Det siste tiåret innledet noen virkelig revolusjonerende fremskritt innen vitenskap, fra oppdagelsen av Higgs boson til bruk av CRISPR for Sci-Fi esque genredigering. Men hva er noen av de største gjennombruddene som fremdeles kommer? Live Science spurte flere eksperter på sitt felt hvilke funn, teknikker og utvikling de er mest glade for å se dukke opp på 2020-tallet.
Medisin: En universell influensavaksine
Det universelle influensaskuddet, som har unnviket forskere i flere tiår, kan være en virkelig banebrytende medisinske fremskritt som kan dukke opp i løpet av de neste ti årene.
"Det har liksom blitt en vits at en universell vaksine er flerårig bare fem til ti år unna," sier Dr. Amesh Adalja, spesialist på smittsom sykdom og seniorforsker ved Johns Hopkins Center for Health Security i Baltimore.
Men nå ser det ut til at dette "faktisk kan stemme," sa Adalja til Live Science. "Ulike tilnærminger til universelle influensavaksiner er i avansert utvikling, og lovende resultater begynner å tilfalle."
I teorien ville en universell influensavaksine gi langvarig beskyttelse mot influensa, og vil eliminere behovet for å få influensa hvert år.
Noen deler av influensavirus er i stadig endring, mens andre forblir stort sett uendret fra år til år. Alle tilnærmingene til en universell influensavaksine er rettet mot deler av viruset som er mindre varierende.
I år begynte National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) sin første-i-menneskelige utprøving av en universell influensavaksine. Immuniseringen tar sikte på å indusere en immunrespons mot en mindre variabel del av influensavirus kjent som hemagglutinin (HA) "stam". Denne fase 1-studien vil se på sikkerheten til den eksperimentelle vaksinen, samt deltakernes immunrespons på den. Forskere håper å kunne rapportere sine første resultater tidlig i 2020.
En annen universell-vaksinekandidat, laget av det israelske selskapet BiondVax, er for tiden i fase 3-studier, som er et avansert stadium i forskningen som ser på om vaksinen virkelig er effektiv - noe som betyr at den beskytter mot infeksjon fra enhver influensastamme. Den vaksinekandidaten inneholder ni forskjellige proteiner fra forskjellige deler av influensavirus som varierer lite mellom influensastammer, ifølge The Scientist. Studien har allerede registrert mer enn 12 000 mennesker, og resultatene forventes i slutten av 2020, ifølge selskapet.
Nevrovitenskap: Større, bedre minihjerne
I løpet av det siste tiåret har forskere med suksess vokst fram mini-hjerner, kjent som "organoider", fra menneskelige stamceller som skiller seg ut i nevroner og samles i 3D-strukturer. Per nå kan hjerneorganoider bare dyrkes slik at de ligner små biter av en hjerne i tidlig fosterutvikling, ifølge Dr. Hongjun Song, professor i nevrovitenskap ved Perelman School of Medicine ved University of Pennsylvania. Men det kan endre seg de neste ti årene.
"Vi kunne virkelig modellere, ikke bare celletype mangfold, men den cellulære arkitekturen" i hjernen, sa Dr. Song. Modne nevroner ordner seg i lag, kolonner og intrikate kretsløp i hjernen. For øyeblikket inneholder organoider bare umodne celler som ikke kan fôre disse komplekse forbindelsene, men Dr. Song sa at han forventer at feltet kan overvinne denne utfordringen det kommende tiåret. Med miniatyrmodeller av hjernen i hånden, kunne forskere hjelpe til med å trekke frem hvordan nevroutviklingsforstyrrelser utspiller seg; hvordan nevrodegenerative sykdommer bryter ned hjernevev; og hvordan forskjellige folks hjerner kan reagere på forskjellige farmakologiske behandlinger.
En dag (men kanskje ikke om 10 år) kan forskere til og med være i stand til å vokse "funksjonelle enheter" av nevralt vev for å erstatte ødelagte områder i hjernen. "Hva hvis du har en funksjonell enhet, ferdig laget, som du kan klikke inn i den skadede hjernen?" Song sa. Akkurat nå er arbeidet svært teoretisk, men "jeg tror det neste tiåret, vi får vite" om det kunne fungere, la han til.
Klimaendringer: Transformerte energisystemer
I dette tiåret avslørte stigende havnivå og mer ekstreme klimahendelser hvor skjør vår vakre planet er. Men hva holder det neste tiåret?
"Jeg tror vi vil se et gjennombrudd når det gjelder tiltak mot klima," sa Michael Mann, en fremtredende professor i meteorologi ved Penn State University. "Men vi trenger politikk som vil fremskynde den overgangen, og vi trenger politikere som vil støtte den politikken," sa han til Live Science.
I løpet av det neste tiåret vil "transformasjonen av energi- og transportsystemer til fornybar energi være godt i gang, og nye tilnærminger og teknologier vil ha blitt utviklet som lar oss komme dit raskere," sa Donald Wuebbles, professor i atmosfæriske vitenskaper ved University of Illinois i Urbana-Champaign. Og "de økende klimarelaterte virkningene fra hardt vær og kanskje fra havnivåøkning får endelig folks oppmerksomhet til at vi virkelig begynner å ta klimaendringer på alvor."
Bra også, fordi det er basert på nyere bevis, det er en skumlere, mer spekulativ mulighet: Forskere undervurderer kanskje effektene som klimaendringene har hatt på dette århundret og utover, sa Wuebbles. "Vi bør lære mye mer om det i løpet av det neste tiår."
Partikkelfysikk: Finne aksjonen
I det siste tiåret var den største nyheten i verden for de aller små oppdagelsen av Higgs-boson, den mystiske "Gud-partikkelen" som gir andre partikler massen. Higgs ble betraktet som den kronende juvelen i Standard Model, den regjerende teorien som beskriver dyrehagen til subatomære partikler.
Men med Higgs oppdaget, begynte mange andre mindre berømte partikler å ta sentrum. Dette tiåret har vi et rimelig skudd på å finne en annen av disse unnvikende, som ennå hypotetiske partiklene - aksjonen, sa fysiker Frank Wilczek, en nobel vinner ved Massachusetts Institute of Technology. (I 1978 foreslo Wilczek først aksjonen). Aksjonen er ikke nødvendigvis en enkelt partikkel, men snarere en klasse av partikler med egenskaper som sjelden samvirker med vanlig materie. Aksjoner kunne forklare et langvarig forhold: Hvorfor fysikkens lover ser ut til å virke like på både materiepartikler og deres antimaterielle partnere, selv når deres romlige koordinater er snudd, slik Live Science tidligere rapporterte.
Og aksjoner er en av de ledende kandidatene for mørk materie, den usynlige saken som holder galakser sammen.
"Å finne aksjonen ville være en veldig stor prestasjon i grunnleggende fysikk, spesielt hvis det skjer gjennom den mest sannsynlige banen, dvs. ved å observere en kosmisk aksjonsbakgrunn som gir den 'mørke materie.'" Sa Wilczek. "Det er en god sjanse for at det kan skje i løpet av de neste fem til ti årene, siden ambisiøse eksperimentelle initiativer, som kan komme dit, blomstrer over hele verden. For meg, som veier både viktigheten av oppdagelse og sannsynligheten for at det skal skje, er det det beste vedde."
Blant disse initiativene er Axion Dark Matter Experiment (ADMX) og CERN Axion Solar Telescope, to hovedinstrumenter som jakter på disse unnvikende partiklene.
Når det er sagt, er det andre muligheter også - vi kan fremdeles oppdage tyngdekraftsbølger, eller krusninger i romtiden, som stammer fra den tidligste perioden i universet, eller andre partikler, kjent som svakt samvirkende massive partikler, som også kan forklare mørk materie, sa Wilczek .
Eksoplaneter: En jordlignende atmosfære
6. oktober 1995 ble universet vårt større, liksom, da et par astronomer kunngjorde oppdagelsen av den første eksoplaneten som gikk i bane rundt en sollignende stjerne. Kalt 51 Pegasi b viste orben en koselig bane rundt sin vertsstjerne på bare 4,2 jorddager og en masse omtrent halvparten av Jupiters. I følge NASA forandret oppdagelsen for alltid "måten vi ser universet og vår plass i det." Mer enn et tiår senere har astronomer nå bekreftet 4104 verdener som kretser rundt stjerner utenfor solsystemet vårt. Det er mange verdener som var ukjente for et drøyt tiår siden.
Så himmelen er grensen for det neste tiåret, ikke sant? Ifølge Massachusetts Institute of Technology's Sara Seager, absolutt. "Dette tiåret vil være stort for astronomi og eksoplanettvitenskap med den forventede lanseringen av James Webb-romteleskopet," sa Seager, en planetforsker og astrofysiker. Den kosmiske etterfølgeren til Hubble-romteleskopet, JWST, skal etter planen lanseres i 2021; For første gang vil forskere kunne "se" eksoplaneter i infrarød, noe som betyr at de kan se til og med svake planeter som går i bane langt borte fra vertsstjernen.
Dessuten vil teleskopet åpne et nytt vindu i egenskapene til disse fremmede verdener. "Hvis den rette planeten eksisterer, vil vi være i stand til å oppdage vanndamp på en liten steinete planet. Vanndamp er en indikasjon på vann med flytende vann - siden flytende vann er nødvendig for alt liv slik vi kjenner det, ville dette være veldig mye , "Sa Seager til Live Science. "Det er mitt første håp om et gjennombrudd." (Det endelige målet er selvfølgelig å finne en verden som har en atmosfære som tilsvarer Jordens, ifølge NASA; med andre ord, en planet med forhold som kan støtte livet.)
Og selvfølgelig vil det være noen voksesmerter, bemerket Seager. "Med JWST, og de ekstremt store bakkebaserte teleskopene som forventes å komme på nettet, sliter eksoplanetsamfunnet med å transformere fra individuelle eller små teaminnsatser til store samarbeid med flere titalls eller over hundre mennesker. Ikke enormt av andre standarder (f.eks. LIGO) men det er likevel tøft, "sa hun og henviste til Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, et enormt samarbeid som involverer mer enn 1000 forskere over hele kloden. Opprinnelig publisert på Live Science.
