas gatunku człowieka. Zyskał on naukową nazwę Homo longi, ale znacznie łatwiej zapamiętać go jako Dragon Mena. Czaszka z Harbin została znaleziona w 1933 roku. Hebei GEO University dostał ją w prezencie w 2018 roku. Tamtejsi naukowcy przeprowadzili szczegółowe badania i stwierdzili, że H. sapiens, H. neanderthalensis oraz grupa, do której należał Dragon Man, mieli wspólnego przodka. Badania wskazują też, że Dragon Man był bliżej spokrewniony z H. sapiens niż z neandertalczykiem. Naukowcy wciąż nie są pewni, jakie miejsce na drzewie filogenetycznym człowieka zajmuje Dragon Man. Są jednak zgodni co do tego, że to ważny element całej układanki, a czaszka jest jedną z najlepiej zachowanych skamieniałości człowieka.

Nie tylko wciąż nie poznaliśmy wszystkich gatunków człowieka, jakie chodziły po Ziemi, ale niewiele wiemy o tych dobrze znanych. Gdy naukowcy zsekwencjonowali najstarsze europejskie DNA Homo sapiens – znalezione w jaskiniach w Bułgarii i Czechach – okazało się, że wielu przedstawicieli naszego gatunku miało wśród swoich przodków neandertalczyków. Jednak ludzie ci nie byli spokrewnieni z późniejszymi H. sapiens. Po prostu zniknęli. Szczątki naszego gatunku pochodzące z jaskini Baczo Kiro sprzed 46–43 tysięcy lat zawierają aż 3,4–3,8% DNA neandertalczyków. To naprawdę dużo. Dość wspomnieć, że obecni ludzie mieszkający poza Afryką odziedziczyli po neandertalczykach około 2% DNA. Co więcej, neandertalscy przodkowie ludzi z Baczo Kiro żyli 6–7 generacji wcześniej, a do krzyżowania się doszło na terenie Europy. Z kolei w jaskini Zlaty Kun znaleziono szczątki kobiety, która żyła ok. 45 000 lat temu i miała neandertalskich przodków. Żyli oni jednak 70–80 pokoleń wcześniej. Ani kobieta z jaskini Zlaty Kun, ani ludzie z Baczo Kiro nie są spokrewnieni z później żyjącymi Europejczykami.  Dalecy krewni ludzi z Baczo Kiro żyją natomiast... w Azji Wschodniej i obu Amerykach.

Naukowe niespodzianki czekały na nas również w Polsce. A największą z nich chyba było odkrycie... jedynej na świecie ciężarnej egipskiej mumii. Znajduje się ona w Muzeum Narodowym w Warszawie. To mumia znana przez dziesięciolecia jako mumia kapłana Hor-Dżehutiego. W 2016 roku okazało się jednak, że w Warszawie nie może znajdować się ciało kapłana, gdyż w nierozwijanej mumii kryje się ciało kobiety. Najnowszego sensacyjnego odkrycia dokonano w pierwszej połowie ubiegłego roku, w ramach Warszawskiego Projektu Interdyscyplinarnych Badań Mumii (Warsaw Mummy Project). Wtedy to, ku swojemu olbrzymiemu zdziwieniu, naukowcy odkryli płód w brzuchu zmumifikowanej kobiety. Szczegółowe badania wykazano, że zmarła była w 26.–28. tygodniu ciąży. Zagadką pozostaje, dlaczego w czasie mumifikacji płodu nie usunięto. Mumia, która trafiła do Polski w XIX wieku, dopiero zaczyna odsłaniać swoje tajemnice.

Nie wszystkie jednak badania naukowe budzą wyłącznie zainteresowanie. Są i takie, które wywołują spory i sprzeciwy środowiska naukowego. Tak było w przypadku pierwszego małpio-ludzkiego embrionu stworzonego przez naukowców z Chin, USA i Hiszpanii. Uczeni wprowadzili ludzkie komórki macierzyste do małpich embrionów i je obserwowali. Wiemy, że i ludzkie i małpie komórki podlegały podziałowi i wzrostowi, a co najmniej 3 takie embriony przetrwały w warunkach laboratoryjnych przez 19dni.
Nie wszyscy byli jednak zadowoleni z prowadzenia takich badań. Wielu specjalistów w ogóle kwestionuje potrzebę badań z wykorzystaniem bliskich krewnych człowieka. Małpy są ściślej chronione przez przepisy i zasady etyczne, a tworzenie chimer człowieka i nieczłowiekowatych będzie wywoływało opór środowiska naukowego oraz społeczeństwa. Podczas najnowszych eksperymentów naukowcy zapłodnili jaja makaka krabożernego. Sześć dni po zapłodnieniu do 132 embrionów wprowadzono ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste. W każdym z embrionów rozwijała się unikatowa kombinacja ludzkich i małpich komórek.

Badania nad różnymi formami łączenia tkanek różnych gatunków nie są niczym nowym. Niektóre z nich mogą dawać nadzieję wielu chorym. Jednym z największych osiągnięć minionego roku było przeszczepienie człowiekowi nerki od genetycznie zmodyfikowanej świni bez natychmiastowego odrzucenia organu przez organizm biorcy. Co więcej, nerka prawidłowo działała. Był to eksperyment przeprowadzony na kobiecie, u której stwierdzono śmierć mózgu. Była ona podłączona do systemów podtrzymujących życie. Po uzyskaniu zgody rodziny, przeszczepiono jej nerkę od genetycznie zmodyfikowanej świni. Nerka była monitorowana przez 56 godzin po czym pacjentkę odłączono od aparatury. Organ działał prawidłowo, wytwarzał mocz i wydalał kreatyninę. Wyniki były tak obiecujące, że autorzy eksperymentu stwierdzili, że pierwsze próbne przeszczepy tego typu żywym biorcom mogłyby rozpocząć się w ciągu roku lub dwóch. Inni jednak ostrzegają przed zbytnim entuzjazmem.

Rok 2021 zakończył się z przytupem. W Boże Narodzenie, 25 grudnia, z kosmodromu Kourou w Gujanie Francuskiej wystrzelony został Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST). Po ponad 20 latach prac i wieloletnich opóźnieniach w przestrzeń kosmiczną trafił największy i jeden z najważniejszych teleskopów w historii. To historia, która rozgrywa się na naszych oczach i jeszcze niejednokrotnie będziemy informowali o tym, co dzieje się z JWST i jakich niezwykłych rzeczy dowiedzieliśmy się dzięki niemu. Już teraz możemy z dużą dozą pewności możemy stwierdzić, że w przyszłorocznym zestawieniu znajdzie się co najmniej jedno odkrycie dokonane za pomocą Teleskopu Webba.

rok 2021 Teleskop Webba przeszczep nerki Dragon Man najważniejsze