Với tốc độ thay đổi nhanh chóng của công nghệ và khoa học, có thể dễ dàng quên đi những gì chúng ta không biết chỉ một vài năm trước đây. Thập kỷ qua đã chứng kiến những bước đột phá trong vật lý, sinh học và thiên văn học, chỉ kể ra một vài điều. Những khám phá nào là quan trọng nhất có lẽ là để các nhà sử học đánh giá, nhưng một số hậu quả của những khám phá đầu thập kỷ này đang bắt đầu vang dội. Dưới đây là những lựa chọn của chúng tôi cho những tiến bộ khoa học lớn nhất và những khám phá đáng ngạc nhiên.
2010: 'Cuộc sống' tổng hợp đầu tiên
Các nhà khoa học đã làm mờ ranh giới giữa tự nhiên và nhân tạo vào năm 2010 với việc tạo ra sinh vật đầu tiên có bộ gen tổng hợp. Các nhà khoa học tại Viện J. Craig Venter đã tập hợp bộ gen của vi khuẩn Mycoplasma mycoides trong số hơn một triệu cặp DNA cơ sở. Sau đó, họ chèn bộ gen do con người chế tạo này vào một loại vi khuẩn khác, Mycoplasma capricolum, đã được làm trống DNA của nó. Các M. capricolumMáy móc của họ sớm bắt đầu chuyển các hướng dẫn của bộ gen tổng hợp này thành hành động, tái tạo giống như M. mycoides sẽ.
Kể từ bước đột phá này, các nhà khoa học đã tiếp tục đạt được những tiến bộ trong sinh học tổng hợp. Năm 2016, các nhà khoa học đã chế tạo ra loại vi khuẩn tổng hợp nhỏ nhất, chỉ với 473 gen. Năm 2017, họ đã công bố tạo ra năm nhiễm sắc thể nấm men tổng hợp; kế hoạch là thay thế tất cả 16 nhiễm sắc thể trong nấm men bằng nhiễm sắc thể tổng hợp có thể được điều chỉnh để thực hiện một số nhiệm vụ, chẳng hạn như kháng sinh sản xuất hàng loạt hoặc thậm chí tạo ra thịt được nuôi trong phòng thí nghiệm.
2011: Điều trị dự phòng HIV
Ngày nay, nhiều người có nguy cơ cao nhiễm vi rút suy giảm miễn dịch ở người (HIV), gây ra bệnh AIDS, đã uống một viên thuốc hàng ngày để giảm nguy cơ. Vào năm 2012, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ đã phê duyệt một loại thuốc, được gọi là Truvada, cho mục đích này. Nhưng đó là một nghiên cứu lớn được công bố vào năm 2011 đã tạo tiền đề cho sự thay đổi trên biển này trong phòng chống HIV.
Nghiên cứu đó, mà tạp chí Science gọi là "bước đột phá của năm", là lần đầu tiên kể từ năm 1994 cho thấy một cách mới để ngăn ngừa lây truyền HIV từ người này sang người khác. (Năm 1994, các nhà nghiên cứu báo cáo rằng họ đã tìm thấy một lựa chọn dược phẩm để giúp ngăn ngừa lây truyền HIV từ một phụ nữ mang thai sang thai nhi.) Nghiên cứu bắt đầu vào năm 2005, và kết quả năm 2011 là kết quả tạm thời. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy giảm 96% lây truyền HIV trong dữ liệu đó. Dữ liệu cuối cùng bao gồm toàn bộ nghiên cứu kéo dài 10 năm, được báo cáo trên Tạp chí Y học New England năm 2016, cho thấy giảm 93% lây truyền HIV.
2012: Higgs Boson
Vào tháng 7 năm 2012, các nhà khoa học làm việc tại máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới tuyên bố rằng họ đã trả tiền bẩn. Các thí nghiệm tại Máy va chạm Hadron lớn (LHC) cuối cùng đã phát hiện ra bằng chứng về hạt chưa được khám phá cuối cùng được dự đoán bởi Mô hình vật lý tiêu chuẩn.
Các boson Higgs đã được tìm thấy. Đây là hạt liên kết với trường Higgs, một trường năng lượng ở gốc của lý do tại sao các hạt có khối lượng. Các hạt tăng khối lượng bằng cách lách qua trường ba chiều này, tạo ra các nhiễu loạn nhỏ trong trường. (Tương tác của chúng với trường càng mạnh, chúng càng có khối lượng lớn hơn.) Khi trường trải qua một đợt bùng phát năng lượng lớn ở một vị trí cụ thể, nó phát ra boson Higgs. Vào năm 2013, các nhà vật lý đã xác nhận rằng các quan sát năm 2012 của họ thực sự là hạt khó nắm bắt, đôi khi được gọi là "hạt thần" vì vai trò của nó trong việc tạo ra tất cả các hạt khác.
Việc phát hiện ra hạt Higgs đã đặt ra những câu hỏi mới cho các nhà vật lý. Hạt này nhẹ hơn một chút so với một số tương tác của nó với các hạt cơ bản khác đã dự đoán, có nghĩa là ai đó đã say mê toán học hoặc có nhiều hơn một loại hạt Higgs - có lẽ bao gồm cả hạt Higgs nặng hơn chưa được phát hiện. Các nhà vật lý hiện đang sử dụng LHC để tìm kiếm những hạt Higgs nặng có thể này.
Lucas Taylor / CMS
Sau gần 35 năm vượt qua các hành tinh và mặt trăng, tàu thăm dò Voyager 1 của NASA đã làm nên lịch sử vào năm 2013, khi các nhà khoa học tuyên bố rằng tàu vũ trụ đã chính thức rời khỏi hệ mặt trời vào tháng 8/2012.
Tàu thăm dò được phóng từ Trái đất vào năm 1977 và dành thập kỷ tiếp theo để khám phá Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương và các mặt trăng của chúng. Vào năm 2013, dữ liệu được gửi lại từ tàu thăm dò cho thấy những thay đổi về mật độ điện tử xung quanh Voyager 1 - một manh mối chính cho thấy tàu vũ trụ đã rời khỏi giới hạn của hệ mặt trời. Voyager 1 sẽ tiếp tục gửi thông tin về Trái đất về không gian giữa các vì sao cho đến khoảng năm 2025. Sau đó, nó sẽ nghỉ hưu lâu dài, yên tĩnh trong không gian sâu thẳm, với khả năng, một ngày nào đó, một dạng sống ngoài hành tinh nào đó sẽ chú ý đến đầu dò nhỏ và hồ sơ vàng của nó, một viên nang thời gian lưu giữ hình ảnh của con người, bản đồ hệ mặt trời của chúng ta và các manh mối khác về sự tồn tại của nền văn minh trên Trái đất.
2014: Sóng hấp dẫn
Trước năm 2014, các nhà khoa học chỉ có bằng chứng gián tiếp về Vụ nổ lớn, lý thuyết mô tả sự giãn nở không gian có đầu óc xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm và sinh ra vũ trụ của chúng ta. Nhưng vào năm 2014, lần đầu tiên, các nhà khoa học đã quan sát bằng chứng trực tiếp về sự giãn nở vũ trụ này, thứ mà một số người gọi là "súng hút thuốc" cho sự khởi đầu của vũ trụ.
Bằng chứng này xuất hiện dưới dạng sóng hấp dẫn, những gợn sóng theo nghĩa đen trong thời gian không gian còn sót lại từ phần đầu tiên của giây sau Vụ nổ lớn. Những gợn sóng này tạo ra những thay đổi trong sự phân cực trong nền vi sóng vũ trụ, đó là bức xạ còn sót lại từ vũ trụ sơ khai. Những thay đổi phân cực được gọi là chế độ B. Chính các chế độ B này mà các nhà khoa học đã phát hiện bằng cách sử dụng kính viễn vọng nền tảng của vũ trụ phân cực vũ trụ 2 (BICEP2) ở Nam Cực.
Kể từ đó, sóng hấp dẫn đã tiếp tục tiết lộ những bí ẩn của vũ trụ, chẳng hạn như động lực của sự va chạm của các lỗ đen và sự cố giữa các ngôi sao neutron. Sóng hấp dẫn thậm chí có thể giúp xác định cuối cùng vũ trụ đang giãn nở nhanh như thế nào.
2015: Chỉnh sửa CRISPR đầu tiên của phôi người
Có thể câu chuyện y sinh lớn nhất trong thập kỷ này là sự xuất hiện của một công nghệ chỉnh sửa gen có tên CRISPR từ sự tối nghĩa tương đối. Công nghệ này phát sinh từ cơ chế bảo vệ tự nhiên của một số vi khuẩn; đó là một chuỗi các chuỗi gen lặp đi lặp lại gắn với enzyme có tên Cas9 hoạt động giống như một cặp kéo phân tử. Trình tự gen có thể được chỉnh sửa để đặt mắt bò lên một đoạn DNA cụ thể, hướng enzyme Cas9 đi vào và bắt đầu cắt.
Sử dụng hệ thống này, các nhà khoa học có thể dễ dàng xóa và chèn các bit DNA vào các sinh vật sống, một khả năng có ý nghĩa rõ ràng để chữa các bệnh di truyền - và có thể dẫn đến các em bé tùy chỉnh. Bước đầu tiên trên con đường tiềm năng này được thực hiện vào năm 2015, khi các nhà khoa học tại Đại học Sun Yat-sen ở Trung Quốc tuyên bố rằng họ đã thực hiện chỉnh sửa gen lần đầu tiên cho phôi người bằng CRISPR. Phôi không thể tồn tại và quy trình chỉ thành công một phần - nhưng thí nghiệm là lần đầu tiên đưa ra một dòng đạo đức mà cộng đồng khoa học đang tranh luận cho đến ngày nay.
2016: Exoplanet được phát hiện trong Vùng có thể ở được
Hàng xóm ngoại hành tinh gần nhất của Trái đất, được phát hiện vào năm 2016, không chỉ cách chúng ta 4.2 năm ánh sáng - nó có khả năng lưu trữ sự sống.
Điều đó không có nghĩa là hành tinh, được đặt tên là Proxima b, chắc chắn có thể ở được, nhưng nó nằm trong vùng có thể ở được của ngôi sao, nghĩa là nó quay quanh ngôi sao của nó ở khoảng cách cho phép nước lỏng tồn tại trên bề mặt hành tinh. Hành tinh quay quanh Proxima Centauri; chao đảo trong các chuyển động của ngôi sao đó khi hành tinh đi qua bởi sự tồn tại của AtProxima b.
Kể từ khi phát hiện ra, các nhà khoa học đã quan sát thấy các siêu tia phóng xạ cao từ Proxima Centauri làm nổ tung ngoại hành tinh, làm giảm đáng kể khả năng sự sống có thể sống sót trên Proxima b. Tuy nhiên, họ cũng đã phát hiện ra rằng có thể có nhiều hành tinh quay quanh gần Proxima b.
Năm 2017: Hóa thạch Homo sapiens lâu đời nhất đẩy loài trở lại 100.000 năm
Bao lâu có Homo sapiens rong ruổi khắp hành tinh? Một khám phá được công bố vào năm 2017 đã đẩy thời gian trở lại 300.000 năm.
Đó là 100.000 năm dài hơn so với trước đây đã được tin. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy bộ xương 300.000 năm tuổi trong một hang động ở Morocco, nơi có ít nhất năm cá thể có thể trú ẩn trong một cuộc đi săn. Địa điểm khám phá - ở phía bắc châu Phi, không phải phía đông châu Phi, nơi lâu đời nhất trước đây Homo sapiens hóa thạch đã được tìm thấy - gợi ý rằng loài của chúng ta có thể không tiến hóa đầu tiên ở miền đông châu Phi và sau đó tỏa ra ở nơi khác. Thay thế, Homo sapiens có thể đã phát triển tất cả các lục địa.
2018: Em bé CRISPR sống đầu tiên
Chỉ ba năm sau lần chỉnh sửa đầu tiên của phôi người không thể sống được với CRISPR, một người nào đó đã vượt qua một dòng chỉnh sửa gen khác. Lần này, một nhà khoa học Trung Quốc tên Jiankui Ông tuyên bố rằng ông đã chỉnh sửa bộ gen của hai phôi sau đó được cấy qua IVF (thụ tinh trong ống nghiệm) vào tử cung của người mẹ và sinh ra: hai bé gái sinh đôi là em bé CRISPR đầu tiên trên thế giới.
Bản chỉnh sửa mà anh thực hiện là một gen có tên CCR5 - một sự thay đổi về mặt lý thuyết sẽ khiến trẻ em ít bị nhiễm HIV hơn. Nhiều nhà khoa học đã kinh hoàng rằng ông sẽ thực hiện bước chỉnh sửa gen trong bối cảnh này, đặc biệt là đưa ra các phương pháp tránh HIV có sẵn và ít công nghệ hơn (như điều trị bằng thuốc kháng vi-rút dự phòng). Sau đó, dữ liệu do các nhà nghiên cứu công bố cho thấy họ thực sự đã gây ra một đột biến chưa biết trước đó ở các cô gái thay vì tái tạo một đột biến đã biết.
Các tác dụng phụ tiềm ẩn cho các cô gái vẫn chưa được biết, cũng như số phận của nhà khoa học đã thực hiện chỉnh sửa. Vào tháng 1 năm 2019, Thời báo New York đã báo cáo rằng ông có khả năng phải đối mặt với các cáo buộc hình sự ở Trung Quốc, mặc dù không rõ ràng về những điều luật nào ông có thể bị buộc tội.
2019: Hình ảnh hố đen đầu tiên
Lỗ đen luôn là một niềm đam mê thiên văn: Chúng ta biết chúng ở đó, nhưng vì ánh sáng không thể thoát ra khỏi tầm nhìn sự kiện của chúng, chúng cũng vô hình.
Cho đến năm nay: Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã chụp được hình ảnh của một lỗ đen. Đối tượng chân dung là lỗ đen ở trung tâm của thiên hà Messier 87 rộng bằng toàn bộ hệ mặt trời của chúng ta. Bức tranh trông giống như một chiếc bánh rán phát sáng của vật chất bao quanh một vực thẳm màu đen; Đây là bụi và khí quay quanh điểm không thể quay lại của lỗ đen. Phát hiện này đã giúp các nhà nghiên cứu tham gia Giải thưởng Đột phá năm 2020, một trong những giải thưởng uy tín nhất trong khoa học. Bây giờ họ đang làm việc để ghi lại không chỉ hình ảnh, mà cả phim, về các lỗ đen.
