Nemrég elindult előfizetői programunk, a Qubit+, és vele együtt két új prémium hírlevelünk, az egyenesen a főszerkesztőtől érkező Anarki in the Kitchen, illetve a tudomány napos oldaláról jelentkező Jóvilág. Utóbbi év végi különkiadásában 2023 leginkább előremutató és reménykeltő tudományos-technológiai híreit szedtük össze – ezt mutatjuk most meg azoknak az olvasóknak is, akik egyelőre még nem tagjai a Qubit+ közösségének.

1. Kezd valóra válni a fúziós álom

2022 decemberében évtizedek óta remélt áttörést értek el a fúziós energia kutatásában, amikor a kaliforniai National Ignition Facility kísérletében először sikerült elérni, hogy egy fúziós reaktor több energiát termeljen, mint amennyi a működtetéséhez szükséges. Az úgynevezett breakeven pont elérésével egy nagy lépéssel közelebb kerültünk ahhoz a világhoz, ahol károsanyag-kibocsátás és hosszú életű radioaktív hulladék nélkül, stabilan és biztonságosan lehet áramot termelni, a Nap működésének imitálásával.

Idén azt is sikerült bizonyítaniuk a kutatóknak, hogy nem egyszeri alkalomról volt szó: az év során háromszor is megismételték a breakeven pontot elérő kísérleteket, és ha ez nem lenne elég, december 1-én Japánban beüzemelték a világ legnagyobb kísérleti fúziós reaktorát is, amelyen magyar kutatók is dolgoztak. Magyarországon egyébként elég jól állunk fúziós kutatókból – érdemes elolvasni májusi interjúnkat Dunai Dániellel, a Energiatudományi Kutatóközpont Fúziós Plazmafizika Laboratóriumának tudományos főmunkatársával, aki szerint „ha egy külső szemlélő 2100-ban rápillant majd a Földre, az jobb hely lesz, ha a fúziós kísérlet sikerrel jár”.

2. A csodálatos xenotranszplantáció

A New York-i NYU Langone Health kórház sebészei idén augusztusban olyat tettek, amilyet előttük senki más: genetikailag módosított sertésvesét ültettek át egy agyhalott emberbe. A sejtek, szövetek és szervek fajok közötti átültetésével, vagyis xenotranszplantációval már a 19. században is kísérleteztek, de csak az elmúlt években vált valódi lehetőséggé: 2019-ben egy amerikai-kínai kutatásban sikerült kiiktatni a génmódosított disznókban az átültetést nehezítő (szervkilökődést okozó) géneket – a kutatók akkor azt mondták, hogy öt éven belül már biztonságosan lehet majd sertésszerveket emberekbe ültetni.

Négy év elteltével ott tartunk, hogy az USA-ban 2021 óta engedélyezett sertésszerv-átültetések már szinte rutinnak számítanak: tavaly szívet kapott egy disznótól egy 57 éves férfi, idén pedig egy 58 éves agyhalott emberen próbálták ki a veseátültetést – a sertésvese 61 napig kifogástalanul működött a beteg szervezetében, mielőtt a sebészek kiműtötték a szervet, hogy további vizsgálatoknak vessék alá. A módszer megoldást nyújthat az egyre nagyobb szervdonorhiányra – csak az USA-ban több mint százezren várnak szervátültetésre, és közülük naponta 17-en veszítik életüket.

3. Csúcsra ért a fapados űrkutatás

A világűr egykor még csak a leggazdagabb szuperhatalmak játszótere volt, majd az államok mellett az elmúlt két évtizedben már a leggazdagabb emberek is beszálltak a buliba magáncégeikkel. Ehhez képest ma ott tartunk, hogy miközben Elon Musk és Jeff Bezos rakétái sorra robbannak fel, India szépen csendben (dehogy csendben, az egész ország ünnepelt) eljutott oda, ahol még a NASA sem járt: a Csandrajáan–3 szonda 2023 júliusában sikeresen landolt a Hold déli pólusának közelében – ez a feltáratlan régió azért érdekes, mert feltételezhetően fagyott vízkészletekben bővelkedik.

A misszió azonban azt is megmutatta, hogy mindössze 75 millió dollárból is el lehet jutni a Holdra, ami nemcsak más országok Holdra induló küldetéseinek költségvetéséhez képest elenyésző, de még a legnagyobb hollywoodi űrfilmek is többe kerültek ennél: a Gravitáció és a marsi témájú Mentőexpedíció egyaránt kb. 100 millió dollárból készült, de a Csillagok között (Interstellar) 160 millió dollárnál is nagyobb büdzséjéből két holdraszállás is kijött volna. Az űrverseny pedig teszi a dolgát: biztonságosabb, olcsóbb és környezetkímélőbb megoldásokkal egyre elérhetőbbé válik az űrkutatás – és mint látjuk, nemcsak az USA-nak vagy Kínának.

4. Pusztán őssejtekből hoztak létre szintetikus emberi embriókat

Június közepén eddig elképzelhetetlen kísérletet hajtottak végre a Cambridge-i Egyetem és a Caltech kutatói: petesejt és hímivarsejt nélkül, pusztán őssejtekből hoztak létre szintetikus embriót – Magdalena Żernicka-Goetz professzor a Nemzetközi Őssejtkutató Társaság bostoni találkozóján mutatta be a kutatócsoport eredményeit. A kutatók remélik, hogy a szintetikus embriók segíthetnek genetikai rendellenességek és az atipikus fejlődés vizsgálatában is.

A törvényi szabályozás értelmében jelenleg elképzelhetetlen, hogy ilyen embriókat beültessenek nők méhébe, arra viszont alkalmasak, hogy különböző laborvizsgálatoknak vessék alá őket. Egyelőre ugyanis még az sem világos, hogy képesek-e egyáltalán megfelelően tovább fejlődni, de ha igen, akkor hozzájárulhatnak ahhoz, hogy a tudósok megfejtsék és feltárják, mi történik az ember fejlődésének első időszakában, amit eddig legálisan csak a 14. napig tenyésztett embriókkal tudtak vizsgálni.

5. Chipek válthatják ki az állatkísérleteket

December végén jelentették be az egyik legfontosabb áttörést a gyógyszerfejlesztés világában, ami egyszerre gyorsíthatja fel a klinikai vizsgálatokat és kímélheti meg a kísérleti állatokat. Az Edinburgh-i Egyetem kutatói olyan 3D-nyomtatott laborchipeket fejlesztettek ki, amelyek a korábban már létező szervchipekkel ellentétben nem csak egyetlen szerv működését képesek modellezni, hanem egyszerre mutatják meg az adott gyógyszer eloszlását és áramlását egy szervezetben. Ezekben a 3D-nyomtatott chipekben az élő szervezetekhez teljesen hasonlóan áramolhatnak a hatóanyagok, a kutatók pedig PET-CT felvételekkel vizsgálhatják, hol és mennyi időt tölt az adott gyógyszer, illetve hogy hatóanyagai milyen szervekben hogyan halmozódnak fel. A chipek továbbá egyes daganatos betegségek, szív- és érrendszeri megbetegedések valamint neurodegeneratív betegségek vizsgálata esetén is hasznosak lehetnek.

6. AI + fMRI = gondolatolvasás?

Bár a tudósok igyekeznek kerülni a gondolatolvasás szó használatát, a Texasi Egyetem kutatóinak májusban bemutatott eredményei láttán nehéz megállni, hogy ne nyúljunk ehhez a természetfeletti toposzhoz. Kísérletükben a ChatGPT-t is hajtó nyelvi modell egy korai változatát (GPT-1) vették igénybe, hogy szövegre fordítson az agyi aktivitást mutató fMRI-felvételeket. Az alanyok először podcasteket hallgattak, és a kutatók megvizsgálták, hogy az egyes szavakra milyen agyi válasz érkezik, az így megfigyelt mintázatok alapján pedig később pusztán a beszélgetést hallgató emberek agyi felvételei alapján generált szöveget a rendszer – vagyis gyakorlatilag a gondolataikban olvasott. Mivel az eljárás nem igényli implantátumok behelyezését vagy sebészeti megoldásokat, új módszereket helyez kilátásba a beszéd helyreállítására olyan betegeknél, akiknek például sztrók vagy motoros neuronbetegség miatt akadnak nehézségeik a kommunikálással.

Bónusz videó: Nobel-kerekasztal 2023

Ahogy minden évben, úgy most karácsony előtt is egy asztalhoz ültették az idei (fizikai, kémiai, orvosi és közgazdasági) Nobel-díjasokat a stockholmi Királyi Palotában, de nekünk értelemszerűen most egy fokkal még érdekesebb is ez a szűk egyórás beszélgetés, mint általában, hiszen ezúttal az asztalnál ülő hét tudósból ketten magyarok voltak. És hárman nők – arról, hogy miként lehetne még jobban közelíteni a nemi egyenlőség felé a tudományos területeken, Karikó Katalint és Krausz Ferencet is kérdezték a beszélgetés során. Emellett járt a vastaps a Karikó–Weissman párosnak az életmentő vakcinatechnológia megalapozásáért, de bemutatták azokat a szegedi felvételeket is, amikor a friss Nobel-díjas Karikó Katalint hazatérésekor szinte rocksztárként fogadták és ünnepelték Szegeden.

Heti jó adat

Mi ez? A Nemzetközi Energiaügynökség kimutatása a új elektromos autók piacának változásáról. A leglátványosabb növekedést Kína produkálta: míg 2020-ban még csak 1,1 millió elektromos autót adtak el az országban, ez 2023-ban az első negyedév és a piaci trendek becslései alapján már 8 millió körül alakult. Európában 2020 hozta el a fordulatot: míg 2019-ben kb. 600 ezer, egy évvel később már 1,4 millió, idén pedig 3,4 millió darab új elektromos autó rója az öreg kontinens útjait.

Háttér. Elérkezett az elektromos autók forradalma, amit előbb-utóbb a bolygó is megköszön: ezek a járművek a belsőégésű, fosszilis üzemanyagokat használó rokonaikhoz képest egész életciklusukon keresztül körülbelül feleannyi káros kibocsátással járnak. Az Európai Parlament tavaly szavazta meg, hogy 2035-től az EU területén nem lehet eladni új benzines és dízeles autókat, ami hozzátesz az elektromosautó-eladások európai növekedéséhez, de számuk ettől függetlenül emelkedik Kínában és az Egyesült Államokban is. Azt a legjobban Norvégiában lehet megfigyelni, hogy mi történik a lakossággal, a közlekedéssel, a környezettel vagy az áramhálózattal, ha a járművek óriási hányada villannyal hajt, mivel ott idén szeptemberben már 100 új autóból 87 elektromos került az utakra.

Heti optimista: Kun Ádám evolúcióbiológus

„Míg a Föld körzése a Nap körül ad egy ritmust az életünknek, evolúciós időskálán a mutációs ráta határozza meg a változás ütemét – vagyis az, hogy milyen gyakran fordul elő, hogy nem pontosan azt a genetikai szekvenciát örökli valami/valaki a szüleitől, amivel azok rendelkeztek. A mutációs ráta ismerete nemcsak azért fontos, hogy megfelelő táptalaja legyen újévi rettegésünknek egy esetleg emberre átugró H5N1 influenzától vagy a meglévő oltásainkat elavulttá tevő SARS-CoV-2 variánstól, hanem leginkább azért, mert ezt alkalmazzuk paraméterként például a populáció méretének vagy a fajok szétválásának becsléséhez.

A mutációs ráta gerincesekben egy-egy bázisra vetítve kb. egymilliárdod (0,000000001) mutáció/bázis/generáció körül van. Az emberi genetikai állomány hárommilliárd bázispárjára nézve, amit egy szülőnktől öröklünk, olyan 70 bázispárban várunk különbséget. Ezt onnan tudjuk, hogy mára elérhető, hogy a mutációs rátát apa-anya-gyerek hármasok genetikai állományának közvetlen összehasonlításával becsüljük. Ez korábban csak a fajok közötti genetikai különbség és az evolúciós elválásuk ősmaradványokból megállapított idejének összevetésével volt lehetséges. Most viszont már elég apró bőrmintákat gyűjteni például veszélyeztetett bálnafajokból, hogy mutációs rátájuk mellett például az is kiderüljön, hogy a hosszúszárnyú bálnák már a tömeges bálnavadászat előtt sem lehettek olyan 20 ezernél többen. Ahogy ahhoz sem kell már ősmaradványokat vadászni, hogy megállapítsuk, a pikófajok több millió évvel korábban váltak el egymástól, mint eddig gondoltuk – ez ma már a tüskéspikó-családok genetikájából kiderül. A guppik gyors adaptációja mögött pedig a meglévő jelentős genetikai variabilitásuk áll, mivel mutációs rátájuk nagyjából akkora, mint az embereké. Nem úgy a szemfoltos bambuszcápa mutációs rátája, amely tizennyolcad része a miénknek – ezek az állatok agyon lassan változnak, ami segíti őket, hogy ne legyenek rákosak, azonban ha valamiért új környezethez kéne adaptálódniuk, az nem lenne egyszerű.”