Najważniejsze odkrycia wg magazynu "Science"

Najważniejszym dokonaniem naukowym 2010 r. według redakcji tygodnika "Science" jest "maszyna kwantowa". Eksperyment polegał na zmuszeniu przedmiotu widocznego gołym okiem, żeby zachowywał się jak cząstka elementarna.

Drugie miejsce w dorocznym rankingu przypadło sztucznej komórce, trzecie - zsekwencjonowaniu genomu neandertalczyka.

W marcu 2010 r. zespół fizyków pod kierunkiem Andrew Clelanda i Johna Martinisa z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara opublikował na łamach tygodnika "Nature" wyniki przełomowego eksperymentu.

Wykorzystano półprzewodzący drucik, który miał długość równą grubości ludzkiego włosa, a więc był to przedmiot widoczny gołym okiem. Teoretycznie takie przedmioty powinny zachowywać się zgodnie z mechaniką klasyczną, obowiązującą w makroświecie. Naukowcy "zmusili" go jednak do zachowania zgodnego z mechaniką kwantową, obowiązującą w świecie cząstek elementarnych.

Naukowcy z Kalifornii podczas eksperymentu schłodzili półprzewodnik do temperatury niemal zera bezwzględnego. Dzięki temu drucik znalazł się w stanie najmniejszej możliwej energii, podobnie jak struna w gitarze, która przestaje wibrować. Wówczas podnieśli poziom energii o najmniejszą możliwą porcję, czyli o kwant, wywołując w nim wibracje. Następnie wprowadzili "strunę" w stan tzw. superpozycji, właściwy dla świata cząstek elementarnych, kiedy dany obiekt posiada dwie właściwości naraz, teoretycznie wykluczające się. W tym przypadku były to dwa różne drgania na raz.

Następnie umieścili go w komórce bakterii usunąwszy jej naturalne DNA. Bakteria ta zaczęła się mnożyć i produkować inny zestaw białek. Venter ogłosił na łamach "Science", że stworzył "sztuczne życie".

W przyszłości naukowcy chcą projektować sztuczne genomy, które umożliwiałyby bakteriom efektywniejsze niż dotychczas wykonywanie różnych konkretnych zadań związanych np. z ochroną środowiska, energetyką czy przemysłem.

"Uzyskując tę pierwszą wersję genomu neandertalczyków, spełniliśmy nasze marzenie. Nareszcie można zidentyfikować te cechy genetyczne, które sytuują nas poza innymi organizmami, nie wyłączając neandertalczyków - naszych najbliższych ewolucyjnie krewniaków" - opowiadał Svante Paabo z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej Maxa Plancka w Lipsku.

Uzyskana w tym roku sekwencja genomu neandertalczyków odzwierciedla około 60 proc. całości. Już jednak pierwsze rezultaty wskazywały na to, że ludzie i neandertalczycy mogli sporadycznie krzyżować się ze sobą. Być może doszło do tego 100-50 tys. lat temu na Bliskim Wschodzie, po wyjściu obu grup z Afryki.

Dzięki badaniom można wyodrębnić całą listę genów lub obszarów w genomie, które są charakterystyczne wyłącznie dla ludzi i mogą pomóc w zrozumieniu, czym różnimy się od naszego najbliższego krewniaka. Te różnice decydują o tym, kim jesteśmy.

"Science" wyróżniło również kilka projektów z dziedziny genomiki, wskazując w ten sposób na dynamikę rozwoju tej gałęzi wiedzy. Genomika jest ściśle związana z genetyką i bioinformatyką. Zajmuje się badaniem genomów pod kątem m.in. związków z podatnością na choroby. Redakcja "Science" wymienia m.in. 1000 Genomes Project, skupiony wokół identyfikowania różnic pomiędzy ludźmi w obrębie poszczególnych nukleotydów - "cegiełek" tworzących DNA. Badanie tych różnic pozwoli na wyjaśnienie genezy wielu chorób.

Inne osiągnięcia dotyczą badań nad przeprogramowaniem komórek, dzięki czemu komórkę dorosłą można cofnąć w rozwoju do etapu komórki macierzystej. W tym roku naukowcom udało się opracować nową, dużo bardziej efektywną metodę takiego przeprogramowania.

W tym roku duży postęp zanotowano również w badaniach nad eksonami - odcinkami genu kodującego sekwencję aminokwasów w cząsteczce białka. Dzięki nim zidentyfikowano podstawę genetyczną kilkunastu poważnych chorób, w tym związanych z nieprawidłowym rozwojem mózgu, deformacją twarzy czy ekstremalnie niskim poziomem cholesterolu.

Redakcja wspomina również o osiągnięciach w dziedzinie fizyki materii skondensowanej, modelowaniu cząsteczek chemicznych za pomocą superkomputerów oraz nowej metodzie manipulowania DNA szczurów laboratoryjnych.

Na koniec "Science" wymienia spektakularne osiągnięcia w dziedzinie prewencji zakażenia wirusem HIV. Pierwsze to opracowanie dopochwowego żelu. Eksperyment prowadzony w Republice Południowej Afryki potwierdził skuteczność żelu, stosowanego przez 889 kobiet, których partnerzy byli zakażeni wirusem HIV. Po roku częstość zakażeń była mniejsza o połowę, po 2,5 roku - o 39 proc. Żel zawiera lek - tenofovir. Ma chronić kobiety, których partnerzy odmawiają używania prezerwatyw.