Hrvatski znanstvenici za Telegram biraju najveća otkrića 2021. godine. Jedini uvjet je bio - da nemaju veze s koronom
Znanstvena dostignuća donose vodeći stručnjaci iz astrofizike, fizike, kemije, biologije, genetike i farmakologije
Za Telegram govore astrofizičarka Vernesa Smolčić, kemičar Nikola Biliškov, genetičar Janoš Terzić, farmakolog Robert Likić, molekularna biologinja Željka Mačak Šafranko, fizičar Saša Ceci i biologinja Jelena Godrijan
Već tradicionalno, Telegram i ove godine donosi pregled najvažnijih znanstvenih dostignuća u proteklih 365 dana. Godina za nama, kao i ona prethodna, prošla je u znaku pandemije i borbe između čovjeka i virusa. Ipak, u ovom pregledu odmaknuli smo se od sveprisutnog Covida 19, a stručnu pomoć i mišljenje o najboljem od znanosti zatražili smo od vodećih hrvatskih znanstvenika.
Za Telegram o najznačajnijim znanstvenim otkrićima u 2021. govore: astrofizičarka Vernesa Smolčić, kemičar Nikola Biliškov, genetičar Janoš Terzić, farmakolog Robert Likić, molekularna biologinja Željka Mačak Šafranko, fizičar Saša Ceci, biologinja Jelena Godrijan. Svakog od njih zamolili smo da izdvoje najmanje jedno dostignuće iz njihova područja koje je obilježilo proteklu godinu. Uvjet je bio samo jedan – da nema veze s koronom.
Jelena Godrijan, biologinja: Dokaz da su ljudi krivi za vremenske ekstreme
Jelena Godrijan biologinja je s Instituta Ruđer Bošković koja je nedavno objavila znanstveni članak u kojem je pokazala da neke fotosintetske mikroalge mogu preživjeti bez svjetlosti, koristeći alternativne izvore energije i ugljika. Njeno područje interesa su, između ostalog, klimatske promjene, zbog čega je istaknula rezultate istraživanja o vremenskim ekstremima, koje je pokazalo da su poplave koje su u srpnju pogodile Njemačku bile uzrokovane ljudskim djelovanjem.
“Znanstvenici su u sklopu inicijative World Weather Attribution napravili analizu ekstremnih poplava u Njemačkoj, u kojima je poginulo više od 200 ljudi. Uz pomoć metodologije kojoj je glavni cilj u vrlo kratkom roku nakon samog događaja otkriti i analizirati uzrok, utvrđeno je da su poplave bile uzrokovane ljudskim djelovanjem. Isto tako, ovo istraživanje upućuje na to da će se vjerojatnost i intenzitet takvih ekstremnih događaja u budućnosti povećavati”, objasnila je.
Do ovih saznanja znanstvenici su došli uspoređujući podatke o vremenu danas, kada je Zemlja za 1,2 Celzijeva stupnja toplija nego što je bila u predindustrijsko doba, s podacima iz kasnih 1800-ih. “Ovakav tip istraživanja je bitan zbog poticanja komunikacije sa širom javnosti, posebno u doba povećanog nepovjerenja prema znanosti”, rekla je Godrijan. Istaknula je i opći konsenzus znanstvenika o važnosti smanjenja emisija stakleničkih plinova uzrokovanih ljudskim aktivnostima. Konkretno, upozorenje da ekstremne vremenske događaje uzrokuju – ljudi.
Riječ je o najdramatičnijem izvješću Međuvladinog Panela za klimatske promjene UN-a do sada, a u kojem znanstvenici tvrde da je za pregrijavanje našeg planeta odgovorno čovječanstvo. “Taj sveobuhvatan znanstveni izvještaj dao je brutalnu sliku zdravlja Zemlje: rekordne suše, šumski požari i katastrofalne poplave razaraju sve veće dijelove planeta te će biti sve učestaliji, ako vlade ne počnu djelovati”, kazala je Godrijan i napomenula kako su ‘klimatske promjene’ već odavno ušle u sferu ‘klimatske krize’.
Nikola Biliškov, kemičar: Razvoj novih baterija, bez litija
Nikola Biliškov, kemičar s Instituta Ruđer Bošković kaže da je u godini koja je obilježena globalnom javnozdravstvenom krizom, kojoj treba pridodati i klimatsku, teško izdvojiti neko određeno dostignuće. Smatra da je bolje istaknuti značajne trendove, „osobito one usmjerene prema suzbijanju, ublažavanju i prilagodbi tim krizama te jačanju otpornosti prema mogućim krizama u budućnosti”.
Istaknuo je tako rad na razvoju novih materijala, preciznije, napredak u potrazi za alternativom litiju, koji mnogi nazivaju ‘novom naftom’. “Posebno je zanimljivo pratiti razvoj na polju baterija te materijala za pretvorbu sunčeve u električnu energiju. Sveprisutne litijeve baterije imaju velike kapacitete i danas smo okruženi njima. No, one imaju i dvije velike mane – litij se već nalazi na popisu kritično ugroženih elemenata. Osim toga, zapaljiv je”, objašnjava.
“Zato se vrlo intenzivno traga za novim baterijskim sustavima, temeljenim na široko rasprostranjenim kemijskim elementima. Na polju baterija za napajanje velikih sustava treba posebno istaknuti protočnu bateriju temeljenu na željezu, a na polju baterija za male prijenosne uređaje treba istaknuti razvoj baterija s čvrstim medijem koji provodi struju (elektrolitom), kao i razvoj baterija na temelju natrija, magnezija, kalcija i drugih visoko zastupljenih elemenata”, rekao je Biliškov.
Važnom smatra i Nobelovu nagradu za Fiziku, koju su podijelili Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann i Giorgio Parisi, i to za doprinos razumijevanju kompleksnih sustava, što se konkretno odnosi na razumijevanje klimatskih promjena. “Na praktičnoj razini, vjerojatno je najvažnije istaknuti da su njihova istraživanja pokazala da je ljudski utjecaj nezaobilazan faktor u razumijevanju aktualnih klimatskih trendova”.
Robert Likić, farmakolog: Rad na cjepivu koje bi moglo produljiti životni vijek
Profesor Likić, naš istaknuti internist, farmakolog i znanstvenik izdvojio je rad na cjepivu protiv takozvanih ‘zombi’ stanica. “Tim japanskih znanstvenika objavio je u časopisu Nature Aging vrlo zanimljivo istraživanje učinaka novog cjepiva na senescentne stanice, čija se brojnost povećava sa starenjem. Ove stanice često se u literaturi nazivaju i zombi stanicama, s obzirom da luče niz faktora koji oštećuju okolne stanice te imaju važnu ulogu u nekoliko vrlo čestih bolesti povezanih sa starenjem – arterijska hipertenzija, šećerna bolest, ateroskleroza.
Kada normalne stanice dođu do kraja svog životnog ciklusa, trebale bi umrijeti, međutim neke stanice nastavljaju funkcionirati, pri tome lučeći u svoju okolinu niz proupalnih molekula čime potiču kaskadu kronične upale, artritisa i gubitka elastičnosti stijenke krvnih žila. Promiču pretvorbu zdravih u zombi stanice”, objašnjava.
“Japanski znanstvenici otkrili su protein specifičan za površinu ovih stanica, tzv. GPNMB, koji je prisutan i kod ljudi i kod miševa te su napravili cjepivo koje potiče odgovor imunog sustava specifično na te stanice. Ispitivanjem na miševima pokazali su da je cijepljenjem došlo do uklanjanja velikog broja senescentnih stanica, s posljedičnim povećanjem elastičnosti krvnih žila te poboljšanim preživljavanjem miševa”, kaže Likić.
“Za razliku od ostalih senolitičkih terapija, koje ciljaju na stanice u tijelu poznate kao stanice starenja, ovo cjepivo je imalo produljen učinak i vrlo malo nuspojava. Predvodnik tima japanskih znanstvenika, profesor Minamino očekuje potencijalnu primjenu ovog cjepiva u terapiji bolesti povezanih sa starenjem. Ukoliko se učinak i sigurnost ovog ili sličnih cjepiva potvrdi kod ljudi, za očekivati je smanjenje broja i ozbiljnosti kroničnih bolesti povezanih sa starenjem, kao i povećanje kvalitete života ljudi starije dobi, uz potencijalno produljenje životnog vijeka”.
Vernesa Smolčić, astrofizičarka: Lansiranje teleskopa James Webb
Vernesa Smolčić izdvojila je događaj u astrofizici koji se smjestio na sam kraj godine, a to je lansiranje teleskopa James Web. “To je događaj koji su astrofizičari diljem svijeta s uzbuđenjem očekivali”, kaže. “Očekuje se da će taj teleskop obilježiti novu eru svemirskih opažanja – ne samo kao što je to svemirski teleskop Hubble učinio u zadnjim desetljećima, nego i znatno više od toga, jer će nam omogućiti pogled u svemir kakav dosad nismo imali priliku vidjeti”, objašnjava Smolčić.
Ova profesorica na Zavodu za eksperimentalnu fiziku na PMF-u u Zagrebu izdvojila je za Telegram još neka dostignuća u znanosti. Između ostalog, u protekloj godini otkriven je nama najbliži par supermasivnih crnih rupa, a novom metodom otkrivena je i malena crna rupa izvan naše galaksije.
“Također, znanstvenici čiji je rad prošle godine nagrađen Nobelovom nagradom za fiziku nastavili su pomno pratiti gibanja zvijezda oko središta naše galaksije te su novim fotografijama uspjeli ostvariti 20 puta veće povećanje nego prije. To je velik napredak koji je znanstvenicima omogućio da otkriju novu, dosad nepoznatu, zvijezdu koja se giba oko središta naše galaksije. A to im je pak omogućilo da naprave dosad najprecizniju procjenu mase crne rupe u središtu naše galaksije, koja iznosi 4,3 milijuna masa Sunca”, dodala je.
Janoš Terzić, genetičar: Softver koji brzo utvrđuje izgled proteina, što je bitno za liječenja
Janoš Terzić jedan je od naših najistaknutijih znanstvenika i voditelj Laboratorija za istraživanje raka na Medicinskom fakultetu u Splitu. On se nije mogao odlučiti za jedno najvažnije znanstveno dostignuće pa nam je spomenuo više njih. “Treba istaknuti uspješan tretman posttraumatskog stresnog poremećaja kombinacijom psihoterapije i lijeka MDMA. Također, ove su godine tehnologijom CRISPR popravili mutirane gene u čovjeku i tako pomogli ljudima sa sljepoćom i taloženjem proteina u
tijelu (amiloidozom).”
Kaže, bilo je pomaka u područjima koja su njemu posebno zanimljiva. Primjerice, znanstvenici su pokazali da je debljanje nakon prestanka pušenja određeno bakterijama u crijevima. U znanosti sve veću ulogu ima i umjetna inteligencija. Tako Terzić ističe razvoj softvera AlphaFold koji, koristeći umjetnu inteligenciju, brzo i jeftino utvrđuje oblik proteina.
“O nekome možemo dosta zaključiti na temelju izgleda. Izgled je vrlo važan i molekulama jer na temelju njihova 3D izgleda možemo znati što rade. Proteini su ‘radnici’ u stanicama, a kada im mutacija promjeni izgled, možemo znati kakva će bolest nastati. Također, prema izgledu proteina moguće je napraviti lijekove, koji će, primjerice, zaustaviti njihovu pretjeranu aktivnost u tumorima. Njihov izgled do sada je utvrđivan složenim i sporim analizama, ali ove godine osmišljen je softver AlphaFold, koji to radi vrlo brzo i jeftino”, objašnjava.
“Program bi u narednoj godini mogao utvrditi strukturu polovice svih proteina na zemlji. Mnogi pretpostavljaju da će navedena znanja znatno unaprijediti biologiju, ali i medicinu jer će, temeljem izgleda proteina, omogućiti pronalazak novih lijekova”, rekao je pa dodao kako i on dijeli taj optimizam.
Saša Ceci, teorijski fizičar: Stvaranje ‘nuklearnog lasera’
“Nadali smo se da će nakon prošle ova godina biti bolja, ispalo je da nije. Utrka u naoružanju između nas i virusa i dalje se zahuktava nastancima novih sojeva. Biomedicinske znanosti rade punom parom da pronađu prave odgovore, ali i u onima drugima svašta se događa”, kazao je fizičar i popularizator znanosti Saša Ceci s Instituta Ruđer Bošković.
“Meni se svidjelo kako su znanstvenici stvorili nešto kao nuklearni laser”, kaže pa najprije objašnjava kako funkcionira laser kakvog svi poznajemo.
“Laser funkcionira tako da se elektroni u atomu izvana pomaknu na veću udaljenost od jezgre. Atom tako upije neku energiju i onda je, kad se vraća u svoje prirodno stanje, kad elektroni padnu natrag na svoje mjesto, emitira kao foton – komadić svjetlosti. Zračenje”, opisao je Ceci pa nastavio kako je Albert Einstein davno otkrio da će se svjetlo pojačati ako taj foton udari u drugi atom, koji je u istom ‘pobuđenom’ stanju kao atom iz kojeg mu je doletio foton. Može se reći da su fotoni zapravo paketi energije.
“Ako u okolini ima još takvih pobuđenih atoma, svjetlo se pojačava takvom stimuliranom emisijom zračenja. Na engleskom se to kaže ‘Light Amplified by the Stimulated Emision of Radiation’, a zato se i zove LASER”, rekao je Ceci pa pojasnio ovogodišnje otkriće njemačkog fizičara Jörga Eversa i njegovih kolega znanstvenika.
“Napravili su nešto slično s atomskim jezgrama. Oni su uspjeli fotonima puno energetskijih gama zraka (koje su fotoni jako velike energije) pobuditi i stimulirati emisiju jezgre atoma željeza. Kako su energije kod atomskih jezgara željeza oko tisuću puta veće nego kod samih atoma, neki misle da će ovaj fenomen u budućnosti omogućiti pohranu velikih količina energije.
Iskreno, sumnjam. Ali vjerujem da je ovo dobar put da dosegnemo bolje razumijevanje kvantne fizike, koja je ne samo posljednji veliki misterij fizike, već je zadnjih preko 100 godina u temeljima gotovo svake naše moderne tehnologije. A možda samo volim te neobične atomske jezgre”, zaključio je Ceci.
Željka Mačak Šafranko, molekularna biologinja: Nova dostignuća u umjetnoj inteligenciji
Željka Mačak Šafranko je molekularna biologinja iz Klinike za infektivne bolesti Dr. Fran Mihaljević i prva je u Hrvatskoj izolirala koronavirus SARS-CoV-2. Bilo je to još u ožujku 2020., a krajem prošle godine izolirala je prvu omikron varijantu virusa kod nas. Iako je prva koja je koronavirus uzgojila u laboratorijskim uvjetima u Hrvatskoj, za Telegram je tom prilikom izjavila da ”ne drži to posebnim poduhvatom jer se već duže vrijeme bavi istraživanjima patogenih virusa”.
I ona je, poput genetičara Terzića, izdvojila ulogu umjetne inteligencije u otkrivanju funkcije proteina. ”U današnje digitalno doba algoritmi strojnog učenja preuzimaju sve važnije mjesto, kako u svakodnevnom životu tako i u znanosti. Ove godine istovremeno su objavljena dva znanstvena rada u relevantnim časopisima Nature i Science. Oba rada opisuju algoritme strojnog učenja AlphaFold koji predviđaju trodimenzionalnu strukturu proteina i njihovo međudjelovanje na osnovu slijeda aminokiselina.
Algoritmi u procesu učenja koriste podatke o poznatim 3D strukturama proteina iz javno dostupne baze podataka proteina, omogućujući otkrivanje funkcije proteina bez provođenja dugotrajnog i skupog eksperimentalnog rada. Navedeni algoritmi znatno će ubrzati analizu strukturnih i funkcionalnih promjena u proteinima koje nastaju uslijed mutacija u genomu te pomoći u dizajnu novih lijekova”, objasnila je Mačak Šafranko.