Proteklu godinu u znanosti bez sumnje je obilježilo otkriće gravitacijskih valova do kojega je došlo oko tisuću znanstvenika okupljenih na velikom međunarodnom projektu LIGO. Ipak, u ovom pregledu neću se baviti otkrićem gravitacijskih valova, čije je postojanje još prije stotinjak godina predvidio Albert Einstein, nego znanstvenim spoznajama i događajima koji su prošli nezamijećeni ili slabo primijećeni, a važni su.
Inženjering
Pregled “otkrića ispod radara” u 2016. počinjem nedavno objavljenom studijom u Cellu koja će obradovati sve nas koji smo u potrazi za “fontanom mladosti”. Znanstvenici Instituta Salk u La Jolli u Kaliforniji uspjeli su pomladiti miševe i produljiti im životni vijek za 30 posto. Ova tehnika, koja uključuje i genetski inženjering, ukazuje da starenje ne mora biti nepovratan proces.
Pojednostavljeno rečeno, kalifornijski su znanstvenici vratili vrijeme miševima koristeći stanično reprogramiranje. Kod miševa koji nose mutaciju za preuranjeno starenje, znanstvenici su reprogramirali tzv. epigenetske biljege te tako smanjili brojne znakove starenja. Istodobno su produžili njihov životni vijek sa 18 na 24 tjedna. Studija u Cellu ukazuje da epigenetske promjene pokreću proces starenja.
“Nismo korigirali mutacije koje uzrokuju preuranjeno starenje kod miševa. Mi smo preinačili proces mijenjajući epigenom”, izjavio je za Science Daily voditelj studije Juan Carlos Izpisua Belmonte. Iako istraživači upozoravaju da se tehnika koju su primijenili ne može direktno primijeniti na ljude, mnogi se optimistično nadaju da i u ovom slučaju vrijedi popularna znanstvena uzrečica “ono što vrijedi za miševe vrijedi i za ljude”.
Jedno je otkriće u prirodi u srpnju 2016. prošlo posve nezapaženo. Norveški i britanski znanstvenici otkrili su u dolini Rift u Tanzaniji veliko nalazište helija, plemenitog plina koji se koristi u uređajima za magnetsku rezonanciju, teleskopima, istraživačkim institucijama kao što je CERN, ali i za punjenje balona. Pretpostavlja se da novootkrivene količine helija veće od 1,5 milijardi kubnih metara što je dovoljno za punjenje više od milijun uređaja za magnetsku rezonanciju. Znanstvenici smatraju kako je vulkanska aktivnost u Riftu davno u prošlosti rezultirala otpuštanjem helija, ali je on ostao zarobljen u plitkim plinskim poljima.
“Ovo je važno otkriće. No, moramo biti obazrivi jer zalihe helija brzo nastaju”, izjavio je za Guardian Jon Gluyas, profesor sa Sveučilišta Durham i član tima koji je otkrio polje helija u Tanzaniji. Helij je nakon vodika drugi najzastupljeniji element u svemiru, no njegove su količine na Zemlji vrlo ograničene. Zemljina kora i plašt stvaraju nove zalihe helija raspadanjem atoma nestabilnih elemenata poput urana, no njegov je najvažniji izvor prirodni plin. Upravo zbog ograničenih količina helija znanstvenici su prije nekoliko godina upozorili na njegovo suludo trošenje na punjenje balona. Pokojni nobelovac Robert Richards predložio je da se cijena helija poveća 20 puta kako bi se spriječilo da za 30 godina ostanemo bez njega.
Moždani korteks
Prošloga je ljeta u časopisu Nature objavljena nova mapa ljudskog mozga, “najkompleksnije stvari u svemiru”. Ta je mapa nastala na temelju višestrukih skeniranja obavljenih na više od 400 osoba, a moždani korteks (kora velikog mozga) dijeli na 180 različitih dijelova, među kojima je 97 novootkrivenih. Svaki od 180 dijelova korteksa opisan je do najsitnijih pojedinosti, a rezultati su objavljeni u slobodnom pristupu kako bi se svi znanstvenici njima mogli služiti. Mapa ljudskog mozga rezultat je projekta Ljudski konektom (Human Connectome Project, skraćeno HCP) čiji je cilj kreiranje mape neuronskih mreža.
“O našoj mapi trebalo bi misliti kao o verziji 1.0. Kada podaci budu bolji, pojavit će se i verzija 2.0”, rekao je Matthew F. Glasser, neuroznanstvenik sa Sveučilišta Washington i jedan od autora studije. Čovjekov mozak sastoji se od 86 milijardi živčanih stanica, pri čemu je svaki neuron u prosjeku povezan i komunicira s još oko 1000 drugih. Vanjski dio mozga, moždani korteks, tkivo je debljine oko 2,5 milimetra naborano u obliku jezgra oraha. Usjecima he podijeljen na šest vidljivih dijelova, a po dužini na desnu i lijevu hemisferu.
Razumijevanje onoga što se zbiva u moždanom korteksu najveći je izazov za neuroznanstvenike jer je to onaj dio mozga čija nas kompleksnost čini različitima od ostalih životinja. Moždani korteks je središte našeg pamćenja, razumijevanja, jezika i simboličkog razmišljanja. Prema neuroznanstvenom shvaćanju odnosa na relaciji mozak-ponašanje, naša sposobnost da se krećemo, govorimo, mislimo i osjećamo počiva na distinktivnim, ali i međusobno povezanim neuronskim mrežama i specifičnim matricama njihove aktivacije.
Počelo je sastankom zatvorenim za javnost. U svibnju ove godine na Sveučilištu Harvard okupilo se 150 poznatih svjetskih genetičara kako bi raspravljali o mogućnosti stvaranja sintetskog ljudskog genoma. No, vijest o sastanku ipak je procurila u medije koji su zabrinuto propitivali hoćemo li uskoro stvarati ljude određenih osobina, genetski dizajnirane robove ili vojnike. Nekoliko tjedana nakon tajnog sastanka njegovi su sudionici u prestižnom časopisu Science formalno objavili početak višegodišnjeg Projekta pisanja ljudskoga genoma (Human Genome Project - Write).
Milijarde slova
Oko tri milijarde dolara teški izvorni Projekt ljudski genom otpočeo je 1989., a formalno je okončan 2003., kada je u potpunosti očitan čovjekov genetski kod, “knjiga života” od tri milijarde slova (A, T, G i C). Sada pak znanstvenici žele stvoriti ljudski genom kemijskim putem, dakle “napisati” ga, bolje rečeno “prepisati” postojeću pročitanu informaciju. “Novi cilj mogao bi biti ambiciozniji te više fokusiran na praktičnu primjenu nego izvorni Projekt ljudski genom”, kaže harvardski genetičar George Church i jedan od voditelja novog projekta.
Taj će projekt financirati nova neprofitna organizacija Center for Excellence for Engineering Biology, koja ove godine namjerava prikupiti oko 100 milijuna dolara iz privatnih i javnih fondova. Procjenjuje se da će HGP-Write trajati barem 10 godina te da bi njegova cijena mogla premašiti milijardu dolara. No, najava novog projekta pobudila je brojne etičke dvojbe te strah da će sintetski genom dovesti do rađanja ljudskih bića bez bioloških roditelja. “Bi li bilo u redu sekvencirati i potom sintetizirati Einsteinov genom? Ako bi, koliko bi Einsteinovih genoma bilo u redu napraviti i smjestiti u stanice? Tko bi dobio pravo raditi i kontrolirati te stanice”, propituju u časopisu Cosmos stanfordski genetičar Drew Endy i bioetičarka Laurie Zoloth sa Sveučilišta Northwestern.
Lagan je i nešto veći od upaljača pa može stati u džep. MinION ili nanopor, najmanji uređaj za čitanje DNK na svijetu, predstavlja novu revoluciju u znanosti. Uređaj je proizvela tvrtka Oxford Nanopore Technologies, a u fazi je testiranja u kome sudjeluju i hrvatski znanstvenici dr. Kristian Vlahoviček s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta (PMF) i dr. Mile Šikić s Fakulteta elektrotehnike i računarstva (FER).
Virus ebole
“MinION ili nanopor jest uređaj za sekvenciranje četvrte generacije. Pred nama je prava revolucija u medicinskim istraživanjima, dijagnostici, industriji hrane itd. Može se koristiti za otkrivanje uzročnika bolesti, provjeru kvalitete hrane i vode i još mnogo toga što u ovom trenutku ne možemo ni zamisliti. Ovakav uređaj može za sekvenciranje biti ono što je iPhone bio za mobilni pristup internetu”, pojasnio je Kristian Vlahoviček.
Primjerice, MinIONse već iskazao u borbi s ebolom. Epidemiolozi koji su bili u Gvineji u potrazi za virusom ebole nosili su sa sobom nanopor. Uzevši uzorke tkiva od pacijenata, mogli su na terenu točno odrediti sekvencu virusa ebole i znati kako se virus kretao i gdje je mutirao. To je dosad bilo nemoguće jer su se uzorci slali u laboratorije u Europi gdje su sekvencirani pomoću postojećih uređaja teških oko 250 kilograma. Talijanski znanstvenici sa Sveučilišta Torino su uz pomoć nanopora u amazonskoj prašumi otkrili nove biljne i životinjske vrste.
MinION je poslužio i kao osnova za rad Mile Šikića i Ivana Sovića, doktoranda Instituta Ruđer Bošković, objavljen u časopisu Nature Comunications. Oni su u suradnji s kolegama s Instituta za istraživanje genoma iz Singapura, razvili novu metodu za analizu podataka dobivenih sekvenciranjem DNK uz pomoć tehnologije nanopora. Riječ je o posebno dizajniranoj metodi GraphMap koja omogućava preciznije sastavljanje genoma s podacima dobivenim pomoću MinION-a u slučaju kada je referentni genom poznat.
Kad smo kod domaćih znanstvenika, zanimljiv je i rad što su ga ruđerovci Nino Antulov-Frantulin, Tomislav Šmuc i Hrvoje Štefančić, FER-ovac Mile Šikić te Alan Lančić s PMF-a objavili u časopisu Physical Review Letters. Riječ je o novoj metodi pronalaska nultog pacijenta, a njegov pronalazak može pomoći u određivanju kako, kada i zašto je izbila epidemija.
Metoda radi tako da se uspoređuje trenutna slika zaražene populacije s proračunima dinamike širenja zaraze, a modelom se izračunava vjerojatnost da je neka osoba unutar te populacije izvor zaraze ili nulti pacijent. Model nije nepogrešiv i ne može sa 100 posto sigurnosti pronaći nultog pacijenta, ali može se pokazati vrlo korisnim u sužavanju potrage za izvorom epidemija.
Fantulin i njegovi kolege zaraženu populaciju prikazali su pomoću modela kompleksnih mreža, u kojoj je svaki čvor reprezentira pojedinca a veze predstavljaju kontakte unutar populacije. Zaraženi čvor može zaraziti svoje susjede i svaki čvor se može oporaviti od zarazne bolesti. Usporedbom promatrane realizacije epidemije sa simulacijama širenja dotične zarazne bolesti među tom populacijom, metoda hrvatskih znanstvenika može procijeniti vjerojatnost da je neki čvor nulti pacijent. Model polazi od toga da je svaka točka u mreži mogući izvor zaraze te nakon toga sugerira najizglednijeg kandidata među njima.
Naposljetku, evo i studije koja se nimalo neće svidjeti hrvatskim biskupima, Željki Markić, kao i svima zagovornicima svetosti braka, makar on bio i loš. Velika longitudinalna studija bračnih parova znanstvenika pod vodstvom Roberta Levensona, profesora psihologije sa Sveučilišta California u Berkeleyju, objavljena u listopadu 2016. u časopisu Emotion, pokazala je da loš brak može dovesti do ozbiljnih zdravstvenih problema. Studija je počela 1980-ih godina kada su kalifornijski znanstvenici pozvali heteroseksualne parove da se uključe u studiju emocionalnih interakcija među osobama u braku.
Znanstvenici su zatim u laboratoriju promatrali parove i mjerili razinu njihova stresa tijekom različitih konverzacija. Svakih pet godina eksperiment se ponavljao te je svaki put sniman. Pokazalo se da parovi koji se sa stresom u međusobnoj komunikaciji nose pozitivnim emocijama, primjerice smijući se, ostaju dulje vrijeme zajedno.
Negativne emocije
Ove godine kalifornijski se tim fokusirao na negativne emocije kod ispitanika. Supružnici (posebice muževi) koji su kiptjeli od bijesa dok su komunicirali s partnerima bili su kasnije izloženi većem riziku od srčanih problema, poput visokog krvnog pritiska ili boli u prsima nego smireniji supružnici. Nadalje, supružnici koji su loše komunicirali i opstruirali jedni druge kasnije su bili izloženi bolovima u leđima ili vratu.
“Poznato je da ljudi u lošim brakovima često imaju zdravstvene probleme, no sve dosad nismo bili u stanju predvidjeti pojedine posljedice po zdravlje”, ustvrdio je Robert Levenson u New York Timesu.