Varje år utser tidskriften Science de tio viktigaste vetenskapliga genombrott. På listan för 2018, utan inbördes rangordning, finns allt från cellutveckling, kurirer från yttre rymden och forntida människor till #metoo.
Publicerad:
1. Kurirer från yttre rymden
En av årets upptäckter gjordes av ett stort internationellt forskarteam där även forskare från Uppsala universitet och Stockholms universitet var inblandade. Genom att följa en neutrino, en oladdad elementpartikel, kunde forskarna för första gången identifiera en astrofysikalisk högenergiaccelerator i yttre rymden.
Olga Botner, professor i experimentell elementarpartikelfysik vid Uppsala universitet, berättar mer om det hon kallar för en historisk upptäckt.
Vad är kosmisk strålning?
– Kosmisk strålning består av laddade partiklar som bombarderar jorden hela tiden. De flesta kommer från solen men det finns också sådana partiklar som har mycket högre energier och som kommer från bortom Vintergatan.
Forskare har länge undrat var denna strålning kommer ifrån men det har varit svårt att undersöka detta då laddade partiklar böjs av i magnetfälten mellan galaxerna. Men i närheten av objekt som producerar kosmisk strålning alstras även neutriner, som kan resa genom hela universum utan att stoppas. Man kan säga att de är kurirer från yttre rymden.
Teleskopet Ice Cube på Sydpolen gjorde en viktig upptäckt, vad hände?
– Redan 2013 hade vi med hjälp av Ice Cube observerat ett flöde av hög–energetiska kosmiska neutriner - men vi visste inte var de kom ifrån. Vi satte därför upp ett system som skickar ett meddelande till alla astronomiska observatorier runt om i världen när det händer någonting intressant.
Den 22 september 2017 registrerade Ice Cube en intressant neutrino. Ett meddelande skickades omedelbart och snart rapporterade Fermi-satelliten att neutrinon pekade på en känd blazar som hade fått ett utbrott.
Kort tid därefter upptäckte teleskopet Magic på La Palma att blazaren även skickade ut högenergetisk gammastrålning, precis som man väntar sig av ett objekt som accelererar kosmisk strålning. Blazaren fungerar som en stor partikelaccelerator i rymden.
Så ni följde en enda neutrino tillbaka?
– Det stämmer, vi mätte neutrinons energi och riktning och kunde sedan följa resvägen tillbaka. Blazaren var bara 0,1 grad ifrån lokaliseringen vi hade pekat på. Själva blazaren var redan känd men vi visste inte att den producerar kosmisk strålning. När vi sedan tittade tillbaka på tidigare data hittade vi fler neutriner, kanske ett 10-tal, som kom från samma blazar.
Vad har ni lärt er av upptäckten?
– För första gången har vi sett högenergetisk neutrinostrålning och gammastrålning från samma källa. Det tyder på att blazarer alstrar högenergetisk kosmisk strålning och vi kan nu sålla bland teorierna som finns kring kosmisk strålning. Astronomi har funnits sedan urminnes tider och människor har studerat rymden på olika sätt – först med ögat, sedan med mer och mer avancerade teleskop.
– Nu kan vi utnyttja olika typer av observationer som neutriner, gravitationsvågor och lära oss mycket mer om universum. Universum är stort, och är en slags tidsmaskin där vi observerar vad som hände för länge sedan. Blazarutbrottet som vi observerat hände egentligen för flera miljarder år sedan.
Blazaren betecknas TXS 0506 + 056 och ligger cirka fyra miljarder ljusår bort från jorden. För mer information om IceCube: https://icecube.wisc.edu
2. Blockera sjukdomsgener
Under 2018 godkändes det första läkemedlet som baseras på att inhibera RNA. Så kallad RNA-interferens, eller RNAi, upptäcktes redan för tjugo år sedan.
RNAi kan blockera genuttryck genom att binda till RNA som egentligen ska översättas till protein. RNAi har varit ett viktigt verktyg inom den molekylärbiologiska forskningen men det har varit svårare att utveckla en klinisk tillämpning.
Bland annat har RNAi varit för instabilt och det har varit svårt att leverera det till rätt ställe eller organ i kroppen. Nu har forskare lyckats att få in RNAi i levern på patienter som lider av den ovanliga genetiska sjukdomen familjär amyloidos med polyneuropati.
Inne i levern kan RNAi inhibera det felaktiga genuttrycket av den ovanliga genetiska sjukdomen. Forskarna hoppas att utvecklingen av metoderna innebär fler möjligheter att behandla olika sjukdomar i olika organ.
3. Följ cellutveckling över tid
Årets vetenskapliga genombrott blev enligt Science framsteg inom cellutvecklingen. Frågan hur en enda cell kan bli till en komplex organism har sysselsatt utvecklingsbiologer länge och nu möjliggör ny teknik nya svar på frågan. Genom att analysera enstaka celler och vilka gener som är aktiva eller inaktiva kan forskare studera vad som krävs för cellutveckling och specialisering.
Tekniken kallas för encellssekvensering och bygger på att arvsmassan av en enstaka cell analyseras. Det är också möjligt att kartlägga RNA för att undersöka vilka gener som är aktiva, samt att undersöka vilka faktorer som styr genaktivitet.
I Sverige finns flera plattformar för encells-sekvensering och två pionjärer inom området är Sten Linnarsson och Rickard Sandberg. Jens Hjerling-Leffler, forskare inom molekylär neurovetenskap vid Karolinska institutet, är inte förvånad över utnämningen av cellutvecklingen och encells-sekvensering som årets genombrott.
– Det är en direkt vidareutveckling av den encells-sekvensering som redan har funnits i några år. Dels har man skalat upp så att man kan analysera väldigt många celler i en organism, men också kombinerat det med en genetisk inmärkning av moderceller som sedan ärvs av dottercellerna. Genom att följa koden kan man därmed undersöka cellutvecklingen.
Ett exempel är en studie på zebrafisk där forskarna introducerade en genetisk markör som gjorde det möjligt att följa cellutvecklingen i tid. Studien visade bland annat att specialisering av cellerna sker mycket tidigare än vad man trodde och att en enda cell kan specialisera sig till så mycket som 25 olika celltyper.
– Det är ett bra exempel på hur man kan följa cellutvecklingen och veta vilken cell som kom först. Förut var resultatet en ögonblicksbild, nu har den blivit mer dynamisk och man kan dra slutsatser om vilken cell som kom först och vad som har skett när, kommenterar Jens Hjerling-Leffler.
Hans forskargrupp studerar hur hjärnans celler utvecklas efter födseln. Syftet är att förstå hur många olika typer av hjärnceller det finns, samt hur dessa utvecklas, förändras och kommunicerar med varandra. Ett särskilt intresse är utveckling av sjukdomen schizofreni. Encells-sekvensering är då ett viktigt verktyg för att följa cellernas utveckling, men tyvärr går det inte att märka cellerna på samma sätt som i studien med zebrafisken eftersom forskargruppen ofta jobbar med celler från den mänskliga hjärnan.
– Vi vet redan att schizofreni till en stor del är en genetisk sjukdom men vi vet inte hur de gener som är inblandade samverkar med varandra i hjärnans nätverk och med miljön, eller vad som sedan går fel. Genom att följa cellernas utveckling hoppas vi få en större förståelse för sjukdomen.
4. Stamtavla löser kalla fall
I april 2018 arresterades Joseph James DeAngelo för brott han hade begått under 1970- och 80-talen i Kalifornien. Polisen hittade honom genom att jämföra det DNA som hade hittats på en av brottsplatserna, mot tillgängliga DNA-profiler.
Poliserna kunde snabbt identifiera släktingar till brottslingen och rekonstruerade därefter stamtavlan. Resultaten ledde till 73-årige Joseph James DeAngelo, hans DNA matchade det som hade hittats vid brottsplatsen.
5. Möten mellan människoarter
Sedan tidigare vet vi att moderna människor har fått barn tillsammans med neandertalare. Spåren av detta syns i vår arvsmassa än idag. För några år sedan upptäcktes det ytterligare en forntida människoart, den så kallade denisova-människan. Neandertalare och denisovaner levde för det mesta på olika platser men nu har nya fynd visat att moderna människor, neandertalare och denisovaner fanns i samma grotta i det nuvarande Ryssland för ungefär 90 000 år sedan.
Ett benfynd tyder på att även neandertalare och enisovaner fick barn med varandra. Det 2,5 cm långa benfragmentet tillhörde en flicka som var 13 år eller äldre. Hennes pappa var denisovan och hennes mamma neandertalare. Analyserna av arvsmassan visar också att hennes mamma troligen hade migrerat till grottan från en annan ort.
Detta tyder på att denisovaner och neandertalare verkade se på varandra utan rasism och fördomar, menar Svante Pääbo i en intervju med Vetenskapsradion. Kanske levde de till och med tillsammans, trots att de skiljde sig åt betydligt mer än vad människor skiljer sig åt i dag, menar han.
– Man vill ju gärna spekulera om vad som hände när moderna människor mötte neandertalare och denisovaner. Och ju fler sådana här fall vi hittar, desto tydligare blir det att man inte haft en massa fördomar om varandra på den här tiden, säger Svante Pääbo.
6. #Metoo gör skillnad
En ny rapport från National Academies of Sciences, Engineering and Medicine visar att mer än hälften av alla kvinnliga anställda och 20-50 procent av studenter har varit offer för sexuella trakasserier. Flera kända forskningsprofiler har avslöjats som förövare och många universitet och forskningsinstitut har implementerat förändringar av hur fallen hanteras.
Med på listan finns också:
7. Ny teknik för att bestämma strukturen av små molekyler – potential inom läkemedelsutvecklingen.
8. Nedslag av asteroid på Grönland under istiden för 13 000 år sedan.
9. En halv miljard gammal fossil – troligen bland de första djuren på jorden.
10. Cellerna pressar ihop proteiner som är viktiga för genuttryck i små droppar inne i cellen.
Hela listan (med film och podcast) finns på https://vis.sciencemag.org/breakthrough2018/
Texter: Natalie von der Lehr
