Pet znanstvenih odkritij, ki bodo spremenila prihodnost

Ko pomislite na Alberta Einsteina, najverjetneje najprej pomislite na relativnostno teorijo. Pravzaprav bi lahko marsikoga presenetilo dejstvo, da Nobelove nagrade ni dobil za razvoj te teorije, pač pa jo je dobil za odkritje fotoelektričnega pojava. Za ta pojav morda niste slišali, vendar pa vsak dan vidite njegove učinke. Gre za osnove tehnologije v solarnih panelih, digitalnih kamerah in snemanju v medicini.

Marsikatera tehnologija, ki jo uporabljamo danes, je rezultat manjših inženirskih in znanstvenih odkritij, starih nekaj let, včasih tudi nekaj desetletij. Povsod po svetu inženirji in znanstveniki premikajo meje z novimi odkritji, ki bodo nekoč morda ustvarjala novo prihodnost.

Forbes vam prinaša pet takšnih odkritij leta 2024.

Korak bliže DNK računalnikom

Že od 90. let 20. stoletja naprej znanstveniki razmišljajo, kako bi lahko DNK izkoristili za računalništvo, saj bi to lahko teoretično prineslo prednosti, ko gre za porabo energije, vzporedno obdelavo in hranjenje podatkov.

Vzemimo samo en primer, in sicer da en gram DNK lahko shrani približno deset milijonov ur videozapisov, za kar danes potrebujemo celo polico medijev za hranjenje podatkov. Praktično gledano je do računalnikov na osnovi DNK še daleč, je pa lansko leto prineslo nekaj zanimivih odkritij, ki bi lahko pospešila razvoj teh naprav.

Avgusta sta ekipi univerz John Hopkins in North Carolina State objavili članek, ki opisuje praktični prvi računalnik na osnovi DNK, ki lahko ne le zgolj računa, ampak tudi dostopa do podatkov, jih dodaja in spreminja. Raziskovalci so svoj prototip uporabili za reševanje preprostih problemov v igrah, kot sta šah in sudoku.

Oktobra so raziskovalci pekinške univerze objavili članek, ki opisuje rabo DNK za hrambo podatkov v binarnem zapisu, kar prinaša kompatibilnost z konvencionalnimi programskimi jeziki. Obstaja še bolj praktična raba te tehnike, saj ne zahteva usposobljenih laboratorijskih tehnikov in posebne opreme, kar pomeni, da je delo z njo lažje.

Resnična pajkova mreža iz Spidermana

V stripih je Spidermanova mreža iz neverjetno raznovrstne snovi. Lahko so jo hranili kot tekočino, lepila se je na različne predmete, prenesla pa je tudi veliko obremenitev. Oktobra lani so raziskovalci univerze Tufts razvili resnično različico te snovi. To so dosegli z ekstrakcijo vlaken iz zapredkov sviloprejk in z dodajanjem kemikalij. Ustvarili so tekočino, ki se strdi, ko pride v stik z zrakom. Snov se lahko prilepi na predmete, prenese pa obremenitev z 80-krat večjo maso.

Naslednji korak za raziskovalce je povečevanje nosilnosti, vendar pa ima ta snov celo vrsto potencialnih načinov uporabe, prav tako kot prava svila.

Proizvodnja zdravil v vesolju

Marca letos je kalifornijsko zagonsko podjetje Varda Space Industries objavilo članek, v katerem so pokazali, kako so ritonavir, zdravilo za HIV, uspešno izdelali v majhnem avtomatiziranem laboratoriju v vesolju. Zdravilo so tudi uspešno pripeljali nazaj na Zemljo, kar je velikanski korak na poti do dokazovanja, da zdravila, izdelana v mikrogravitaciji, ostajajo stabilna tudi po vrnitvi na Zemljo.

Proizvodnja zdravil v orbiti omogoča boljši nadzor nad procesom kristalizacije, ki je pogosta pri izdelavi zdravil. Ta raven kontrole lahko prinese razliko med tem, ali lahko zdravilo izdelajo v obliki tablete ali pa ga bodo morali vnašati intravenozno. Ravno zato farmacevtski velikani izvajajo vrsto podobnih eksperimentov na Mednarodni vesoljski postaji.

Plovilo zagonskega podjetja ima prednost pred postajo, saj je avtomatizirano in ne zahteva posredovanja astronavtov. To pomeni, da niso odvisni od Nasinega razporeda poletov v vesolje, kar pomembno znižuje stroške, je v začetku lanskega leta pojasnil predsednik družbe Delian Asparouhov. Aprila je podjetje zbralo 90 milijonov dolarjev za pospešeno izdelavo svojih plovil.

Mapiranje celičnega procesa, korak do novih terapij?

Potrebnih je bilo deset let, ampak oktobra lani so znanstveniki iz centra za regulacijo genoma iz Barcelone objavili zemljevid človeškega spliceosoma. To je del celice, ki bere in spreminja DNK za ustvarjanje različnih proteinov. Ta mehanizem spreminja več kot 90 odstotkov človeških genov, izkazalo pa se je, da veliko bolj zapleten, kot so mislili prej.

Ta zemljevid enega od najpomembnejših celičnih procesov je velikanski korak pri razvoju novih zdravil. Napake v spliceosomu povezujejo s celo vrsto bolezni, tudi z nevrodegenerativnimi motnjami, kot je Parkinsonova bolezen, z genetskimi motnjami in večino tumorjev. Zdaj, ko imajo znanstveniki dostop do natančnega zemljevida, ki kaže, kako funkcionira posamezna komponenta, je mogoče iznajti nove metode razvoja zdravil.

Bo naslednja baterija vašega avtomobila iz ogljika?

Ena od glavnih komponent litij-ionskih baterij je grafit, snov, ki je bo – tako pričakujejo – zaradi velikanskega povpraševanja pri izdelavi električnih vozil zmanjkalo po letu 2030. Trenutno je ves svet, ko gre za oskrbo z grafitom, odvisen od Kitajske, saj ga tam proizvedejo kakšnih 80 odstotkov. Kitajska ima rudnike in industrijske objekte, ki lahko grafit izdelujejo umetno, čeprav je to trenutno zelo drag postopek.

Decembra so raziskovalci nacionalnega laboratorija Oak Ridge morda odkrili rešitev za to pomanjkanje. Razvili so namreč dva nova postopka, s katerimi ogljik spremenijo v grafit. Eden od postopkov trdni ogljik spreminja z elektrokemijsko reakcijo, drugi pa zahteva tekočo obliko ogljika, ki jo potem prav tako spremeni z elektrokemijsko reakcijo. V obeh primerih pa je potrebne manj energije kot pri konvencionalnih metodah, kar pomeni, da bosta dolgoročno potencialno cenejši.

Avtor originalnega članka je Alex Knapp.