Elementarijum predstavlja pet odabranih događaja koji su obeležili prethodnu godinu
Tekst: B. Klobučar, I. Horvat, J. Nikolić, N. Zdravković, T. Marković
U sve popularnijoj temi „zašto volimo da nam se informacije predstave kroz liste“, koja je poslednjih godina doživela pravi bum širom interneta, jedno objašnjenje se izdvaja, ako ni po čemu drugom, a ono po zanimljivosti. Ono kaže da liste volimo da čitamo zato što tačno znamo kada se one završavaju. Pošto je odluka da se neki tekst pročita rezultat nekakve podsvesne procene uloženog vremena i potencijalnog dobitka u saznanju, sigurnost završetka koju nude liste nas opušta i privlači. Čak i ako je tekst potpuno isti, teže bismo odlučili da pročitamo članak sa naslovom „Najzanimljiviji događaji u nauci u 2016“ nego onaj koji glasi „Pet najzanimljivijih događaja u nauci u 2016“. Sa potonjim znamo na čemu smo. S tim u vidu, Elementarijum nudi listu pet najzanimljivijih događaja u nauci u 2016. godini. Pošto ih je samo pet, nismo imali prostora da adekvatnu pažnju posvetimo fenomenima kao što su kontroverzna „deveta planeta“ Sunčevog sistema, uspešni ulazak Džuno u orbitu Jupitera, sve popularnija transplantacija glave (ili tela?) ili otkriće optičkog spektra antimaterije na samom kraju godine. Uz poseban osvrt na činjenicu da se prethodne godine obeležilo 300 godina od smrti Gotfrida Fridriha Lajbnica, što je godišnjica koju je Elementarijum ispratio posebnim tematom koji je ilustrovala Sanja Bošković, a koji možete naći na ovoj adresi, sledi, bez nekog posebnog reda, pet događaja, otkrića i poduhvata u nauci koji su obeležili 2016. godinu.
1. DETEKCIJA GRAVITACIONIH TALASA
Trenutak koji se bez imalo preterivanja opisuje kao istorijski ne samo u naučnoj zajednici, već u opštoj kulturi, dogodio se 11. februara 2016. godine, kada je Nacionalna naučna fondacija (NSF) objavila prvu potvrđenu detekciju gravitacionih talasa. Dva LIGO detektora su u u septembru prethodne godine ”oslušnuli” talasanje prostor-vremena nazvano GW150914, a bilo je potrebno nekoliko meseci da se rezultati obrade i potvrde, kako bi tim naučnika bio siguran da je ono što su detektovali zaista gravitacioni talas.
Postojanje gravitacionih talasa teorijski je predvideo Albert Ajnštajn u svojoj Opštoj teoriji relativnosti objavljenoj 1916. godine, ali ni sam nije verovao da je moguće ovakve talase zaista detektovati. Ajnštajn je gravitaciju opisao kao zakrivljenje prostor vremena, a dva tela koja imaju masu i koja interaguju jedno sa drugim proizvode pomeraje u prostor-vremenu i stvaraju talase. Međutim, da bi takvi talasi mogli biti izmereni potrebni su ne samo precizni detektori, već i veoma masivna tela koja bi svojom interakcijom napravila talase dovoljno velike amplitude da bi na Zemlji mogli biti detektovani. Dovoljno masivni objekti u ovom slučaju su dve crne rupe, jako gusti objekti nastali nakon supernove masivnih zvezda, nastalih pre 1,1 milijarde godina, koje rotiraju jedna oko druge.
Gravitacione talasi su zapravo izduženja i kontrakcije samog prostora. Koliko god precizan lenjir da imamo, njime ne bi mogli da izmerimo ove promene. Ne zato što bi nam bio potreban jako precizan lenjir, već zato što bi se i lenjir, zajedno sa prostorom, menjao. Ono što se, međutim, ne menja sa prostorom, kako je Ajnštajn predvideo, jeste brzina svetlosti. LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) detektori su zapravo dva postrojenja čiji je zadatak da oslušnu gravitacione talase tako što mere interferenciju – pomeraj dva snopa laserske svetlosti iz istog izvora usled promene dužine kanala kroz koji prolaze. Dužinu kanala menja gravitacioni talas.
Najveći problem u detekciji gravitacionih talasa bio je ukloniti lažna merenja nastala zbog atmosferskih, seizmičkih, kosmičkih i drugih uticaja. Zato je jako važno da je isto merenje potvrđeno na dva LIGO eksperimenta, jednom u Luzijani, drugom u državi Vašington.
Ovo otkriće je važno za čitavu naučnu zajednicu. Ne samo da je potvrđena Ajnštajnova Opšta teorija relativnosti, već je i otvoren novi prozor u čitav univerzum. Uskoro bi mogli nastati novi teleskopi koji ne bi snimali elektromagnetno, već upravo gravitaciono zračenje, u potrazi ne samo za novim mestima u univerzumu, već i za odgovorima o prvim momentima nakon Velikog praska. (B.K.)
2. OTKRIĆE PROKSIME B
Astronomi su 24. avgusta 2016. godine, nakon dve decenije potrage, pronašli prvi posmatrački dokaz za postojanje vansolarne planete oko najbliže zvezde Sunčevom sistemu, Proksima Kentauri.
Dugi niz godina se nagađalo i posmatralo. Međutim, pronaći vansolarnu planetu oko najbliže zvezde, na svega 4,2 svetlosne godine od nas, ispostavilo se kao nimalo lak zadatak. Naime, Proksima B nalazi se veoma blizu zvezde, što je veoma otežavalo potragu.
Ona kruži oko svoje matične zvezde na udaljenosti sedam puta manjoj od one na kojoj Merkur kruži oko Sunca. Na ovako neposrednoj udaljenosti od zvezde koja je i nekoliko puta manja od Sunca, Proksima B pun „krug“ napravi veoma brzo, za nešto više od 11 dana.
Osim što je u nastanjivoj zoni, tj. takozvanom „pojasu zlatokose“, gde voda može da opstane u tečnom stanju, ova planeta ima i masu sličnu našoj. Ova informacija napravila je poseban potres u naučnoj i široj javnosti.
Proksima Kentauri, hladni crveni patuljak gotovo je deset puta manje mase i prečnika od Sunca, sa drastično manjim intezitetom sjaja. Upravo iz ovog razloga Proksimu Kentauri nije moguće videti golim okom. Ova hladna zvezda u sazvežđu Kentaur nalazi se pored mnogo sjajnijeg para zvezda Alfa Kentauri AB.
Proksima B otkrivena je u okviru posmatračkog programa nazvanog Pale Red Dot.
U nastojanju da uoče gotovo neprimetne pomeraje zvezde, koja bi se u slučaju postojanja planete u orbiti njihala napred-nazad, astronomi su usmerili nekoliko moćnih terestričkih teleskopa ka ovom delu neba.
Uz pomoć merenja Doplerovog efekta, uočeno je da se Proksima Kentauri naizmenično približava i udaljava od Zemlje brzinom od oko 5 kilometara na sat – odnosno, brzinom normalnog ljudskog hoda.
Uočeno je i da se ove pravilne promene radijalne brzine dešavaju sa periodom od 11,2 dana. Sve ovo ukazivalo je na postojanje planete u orbiti zvezde, na udaljenosti od 7 miliona kilometara, sa masom od najmanje 1,3 Zemljine. (I.H.)
3. BEBA SA TROJE RODITELJA
U Meksiku je 6. aprila 2016. godine rođen dečak kome američki zakoni nisu dozvoljavali da se rodi, pa je čitav tim lekara iz Njujorka, na čelu lekarom po imenu Džon Zeng, doslovno prešao granicu.
Međutim, u državi njegovog rođenja takođe nije zvanično dozvoljeno rađanje dece sa DNK troje ljudi, ali nije ni zabranjeno, pa je tim lekara iskoristio ovu okolnost, što je dovelo do različitih reakcija stručnjaka i javnosti. Mada svih 46 hromozoma njegovih ćelija i celokupna nuklearna DNK potiču od njegove majke i oca, dečak je nazvan „dete troje roditelja“ jer njegova mitohondrijalna DNK potiče od anonimne donatorke. Međutim, mitohondrijalna DNK ne utiče na razvoj ličnih osobina, pa ukoliko se u budućnosti deca budu i dalje rađala pomoću ove tehnike, žena koja donira mitohondrije neće imati status roditelja.
Jedan od osnovnih zadataka mitohondrija, ćelijskih organela koje se nasleđuju isključivo od majke, jeste obezbeđivanje energije potrebne za rad organa. Mutacije u mitohondrijama mogu dovesti do bolesti koje se često prenose na decu iako majka nema nikakvih simptoma. To je bio i slučaj sa bračnim parom koji je potražio pomoć doktora Zenga. Postojala je velika verovatnoća da se dete rodi sa teškim neurološkim poremećajem od kog je već dvoje njihove dece umrlo. Međutim, zahvaljujući mitohondrijalnoj DNK donatorke, dete je rođeno zdravo, a manje od 1 odsto njegovih mitohondrija ima mutaciju što obezbeđuje veliku verovatnoću da dete i ostane zdravo.
Neke tehnike mitohondrijalnih terapija su već dozvoljene u Velikoj Britaniji, ali način na koji je ova beba rođena se od njih razlikuje. Najpre je iz jajne ćelije donatorke uklonjeno i uništeno deobno vreteno sa hromozomima, a zatim je u nju prebačeno deobno vreteno majke. U tako dobijenu ćeliju su ubrizgani spermatozoidi i nakon što je oplođena, emrbion je nastavio da se razvija na uobičajen način.
U novembru 2016. godine u Velikoj Britaniji su započela istraživanja nakon kojih bi trebalo da ovo postane prva država u kojoj je zvanično dozvoljeno rađanje dece sa DNK troje ljudi, a slučaj bebe iz Meksika je izazvao brojne debate. Rasprave se uglavnom tiču prelaska naučnih timova u druge države kada žele da urade nešto što je na teritoriji na kojoj rade ilegalno, ali i mogućih rizika koje donose nove tehnike oplodnje. (J.N.)
4. NOVI MODEL NASTANKA VIŠEĆELIJSKOG ŽIVOTA
Život na Zemlji je, makar tokom prvih par milijardi godina, bio relativno jednostavan. Važilo je neprikosnoveno pravilo – jedno biće, jedna ćelija. Usledio je, pre oko 800 miliona godina, možda najambiciozniji poduhvat u istoriji naše planete: korak po korak, nastali su višećelijski organizmi. Pitanje kako (i zašto) se to desilo je misterija stara koliko i moderna biologija, a jedan tim američkih istraživača je početkom 2016. godine ponudio upečatljivo i originalno objašnjenje.
Među mnogobrojnim enzimima koji omogućuju funkcionisanje organizma nalazi se i protein pod nazivom GK-PID. Od ovog proteina zavisi da li će se deobama ćelija dobiti amorfna i neupotrebljiva masa, ili će se ćelije povezati i organizovati u živo tkivo.
Sasvim očekivano, GK-PID se nalazi u svim životinjama, ali ga jednoćelijski organizmi ne poseduju (ne treba im). Međutim, jedan sličan protein, pod nazivom guanilat kinaza, nalazi se u bezmalo svakom živom biću, ali mu je funkcija drugačija – on je jedan od mnogih enzima koji omogućuju izgradnju DNK. Geni koji kodiraju ova dva proteina su takođe (relativno) slični nizovi, koji se nalaze blizu jedan drugog na DNK lancu.
Rešenje se negde nazire. Postoji evolutivna veza između enzima koji odvajkada učestvuje u izgradnji DNK i enzima koji povezuje ćelije u tkiva. Kako bi otkrili prirodu te veze, istraživači su se okrenuli nečemu što je možda najbolje opisati kao kreativna arheologija. Koristeći gene koji kodiraju ove proteine iz oko 200 različitih vrsta životinja, oni su rekonstruisali model njihovog zajedničkog pretka-gena.
Ispostavilo se da taj model-gen kodira enzim koji učestvuje u izgradnji DNK. Istraživači su se pitali: koliko je teško umesto takvog enzima dobiti neki po funkciji sličniji GK-PID? Ispostavilo se jako lako – dovoljna je jedna mutacija. Nakon samo jedne specifične mutacije, rezultujući enzim je počeo da, umesto da usklađuje izgradnju DNK, učestvuje u uređivanju ćelija u tkiva. Postoji nešto biohemijski slično između ove dve funkcije, a evolucija je tu sličnost upotrebila na ingeniozni način. Stvorila je organizme.
Pretpostavka je sledeća: od gena koji je kodirao pretka-enzima je u nekom trenutku nastala replika. Kasnije, tom jednom ključnom mutacijom, replika-gen je počeo da kodira enzim koji je omogućavao organizaciju ćelija u prva tkiva. Iako je spoznajnih rupa i dalje mnogo, rezultat je neverovatan: nastanak višećelijskih organizama nije morao da bude mukotrpan i težak proces – mogla ga je „pogurati“ jedna jedina mutacija. (N.Z.)
5. ZAVRŠETAK ROZETINE MISIJE
Nakon što je 12 i po godina putovala kroz svemir i prevalila nekoliko milijardi kilometara, svemirska letelica Rozeta je 30. septembra, u 12 časova i 40 minuta po našem vremenu, završila svoju misiju.
Rozeta je prvi ljudski uređaj koji je uspeo da sustigne kometu tokom njenog prolaska kroz Sunčev sistem, i to nakon deset godina, pet meseci i četiri dana putovanja.
Zatim je u orbiti komete 67P/Čurjumov-Grasimenko provela oko 2 godine, prateći je u stopu i prikupljajući podatke koje je slala na Zemlju.
Sletanje Rozete na kometu je započeto 29. septembra i trajao je ukupno 14 sati. Tokom ovog vremena letelica se spuštala slobodnim padom sa visine od 19 kilometara. Prvi kontakt sa površinom i veliko finale misije odigrao se u 12 časova i 40 minuta. No, zbog udaljenosti letelice i komete od planete Zemlje, signal sa informacijom o konačnom sletanju na kometu pristigle su u 13 časova i 20 minuta, kada je zvanično proglašen kraj misije.
Rozeta je 6. avgusta 2014. godine sustigla kometu, a tačno tri i po meseca kasnije na tlo Čurjumov-Grasimenko poslat je robot Fili. Nešto posle devet časova, 12. novembra, Fili se otkačio od letelice i nastupila je sedmočasovna tenzija. Podaci o sletanju stizali su u kontrolnu jedinicu ESA uz zakakašnjenje od oko 28 minuta. Tačno u planirano vreme, 17:03 časova, širom planete odjeknula je vest: „Na kometi smo! Fili komunicira sa nama!“
Međutim, robot je pri sletanju imao problema, pa se nakon što je tri puta dotakao tlo i odskočio, konačno prizemljio malo dalje od planirane lokacije. Mada konačna lokacija spuštanja nije mnogo udaljena od planirane, Fili se našao u osenčenom delu, zaklonjen liticom. To mu je onemogućilo da sakupi dovoljno Sunčeve svetlosti i napuni baterije, pa je zaspao nakon samo dva dana provedena na kometi, što ga nije sprečilo da ispuni 80 odsto svojih zadataka.
Fili je 13. juna 2015. godine napravio prvi kontakt sa ESA od ulaska u stanje hibernacije 14. novembra 2014. godine.
Sustizanje komete i sletanje na nju napravilo je ogroman pomak u istraživanju svemira. Na osnovu nekih podataka koje su dobili, naučnici su objavili da su na 67P/Čurjumov-Grasimenku pronađeni organski molekuli, ali se oni i dalje proučavaju. Druge analize su pokazale da je površina komete uglavnom vodeni led prekriven tankim slojem prašine.
Mada je misija zvanično gotova, naučnicima predstoji višegodišnje analiziranje sadržaja komete, a rezultati bi trebalo da pruže odgovore na važna pitanja o nastanku Sunčevog sistema i poreklu života. (T.M.)
