از نوترینوهای فوق‌سریع تا سلول‌های بنیادی: مروری بر رویدادهای مهم دنیای علم در سال 2011 / پرونده هفته

مجید جویا، محبوبه عمیدی: سال 2011 همانند سیاست و اقتصاد، برای دانش نیز سال تغییرات بنیادی بود که تاثیرات آن تا ده‌ها سال برجا می‌ماند. ایالات متحده سه نشان باارزش قدرت علمی خود را از دست داد: برنامه شاتل‌های فضایی، برخورددهنده ذرات تواترون و سود بی‌شمار پرفروش‌ترین داروی جهان، هر سه به پایان رسید.

ولی این سال همچنین شاهد نشانه‌هایی از آینده دانش هم بود: امید به این که بعد از بهار عربی پژوهش‌ها غنچه کنند، واکسن‌های ارزان‌قیمت راه خود را به آفریقا باز کنند و اولین محصولات توالی ژنی در بیمارستان‌ها به کارگرفته شوند. البته همه این‌ها تحت‌الشعاع شوک‌های سه‌گانه زمین‌لرزه، سونامی و ذوب جزئی راکتور هسته‌ای در ژاپن و کاهش پیوسته حمایت مالی از سرمایه‌گذاری‌های علمی در کشورهای درگیر بحران مالی قرار گرفت. نیچر، معتبرترین نشریه علمی جهان مسیر پیشرفت دانش را در سال 2011 میلادی چنین روایت می‌کند:

برترین کشورها در تولید علم

برای مشاهده اینفوگراف در ابعاد بزرگ، اینجا را کلیک کنید.

ترن هوایی سلول‌های بنیادی
2011، سالی احساسی برای حامیان و منتقدان پژوهش‌های سلول‌های بنیادی جنینی بود. در ماه جولای / تیر، هنگامی که یک قاضی فدرال، شکایتی را که برای تعلیق حمایت مالی دولت ایالات متحده از تحقیق بر روی سلول‌های بنیادی جنین انسان بود، نپذیرفت، پژوهشگران نفس راحتی کشیدند. اما در ماه اکتبر / مهر، دادگاهی اروپایی ثبت حقوق معنوی مبتنی بر سلول‌های بنیادی جنین انسان را ممنوع کرد، هرچند اثر این رای بر پژوهش‌های اروپایی نامشخص است. اما ماه نوامبر / آبان آبستن شوک دیگری بود و آن هنگامی بود که شرکتی که برای اولین بار محصولات سلول‌های بنیادین جنینی را بر روی بیماران آزمایش کرده بود (شرکت ژرون از منلوپارک کالیفرنیا) از میدان رقابت خارج شد. ولی در آزمایشگاه، سلول‌های بنیادی جنینی در یک ظرف آزمایشگاهی هم‌محور شدند تا بافت‌های پیچیده سه بعدی از جمله شبکیه و یک غده هیپوفیز را شکل دهند. دانشمندان همچنین تصمیم گرفتند که با استفاده از فناوری شبیه‌سازی بر روی یک بیضه انسانی (تنها جایی که سلول‌ها حاوی یک سری کروموزوم اضافی هستند)، یک خط از سلول‌های بنیادی خلق کنند. هم‌زمان، علاقه اولیه دانشمندان به سلول‌های بنیادین تحریک شده (iPS)، منجر به تشخیص دقیق‌تر و جزئی‌تر از قابلیت‌های آنها گردید. در نیمه اول سال، زنجیره‌ای از مقاله‌های پژوهشی نگران‌کننده نشان داد که سلول‌های برنامه‌ریزی شده بالغ می‌توانند سبب شروع واکنش‌های ناسازگار سیستم ایمنی در موش شوند و شاید حاوی اختلالات ژنتیکی باشند. ولی دیگر تحقیقات نشان از فواید بالقوه داشت: سلول‌های iPS گرفته شده از بیماران را می‌توان برای بررسی بیماری آنها در لوله آزمایشگاه به کار برد که چند نمونه از آن نیز منتشر شد، مانند یک حالت نادر مرتبط با پیرشدگی شتاب یافته و اختلالات عصبی مانند شیزوفرنی.
 

معمای ذرات زیراتمی
چه داستان جالبی! بعد از جمع کردن شواهدی از تقریبا 420 هزار میلیارد برخورد پروتون-پروتون در ال.اچ.سی (برخورددهنده بزرگ هادرون در سرن، آزمایشگاه فیزیک ذرات اروپا در نزدیکی ژنو سوئیس) فیزیکدان‌ها در دسامبر / آذر اعلام کردند که هنوز نمی‌توانند با اطمینان اعلام کنند که بوزون هیگز وجود دارد یا خیر (هرچند که محتمل‌ترین مکان اختفای آن را در جرم تقریبی 125 گیگاالکترون‌ولت تعیین کرده‌اند). این معما به دیگر معمای فیزیک نوین پیوست، این ادعای حیرت‌انگیز که نوترینوها می‌توانند سریع‌تر از نور حرکت کنند. در ماه سپتامبر / شهریور، گروهی در آزمایش OPERA (یک حسگر نوترینو در آزمایشگاه ملی گران‌ساسو در نزدیکی لاکویلای ایتالیا) ادعا کرد که پرتوی از نوترینو را مشاهده کرده که سفر 730 کیلومتری از سرن را 60 نانوثانیه سریع‌تر از نور طی کرده و احتمالا رکورد سرعت کیهانی را شکسته است. به رغم این‌که فیزیکدان‌ها تلاش کرده‌اند تا نتایج این تحقیق را زیر سوال ببرند، تاکنون کسی نتوانسته ایراد مشخصی در آن پیدا کند و گروه‌های مستقل دیگری از دانشمندان درتلاشند تا با تکرار این آزمایش، به صحت و سقم آن پی ببرند. معماها با ماده تاریک ادامه پیدا کرد و بارانی از نتایج آزمایش‌های اخترفیزیکی، ترکیبی از سیگنال‌های گیج‌کننده و متناقض را فراهم کرده است. ولی در سال جاری دست کم یک داستان به پایان خود رسید: بعد از 25 سال برخورد دادن ذرات، شتاب‌دهنده بزرگ تواترون در آزمایشگاه فرمی در باتاویای ایلینویز، به کار خود پایان داد.
 

شهرت بربادرفته
هیچ سالی خالی از رسوایی‌های علمی نیست، ولی سال 2011 از این حیث نیز پربار بود. در ماه اکتبر / مهر، روانشناس برجسته دریک استیپل از دانشگاه تیلبورگ هلند اخراج شد، چرا که یک کمیته تحقیق به تقلب‌های گسترده در کار وی پی برد. سه ماه پیش از آن نیز، مارک هاوسر روانشناس تکاملی، پس از افشای تخلف از دانشگاه هاروارد استعفا داد، ولی در حالی که اداره اخلاق پژوهشی ایالات متحده به بررسی این پرونده ادامه می‌دهد، جزئیات دقیق کاری که وی انجام داده به خوبی پنهان مانده است. پرونده رسوایی آنیلو پوتی، ژنتیک‌شناس سرطانی که به استعفای او از دانشگاه دوک در دورهام کالیفرنیای شمالی در سال 2010 منجر شد، در ماه سپتامبر / شهریور وارد مرحله جدیدی شد و آن، هنگامی بود که بیمارانی که در جریان تحقیقات وی، روی آنها آزمایش صورت گرفته بود، پرونده‌ای حقوقی را علیه دانشگاه و دانشمندان درگیر آزمایش به جریان انداختند و ادعای ضرر و زیان کردند. و ماه نوامبر / آبان نیز شاهد دستگیری دراماتیک جودی میکوکویتز بود، که شهرتش را (البته تا پیش از این پرونده) مدیون کارش در ارتباط دادن سندروم خستگی مزمن با یک ویروس بود.
 

بیداری عربی
دانشمندان برجسته در روز 11 فوریه / بهمن 1389، پس از این‌که حسنی مبارک پس از 30 سال از سمت ریاست‌جمهوری مصر استعفا داد، به انقلابیون شادمان پیوستند. استعفای او چند هفته پس از آن بود که قیام مردم تونس، موجب فرار زین‌العابدین بن‌علی رئیس‌جمهور این کشور عربی شد. با خروج دیکتاتورها، خیلی از پژوهشگران خوشبین بودند که آزادی جدید بهار عربی منجر به پیشرفت علمی، آموزشی و دموکراسی خواهد شد. ولی زمانی که معمر قذافی رهبر لیبی در ماه اکتبر / مهر کشته شد، روشن شده بود که تغییرات پیش رو بسیار کند خواهد بود و بستگی به افرادی خواهد داشت که قدرت را در دست می‌گیرند. یک تاثیر آنی انقلاب‌ها، آشفته کردن کار باستان‌شناسی بود: باستان‌شناسان خارجی مجبور شدند که لیبی و مصر را ترک کنند و شورای عالی آثار باستانی مصر هم پس از آن‌که زاهی حواس، رئیس جنجالی و در عین حال کاریزماتیکش (عکس مقابل)، مجبور شد که در ماه جولای / تیر دفتر خود را ترک کند، عملا فلج شد.
 

خط لوله خشکیده دارو
پرفروش‌ترین داروی جهان، لیپیتور (با آتورواستاتیت)، در 14 سال گذشته بیش از 100 میلیارد دلار امریکا را به حساب پی‌فایزر؛ شرکت سازنده دارو ریخت. ولی این دوران طلایی با انقضای دوران اعتبار حق مالکیت این دارو در 30 نوامبر / اوایل آذر به پایان رسید و در حالی که در آینده نزدیک تعداد بیشتری از داروهای پرفروش به چنین سرنوشتی دچار می‌شوند، یک پرسش آشنا مطرح می‌شود: چرا پژوهش‌گران داروهای سودآور کافی برای پر کردن جای این داروها تولید نمی‌کنند؟ مطابق معمول، استراتژی‌های جبرانی در سال جاری قابل مشاهده بود: شرکت‌ها بودجه‌های پژوهشی را کاهش دادند و به همکاری‌های خارجی با دانشگاه‌ها و دیگر شرکت‌ها روی آوردند. در قابل ذکرترین مورد، در ماه فوریه / بهمن 1389 شرکت سانوفی در معامله‌ای 20 میلیارد دلاری، یک شرکت پیشروی بیوتکنولوژی به نام جنزیم را در کمبریج ماساچوست خرید. ولی برخی از روش‌های درمانی نوآورانه هم بود که چشم‌انداز آینده را روشن کنند: بوکپرویر و تلاپرویر، اولین داروهایی از موج داروهای هپاتیت سی بودند که موفق به دریافت تاییدیه شدند. پس از آنها، بلیموماب اولین داروی تایید شده برای درمان بیماری لوپوس در نیم قرن گذشته؛ و ایپیلیموماب، درمانی برای ملانومای پیشرفته (تومور قشر عمیق پوست) آمدند که خانواده کوچک داروهای ضد سرطان را برای بیماران با شرایط خاص ژنتیکی گسترش دادند. یک پیشرفت بنیادین هم به لطف پژوهشگرانی به رهبری برایان کوبیلکا از دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا اتفاق افتاد. آنها ساختار بلوری بازیگری کلیدی در سطح سلول‌ها را تصویر کردند (گیرنده زوج شده با پروتئین جی) که در یک جنین با زوج خود قفل شده بود. بین یک سوم و یک دوم تمام داروها این گیرنده‌ها را هدف قرار می‌دهند، در نتیجه دانستن این که آنها چگونه کار می‌کنند می‌تواند به تحقیق و توسعه این صنعت کمک شایانی کند.

محققان، سانسور و فشارهای سیاسی
در سالی که گذشت، تعدادی از محققان تحت فشار قرار گرفتند تا ‌حقوق انسانی‌شان را از کار روزمره تحقیق جدا کنند. به عنوان مثال آدلین هیچر، فیزیکدان فرانسوی- الجزایری که بدون اینکه در دادگاهی شرکت کرده باشد، سومین سال حضورش را در زندان‌های فرانسه آغاز کرده است. در ایالات متحده نیز باراک اوباما دارد تلاش می‌کند با ایجاد تغییراتی در خط مشی این کشور در قبال علم و ارائه آزادی بیان بیشتر به محققان برای بحث و تبادل نظر بیشتر در مورد زمینه‌های کاری آنها، هزینه‌های سانسور محققان در دوران ریاست‌جمهوری جرج بوش را به شکلی جبران کند.

پیش به سوی افق‌های تازه
پس از 30 سال و انجام 135 مأموریت، دوران شاتل‌های فضایی با فرود آتلانتیس در تاریخ 21 جولای 2011 / 31 تیرماه 1390 به پایان رسید و از این به بعد ناسا باید برای جابجایی فضانوردان و محموله‌های متعدد به ایستگاه فضایی بین‌المللی به کپسول‌های سایوز روسی اکتفا کند. این سازمان علاوه بر این باید با هزینه رو به افزایش چند میلیارد میلیارد دلاری ساخت تلسکوپ جیمز وب و کاهش بودجه که تکمیل آن‌را به تعویق انداخته، دست‌وپنجه نرم کند. شکست مأموریت گلوری در مارس گذشته که قرار بود تعاملات انرژی خورشیدی را بررسی کند، یکی از ناکامی‌های ناسا به شمار می‌رود. در کنار آن کیوریاسیتی، پیشرفته‌ترین کاوشگر این سازمان به مقصد مریخ پرتاب شده و فضاپیمای جونو، سفر 5 ساله خود به مشتری را آغاز کرده است. فضاپیمای مسنجر وارد مدار عطارد شده و مأموریت علمی فضاپیمای داون به دور سیارک وستا آغاز شده است. نزدیک‌تر به زمین، آکواریوس شوری اقیانوس‌ها را از مدار زمین رصد می‌کند. همزمان با ایالات متحده، چین برای ورود به رقابت فضایی گام‌های بلندی برمی‌دارد و تلاش‌های روسیه برای سفر به مریخ با شکست مواجه شده است. اروپا هم بالاخره سیستم ناوبری ماهواره‌ای خود موسوم به گالیله را به فضا پرتاب کرد، اما شگفت‌انگیزترین دستاورد فضایی سال متعلق به تلسکوپ فضایی کپلر است که با هدف کشف سیارات فراخورشیدی مشابه زمین به فضا پرتاب شده است. تاکنون بیش از 700 دنیای جدید شناخته‌شده اند اما هیچ‌کدام دقیقا مانند زمین نیستند.

تعیین ارزان توالی ژنتیکی به کمک تراشه‌ها
توالی ژنتیکی گیاهان و جانوران متعددی طی سال‌های گذشته شناسایی شده، اما مطمئنا جالب‌ترین توالی‌های کشف‌شده توالی‌هایی هستند که از تاریخ انسانی و مهاجرت‌های اجداد ما پرده برمی‌دارند. به عنوان مثال اولین ژنوم کشف‌شده از بومی‌های ساکن استرالیا نشان می‌دهد اجداد آنها حدود 60هزار سال پیش آفریقا را به مقصد سرزمین‌های جنوبی ترک کرده‌اند یا استخراج یرسینیا پستیس - باکتری عامل طاعون – از دندان‌های یک قربانی نشان می‌دهد مرگ سیاه چطور در قرن چهاردهم میلادی به اروپا رسید. در حال حاضر ژنتیک میکروبی به‌قدری پیشرفت کرده که جهش‌های تازه ژنتیکی با فاصله کوتاهی پس از رخ دادن شناسایی می‌شوند. نمونه این موفقیت را می‌توان کشف توالی ژنتیکی نمونه تازه‌ای از اشریشیاکولای عنوان کرد که در بهار گذشته قربانیان متعددی در اروپا گرفت. محققان برای کشف این توالی از نسل تازه‌ای از تعیین‌کننده‌های توالی ژنتیکی استفاده کردند که مبتنی بر تراشه‌ها هستند. سازندگان این تراشه‌ها می‌گویند هزینه تعیین توالی ژنتیکی توسط آنها زیر 1000 دلار خواهد بود. این سازندگان علاوه بر این به بازار این تراشه‌ها در آینده برای تعیین توالی ژنتیکی کامل افراد و تخمین احتمال ابتلای آنها به بیماری‌های گوناگون چشم دوخته‌اند.

کاهش مداوم بودجه
به نظر می‌رسد دوران ریاضت برای مراکز تحقیقاتی و محققان آغاز شده است. در سالی که گذشت، بسیاری از دولت‌ها در اندیشه کاهش بودجه بودند و در نتیجه محققان تلاش کردند تا حد امکان بودجه را برای انجام تحقیقات بنیادی استفاده کنند. در ایالات متحده بسیاری از مراکز پژوهشی با حداقل افزایش ممکن در بودجه 2012 مواجه شده‌اند و سال 2013 به مراتب سال سخت‌تری خواهد بود. در انگلستان کاهش بودجه‌ای که از سال 2010 آغاز شده و باعث شده بسیاری از ساختمان‌های پژوهشی و تجهیزات اصلی در انتظار بودجه بمانند، با کاهش بودجه سال‌های بعد شدید و شدیدتر می‌شود. در اسپانیا بزرگترین مرکز زیست‌پزشکی این کشور دچار کاهش بودجه شدید شده و مؤسسه تحقیقاتی سن‌رافائل در والنسیا، ایتالیا پس از بدهی 1.5میلیارد دلاری به کمک بودجه کمکی واتیکان سر پا باقی‌مانده است. در مورد سازمان‌های غیردولتی نیز شرایط به همین شکل است: سازمان جهانی مبارزه با ایدز، سل و مالاریا می‌گوید به دلیل کاهش بودجه تا سال 2014 نمی‌تواند کمک‌های تازه‌ای را در برنامه خود بگنجاند. از طرف دیگر کشور چین با وجود رشد اقتصادی پرشتابش، افزایش بودجه 12.5درصدی برای تحقیقات را پیش‌بینی کرده و اتحادیه اروپا بسیارخوش‌بینانه بودجه‌ای 104میلیارد دلاری را تا سال 2020 برای تحقیقات در نظر گرفته است.

سایه فوکوشیما بر سر انرژی هسته‌ای
زلزله 9 ریشتری و سونامی مارس / اسفند گذشته، ژاپنی‌ها را که بیشتر از هر نقطه جهان در برابر سونامی و زلزله آمادگی داشتند در بدترین شرایط ممکن قرار داد. با اینکه ده‌هاهزار نفر کشته و صدها هزار نفر دیگر ناچار به ترک خانه و شهرهایشان شدند، هیچ چیز نتوانست به اندازه ذوب جزئی هسته رآکتورهای دای‌ایچی در فوکوشیما جهان را نگران کند. این فاجعه هسته‌ای پس از چرنوبیل بدترین فاجعه هسته‌ای جهان بود و حدود 9 ماه طول کشید تا خاموشی سرد این رآکتورها اعلام شود. با اینکه باد بخش بزرگی از مواد رادیواکتیو را به دریا ریخته اما سال‌ها تلاش و میلیاردها دلار هزینه لازم است تا منطقه، آب و خاک پاکسازی شود. این فاجعه باعث شد خط مشی انرژی در ژاپن، آلمان، ایتالیا و سوئیس به شکل ناگهانی تغییر کند و این کشورها به فکر جایگزینی با آلایندگی پایین برای انرژی هسته‌ای باشند. بسیاری از کشورها به استخراج گاز طبیعی ذخیره شده در لایه‌های زیرین زمین به کمک فرایند fracking رو آورده‌اند اما امکان آلودگی آب و هوا به وسیله این فرایند اعتراضات گوناگونی را به دنبال داشته است. از سوی دیگر تولیدکنندگان تجهیزات دریافت انرژی خورشیدی به دلیل عدم استقبال بازار و عرضه بیش از حد پنل‌های خورشیدی دچار مشکلات مالی شده‌اند و شرکت‌های متعددی اعلام ورشکستگی کرده‌اند اما خبر خوب برای خریداران اینکه پنل‌های خورشیدی به سرعت ارزان می‌شوند.

زندگی در عصر زمین‌شناسی انسان
جمعیت انسان‌های روی زمین در حال عبور از مرز 7میلیارد نفر است و افزایش گازهای گلخانه‌ای همراه با آن ادامه دارد. این بخشی از دلایل زمین‌شناسان برای پایان دادن به دوره هولوسن - دوره زمین‌شناسی کنونی – و اعلام آغاز دوره آنتروپوسن که دوره استیلای انسان بر زمین و منابع طبیعی آن است، به شمار می‌رود.

کشورهای شرکت‌کننده در اجلاس تغییرات آب‌وهوایی در دوربان، آفریقای جنوبی در توافقی برای کاهش تولید گاز دی‌اکسیدکربن، برای آلایندگی هوا در استرالیا مالیات کربن تعیین کرده‌اند و خواستار کاهش جنگل‌زدایی در منطقه آمازون شده‌اند تا به این شکل روند تأثیرات انسانی بر کره زمین را کندتر کنند. با این حال برای 3.4میلیارد نفر از انسان‌های روی زمین که کمتر از 2 دلار در روز درآمد دارند، هنوز هم دسترسی به آب سالم و غذای کافی در کنار عدم ابتلا به بیماری‌ها اولویت اول است و از سوی دیگر خشکسالی‌های اخیر و روند صعودی قیمت نفت باعث شده کمک به این انسان‌ها روزبه‌روز دشوارتر شود. در حوزه سلامت اما نتایج باارزشی به دست آمده و واکسیناسیون علیه ذات‌الریه و روتاویروس که عامل اسهال در کودکان و مرگ‌ومیر کودکان زیر 5 سال است، در سطح گسترده‌ای در آفریقا انجام شده است. با اینکه نتایج فاز سوم بالینی مالاریا در مهرماه گذشته، مأیوس‌کننده بود، اما در زمینه مبارزه با گسترش اچ.آی.وی نتایج رضایت‌بخشی بدست آمده است. آزمون‌ها نشان می‌دهند مصرف داروهای ضد رتروویروس در افراد آلوده به اچ.آی.وی می‌تواند احتمال انتقال آلودگی توسط آنها را کم کند و بعضی از پژوهشگران می‌گویند استفاده از این داروها در افراد سالم نیز می‌تواند شانس ابتلا به این ویروس را در آنها کاهش دهد.
53271273/56