Science: Rosetta-ferda er årets vitskaplege gjennombrot

Tidsskriftet Science kårar kvart år dei ti beste vitskaplege gjennombrota i året som gjekk. Vi har snakka med norske ekspertar om høgdepunkta for 2014:

1. På ein klar førsteplass tronar ESAs Rosetta-ferd og den historiske landinga på ein komet.

Etter ti års ferd gjennom rommet innhenta Rosetta-sonden i august i år kometen 67P/Tsjurjumov – Gerasimenko.

Bileta som sonden sende tilbake til jorda var spektakulære, men avslørte også at forma på kometen var mykje meir ujamn enn det forskarane hadde venta seg. I staden for å vere ein rund kosmisk snøball, minna kometen meir om ei badeand.

Spenninga var derfor ekstra stor då ESA for første gong i historia skulle forsøke å lande eit fartøy, Rosettas landingsfartøy Philae, på overflata av ein komet 12. november. Nervøsiteten steig ytterlegare då det like før landinga viste det seg at ein rakett som skulle hjelpe til med å halde Philae ned under landinga, ikkje lét seg starte opp. Harpunane som skulle gripe tak i kometoverflata viste seg å heller ikkje bli utløyst.

Trass vanskane lukkast landinga, og jubelen stod i taket hos ESA. Landingsfartøyet gjekk straks etter landinga i gang med vitskaplege undersøkingar av bakken og gassar på kometen, og lukkast også med å sende frå seg all informasjon før batteria vart utladd etter knappe 2,5 døgn på overflata. Dei første vitskaplege resultata har byrja å komme frå undersøkingane på kometen, men forskarane ventar seg mykje meir i året som kjem.

– Dette er eit resultat av at ESA har hatt vilje og mot til å gjere det tilsynelatande umoglege, seier direktør for Norsk Romsenter, Bo Andersen til NRK.no.

– No får vi vite i detalj korleis ein del av dei først skapte delane av vårt solsystem er bygd opp. Vi har fått vite at vatnet på jorda ikkje kjem frå ein komet av type 67P. No veit vi ikkje kvar vatnet kjem frå, om det er frå asteroidar eller frå ein annan type kometar om dei finst.

Andersen meiner landinga også har vist at ein no har teknologien til å lande på eit objekt som er på kollisjonskurs med jorda.

Uansett om Philae vaknar til live igjen eller ikkje etter kvart som kometen nærmar seg sola igjen i løpet av våren 2015, vil Rosetta halde fram med å levere spennande resultat frå komet 67P. Det vil ikkje overraske stort om Rosetta vil vere å finne på denne lista også neste år.

I tillegg har Science valt ut 9 andre gjennombrot, i uprioritert rekkefølge:

• På sporet av ei ungdomskjelde?

Gjennombrot frå fleire forskargrupper i 2014 gir håp om at vi kan sjå svært lyst på alderdommen. Forskarar fann at blod eller komponentar i blod frå yngre mus kan forynge musklar og hjerne hos gamle mus.

Ei av forskargruppene studerte eit stoff, GDF11, frå ungt museblod. Dei fann at dette stoffet kan auke muskelstyrke og uthald hos ei gammal mus, og også føre til vekst av hjerneceller. I eit anna funn forbetra blod og plasma stadsans hos gamle mus.

Professor Hilde Nilsen ved Universitetet i Oslo forskar på liknande prosessar i modellorganismar som rundormar og mus. Ho har tru på at slike prosessar har potensial til å kunne hindre funksjonstap hos menneske, som at vi mister førligheit, muskelstyrke og luktesans, samt evne til ny innlæring.

– Ved å tilføre komponentar frå unge til eldre individ, ser det ut til at ein på ein måte kan trykke på reset-knappen, slik at gen du har tapt uttrykk av i gamle individ, kan bli uttrykt igjen, fortel Nilsen.

– Eg har tru på at vi også kan utvikle syntetiske stoff som kan ha liknande effekt, vi har vist dette i rundormar og i mus, fortel ho.

Kliniske studiar der alzheimerpasientar har fått tilført blod frå yngre personar er alt i gang, melder Science.

.

• Overgangen frå dinosaur til fugl

I 2014 kom vi nærare å forstå den evolusjonære overgangen frå dinosaurar til fuglar, då fleire forskingsgrupper gjekk gjennom og samanlikna dinosaurfossil og tidlege fuglefossil.

Det forskarane fann var at dinosaurane som til sjuande og sist gav opphav til fuglar, over tid fekk mindre og smalare beinbygning.

Så snart grunnplanen for fuglekroppen var på plass, utvikla nye fugleartar seg i stort tempo. Dette skuldast sannsynlegvis at den vevre kroppen gjorde dei i stand til å finne mat og ly som større slektningar ikkje kunne utnytte.

• Robotsvermar som organiserer seg sjølv

I året som gjekk har fleire forskargrupper lukkast i å få flokkar av primitive robotar til å organisere seg sjølv. Blant anna viste forskarar ved Harvard University korleis ein flokk av 1024 robotindivid kunne samarbeide for å danne større mønster, berre ved å kommunisere med robotane rundt.

– Dette er eit tidleg og lite, men ganske viktig steg i robotteknologi, seier førsteamanuensis Øyvind Stavdahl ved institutt for teknisk kybernetikk ved NTNU.

– Drivkrafta for forskinga er å forstå korleis sjølvorganisering fungerer i naturen, for eksempel i ein maurkoloni eller celler i kroppen. Når vi forstår dette, då kan vi ta det i bruk i teknologien og skape nyttige og viktige resultat, trur han. Om det vil skje om seks månader eller seks år, er det ingen som veit, men det vil komme, seier han.

Ifølgje Stavdahl er det neste verkeleg store steget robotar som er bevisste, intelligente og kan gjere eigne vurderingar basert på innlært kunnskap og erfaringar. Men det gjennombrotet vil vi neppe finne på lista neste år heller.

• Hjerne-brikker

I år kom IBM med ei ny elektronisk brikke, TrueNorth, inspirert av hjernens måte å behandle informasjon på. Brikka har 5,4 milliardar transistorar og 256 millionar "synapsar" eller kontaktpunkt, og forskarane arbeider med å kople fleire slike brikker saman for å bygge endå meir komplekse nettverk.

– Dette er ein veldig spennande teknologi som det står att å sjå resultata av, seier førsteamanuensis Øyvind Stavdahl ved NTNU.

– Eg trur dei kan bety eit gjennombrot både for effektive berekningar i enkelte bruksområde, og for vår forståing av korleis eit avansert sentralnervesystem fungerer.

• Labdyrka insulinproduserande celler:

I over ti år har forskarar forsøkt å få stamceller til å omdanne seg til ein type celler i bukspyttkjertelen kalla beta-celler. Desse cellene kan sanse når blodsukkeret stig, og kan svare med å produsere insulin, som igjen stimulerer celler til å ta opp og bryte ned sukkeret.

I 2014 klarte to forskargrupper for første gong å dyrke beta-liknande celler i laboratoriet. I den eine studien dyrka forskarane fram heile 200 millionar celler, noko som skal vere nok til å kurere ein pasient.

• Les meir om studien her (ABC-nyheter)

• Indonesisk holemåleri kan vere like gamle som europeiske:

Eit arkeologisk gjennombrot i 2014 viser at tidlege menneske i Indonesia fann opp symbolsk kunst like tidleg som dei europeiske holemalar-kunstnarar, eller at det moderne mennesket alt var sofistikerte kunstnarar då dei vandra ut frå Afrika.

Datering tyder på at dei eldste handomrissa i ei hole på den indonesiske øya Sulawesi er minst 39.900 år, og at det eldste måleriet av eit dyr er minst 35.400 år.

• Endra minne hos mus

Forskarar er i ferd med å få grepet om hukommelse. I fjor klarte forskarar å plante falske minne i mus. I år gjekk forskarane endå lenger, og klarte å endre eit minne hos ei mus. Hann-mus som hadde opplevd å bli påført eit elektrisk sjokk i eit rom, vart lurt til å tru at dei hadde møtt venlege ho-mus der i staden.

Om musene I eksperimentet verkeleg opplevde levande falske minne, eller berre vage kjensler av frykt eller velvære, er vanskeleg å seie. Det er også langt fram til eventuell terapeutisk bruk på til dømes menneske med posttraumatisk sjokk.

• Mini-satellittane tok av

Ørsmå kubesatelittar, såkalla CubeSat, starta som ein vill ide hos to amerikanske professorar for om lag ti år sidan. Dei ti-tjue-tretti-centimeter store satellittane gjorde det oppnåeleg for elevar og studentar å sende små mini-Sputnikar ut i rommet. Ifølge tidsskriftet Science har kubesatellitane no tatt av, og begynner å gi ordentlege vitskaplege resultat, noko som kvalifiserer til ein plass blant dei ti største gjennombrota i 2014.

NTNU har jobba med kubesatellittar heilt sidan starten i 2001. Doktorgradsstudent og prosjektleiar Roger Birkeland ved NTNU Test Satellite synest det er kult og uventa at CubeSat er på Science si liste.

– Bruken av satellittane har eit enormt spenn, seier Birkeland, og nemner alt frå studiar av E.coli-bakterien i vektlaus tilstand til jordobservasjon, og uttesting av ny teknologi og nye idear. Det finst truleg rundt 300 CubeSat-prosjekt verda over akkurat no, fortel han.

Men først og fremst synest Birkeland at CubeSat er viktig for utdanning:

– Det mogleggjer at små grupper på universitet og høgskular kan lage sitt eige satellittmission med ein ganske stor sjanse for å faktisk lukkast, seier han.

• To nye bokstavar i det genetiske alfabetet

2014 var også året då DNA fekk to nye genetiske bokstavar. Hos alle artar, frå kakerlakkar til elefantar, blir den genetiske koden i DNA stava med hjelp av dei same fire genetiske bokstavane, G, C, A og T. Bokstavane står for dei fire basane guanin, cytosin, adenosin og thymin.

I år klarte forskarar å designe ein E.coli-bakterie der eit heilt nytt basepar, X og Y, var innført i tillegg.

Dei klarte også å få DNAets kopimaskin til å kopiere nokre av desse nye para. Dette er første gong forskarar har klart å få dette til i ein levande organisme. Per i dag kodar ikkje dei nye bokstavane for noko, men i prinsippet kan forskarane bruke dei for å lage nye protein.