Dekade terakhir mengantarkan pada beberapa kemajuan yang benar-benar revolusioner dalam sains, dari penemuan bos Higgs hingga penggunaan CRISPR untuk mengedit gen esque Sci-Fi. Tapi apa saja terobosan terbesar yang akan datang? Live Science bertanya kepada beberapa ahli di bidangnya apa penemuan, teknik, dan perkembangan yang paling mereka sukai muncul di tahun 2020-an.
Kedokteran: Vaksin flu universal
Bidikan flu universal, yang telah menghindarkan para ilmuwan selama beberapa dekade, mungkin merupakan salah satu kemajuan medis yang benar-benar inovatif yang dapat muncul dalam 10 tahun ke depan.
"Ini menjadi semacam lelucon bahwa vaksin universal hanya lima hingga 10 tahun ke depan," kata Dr. Amesh Adalja, spesialis penyakit menular dan sarjana senior di Pusat Keamanan Kesehatan Johns Hopkins di Baltimore.
Tetapi sekarang, tampaknya ini "mungkin sebenarnya benar," kata Adalja kepada Live Science. "Berbagai pendekatan untuk vaksin flu universal sedang dikembangkan, dan hasil yang menjanjikan mulai bertambah."
Secara teori, vaksin flu universal akan memberikan perlindungan jangka panjang terhadap flu, dan akan menghilangkan kebutuhan untuk mendapatkan suntikan flu setiap tahun.
Beberapa bagian dari virus flu terus berubah, sementara yang lain sebagian besar tetap tidak berubah dari tahun ke tahun. Semua pendekatan vaksin universal menargetkan bagian-bagian dari virus yang kurang bervariasi.
Tahun ini, Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular (NIAID) memulai percobaan pertama manusia pada vaksin flu universal. Imunisasi bertujuan untuk menginduksi respon imun terhadap bagian yang kurang bervariasi dari virus flu yang dikenal sebagai "batang" hemagglutinin (HA). Studi Tahap 1 ini akan melihat keamanan vaksin eksperimental, serta tanggapan kekebalan partisipan terhadapnya. Para peneliti berharap untuk melaporkan hasil awal mereka di awal 2020.
Kandidat vaksin universal lain, yang dibuat oleh perusahaan Israel BiondVax, saat ini dalam uji coba Tahap 3, yang merupakan tahap lanjut dari penelitian yang melihat apakah vaksin itu benar-benar efektif - yang berarti bahwa itu melindungi terhadap infeksi dari segala jenis flu. Kandidat vaksin itu mengandung sembilan protein berbeda dari berbagai bagian virus flu yang sedikit berbeda antar jenis flu, menurut The Scientist. Studi ini telah mendaftarkan lebih dari 12.000 orang, dan hasilnya diharapkan pada akhir tahun 2020, menurut perusahaan.
Neuroscience: Otak mini yang lebih besar dan lebih baik
Dalam dekade terakhir, para ilmuwan telah berhasil menumbuhkan otak-mini, yang dikenal sebagai "organoids," dari sel batang manusia yang berdiferensiasi menjadi neuron dan berkumpul menjadi struktur 3D. Sampai sekarang, organoid otak hanya dapat tumbuh menyerupai potongan-potongan kecil otak dalam perkembangan awal janin, menurut Dr. Hongjun Song, seorang profesor ilmu saraf di Sekolah Kedokteran Perelman di Universitas Pennsylvania. Tapi itu bisa berubah dalam 10 tahun ke depan.
"Kami benar-benar bisa memodelkan, bukan hanya keanekaragaman tipe sel, tetapi arsitektur seluler" otak, kata Dr. Song. Neuron dewasa menyusun diri dalam lapisan, kolom, dan sirkuit rumit di otak. Saat ini, organoid hanya mengandung sel-sel yang belum matang yang tidak dapat mencari makan koneksi kompleks ini, tetapi Dr. Song mengatakan bahwa ia berharap lapangan dapat mengatasi tantangan ini dalam dekade mendatang. Dengan model miniatur otak di tangan, para ilmuwan dapat membantu menyimpulkan bagaimana gangguan perkembangan saraf berkembang; bagaimana penyakit neurodegeneratif menghancurkan jaringan otak; dan bagaimana otak orang yang berbeda mungkin bereaksi terhadap perlakuan farmakologis yang berbeda.
Suatu hari (walaupun mungkin tidak dalam 10 tahun), para ilmuwan bahkan mungkin dapat menumbuhkan "unit fungsional" jaringan saraf untuk menggantikan area otak yang rusak. "Bagaimana jika kamu memiliki unit fungsional, pra-dibuat, yang kamu bisa klik ke otak yang rusak?" Kata Song. Saat ini, pekerjaan itu sangat teoretis, tetapi "Saya pikir dalam dekade berikutnya, kita akan tahu" apakah itu bisa berhasil, tambahnya.
Perubahan Iklim: Sistem energi yang diubah
Dalam dekade ini, kenaikan permukaan laut dan peristiwa iklim yang lebih ekstrem mengungkapkan betapa rapuhnya planet kita yang indah ini. Tapi apa yang dipegang dekade berikutnya?
"Saya pikir kita akan melihat terobosan dalam hal tindakan pada iklim," kata Michael Mann, seorang profesor meteorologi terkemuka di Penn State University. "Tetapi kami membutuhkan kebijakan yang akan mempercepat transisi itu, dan kami membutuhkan politisi yang akan mendukung kebijakan itu," katanya kepada Live Science.
Pada dekade berikutnya, "transformasi sistem energi dan transportasi menjadi energi terbarukan akan berjalan dengan baik, dan pendekatan dan teknologi baru akan dikembangkan yang memungkinkan kita untuk sampai ke sana lebih cepat," kata Donald Wuebbles, seorang profesor ilmu atmosfer di Universitas Illinois di Urbana-Champaign. Dan, "meningkatnya dampak terkait iklim dari cuaca buruk dan mungkin dari kenaikan permukaan laut akhirnya mendapatkan cukup perhatian orang bahwa kita benar-benar mulai menganggap serius perubahan iklim."
Untung juga, karena berdasarkan bukti baru-baru ini, ada kemungkinan yang lebih menakutkan, lebih spekulatif,: Para ilmuwan mungkin meremehkan dampak perubahan iklim pada abad ini dan seterusnya, kata Wuebbles. "Kita harus belajar lebih banyak tentang itu di masa depan dasawarsa."
Fisika partikel: Menemukan axion
Dalam dekade terakhir, berita terbesar di dunia yang sangat kecil adalah penemuan Higgs boson, "partikel Tuhan" misterius yang meminjamkan partikel lain massa mereka. Higgs dianggap sebagai permata mahkota dalam Model Standar, teori yang mengatur kebun binatang partikel subatomik.
Tetapi dengan ditemukannya Higgs, banyak partikel lain yang kurang terkenal mulai menjadi pusat perhatian. Dekade ini, kita memiliki kesempatan yang masuk akal untuk menemukan partikel hipotetis yang sulit dipahami dan masih belum ditemukan ini - axion, kata fisikawan Frank Wilczek, seorang Nobel. pemenang di Massachusetts Institute of Technology. (Pada 1978, Wilczek pertama kali mengusulkan axion). Aksinya tidak harus berupa partikel tunggal, melainkan kelas partikel dengan sifat yang jarang berinteraksi dengan materi biasa. Axions dapat menjelaskan teka-teki lama: Mengapa hukum fisika tampaknya bertindak sama pada partikel materi dan pasangan antimateri mereka, bahkan ketika koordinat spasial mereka dibalik, seperti yang dilaporkan Live Science sebelumnya.
Dan axion adalah salah satu kandidat utama untuk dark matter, materi tak kasat mata yang menyatukan galaksi.
"Menemukan axion akan menjadi pencapaian yang sangat hebat dalam fisika fundamental, terutama jika itu terjadi melalui jalur yang paling mungkin, yaitu, dengan mengamati latar belakang axion kosmik yang memberikan 'materi gelap'," kata Wilczek. "Ada peluang yang adil yang dapat terjadi dalam lima hingga 10 tahun ke depan, karena inisiatif eksperimental yang ambisius, yang bisa sampai di sana, berkembang di seluruh dunia. Bagi saya, menimbang pentingnya penemuan dan kemungkinan itu terjadi, itu yang terbaik bertaruh."
Di antara inisiatif tersebut adalah Eksperimen Materi Gelap Akar (ADMX) dan Teleskop Surya Axion CERN, dua instrumen utama yang memburu partikel yang sulit dipahami ini.
Yang mengatakan, ada kemungkinan lain juga - kita mungkin belum mendeteksi gelombang gravitasi, atau riak di ruangwaktu, yang berasal dari periode paling awal di alam semesta, atau partikel lain, yang dikenal sebagai partikel masif yang berinteraksi lemah, yang juga bisa menjelaskan materi gelap, kata Wilczek .
Exoplanets: Atmosfer yang Seperti Bumi
Pada 6 Oktober 1995, alam semesta kita menjadi lebih besar, semacam, ketika sepasang astronom mengumumkan penemuan planet ekstrasurya pertama yang mengorbit bintang seperti matahari. Disebut 51 Pegasi b, bola menunjukkan orbit yang nyaman di sekitar bintang inangnya hanya 4,2 hari Bumi dan massa sekitar setengah dari Jupiter. Menurut NASA, penemuan itu selamanya mengubah "cara kita melihat alam semesta dan tempat kita di dalamnya." Lebih dari satu dekade kemudian, para astronom telah mengkonfirmasi 4.104 dunia yang mengorbit bintang di luar tata surya kita. Itu banyak dunia yang tidak diketahui lebih dari satu dekade yang lalu.
Jadi, langit adalah batas untuk dekade berikutnya, bukan? Menurut Sara Seager dari Massachusetts Institute of Technology, mutlak. "Dekade ini akan menjadi besar bagi astronomi dan sains exoplanet dengan peluncuran yang diantisipasi dari James Webb Space Telescope," kata Seager, seorang ilmuwan planet dan astrofisika. Pengganti kosmik untuk Teleskop Luar Angkasa Hubble, JWST dijadwalkan diluncurkan pada 2021; untuk pertama kalinya, para ilmuwan akan dapat "melihat" exoplanet dalam infra merah, yang berarti mereka dapat melihat bahkan planet-planet redup yang mengorbit jauh dari bintang inangnya.
Terlebih lagi, teleskop akan membuka jendela baru ke dalam karakteristik dunia asing ini. "Jika planet yang tepat ada, kita akan dapat mendeteksi uap air di planet berbatu kecil. Uap air merupakan indikasi lautan air cair - karena air cair diperlukan untuk semua kehidupan seperti yang kita tahu, ini akan menjadi masalah yang sangat besar , "Seager memberi tahu Live Science. "Itu harapan nomor satu untuk terobosan." (Tujuan utamanya, tentu saja, adalah untuk menemukan dunia yang memiliki atmosfer yang mirip dengan Bumi, menurut NASA; dengan kata lain, sebuah planet dengan kondisi yang mampu mendukung kehidupan.)
Dan tentu saja, akan ada beberapa rasa sakit yang tumbuh, Seager mencatat. "Dengan JWST, dan teleskop berbasis darat yang sangat besar diantisipasi untuk daring, komunitas planet ekstrasurya sedang berjuang untuk mengubah dari upaya individu atau tim kecil menjadi kolaborasi besar yang terdiri dari lusinan atau lebih dari seratus orang. Tidak besar dengan standar lain (misalnya, LIGO) tetapi tetap sulit, "katanya, merujuk pada Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, sebuah kolaborasi besar yang melibatkan lebih dari 1.000 ilmuwan di seluruh dunia. Awalnya diterbitkan di Live Science.
