2020: οι σπουδαιότερες επιστημονικές κατακτήσεις

Ποτέ άλλοτε και με τόσο άμεσο τρόπο η επιστήμη δεν υπήρξε ο ρυθμιστικός παράγοντας της καθημερινής ζωής όλων μας και ουδέποτε οι επιστημονικές εξελίξεις δεν ήταν ο αναμφισβήτητος πρωταγωνιστής των πλανητικών ειδήσεων, όσο στους μήνες της πανδημίας του φόβου για την τρέχουσα ιογενή απειλή. Σε καμιά άλλη ιστορική στιγμή, οι πρόοδοι και οι αμφισβητήσεις, τα άλματα και τα πισωγυρίσματα της επιστημονικής έρευνας δεν βρέθηκαν στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος και στις καθημερινές συζητήσεις των περισσότερων ανθρώπων.

Ομως, η κατανόηση και η αντιμετώπιση της απειλής του κορονοϊού δεν ήταν βέβαια το μοναδικό αντικείμενο της φετινής επιστημονικής έρευνας. Πράγματι, αναρίθμητα είναι τα νέα επιστημονικά επιτεύγματα που θα πρέπει να αξιολογηθούν κατάλληλα στο τέλος αυτού του «δίσεκτου» έτους. Αυτό ακριβώς έκαναν, πριν από λίγες ημέρες, δύο διεθνούς κύρους επιστημονικά περιοδικά, το «Science» και το «Nature». Ιδού ποιες ανακαλύψεις αλλά και ποια πρόσωπα ήταν οι πρωταγωνιστές της επιστήμης το 2020.

‘Η γιατί το έτος που φεύγει είναι (και) επιστημονικά… αλησμόνητο

1. Η έρευνα για τα εμβόλια αντι-Covid στην πρώτη θέση

Οι πιο καινοτόμες (μεθοδολογικά) και οι πιο ανατρεπτικές (βιοϊατρικά-κοινωνικά) έρευνες της χρονιάς πραγματοποιήθηκαν με εκρηκτικούς ρυθμούς στο διεπιστημονικό πεδίο της εμβολιολογίας (Vaccinology). Ολα ξεκίνησαν στις 10 Γενάρη, όταν οι Κινέζοι ερευνητές δημοσίευσαν τον γονότυπο, δηλαδή την πλήρη αλληλουχία των γονιδίων ενός άγνωστου κορονοϊού, ο οποίος κατόπιν ονομάστηκε SARS-CoV-2 και όπως διαπίστωσαν ευθύνεται για τα συμπτώματα της νέας επιδημικής νόσου Covid-19.

Μόλις έναν μήνα μετά, τον Φεβρουάριο, ο ΠΟΥ ανακοίνωσε ότι δεν πρόκειται για τοπική επιδημία αλλά για άκρως ανησυχητική πανδημία και το πιθανό εμβόλιο για την αντιμετώπισή της θα έπρεπε να αναμένεται -στην καλύτερη περίπτωση- ύστερα από τουλάχιστον 18 μήνες. Παρά τις ιδιαίτερα δυσμενείς προβλέψεις, ήδη από τον Μάρτιο ορισμένα κρατικά ερευνητικά κέντρα στην Κίνα και τη Ρωσία, καθώς και τα εργαστήρια των πολυεθνικών φαρμακευτικών εταιρειών στη Δύση ρίχτηκαν στον αγώνα για τη δημιουργία του πρώτου εμβολίου.

Ετσι, αναπάντεχα, στις 11 Αυγούστου η Ρωσία ανακοίνωσε ότι το ρωσικό εμβόλιο (Gam-COVID-Vac), που κατοχυρώθηκε επίσημα με το προπαγανδιστικό όνομα «Sputnik V», ήταν ήδη έτοιμο για να δοκιμαστεί κλινικά. Μόλις μία εβδομάδα μετά, και η Κίνα δήλωνε πανέτοιμη να ξεκινήσει τους κλινικούς ελέγχους του δικού της εμβολίου (Ad5-nCoV).

Ομως, παρά τις πολύ εντυπωσιακές αρχικές ανακοινώσεις, μέχρι πριν από ένα μήνα δεν υπήρξε καμία διαφωτιστική είδηση για τα τεστ αυτών των δύο μυστηριωδών εμβολίων από την Ανατολή. Οσο για την έρευνα των εμβολίων στη Δύση, μέχρι τον Σεπτέμβριο υπήρχαν, σε πειραματικό στάδιο, πάνω από 150 διαφορετικά εμβόλια κατά του κορονοϊού.

Από αυτά κάποια ήταν παραδοσιακά ενώ άλλα ήταν γενετικά-βιοτεχνολογικά. Πάντως, οι πρώτοι εμβολιασμοί σε εθελοντές ξεκίνησαν τον Νοέμβριο, μολονότι κανένα από τα 57 πιο ελπιδοφόρα για αδειοδότηση εμβόλια δεν είχε ολοκληρώσει τη φάση 3 των αναγκαίων κλινικών δοκιμών!

Παρ’ όλα αυτά, στην πρώτη επίσημη ανακοίνωσή τους, στις 9 Νοεμβρίου, οι συνεργαζόμενες εταιρείες Pfizer και BioNTech ισχυρίστηκαν ότι το υποψήφιο εμβόλιό τους «Bnt162b» παρουσιάζει εντυπωσιακή αποτελεσματικότητα (90%). Λίγες ημέρες μετά, μία άλλη αμερικανική βιοτεχνολογική εταιρεία, η Moderna, ανακοίνωσε ότι, σύμφωνα με τα επίσης προκαταρκτικά δεδομένα των ερευνών της, το δικό της εμβόλιο «mRNA-1273» παρουσίαζε ακόμα μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα (94,5%)!

Επομένως, μέσα σε λίγους μήνες, η επιστημονική έρευνα κατάφερε να δημιουργήσει δύο, τουλάχιστον, αποτελεσματικά εμβόλια για την πρόληψη των λοιμώξεων των ανθρώπων από τον κορονοϊό. Διόλου περίεργο, λοιπόν, ότι σε συνθήκες εκτάκτου ανάγκης και αφόρητης υγειονομικής-κοινωνικής πίεσης πρώτα ο Αμερικανικός Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) και κατόπιν ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Φαρμάκων (ΕΜΑ) αναγκάστηκαν να επιταχύνουν υπερβολικά τις τυπικές διαδικασίες αδειοδότησης αυτών των δύο πρώτων εμβολίων.

Μάλιστα, θεωρείται βέβαιο ότι τους επόμενους μήνες θα ακολουθήσει η αδειοδότηση, με εξίσου εσπευσμένες διαδικασίες, διαφορετικών και πιο εξειδικευμένων εμβολίων για την πρόληψη των μολύνσεων από τα μεταλλαγμένα στελέχη του κορονοϊού, καθώς και φαρμάκων για τη θεραπεία των πιο σοβαρών συμπτωμάτων της νόσου Covid-19.

Στον ετήσιο απολογισμό τους για τα πιο σημαντικά επιστημονικά επιτεύγματα του 2020 τα περιοδικά «Science» και «Nature» συμφωνούν και επισημαίνουν ότι η δημιουργία, σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα, διαφορετικών ασφαλών εμβολίων αποτελεί πρωτοφανή επιτυχία στην ιστορία της Ιατρικής.

Συνεπώς ο τίτλος του σπουδαιότερου επιστημονικού επιτεύγματος της χρονιάς απονέμεται όχι τόσο στα ίδια τα εμβόλια, αλλά μάλλον στον διεπιστημονικό και πολυεπιστημονικό χαρακτήρα των ερευνών που οδήγησαν, από κοινού και ταχύτατα, στη δημιουργία των πρώτων εμβολίων κατά της πανδημίας του κορονοϊού.

Εξάλλου, όπως υπογραμμίζει ο Jon Cohen στο σχετικό αφιέρωμα του «Science», θα ήταν μοιραίο σφάλμα να θεωρήσουμε τη δημιουργία των πρώτων εμβολίων κατά του κορονοϊού ως το «αίσιο τέλος» της τρομακτικής πανδημίας.

Πάντως, το γεγονός ότι σε λιγότερο από 9 μήνες η σύγχρονη βιοϊατρική έρευνα κατάφερε να παραγάγει όλα αυτά τα βιοτεχνολογικά «όπλα» για την αντιμετώπιση της τρέχουσας πανδημίας, αν και είναι πρωτοφανές, δεν είναι καθόλου μυστηριώδες. Και το μυστικό της επιτυχίας αυτών των ερευνών θα πρέπει να αναζητηθεί όχι μόνο στην πρωτοφανή και ευρύτατη διεπιστημονική συνεργασία αλλά και στην εξίσου πρωτοφανή χρηματοδότηση αυτών των ερευνών.

2. Προβλέποντας τη δομή των πρωτεϊνών μέσω Τ.Ν.

Η τεχνολογική εταιρεία Deep Mind (Βαθύς Νους), μια λονδρέζικη επιχείρηση που έγινε διεθνής όταν αγοράστηκε από την Google, ανακοίνωσε φέτος την επινόηση και τελειοποίηση ενός προγράμματος Τεχνητής Νοημοσύνης που είναι σε θέση να προβλέπει την τρισδιάστατη δομή (3D) των πρωτεϊνών με επιτυχία πάνω από 90%!

Πρόκειται για το πολυσυζητημένο πρόγραμμα «AlphaFold», το οποίο, βάσει περίπλοκων υπολογιστικών αλγορίθμων, μπορεί να υπολογίζει και με εκπληκτική ταχύτητα να προβλέπει το πώς η γραμμική αλληλουχία των αμινοξέων που συνθέτουν μια πρωτεΐνη αποκτά την τελική τρισδιάστατη δομή της, δηλαδή τη διαμόρφωσή της στον χώρο.

Για να συνειδητοποιήσουμε τη σημασία αυτής της εντυπωσιακής ερευνητικής προόδου θα πρέπει να θυμίσουμε ότι η τελική τρισδιάστατη δομή των πρωτεϊνών καθορίζει τη λειτουργία τους και άρα τον αποφασιστικό ρόλο της δομής 3D των πρωτεϊνών για την κανονική μικροαρχιτεκτονική και τη φυσιολογική λειτουργία των έμβιων οργανισμών.

Οι παραδοσιακές κρυσταλλογραφικές τεχνικές ανάλυσης της τρισδιάστατης δομής των πρωτεϊνών μέσω ακτίνων Χ ήταν υπερβολικά χρονοβόρες και δεν επέτρεπαν στους επιστήμονες να κάνουν ακριβείς προβλέψεις. Από δω και πέρα θα μπορούν να προβλέπουν με εντυπωσιακή ακρίβεια και ταχύτητα τις πιθανές διαμορφώσεις 3D των πρωτεϊνών, χάρη στην τεράστια υπολογιστική ισχύ του προγράμματος Τεχνητής Νοημοσύνης «AlphaFold».

Πρόκειται, λοιπόν, για μια τεχνολογική καινοτομία, που στο άμεσο μέλλον θα συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση των μοριακών μικροδομών των έμβιων όντων και στο απώτερο μέλλον στη δημιουργία εξειδικευμένων και πολύ πιο αποτελεσματικών νέων φαρμάκων για την αποκατάσταση των βιοχημικών ανωμαλιών-δυσλειτουργιών που ευθύνονται για την εκδήλωση πολλών ανθρώπινων παθήσεων.

3. Υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος

Τον Οκτώβριο ανακοινώθηκε, σε άρθρο στο περιοδικό «Νature», ότι μια πρωτοποριακή ομάδα Αμερικανών ερευνητών κατάφερε τελικά να υλοποιήσει το επί δεκαετίες απραγματοποίητο τεχνολογικό όνειρο της ανθρωπότητας: τη δημιουργία υπεραγώγιμων υλικών σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος ή, όπως συχνά λέγεται, σε «θερμοκρασία δωματίου».

Συνδυάζοντας υδρογόνο, μόρια άνθρακα και θείο κατάφεραν να συνθέσουν ένα νέο υλικό (ανθρακούχο υδρίδιο του θείου), το οποίο, όπως επιβεβαίωσαν πειραματικά, αποκτούσε όντως τη «μαγική» ιδιότητα της υπεραγωγιμότητας στους 14,4 βαθμούς Κελσίου και σε υψηλή πίεση (267 gigapascals). Το γεγονός ότι εμφανίζει υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία έως περίπου 15 βαθμούς Κελσίου, αποτελεί ρεκόρ, αφού ξεπερνά σαφώς το ρεκόρ που από το 2018 κατείχε το υδρίδιο του λανθάνιου, το προηγούμενο υπεραγώγιμο υλικό, αλλά στους μείον 13 βαθμούς Κελσίου!

Η υπεραγωγιμότητα αυτού του νέου υλικού τού επιτρέπει να εξοικονομεί τεράστιες ποσότητες ενέργειας που χάνονταν καθημερινά λόγω των ηλεκτρικών αντιστάσεων και λόγω της απώλειας θερμικής ενέργειας. Στα υπεραγώγιμα υλικά αυτές οι απώλειες ενέργειας σχεδόν εκμηδενίζονται.

Μέχρι σήμερα «Ζούμε σε μια κοινωνία ημιαγωγών, με αυτού του είδους την τεχνολογία μπορείς να μετατρέψεις την κοινωνία σε μια κοινωνία υπεραγωγών, όπου δεν θα χρειαστούν ξανά πράγματα όπως μπαταρίες», όπως δήλωσε ένας από τους πρωταγωνιστές αυτής της πρωτοποριακής έρευνας για να περιγράψει τις συγκλονιστικές δυνατότητες αυτής της επαναστατικής τεχνολογίας.