Het laatste decennium luidde een aantal werkelijk revolutionaire wetenschappelijke ontwikkelingen in, van de ontdekking van het Higgs-deeltje tot het gebruik van CRISPR voor Sci-Fi-achtige genbewerking. Maar wat zijn enkele van de grootste doorbraken die nog moeten komen? WordsSideKick.com vroeg aan verschillende experts in hun vakgebied welke ontdekkingen, technieken en ontwikkelingen ze het meest enthousiast vinden om te zien verschijnen in de jaren 2020.
Geneeskunde: een universeel griepvaccin
De universele griepprik, die wetenschappers al decennia lang ontgaat, kan een werkelijk baanbrekende medische vooruitgang zijn die de komende 10 jaar kan opduiken.
'Het is een soort grap geworden dat een universeel vaccin slechts vijf tot tien jaar verwijderd is', zegt dr. Amesh Adalja, specialist in infectieziekten en senior wetenschapper bij het Johns Hopkins Center for Health Security in Baltimore.
Maar nu lijkt het erop dat dit 'misschien wel waar is', vertelde Adalja aan WordsSideKick.com. "Verschillende benaderingen van universele griepvaccins zijn in een vergevorderde ontwikkeling en de veelbelovende resultaten beginnen op te groeien."
In theorie zou een universeel griepvaccin langdurige bescherming bieden tegen de griep en zou het niet langer nodig zijn om elk jaar een griepprik te krijgen.
Sommige delen van het griepvirus veranderen voortdurend, terwijl andere van jaar tot jaar grotendeels onveranderd blijven. Alle benaderingen van een universeel griepvaccin zijn gericht op delen van het virus die minder variabel zijn.
Dit jaar is het National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) begonnen met de eerste menselijke proef met een universeel griepvaccin. De immunisatie heeft tot doel een immuunrespons op te wekken tegen een minder variabel deel van het griepvirus dat bekend staat als de hemagglutinine (HA) -stam. Deze fase 1-studie zal kijken naar de veiligheid van het experimentele vaccin en de immuunreacties van de deelnemers daarop. Onderzoekers hopen begin 2020 hun eerste resultaten te rapporteren.
Een andere kandidaat voor universeel vaccin, gemaakt door het Israëlische bedrijf BiondVax, bevindt zich momenteel in fase 3-onderzoeken, een vergevorderd onderzoeksstadium waarin wordt gekeken of het vaccin echt effectief is - wat betekent dat het beschermt tegen infectie door elke vorm van griep. Die vaccinkandidaat bevat negen verschillende eiwitten uit verschillende delen van het griepvirus die volgens de wetenschapper weinig verschillen tussen griepstammen. Het onderzoek heeft al meer dan 12.000 mensen ingeschreven en de resultaten worden volgens het bedrijf eind 2020 verwacht.
Neurowetenschap: grotere, betere minihersenen
In het afgelopen decennium hebben wetenschappers met succes minihersenen, bekend als "organoïden", gekweekt uit menselijke stamcellen die differentiëren tot neuronen en assembleren tot 3D-structuren. Vanaf nu kunnen hersenorganoïden alleen worden gekweekt om te lijken op kleine stukjes hersenen in de vroege foetale ontwikkeling, volgens Dr. Hongjun Song, een professor in de neurowetenschappen aan de Perelman School of Medicine aan de Universiteit van Pennsylvania. Maar dat kan de komende 10 jaar veranderen.
"We kunnen echt niet alleen de diversiteit van celtypen modelleren, maar ook de cellulaire architectuur" van de hersenen, zei Dr. Song. Rijpe neuronen rangschikken zichzelf in lagen, kolommen en ingewikkelde circuits in de hersenen. Momenteel bevatten organoïden alleen onvolgroeide cellen die deze complexe verbindingen niet kunnen voeden, maar Dr. Song zei dat hij verwacht dat het veld deze uitdaging de komende tien jaar zal overwinnen. Met miniatuurmodellen van de hersenen in de hand, zouden wetenschappers kunnen helpen om af te leiden hoe neurologische ontwikkelingsstoornissen zich ontvouwen; hoe neurodegeneratieve ziekten hersenweefsel afbreken; en hoe de hersenen van verschillende mensen zouden kunnen reageren op verschillende farmacologische behandelingen.
Op een dag (hoewel misschien niet binnen 10 jaar), kunnen wetenschappers zelfs "functionele eenheden" van neuraal weefsel laten groeien om beschadigde hersengebieden te vervangen. 'Wat als je een vooraf gemaakte functionele eenheid hebt die je in het beschadigde brein kunt klikken?' Zei Song. Op dit moment is het werk zeer theoretisch, maar "ik denk dat we in het komende decennium zullen weten" of het zou kunnen werken, voegde hij eraan toe.
Klimaatverandering: getransformeerde energiesystemen
In dit decennium onthulden stijgende zeespiegel en extremere klimaatgebeurtenissen hoe kwetsbaar onze prachtige planeet is. Maar wat houdt het volgende decennium in?
'Ik denk dat we een doorbraak zullen zien als het gaat om klimaatactie', zegt Michael Mann, een vooraanstaande hoogleraar meteorologie aan de Penn State University. "Maar we hebben beleid nodig dat die transitie versnelt, en we hebben politici nodig die dat beleid ondersteunen," vertelde hij WordsSideKick.com.
In het volgende decennium "zal de transformatie van energie- en transportsystemen naar hernieuwbare energiebronnen in volle gang zijn en zullen er nieuwe benaderingen en technologieën zijn ontwikkeld waarmee we sneller kunnen komen", zegt Donald Wuebbles, een professor in atmosferische wetenschappen aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. En: "de toenemende klimaatgerelateerde effecten van zwaar weer en misschien van zeespiegelstijging krijgen eindelijk genoeg aandacht van mensen dat we de klimaatverandering echt serieus gaan nemen."
Maar goed ook, want op basis van recent bewijsmateriaal is er een enger, meer speculatieve mogelijkheid: wetenschappers onderschatten mogelijk de effecten die de klimaatverandering deze eeuw en daarna heeft gehad, zei Wuebbles. 'Daarover zouden we de komende tijd veel meer moeten leren decennium."
Deeltjesfysica: het vinden van de axion
In het laatste decennium was het grootste nieuws in de wereld van de zeer kleine de ontdekking van het Higgs-deeltje, het mysterieuze 'Goddeeltje' dat andere deeltjes hun massa geeft. De Higgs werd beschouwd als het kroonjuweel in het standaardmodel, de heersende theorie die de dierentuin van subatomaire deeltjes beschrijft.
Maar toen de Higgs werden ontdekt, begonnen veel andere minder bekende deeltjes centraal te staan. Dit decennium hebben we een redelijke kans om een andere van deze ongrijpbare, tot nu toe nog steeds hypothetische deeltjes te vinden - de axion, zei natuurkundige Frank Wilczek, een Nobel laureaat aan het Massachusetts Institute of Technology. (In 1978 stelde Wilczek voor het eerst de axion voor). De axion is niet noodzakelijkerwijs een enkel deeltje, maar eerder een klasse van deeltjes met eigenschappen die zelden met gewone materie interageren. Axions zou een langdurig raadsel kunnen verklaren: waarom de wetten van de natuurkunde hetzelfde lijken te werken op zowel materiedeeltjes als hun antimateriepartners, zelfs als hun ruimtelijke coördinaten worden omgedraaid, zoals WordsSideKick.com eerder meldde.
En axions zijn een van de leidende kandidaten voor donkere materie, de onzichtbare materie die sterrenstelsels bij elkaar houdt.
"Het vinden van de axion zou een zeer grote prestatie zijn in de fundamentele fysica, vooral als het via het meest waarschijnlijke pad gebeurt, namelijk door een kosmische axionachtergrond te observeren die de 'donkere materie' oplevert," zei Wilczek. "De kans is groot dat dit de komende vijf tot tien jaar kan gebeuren, aangezien ambitieuze experimentele initiatieven die daar kunnen komen, overal ter wereld tot bloei komen. Voor mij, zowel het belang van ontdekking als de kans dat dit gebeurt, afgewogen, dat is het beste inzet."
Een van die initiatieven is het Axion Dark Matter Experiment (ADMX) en de CERN Axion Solar Telescope, twee belangrijke instrumenten die op jacht zijn naar deze ongrijpbare deeltjes.
Dat gezegd hebbende, er zijn ook andere mogelijkheden - we kunnen nog zwaartekrachtsgolven of rimpelingen in de ruimtetijd detecteren die uit de vroegste periode in het universum komen, of andere deeltjes, bekend als zwak interacterende massieve deeltjes, die ook donkere materie zouden kunnen verklaren, zei Wilczek .
Exoplaneten: een aardachtige atmosfeer
Op 6 oktober 1995 werd ons universum een beetje groter toen een paar astronomen de ontdekking aankondigde van de eerste exoplaneet die om een zonachtige ster cirkelde. Riep 51 Pegasi b, de bol toonde een gezellige baan rond zijn gastster van slechts 4,2 aardse dagen en een massa van ongeveer de helft van die van Jupiter. Volgens NASA veranderde de ontdekking voor altijd "de manier waarop we het universum zien en onze plaats daarin." Meer dan een decennium later hebben astronomen nu 4.104 werelden in een baan om de sterren buiten ons zonnestelsel bevestigd. Dat zijn veel werelden die iets meer dan tien jaar geleden onbekend waren.
Dus de lucht is de limiet voor het komende decennium, toch? Volgens Sara Seager van het Massachusetts Institute of Technology absoluut. "Dit decennium zal groot zijn voor astronomie en exoplaneetwetenschap met de verwachte lancering van de James Webb-ruimtetelescoop", zegt Seager, een planetaire wetenschapper en astrofysicus. De kosmische opvolger van de Hubble-ruimtetelescoop, JWST, is gepland voor lancering in 2021; voor het eerst zullen wetenschappers exoplaneten in infrarood kunnen "zien", wat betekent dat ze zelfs zwakke planeten kunnen zien die ver van hun gastster in een baan om de aarde draaien.
Bovendien opent de telescoop een nieuw venster op de kenmerken van deze buitenaardse werelden. "Als de juiste planeet bestaat, zullen we waterdamp kunnen detecteren op een kleine rotsachtige planeet. Waterdamp is een indicatie van vloeibare wateroceanen - aangezien vloeibaar water nodig is voor al het leven zoals we het kennen, zou dit een heel groot probleem zijn ', Vertelde Seager aan WordsSideKick.com. 'Dat is mijn grootste hoop op een doorbraak.' (Het uiteindelijke doel is natuurlijk om een wereld te vinden met een atmosfeer die vergelijkbaar is met die van de aarde, volgens NASA, met andere woorden, een planeet met omstandigheden die het leven kunnen ondersteunen.)
En natuurlijk zullen er wat groeipijnen zijn, merkte Seager op. "Met de JWST en de extreem grote telescopen op de grond die naar verwachting online komen, worstelt de exoplaneetgemeenschap met de transformatie van individuele of kleine teaminspanningen naar grote samenwerkingen van tientallen of meer dan honderd mensen. Niet enorm volgens andere normen (bijv. LIGO) maar het is niettemin moeilijk ', zei ze, verwijzend naar de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, een enorme samenwerking waarbij meer dan 1.000 wetenschappers over de hele wereld betrokken zijn. Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.
