از ساخت داروي كوويد ۱۹ تا پرتاب تلسكوپ جيمز وب؛ در سال ۲۰۲۱ چه انتظاري از دنياي علم بايد داشته باشيم؟

همان‌طور كه در سال جديد دانشمندان زيست‌پزشكي به مقابله با دنياگيري مرگبار ادامه مي‌دهند تا به بازگشت جهان به وضعيت طبيعي كمك كنند، پژوهشگران ساير رشته‌ها با وجود چالش‌هاي به‌بارآمده دراثر كوويد ۱۹، همچنان درصدد خلق دستاوردهاي بزرگ يا پرتاب پروژه‌هاي جديد هستند. همچنين درحالي‌كه دانشمندان اروپايي بايد با تبعات خروج بريتانيا از اتحاديه‌ي اروپا روبه‌رو شوند، بسياري از همكاران آمريكايي آن‌ها احتمالاً در سايه‌ي انتخاب جو بايدن به‌عنوان رئيس‌جمهور بعدي ايالات متحده، نقشي پررنگ‌تر در حل تغيير اقليم، ديگر بحران جهاني ايفا خواهند كرد. در ادامه با اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران همراه باشيد تا بدانيد كدام حوزه‌هاي دنياي علم در سال ۲۰۲۱ خبرساز خواهند شد.

اكنون تقريباً ۸ سال از انتشار پنجمين گزارش ارزيابي هيئت بين‌دولتي تغيير اقليم سازمان ملل مي‌گذرد. اين نهاد مشهور كه از دانشمندان اقليم‌شناس داوطلب تشكيل شده، از سال ۱۹۹۰ تاكنون گرمايش مداوم جهاني دراثر فعاليت‌هاي انساني را مستند كرده است. گزارش ششم كه به‌دست بيش از ۷۰۰ دانشمند تهيه شده و به‌دليل دنياگيري به‌تعويق افتاده است، امسال و سال آينده به‌صورت بخش‌بخش منتشر خواهد شد و انتظار مي‌رود تا تصوير تأثير انسان بر اقليم را بيش‌ازپيش آشكار كند.

يافته‌هاي گزارش جديد بر نسل تازه‌اي از مدل‌ها و سناريوهايي اقليمي اتكا دارند كه با شاخص‌هاي تغييرات بي‌وقفه‌ي جهاني ازجمله داده‌هاي نشانگر تسريع افزايش سطح آب درياها، گسترش ذوب يخ در قطب‌ها و امواج گرماي شديد، خشكسالي و آتش‌سوزي تغذيه شده‌اند. در ماه نوامبر، كشورهاي جهان براي شركت در نشست اقليمي بعدي سازمان ملل در گلاسكو اسكاتلند گردهم جمع خواهند شد. انتظار مي‌رود دولت‌ها در آن نشست، تلاش‌ها براي تحقق وعده‌شان مبني بر كاهش توليد گازهاي گلخانه‌اي را افزايش دهند و بر سر مجموعه‌اي كامل از قوانين براي اجراي توافقنامه پاريس موافقت كنند.

راه‌اندازي كارزارهاي واكسيناسيون در بسياري از كشورها، اميدها براي پايان‌بخشي به دنياگيري كوويد ۱۹ را افزايش داده است. بااين‌حال، با گذشت يك سال از كشف ويروس كروناي جديد، هنوز از چگونگي آغاز دنياگيري اطلاع نداريم. در سال جديد، سازمان بهداشت جهاني و تيمي بين‌المللي از ۱۰ دانشمند، به‌عنوان بخشي از تحقيقات درزمينه‌ي كشف منشا ويروس كروناي عامل دنياگيري كوويد ۱۹ چندين مرتبه به چين سفر خواهند كرد.

با توجه به نزاع‌هاي لفظي بين ايالات متحده و چين بر سر تعيين مقصر دنياگيري، مأموريت يادشده ازلحاظ سياسي اهميت بالايي دارد. تيم پژوهشي اميد دارد تا نزديك‌ترين خويشاوندان ويروس در خفاش‌ها و مكان و نحوه‌ي انتقال ويروس به انسان را كشف و مشخص كند آيا گونه‌اي ديگر به‌عنوان ميزبان واسط دركار است يا نه و از همه مهم‌تر تلاش مي‌كند تا دريابد چگونه مي‌توانيم از ظهور ديگر ويروس‌هاي دنياگير جلوگيري كنيم.

به‌منظور تكميل واكسيناسيون گسترده عليه كوويد ۱۹، شركت‌هاي داروسازي امسال به سمت طراحي و ساخت داروهايي گام خواهند برداشت كه ويروس كروناي دنياگير را متوقف و علائم بيماري را درمان مي‌كنند. حتي اگر بسياري از مردم يكي از واكسن‌هاي جديد و به‌شدت اثربخش كوويد ۱۹ را دريافت كنند، انتظار مي‌رود شيوع ويروس به‌صورت محلي (بومي‌گير) تداوم داشته باشد.

در سال ۲۰۲۰، تنها داروي ضدويروس رمدسيوير و تعداد انگشت‌شماري از ديگر داروها كه همگي دراصل براي درمان ساير بيماري‌ها طراحي شده‌اند، مزاياي محدود عليه كوويد ۱۹ را نشان دادند. پژوهشگران به‌منظور شناسايي داروهاي منتخب جديد، هوش مصنوعي و ابررايانه‌ها را به‌كار گرفته‌اند و به‌نقل از يك دنبال‌كننده‌ي مطرح صنعت داروسازي، درحال ساخت بيش از ۵۹۰ داروي آزمايشي هستند.

به‌عنوان مثال، پژوهشگران اميد زيادي به تركيباتي دارند كه با مهار يكي از دو پروتئاز ويروس دنياگير، تكثير آن را مختل مي‌كنند. رويكرد استفاده از درمان‌هاي تركيبي با موفقيت برضد اچ‌آي‌وي به‌كاررفته‌اند و با بهره‌گيري از آن مي‌توان ويروس كروناي جديد را نيز مهار كرد. بازدارنده‌هاي پروتئاز و ديگر تركيبات در مطالعات سلولي و حيواني اميدبخش ظاهر شده‌اند؛ اما مطالعات روي داوطلبان انساني تازه درحال آغاز است و تكميل مطالعه ايمني و اثربخشي احتمالاً سال‌ها طول خواهد كشيد.

دستگاه فرودگر جرثقيل هوايي كه به‌منظور نشاندن نرم مريخ‌نورد پرسويرنس روي مريخ طراحي شده است.

جو رقيق مريخ، كاهش سرعت كاوشگرها براي فرود آرام را دشوار مي‌كند؛ به‌نحوي كه از بين ۱۸ كاوشگر ارسالي به سطح اين سياره درطول ۵۰ سال گذشته، هشت مورد سقوط كردند. امسال، دو تلاش ديگر براي فرود روي سياره‌ي سرخ انجام خواهد شد. در ۱۸ فوريه ۲۰۲۱ (۳۰ بهمن ۹۹)، مريخ‌نورد پرسويرنس ناسا پس از شيرجه درون جو مريخ، سرعتش را با چترهاي نجات كاهش خواهد داد و با استفاده از موشك‌هاي پسران روي سطح سياره فرود خواهد آمد. مريخ‌نورد پس از فرود در دهانه‌ي جيزرو در نزديكي دلتايي باستاني، نمونه‌هايي از سنگ‌هاي مريخي را براي بازگشت به زمين جمع‌آوري خواهد كرد.

تقريباً همان زمان كه پرسويرنس به مريخ مي‌رسد،، مأموريت چيني تيان‌ون ۱ متشكل از مدارگرد، سطح‌نشين و سطح‌نوردي به‌اندازه خودرو زمين گلف نيز از راه خواهد رسيد. مقام‌هاي چيني مكاني در نزديكي جيزرو در امتداد حاشيه‌ي جنوبي دشت اتوپيا را به‌عنوان محل فرود تيان‌ون ۱ انتخاب كرده‌اند. ناحيه‌ي اتوپيا دشتي وسيع است كه احتمال مي‌رود دراثر جريان‌هاي باستاني گل‌ولاي هموار شده باشد. موفقيت تيان‌ون ۱، نخستين فرود موفق چين روي مريخ خواهد بود.

پژوهشگران امسال قصد دارند وضوح ريزنگاري الكتروني كرايو (cryo-EM) را شفاف‌تر كنند. كرايو ايي‌ام، تكنيكي براي مطالعه‌ي آن دسته از ساختارهاي پروتئيني است كه مي‌توانند بينش جديد درباره‌ي نقششان در حفظ سلامت انسان و ايجاد بيماري‌ها ارائه دهند. بلورنگاري (كريستالوگرافي) پرتو ايكس، ديگر تكنيكي به‌شمار مي‌آيد كه از مدت‌ها پيش استاندارد طلايي براي نقشه‌برداري از اتم‌هاي مجزا در ساختار پروتئيني سه‌بعدي بوده است. اما اين روش فقط براي پروتئين‌هايي به‌كار مي‌آيد كه امكان جادادنشان درون كريستال‌ها وجود دارد؛ درحالي‌كه كرايو ايي‌ام به كريستال نياز ندارد و وضوحش درطول دهه‌ي گذشته پيوسته بهبود يافته است.

در سال ۲۰۲۰ با استفاده‌ي پژوهشگران از ميكروسكوپ‌هاي كرايو ايي‌ام مجهز به آشكارسازهاي الكتروني بهبوديافته و نقشه‌برداري نرم‌افزار از ساختار آپوفريتين (پروتئين پيوسته به آهن)، تكنيك كرايو ايي‌ام از آستانه‌ي وضوح اتمي گذر كرد. آپوفريتين به‌طور غيرمعمول انعطاف‌ناپذير است و همين امر ثابت نگاه‌داشتن آن حين نقشه‌برداري كرايو ايي‌ام را آسان‌تر مي‌كند. در گام بعد، پژوهشگران درصدد تصويربرداري از پروتئين‌هاي انعطاف‌پذير هستند. موفقيت در اين زمينه براي زيست‌شناسان ساختاري سودمند خواهند بود و به آن‌ها امكان خواهد داد تا نقشه‌هاي بسيار دقيق از پروتئين‌هاي بزرگ و مجموعه پروتئين‌هاي متعددي بسازند كه امكان كريستاليزه‌شدن ندارند.

انتظار طولاني‌مدت براي پرتاب يكي از مشهورترين پروژه‌هاي فضايي تاريخ، امسال به پايان خواهد رسيد. رصدخانه‌ي پرچم‌دار ناسا با نام تلسكوپ فضايي جيمز وب (JWST) كه پرتابش بارها به تعويق افتاده، قرار است سرانجام در ۳۱ اكتبر ۲۰۲۱ (۹ آبان ۱۴۰۰) به آسمان پرواز كند. جيمز وب جانشين تلسكوپ فضايي هابل محسوب مي‌شود و قدرت جمع‌آوري نور آينه‌ي ۶/۵ متري آن در مقايسه با هابل، ۶ برابر بيشتر است. اين آينه‌ي طلايي و لانه‌زنبوري سرد خواهد شد تا بتواند نور فروسرخ را از اجرام دوردست جذب كند.

جيمز وب به‌قدري حساس است كه مي‌تواند جو سياره‌هاي فراخورشيدي نزديك را به‌منظور يافتن علائم حيات به‌دقت مطالعه و نور نخستين ستارگان و كهكشان‌هاي جهان را جذب كند. اين فضاپيماي ۸/۸ ميليارد دلاري كه هزينه‌اش در آينده به‌مراتب بيشتر خواهد شد، به‌تازگي آزمايش‌هاي نهايي شامل لرزش شديد به‌منظور شبيه‌سازي پرتاب را پشت سر گذاشت. اين ماه، مهندسان به‌منظور مطالعه كاركرد صحيح آينه و سپر خورشيدي چندلايه‌ي جيمز وب، آن‌ها را براي آخرين بار مي‌گشايند. تا ميانه‌ي سال، جيمز وب بسته‌بندي و به گينه‌ي فرانسه ارسال خواهد شد تا در آنجا سوار موشك آريان ۵ شود و درنهايت زمين را به مقصد اعماق فضا ترك كند.

توروس مشترك اروپا (JET) كه بزرگ‌ترين رآكتور همجوشي جهان محسوب مي‌شود، امسال كارزاري براي توليد مقادير درخورتوجه از نيروي همجوشي را آغاز خواهد كرد. جت كه در آكسفوردشر بريتانيا قرار دارد، رآكتوري مبتني بر طراحي توكامك است: ساختاري كه به‌منظور مهار پلاسماي جديد از آهنرباهاي قدرتمند استفاده مي‌كند تا با برخورد و درهم‌آميختن هسته‌هاي اتم، انرژي آزاد شود.

جت پس از يك ارتقا اكنون پوشش متاليك جديد و قدرت گرمايش بيشتر دارد. رآكتور در آزمايش‌هاي امسال با تركيبي قدرتمند از ايزوتوپ‌هاي دوتريوم و تريتيوم هيدروژن (D-T) تغذيه خواهد شد. اين نوع سوخت به‌دليل نياز تريتيوم راديواكتيو به رسيدگي و پاكسازي دقيق، به‌ندرت به‌كار مي‌رود. در سال ۱۹۹۷ كه اين تركيب سوخت براي آخرين بار استفاده شد، جت ۱۶ مگاوات نيرو را در چند ثانيه توليد كرد كه از نيروي مصرف‌شده براي تحقق آن بسيار كمتر بود.

كارزار جديد درابتدا درصدد توليد همان سطوح نيرو و درعين‌حال تلاش براي حفظ طولاني‌تر آن است. اين امر به برنامه‌ريزي براي رآكتور عظيم ايتر كه هم‌اكنون در فرانسه در دست ساخت است، كمك خواهد كرد. ايتر از شكل و پوشش مشابه جت بهره مي‌گيرد و قرار است عمليات‌هايش را در سال ۲۰۲۵ آغاز كند؛ اما تا ميانه‌ي دهه‌ي ۲۰۳۰ استفاده از سوخت D-T را شروع نخواهد كرد.

درمان جديد مي‌تواند به كودكان مبتلا به سوء تغذيه نظير اين پسربچه در مركز درماني مخصوص پناهندگان روهينگيا در بنگلادش كمك كند.

براي ميليون‌ها كودك دچار سوء تغذيه كه حتي پس از دريافت تغذيه و درمان مناسب، مريض باقي مي‌مانند و قادر به بهبود كامل نيستند، امسال احتمالاً كمك از راه خواهد رسيد. انتظار مي‌رود اختلالات مرتبط با دنياگيري و ازدست‌رفتن مشاغل موجب شود شمار چنين كودكاني به‌سرعت بالا رود. يك اشكال براي كودكان مبتلا به سوء تغذيه، تخريب ميكروبيوم روده است كه شكل‌گيري سيستم گوارشي ناكارآمد و نابالغي را به‌دنبال دارد كه مانع از رشد مي‌شود.

متخصصان سلامت به‌منظور ترميم ميكروبيوم به نتايج مطالعه‌اي در بنگلادش چشم دوخته‌اند. در اين پژوهش، تأثير مكمل غذايي كم‌هزينه‌اي ارزيابي شده كه تركيبي از مواد دردسترس نظير نخود، موز و آرد سويا و بادام‌زميني است. در سال ۲۰۱۹، تيم پژوهشي گزارش داد كه مكمل در آزمايش‌ها در موش و خوك قبل از مطالعه‌ي پايلوت يك ماهه از ۶۰ كودك، طبق تغييرات به‌وجود‌آمده در نشانگرهاي خون موجب ترميم روده شد. بااين‌حال، مطالعه به آن اندازه دوام نيافت تا تأثيرات مكمل را بر رشد بيازمايد. از آن زمان، پژوهشگران در كارآزمايي بلندمدت‌تر سه‌ماهه از كودكان دچار سوء تغذيه درحال مقايسه‌ي درمان با مكملي موجود هستند.

قوانين بسيار كمي از تنوع زيستي موجود در دو سوم از اقيانوس‌هايي محافظت مي‌كنند كه خارج از محدوده‌ي آب‌هاي سرزميني كشورها هستند. امسال اننظار مي‌رود سازمان ملل نخستين پيماني را كه به‌طور ويژه به‌منظور تغيير اين وضعيت درانديشه متخصصينگرفته شده است، نهايي‌سازي كند. انتظار مي‌رود اين معاهده روشي را براي تعيين مناطق حفاظت‌شده‌ي دريايي (MPA) در آب‌هاي بين‌المللي ارائه دهد. پژوهشگران درحال تهيه‌ي فهرستي از كانديداها و شواهد همراه هستند.

زبان پيش‌نويس نيز استانداردهايي حداقلي براي ارزيابي اثرات زيست‌محيطي تعيين مي‌كند كه كشورها پيش از آغاز فعاليت‌هاي تجاري با احتمال آسيب‌رساني به حيات دريايي ملزم به انجام آن خواهند بود. يك نهاد متخصص و علمي بين‌المللي جديد مشابه با نمونه‌اي كه حيات دريايي را در پيرامون جنوبگان مديريت مي‌كند، طرح‌هاي پيشنهادي MPA را بازبيني خواهد كرد. پيش‌نويس معاهده همچنين سيستمي را براي مديريت توالي‌هاي ژنتيكي گرفته‌شده از موجودات دريايي ساكن در آب‌هاي آزاد ارائه مي‌دهد.

همان‌طور كه پژوهشگران به‌منظور مطالعه روابط اجتماعي و مهاجرت‌ها، تجزيه‌وتحليل‌ها از DNA باستاني را با ديگر سرنخ‌هاي مولكولي و ميكروبي تركيب مي‌كنند، انتظار مي‌رود امسال مطالعاتي را درباره‌ي انسان‌هاي باستاني در مسيرهاي تازه شاهد باشيم. دانشمندان شواهد DNA را با داده‌ها از پروتئين‌ها و ايزوتوپ‌ها و همچنين ريزفسيل‌ها و عوامل بيماري‌زا از استخوان‌ها، پلاك دندان و مدفوع فسيل‌شده ادغام خواهند كرد. اين گونه مطالعات در سال جديد مي‌توانند به دانشمندان كمك كنند تا دريابند كدام يك از اعضاي خانواده‌ي سلتيك اوليه ثروت را به ارث بردند. آن‌ها همچنين مي‌توانند موطن فلسطيني‌هاي باستان و آنگلوساكسون‌ها و يوناني‌هاي اوليه در اروپا و همچنين موميامي‌هاي يافت‌شده در چين و مصر را شناسايي كنند.

به‌مدت بيش از سه دهه، دانشمندان در روياي كوچك‌كردن تومورها به‌وسيله‌ي مسدودسازي ژني به‌نام KRAS بوده‌اند؛ نوعي پروتئين كه سيگنال‌هاي رشد آن موجب بروز بسياري از انواع سرطان مي‌شود. ازآنجا كه كي‌رس هيچ حفره‌ي آشكاري ندارد كه بازدارنده‌ها بتوانند هدف گيرند، پيش‌تر تصور مي‌شد اين پروتئين دربرابر داروها نفوذناپذير است. اما شركت‌هاي متعدد تركيباتي ساخته‌اند كه درون شيارهاي برخي از پروتئين‌هاي كي‌رس جهش‌يافته و تقويت‌كننده‌ي سرطان جا مي‌شوند و سيگنال‌هاي آن‌ها را مهار مي‌كنند.

داروهاي مورد مباحثه نخستين‌بار در جوندگان و سپس در بيماران سرطاني نتايج اميدبخش نشان داده‌اند. در دسامبر ۲۰۲۰، امژن، شركت زيست‌فناوري و داروسازي آمريكايي از سازمان غذا و دارو خواست تا اين دسته‌ي دارويي جديد را بازبيني كند. دارو ممكن است اول براي استفاده در بيماران خاص مبتلا به سرطان ريه تأييد شود. انتظار مي‌رود امسال يك شركت ديگر نيز داروي كي‌رس خود را براي دريافت مجوز ارائه دهد.