Hrvatski znanstvenici na Telegramu izdvajaju najveća znanstvena otkrića u godini koja je upravo završila
Za Telegram govore vodeći stručnjaci iz fizike, biologije, kemije, genetike, astrofizike i farmakologije
Već tradicionalno, ulaskom u novu, 2020. godinu, vodeći hrvatski znanstvenici za Telegram su izdvojili i objasnili neka od najvećih znanstvenih postignuća u godini koja je upravo završila. Godina 2019. bila je uzbudljiva, pisali smo o brojnim znanstvenim otkrićima, a za neka su bili odgovorni upravo hrvatski stručnjaci. Ipak, nama laicima teško je, od svega što se u proteklih 12 mjeseci dogodilo, razlučiti ono najvažnije. I tu nastupaju znanstvenici.
Za Telegram o najznačajnijim otkrićima 2019. govore: astrofizičar Nikola Godinović, biologinja Dubravka Švob Štrac, kemičar Nikola Biliškov, genetičar Janoš Terzić, teorijski fizičar Saša Ceci, farmaceutkinja Sabina Keser i molekularna biologinja i ekologinja Vlatka Filipović Marijić.
Dubravka Švob Štrac, molekularna biologinja i neuroznanstvenica: Umjetna inteligencija
Dubravka Švob Štrac znanstvenica je s Instituta Ruđer Bošković (IRB) te jedna od najaktivnijih što se tiče popularizacije znanosti u javnosti. Ove godine dobila je Državnu nagradu za znanost jer još od 2004. kontinuirano sudjeluje u održavanju Otvorenih dana IRB-a kao vodič, predavač i demonstrator, član organizacijskog odbora te kao predsjednica u 2017. i 2018. godini. Švob Štrac za Telegram je spomenula nekoliko bitnih postignuća, ali kao najznačajnije ističe konstantni razvoj umjetne inteligencije.
“U području neuroznanosti, kao i prethodnih godina. i 2019. je obilježio daljnji razvoj umjetne inteligencije (eng. artificial inteligence), sučelja mozak-računalo (eng. brain-computer interface), sučelja mozak-stroj (eng. brain-machine interface), a po prvi puta i sučelja mozak-mozak (eng. brain-to-brain interface). Tako je istraživanje objavljeno u časopisu Nature koristilo umjetnu inteligenciju kako bi se na temelju obrazaca moždane aktivnosti osoba oboljelih od depresije predvidio njihov odgovor na terapiju antidepresivima. Također, istraživači su koristeći neinvazivno sučelje mozak-računalo razvili prvu uspješnu robotsku ruku kontroliranu umom, dok je druga grupa znanstvenika ugradnjom mikroelektrodnih senzora u mozak paralizirane osobe uspjela postići uspješnu simultanu kontrolu pokreta proteza obje ruke pomoću misli primjenom sučelja mozak-stroj”, objašnjava nam znanstvenica.
Osim toga, naglašava kako je tim sa Sveučilišta Washington, koristeći snimanje i stimulaciju mozga, stvorio prvo neinvazivno izravno sučelje mozak-mozak, koje više osoba može koristiti za rješavanje zadataka koristeći samo svoj um. “Znanstvenici su također po prvi puta uspjeli reproducirati električna svojstva živčanih stanica na poluvodičkim silikonskim čipovima, odnosno stvoriti umjetne neurone koji bi se potencijalno mogli implantirati s ciljem obnove propalih živčanih krugova u mnogim kroničnim bolestima.”
Nikola Biliškov, kemičar: istraživanje materijala za pohranu energije
Nikola Biliškov također je jedan od znanstvenika s Instituta Ruđer Bošković, a stručnjak je iz područja kemije. On se većinom fokusirao na ovogodišnju Nobelovu nagradu iz kemije, a kasnije i na sve brojnija istraživanja materijala za pohranu energije koji bi trebali biti održiviji od ovih današnjih, koji, iako korisni i praktični, ipak, imaju i svoje negativne strane. “U kemiji se tijekom 2019. dogodilo mnogo važnih otkrića. Svjedočili smo uzbudljivim prodorima na području materijala, lijekova i inovativnih metoda sinteze i karakterizacije, preko dešifriranja detalja mehanizama različitih bolesti, sve do napretka u tehnologijama za pohranu i konverziju energije”, objašnjava Biliškov.
“Činjenica da je Nobelova nagrada za kemiju dodijeljena znanstvenicima čija su istraživanja dovela do ključnih otkrića zaslužnih za razvoj, unapređenja, a zatim i široku implementaciju litij-ionskih baterija pokazuje koliko je važan razvoj efikasnih koncepata za skladištenje energije. Litij-ionske baterije su danas doista široko rasprostranjene i napajaju niz uređaja, od malih prijenosnih, kao što su satovi, mobiteli i laptopi, do velikih, kao što su električni automobili. No, moramo imati na umu da su litij-ionske baterije važan, ali zapravo jedan od mnogih koncepata skladištenja energije koji ima svoje prednosti, ali i mane. Naime, litij-ionske baterije imaju velik kapacitet i dobre karakteristike, no, zbog reaktivnosti litija, one pri oštećenjima mogu uzrokovati požar”, objašnjava Biliškov.
Biliškov naglašava kako obavezno treba uzeti u obzir i da su rezerve litija vrlo ograničene te koncentrirane na tek nekoliko velikih ležišta: “Stoga u samom području baterija, danas svjedočimo istraživanjima koja su usmjerena na različite druge baterije, koje se temelje na kemijskim elementima, znatno zastupljenijima u zemljinoj kori, te je geografska raspodjela njihovih ležišta ujednačenija u odnosu na litij. Mnogo se napora ulaže i u materijale za efikasno skladištenje vodika, koji je odličan nosač energije, a zbog svojih karakteristika i bolji za dugoročnu pohranu i za veće potrošače, kao što su vozila i gradovi. Zapravo, u području istraživanja materijala za pohranu energije stalno postoji kompeticija između vodikovih i baterijskih tehnologija, prečesto uvjetovana i neznanstvenim utjecajima.”
Saša Ceci, teorijski fizičar: Prva fotografija crne rupe
Jedan od naših najpoznatijih znanstvenika, Saša Ceci, dio je ekipe na Institutu Ruđer Bošković, a najpoznatiji je po svojim objavama na društvenim mrežama. Njima, na jednostavan i razumljiv način, pokušava objasniti znanstvene fenomene te popularizirati znanost. Ove godine posebno je uzbuđen zbog prve fotografije crne rupe. “Ne znam postoji li nešto istovremeno toliko jednostavno i toliko fascinantno kao što je crna rupa. Ona je po svemu što danas znamo točka u prostoru (i vremenu) koja ima masu. Može se vrtjeti i može imati električni naboj. I to je sve. Ne znamo točno kako ta točka izgleda, jer je oko sebe tako jako svinula prostor (da, i vrijeme) da je to što se tamo događa skriveno od našeg pogleda.”
Objašnjava nam i da su crne rupe jako stisnute pa obično nisu veliki objekti. Za primjer daje Zemlju, koja bi bila veličine pikule da je stisnemo toliko da postane crna rupa. Sunce bi, pak, bilo veličine Splita, ali uvjerava da se to u skorije vrijeme neće dogoditi. Ipak, postoje i one nešto veće crne rupe, kao primjerice ova u središtu naše galaksije koja je veća i od Sunca. “Protegla bi se tu negdje do orbite planeta Merkura. A ona koja je fotografirana, iz galaksije M87, progutala bi cijeli Sunčev sustav kad bi se našla na mjestu našeg Sunca.”
A što je točno na prvoj fotki crne rupe? Naime, dio koji je izvana je crn, zbog toga je i dobila ime, a ono što je unutra ne možemo vidjeti. Možemo, pak, vidjeti materiju koja se nalazi izvan crne rupe, objašnjava. “Materija koja se nalazi izvan nje, ali doluta preblizu, spiralno joj se približava dok ne upadne u nju. Tijekom približavanja sudara se s ostalom materijom i sve se strašno zagrijava. Toliko jako da se uz toplinu, svjetlost i UV emitiraju čak i rendgenske zrake. I to je ono što možemo vidjeti – razne elektromagnetske valove koji dolaze iz zagrijane materije u okolini tih crnih rupa. Najzanimljiviji su nam radiovalovi, jer oni prolaze kroz svemirsku prašinu”. Inače, snimanje te crne rupe obavljeno je 2017. godine kombiniranjem opažanja na osam radioteleskopa širom svijeta koji su tako povezani u globalni teleskop nazvan Teleskop horizonta događaja.
“Netko je izračunao da je snimljenih podataka bilo toliko da bismo, da su to bile MP3-ice, imali što slušati sljedećih 5000 godina. Analiza je trajala do ove godine i rezultirala je fascinantnom fotografijom crne rupe koju je svijetu predstavila Katie Bouman, voditeljica razvoja algoritama korištenih u izradi ove fotografije. I to, kao i uvijek kod velikih otkrića, nije kraj već početak. Sada se radi na tome da se fotografira crna rupa u središtu naše galaksije, te da se snimi cijeli film s ovom u središtu M87. Naime, utvrdilo se da se na njoj mogu primijetiti neke promjene praktično svaki tjedan. I ne samo to. Jedan od najvažnijih rezultata ove fotografije bio je da je crna sjena, horizont događaja koji se vidi – okrugao. To je još jedna potvrda Einsteinove teorije. Da je sjena izdužena, to bi bio dokaz da s Einsteinovom teorijom nešto nije u redu.”
Janoš Terzić, genetičar: Oživljavanje mozga i učinci crijevnih mikroorganizama na naše tijelo
Janoš Terzić jedan je od naših najpriznatijih znanstvenika, a trenutno je voditelj laboratorija za istraživanje raka na Medicinskom fakultetu u Splitu. Odmah na početku, među ostalim što je spomenuo, on se osvrnuo na otkriće hrvatskog znanstvenika: “U 2019. godini dogodio se niz fantastičnih otkrića. Poput priče znanstvenika hrvatskog porijekla s Yale-a, Nenada Šestana koji je pokazao da mozak svinje i više sati nakon ‘smrti’ ima značajnu živčanu aktivnost. Time je dogma da mozak umire 5 minuta nakon prestanka dotoka krvi srušena ili barem dovedena u pitanje. Otvara li se time put prema transplantaciji mozga (u kojem su naša sjećanja, osjećaji…)?”, pita se Terzić.
Terzić spominje još bitnih otkrića. “Upravo je otkriveno zašto smo nakon preboljelih ospica godinama skloniji različitim bolestima. Virus ospica uništi imunološko pamćenje i otpornost na mnoge bolesti koje smo preboljeli, a iz krvi nestanu protutijela koja nas štite. To jest, cijepljenje protiv ospica štiti nas i od brojnih drugih bolesti. Također, upravo se otkriva kako se udaljene genske regije dodiruju i čime mijenjaju aktivnost gena te funkciju stanica. Tehnike koje to omogućavaju (3C, Hi-C ili DipC) direktni su izdanak projekta genoma čovjeka (završenog 2001.) te znatno rasvjetljavaju našu genetiku.”
Ipak, od svega što je u početku nabrojao jedna stvar za njega je posebno bitna: “Od svega su mi najzanimljivija ovogodišnja otkrića o učincima crijevnih mikroorganizama na naše tijelo. Izgleda da su ti mikrobi važni za naš neurološki razvoj te ih se povezuje s autizmom, Alzheimerovom bolešću ili shizofrenijom. Nedavna je studija pokazala da se reakcije straha kod miševa umanjuju nakon što se promjene bakterije u crijevima. Nije li nevjerojatno da crijevne bakterije (u određenoj mjeri) kontroliraju naš strah? Od Drugog svjetskog rata imamo antibiotike i s njima možemo utjecati na bakterije, ali to je poprilično neprecizno; ‘šakimice’ kako bi kazao Matan u Prosjacima i sinovima. Ali pomoću bakteriofaga, virusa koji napada određenu bakteriju, moguće je precizno uništavanje bakterija.”
Po njegovom izboru, “najstudija 2019. godine”, upravo je ona u kojoj je precizno uništena štetna bakterija: “Istraživači su pokazali da bakterija Enterococcus faecalis povećava smrtnost od alkoholnog hepatitisa. Kada su ih uništili bakteriofagima zaustavljen je razvoj hepatitisa u miševa. To je pionirski pokušaj i uspjeh. Kako će trebati precizno uklanjati bakterije koje uzrokuju spomenute bolesti logično je očekivati tableticu bakteriofaga koji ubijaju neželjene bakterije nakon čega će nas prestati boljeti zglobovi ili će kolitis nestati kao rukom odnesen”, objašnjava cijenjeni genetičar.
Sabina Keser, farmaceutkinja: Suzbijanje epidemije ebole u Kongu
Sabina Keser trenutno radi na doktoratu na Farmaceutsko-biokemijskom fakultetu, a ove je godine bila dio tima koje su činile još dvije znanstvenice, Ivona Jasprica i Katarina Alilović. One su autorice novog patenta, nove formulacije antibiotika. Ona je napravljena specijalno za liječenje opasnih bolničkih infekcija, a ime patenta je ‘Premixed Vancomycin Injection in a Ready-to-Use infusion bag’. Njihov patent znatno olakšava primjenu antibiotika. Nju smo zamolili da nam izdvoji najveće postignuće iz područja farmacije u 2019. godini i kako kaže, to je suzbijanje epidemije u Demokratskoj Republici Kongo.
“Unatoč golemom napretku farmaceutskih znanosti u posljednjih nekoliko desetljeća i osjećaju da smo uspjeli pobijediti većinu infektivnih bolesti, u posljednje se vrijeme susrećemo sa sve više loših vijesti. Infektivne bolesti uzvraćaju udarac i opet predstavljaju sve veći zdravstveni problem, čak i u razvijenim zemljama. Zbog prevelike i nesavjesne upotrebe antibiotika pojavljuju se multirezistentni bakterijski sojevi (bakterije otporne na različite vrste antibiotika), ne istražuju se dovoljno novi antibiotici, a skeptičnost prema cjepivima je sve veća – kao rezultat svega toga, infektivne bolesti odnose sve više ljudskih života.
Zato me jedna vijest posebno obradovala te bih nju istaknula kao značajan napredak u području farmacije za 2019. godinu – suzbijanje epidemije ebole u Demokratskoj Republici Kongo. Naime, ebola je virusna bolest za koju ne postoji potpuno učinkovita terapija te je ishod bolesti vrlo često smrtonosan. U kliničkoj studiji provedenoj u Kongu ispitana su četiri lijeka, od kojih su dva, iz skupine monoklonskih protutijela, pokazala dosad najbolju stopu izlječenja: Smanjili su smrtnost na oko 30%, a u slučaju kada se lijekovi primijene u ranoj fazi bolesti ona pada na oko 10% i manje.”
Keser nam je objasnila i što su točno monoklonska protutijela koja spominje gore: “Ona spadaju u skupinu bioloških lijekova, a djeluju tako da se ciljano vežu na određene molekule u tijelu, koje mogu biti podrijetlom iz patogena ili našeg vlastitog organizma. Zbog toga od ove godine možemo očekivati sve više pozitivnih vijesti vezanih uz suzbijanje novih epidemija ebole, a dobar nadzor bolesti, prevencija daljnjih infekcija te implementacija ovih novih lijekova mogao bi omogućiti eradikaciju tog opasnog virusa. Nadam se da ćemo idućih godina vidjeti još puno ovakvih lijepih vijesti o otkrivanju novih lijekova i da će farmaceutske znanosti ponovno savladati većinu infektivnih bolesti.”
Vlatka Filipović Marijić, molekularna biologinja i ekologinja: Borba za spas okoliša i 3D printanje koraljnih grebena
Vlatka Filipović Marijić na Ruđeru se bavi molekularnom biologijom i ekologijom. Ona je posebno istaknula povećanje svjesnosti ljudi o klimatskim promjenama, klimatske štrajkove, ali velike napore znanstvenika diljem svijeta za očuvanje okoliša. “Tijekom 2019. godine pojam ‘klimatske promjene’ preinačen je u ‘klimatsku krizu’. Uz to što smo i sami svjedoci mnogobrojnih požara, krčenja šuma, topljenja ledenjaka, globalnog zatopljenja, onečišćenja okoliša, znanstvenici su se u ovoj godini ujedinili kako bi zajednički ukazali na ozbiljnost situacije te je više od 12 000 znanstvenika iz oko 160 zemalja svijeta potpisalo ‘World Scientists’ Warning on Climate Emergency’ koji je upućen čelnicima Konferencije UN-a o klimatskim promjenama. U Hrvatskoj je također pokrenut ‘Apel za sustavnu klimatsku akciju’ koji potpisuju znanstvenici i planira se predati državnim vlastima”, kaže.
Posebno je istaknula i mlade aktivistice: “U ovoj godini je Greta Thunberg pokrenula globalni štrajk učenika za klimu u školama diljem svijeta, uključujući i Hrvatsku koji je vodila Laura Skala, a kroz koji su i najmlađe populacije ukazale na ugroženost našeg planeta. Prema izvješću UN-a, imamo još samo 12 godina da zaustavimo klimatsku krizu koja ugrožava Zemlju jer trenutno 8 milijuna tona plastike završava u vodenim ekosustavima svake godine, 7 milijuna ljudi su žrtve onečišćena zraka, razine oceana se podižu tri puta brže u odnosu na kraj prošlog stoljeća, a sve su češće i klimatske izbjeglice, za koje se procjenjuje da će ih do 2100. godine biti oko 2 milijarde. Kao posljedica, u znanstvenim radovima aktualne su teme ugroženosti staništa koje utječu na smanjenje bioraznolikosti i ugroženost pojedinih biljnih i životinjskih vrsta, poput polarnih medvjeda, lemura, a posebno se ističe utjecaj invazivnih vrsta.”
Napore svojih kolega znanstvenika posebno cijeni: “Istaknula bih primjenu 3D printanih koraljnih grebena koji su biorazgradivi i mogu omogućiti formiranje novih prirodnih koraljnih grebena, a time i njihovo obnavljanje. Osim toga, u 2019. predstavljen je prototip optičkog senzora koji kombinacijom fotodiode i CCD (fotoosjetljive) kamere ima mogućnost detekcije PET i LDPE mikroplastike u prirodnim vodama, kao važnog zagađivača okoliša. Dakle, tijekom 2019. godine uz znanstvena dostignuća, klimatska zbivanja kojima smo svjedočili nametala su glavnu tematiku ekologije i zaštite okoliša.”
Nikola Godinović, astrofizičar: Otkriće fotona najviših energija u provali gama zraka
Nikola Godinović profesor je na splitskom Fakultetu elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje, gdje je šef katedre za fiziku, a uz to je i suradnik u CERN-u. Astrofizici se posvetio prije deset godina kada je hrvatska grupa postala punopravni član kolaboracije MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) koja promatra svemir u području visokoenergijskih gama zraka. Upravo o MAGIC-u Godinović se raspričao: “Kao iznimno značajno znanstveno postignuće izdvojio bih detekciju fotona najviših energija u provali gama-zraka (eng- gamma-ray burst – GRB). GRB (provale gama zraka) su najsnažnije eksplozije koje opažamo u svemiru”, priča Godinović.
“Današnje spoznaje ukazuju da su GRB glasnici nastanka crne rupe. Provale gama zraka najsnažnije su eksplozije koje opažamo u svemiru jer se u nekoliko sekundi oslobodi energija u formi gama zraka jednaka energiji koju će izračiti naše Sunce za vrijeme od 10 milijardi godina, koliko je vijek trajanja Sunca. GRB se događaju nasumično, otprilike jednom dnevno, a kako se pojavljuju u nepredvidljivim trenucima i na nepredvidljivim lokacijama na nebeskom svodu i kratko traju, razvijena je posebna tehnika opažanja. Posebno dizajnirani NASA-ini detektori na satelitima Fermi i Swift, sa širokim vidnim poljem, skeniraju čitavo nebo i tragaju za GRB-ovima te dojavljuju drugim opservatorijima o pojavi GRB-ova i njihovim nebeskim koordinatama.”
Sateliti Swift i Fermi 14. veljače detektirali su GRB, a događaj je dobio oznaku GRB190114C. U 22 sekunde njegove su nebeske koordinate distribuirane astronomima širom svijeta, uključujući kolaboraciji MAGIC, koja upravlja dvama Čerenkovljevim teleskopima, promjera 17 m na kanarskom otoku La Palma. “MAGIC je uspio započeti promatranje GRB 190114C samo 50 sekundi nakon prve satelitske detekcije GRB-a. U prvih stotinjak sekundi teleskopi MAGIC detektirali su po prvi puta u GRB 190114C fotone gama zraka u popratnom sjaju čija je energija bila u području od 200 GeV (200 milijardi puta veća od fotona vidljive svjetlosti) do 1 TeV (tisuću milijardi puta veća energija od fotona vidljive svjetlosti). U tom trenutku GRB 190114C, bio je daleko najsjajniji izvor gama zraka na nebu”, kaže Godinović te dodaje i da je pojedinim procesima otkriveno i da su GRB još snažnije eksplozije nego što se do sada znalo.