ملخص سنة 2015 في العلوم

سينتهي عام 2015 قريبًا، وهذه فرصة لتلخيص الأشياء المهمة التي حدثت هذا العام في العلوم والطب والتكنولوجيا والبيئة. الإنجازات العظيمة والاكتشافات المدهشة والتنبؤات المثيرة للقلق - "يونغ غاليليو" يلخص العام

بقلم: تسفي أتزمون

البروتين يكسر الاتفاقيات

في الأيام الأولى من عام 2015، تم نشر دراسة عن البروتينات، وهي تستحق الاهتمام في سياق علمي عام. يتم إنشاء البروتينات (وهي آليات عمل أساسية لجميع الكائنات الحية، بما في ذلك البشر) عن طريق إضافة الأحماض الأمينية لبعضها البعض، مع تكوين سلسلة طويلة عبارة عن بروتين. لعقود من الزمن، اعتقد العلماء أن مجموعة الأحماض الأمينية (أي بناء البروتينات) يتم تحديدها من خلال المعلومات الموجودة داخل المادة الوراثية في خلايا أجسامنا - الحمض النووي. وهنا يتبين أن هذا ليس صحيحا دائما، وهذا درس مهم لكل عالم، حتى لو كان أستاذا أو حائزا على جائزة نوبل، وحتى لو كان طالبا في المدرسة. اكتشف البحث بروتينًا يسمى Rqc2، والذي يلعب دورًا لم يعتقد أحد من قبل أن البروتين يمكن أن يلعبه.
يوضح هذا الاكتشاف أن العلم ليس "منغلقًا" أبدًا - ويجب أن نكون منفتحين دائمًا على الاكتشافات الجديدة؛ لا تعتقد أبدًا "أننا نعرف كل شيء بالفعل". في الواقع، لا يقوم Rqc2 ببناء بروتين يعمل بشكل طبيعي في الجسم، ولكنه لا يعمل إلا إذا كان هناك اضطراب أثناء بناء بعض البروتينات في الخلية. في حالة الخلل، يستمر هذا البروتين في تمديد سلسلة الأحماض الأمينية، لكنه يفعل ذلك بحمضين أمينيين فقط، ولا يستخدم جميع الأحماض الأمينية العشرين التي تشكل البروتينات الطبيعية. ربما يمكن استخدام البروتين غير الطبيعي الذي يتم إنشاؤه كإشارة إلى الخلية بضرورة تفكيك الأحماض الأمينية الموجودة فيها وإعادة تدويرها. ولكن كما ذكرنا، وبصرف النظر عن أهمية وظيفة الخلية، هناك أيضًا أهمية في الدرس العام الذي يجب أن نتعلمه: في العلم، يجب أن يكون المرء دائمًا منفتحًا، وهناك دائمًا مجال للاكتشافات والمفاجآت الجديدة.

سنة فلكية رائعة

ألف كوكب خارج المجموعة الشمسية - وأكثر من ذلك

وفي بداية يناير/كانون الثاني 2015، أكدت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا اكتشاف الكوكب الموجود خارج المجموعة الشمسية "ألف". إن إمكانية وجود منظومات شمسية إضافية إلى مجموعتنا، أي كواكب تدور حول شموس أخرى (كواكب زحل)، لم يكن لها أي دليل إلا قبل حوالي عشرين عاما. عندها فقط بدأ تلقي الأدلة على وجود كواكب تدور حول نجوم زحل أخرى - "كواكب خارج المجموعة الشمسية"، خارج نظامنا الشمسي. وكما ذكرنا، وصل عددهم في شهر يناير إلى XNUMX. منذ شهر يناير، تم اكتشاف عدة مئات من الكواكب خارج المجموعة الشمسية. اليوم، يعرف العلماء كواكب خارج المجموعة الشمسية أكثر من الكواكب الثمانية الموجودة في النظام الشمسي، لكن معلوماتنا عن الكواكب الموجودة في النظام الشمسي أكثر تفصيلاً بكثير. في هذه المرحلة، لا نعرف سوى كوكب واحد توجد فيه الحياة، وهو كوكبنا الأرض. ومن الممكن أن نعرف أيضًا في المستقبل عن وجود حياة على كواكب خارج المجموعة الشمسية.
تم اكتشاف جزء كبير من الكواكب خارج المجموعة الشمسية بمساعدة تلسكوب كيبلر الفضائي، والذي تم تصميمه لرصد الكواكب خارج المجموعة الشمسية وسمي بهذا الاسم نسبة إلى يوهانس كيبلر (1630-1571)، الذي كان أحد أعظم العلماء على مر العصور وشرح نظرية الكواكب خارج المجموعة الشمسية. القوانين التي تحدد مدارات الكواكب في النظام الشمسي، بما في ذلك.

• اكتشف كيبلر الكوكب الألف

ضع دائرة حول الخطاف

في 6 مارس، دخلت المركبة الفضائية الأمريكية غير المأهولة دان (اسم يعني "الفجر") إلى مدار القهوة حول كيريس. ويعد سيريس أول - وأكبر - كويكب تم اكتشافه (في الليلة الأولى من القرن التاسع عشر) في حزام الكويكبات الذي يمتد بين المريخ والمشتري. وفي عام 19، قرر علماء الفلك أن خصائص سيريس تختلف عن خصائص الكويكبات الأخرى (وهي عبارة عن كتل ضخمة من الصخور تحيط بالشمس) وأن خصائصه تشبه الكوكب، ولذلك يعرف الآن بأنه "كوكب قزم". . كانت المركبة الفضائية دان أول من دخل مدار القهوة حول الكوكب القزم وأرسلت صورًا رائعة لسيريس.

• ستدخل المركبة الفضائية DAWN في مدار حول الكوكب القزم سيريس

إنسيلادوس: الخارج جليد، والداخل دافئ. وعلى قيد الحياة؟

يدور القمر إنسيلادوس (من بين عشرات الأقمار الأخرى) حول كوكب زحل، وقد قدم اكتشافات مثيرة هذا العام. إنسيلادوس مغطى بطبقة سميكة من الجليد، والتي تندلع منها السخانات في مناطق معينة - نفاثات من الماء الساخن والبخار. وهنا، في 11 مارس/آذار، أفادت وكالة ناسا عن دراسات تشير إلى أنه يوجد بين الطبقة الجليدية لإنسيلادوس واللب الصخري في مركزه محيط من الماء السائل، توجد فيه تيارات مائية شديدة السخونة، كتلك الموجودة في المناطق البركانية عند قاع المحيطات على الأرض. ويشير ذلك إلى أن إنسيلادوس جرم سماوي ذو نشاط بركاني، ويثير أيضا احتمالا مثيرا وهو أن إنسيلادوس، الذي يغطي سطحه الجليد عند درجة حرارة منخفضة للغاية، هو الذي تتوفر عليه الظروف التي قد تكون مناسبة لوجود الحياة.

العثرة التي استيقظت ويوم المذنب

كان مسبار فيلة أول مسبار يهبط على نواة مذنب - المذنب 67P. وقع هذا الحدث في 12 نوفمبر 2014، عندما واصلت المركبة الفضائية الأم للمسبار – روزيتا – الدوران حول نواة المذنب. وبعد وقت قصير من هبوط المسبار، نفدت الكهرباء من بطارياته، ودخل في حالة "سبات" وتوقف عن الإرسال. وهنا في 14 يونيو، "استيقظ" المسبار وأرسل بثًا، مما أسعد العلماء كثيرًا. وفي 30 يوليو/تموز، أصبح معروفاً أن المسبار اكتشف مواد عضوية في نواة المذنب، وهي مكونات الحياة التي نعرفها من الأرض.
في 13 أغسطس، وصل المذنب إلى أقرب نقطة في مداره إلى الشمس (تسمى هذه النقطة بالحضيض الشمسي)، وأرسلت مركبة روزيتا الفضائية صورًا من هذا اليوم العظيم للمذنب.

• مفاجأة في بيانات هبوط فيلة – مواد عضوية على المذنب

آفاق جديدة لبلوتو

قطعت المركبة الفضائية الأمريكية نيو هورايزنز شوطا طويلا منذ إطلاقها عام 2006 نحو الكوكب القزم بلوتو (في وقت إطلاق المركبة الفضائية، كان بلوتو لا يزال يعتبر كوكبا حقيقيا). في 14 أبريل، أرسلت نيو هورايزونز صورًا لم تُعرض من قبل لبلوتو وقمره الكبير شارون. كانت ذروة الرحلة في 14 يوليو، عندما مرت المركبة الفضائية بالقرب من بلوتو - وهي المرة الأولى على الإطلاق التي تقوم فيها مركبة فضائية بزيارة قريبة نسبيًا لبلوتو.
وفي بداية شهر أكتوبر/تشرين الأول، أرسلت نيوهورايزنز -التي واصلت في هذه الأثناء رحلتها وعادت للابتعاد عن بلوتو- صورا تبين أن الغلاف الجوي لبلوتو ضبابي ذو لون مزرق. ويفترض العلماء أن اللون المزرق ناتج عن حبيبات صغيرة في الغلاف الجوي لبلوتو يطلق عليها العلماء اسم الثولين، وهي تتكون من جزيئات ضخمة. تتشكل جزيئات الثولين من عمل أيونات (جسيمات مشحونة كهربائيا) من النيتروجين على أيونات المادة العضوية الميثان. يتم إنشاء أيونات النيتروجين والميثان - كما يفترض العلماء - عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس.

أخبار مثيرة - الماء على المريخ

في 28 سبتمبر، أعلن علماء وكالة الفضاء الأمريكية "ناسا" عن أدلة على وجود مياه سائلة على سطح المريخ. ويستنتج العلماء ذلك، من بين أمور أخرى، من خطوط تشبه قنوات التدفق التي تظهر في الموسم الدافئ (نسبيًا) على المنحدرات الشديدة في مناطق مختلفة من المريخ. هذه مياه مالحة، لكن هذا الاكتشاف له أهمية هائلة فيما يتعلق بإمكانية إرسال رواد فضاء إلى المريخ، وفيما يتعلق بمسألة ما إذا كانت الحياة موجودة (وربما لا تزال موجودة؟) على المريخ.

ناسا: وجدنا أدلة على وجود مياه مالحة في حالة سائلة تحت سطح المريخ

أصل الإنسان وتاريخه

كان عام 2015 عاماً مثيراً من حيث الاكتشافات حول أصول الإنسان وثقافته.

أول صانعي الأدوات الحجرية القديمة؟

في 14 أبريل، أفاد العلماء في اجتماع لعلماء الحفريات (الباحثين عن الإنسان المبكر وأسلافه) أنهم عثروا في كينيا على أدوات حجرية في أفريقيا تم إنشاؤها قبل 3.3 مليون سنة. وهذا يعني أن إنشاء الأدوات الحجرية كان قبل حوالي 700 ألف سنة مما كان مقبولا قبل هذا الاكتشاف؛ وإلى جانب ذلك - يبدو أن بداية تحويل الحجارة إلى أدوات سبقت الظهور على مسرح تاريخ النوع البشري، الذي يشمل أيضا النوع البشري الذكي (الإنسان العاقل)، الذي ننتمي إليه. إذا تبين أن النتيجة والتفسير الذي قدمه الباحثون له دقيق (وتذكر أنه في العلم هناك دائما - دائما يجب أن يكون! - علامة استفهام لمواصلة البحث)، فيبدو أن المخلوقات الأولى ومن أعد الأدوات الحجرية لاستخدامها هم أشباه البشر (المجموعة التي تضم الإنسان وأقاربه الأحفوريين) مبكرًا، وربما أسترالوبيثكس - مخلوقات سبقت الجنس البشري في تاريخ الأرض ولم تعد موجودة اليوم إلا كبقايا متحجرة؛ كان للأسترالوبيثيسينات دماغ أصغر بكثير من دماغ الإنسان الذكي، وهو النوع الذي ننتمي إليه.

• مرحبًا بكم في العائلة - فرز الشجرة التطورية للعائلة البشرية

هل الحفريات المكتشفة في عوفر تنتمي إلى أشباه البشر من نوع غير معروف؟

وفي 28 مايو، أعلن علماء الحفريات أنهم اكتشفوا بقايا متحجرة للأسترالوبيثيسينات من نوع مختلف من الأنواع المعروفة في منطقة عوفر في شمال إثيوبيا. ويقترح الباحثون تسمية هذا النوع بـ Australopithecus diremedal، والذي يعني في لغة شعب العفار "أسترالوبيثكس قريب". تم الكشف عن عدد قليل فقط من الاكتشافات الأحفورية، ونشأ جدل بين العلماء حول ما إذا كان هذا بالفعل نوعًا غير معروف من أسترالوبيثكس أو ما إذا كانت حفريات أسترالوبيثكس من نوع معروف. إن الجدال بين العلماء أمر مقبول بل ومهم في طريق إثبات الحقائق العلمية.

• يشير عظم الفك المكتشف في إثيوبيا إلى أن نسب الإنسان بدأ قبل 2.8 مليون سنة، أي في وقت أبكر مما كان يعتقد سابقا

ولد نجم قديم؟ - لقد ولدت مثلي الجنس

في العاشر من سبتمبر، تم نشر تقرير مذهل من حيث نطاقه عندما يتعلق الأمر بالنتائج المتعلقة بأشباه البشر الأوائل. في كهف عميق يعرف باسم النجم الصاعد، في جنوب أفريقيا، تم العثور على أكثر من 10 عظمة وشظايا عظام لنوع قديم من الإنسان. هذه ثروة غير عادية للغاية من الاكتشافات عندما يتعلق الأمر بالبقايا البشرية القديمة. وتعود العظام إلى 1,500 شخصًا مختلفًا، بما في ذلك الأطفال والشباب والكبار. وهي تشبه إلى حد كبير عظام الإنسان الحديث (الإنسان العاقل)، على الرغم من وجود اختلافات واضحة بيننا أيضًا. أحد الاختلافات الملحوظة هو في حجم تجويف الجمجمة، وهو ما يعني حجم الدماغ - أقل من نصف حجمه في شخص ذكي، شخص في عصرنا. يدعي الباحثون أن هذا نوع قديم من الإنسان، ويقترحون تسميته هومو ناليدي (نالدي سمي على اسم الكهف؛ نالدي هو نجم في إحدى لغات جنوب إفريقيا). لكن هناك باحثين يزعمون بناء على الأوصاف المنشورة أن هذه تفاصيل تنتمي إلى نوع بشري عرفه العلم منذ زمن طويل وهو الإنسان المستقيم (Homo erectus). إحدى المشاكل هي أن عمر النتائج لم يتم تحديده بعد.

• تم اكتشاف بقايا "الإنسان البدائي" الذي يظهر خصائص بشرية إلى جانب خصائص القرود

توقعات خطيرة للطقس

إن حالة وطننا المشترك، الأرض، مثيرة للقلق للغاية. فهي تعاني من تغير المناخ والاحتباس الحراري وتدمير الموائل والانقراض الجماعي للحيوانات. حتى لو أردنا أن نكون متفائلين، فمن الصعب ألا نشعر بالقلق والانزعاج. في بداية شهر يناير، ذكرت وكالة الأرصاد الجوية اليابانية أن العام السابق، 2014، كان العام الأكثر سخونة منذ بدء تسجيل درجات الحرارة. وفي منتصف يناير/كانون الثاني، أعلن خبراء أمريكيون أيضًا عن نفس الإعلان.
وفي إبريل/نيسان، نُشرت دراسة تشير إلى أن ذوبان الأنهار الجليدية يضر بشكل خطير بإمكانية بقاء الدببة القطبية على قيد الحياة، وفي مايو/أيار، نُشر تقرير عن ذوبان نهر جليدي واسع النطاق في القارة القطبية الجنوبية، جنوب القارة. وفي مايو/أيار، نُشر أيضًا تقييم يتوقع ذوبان الأنهار الجليدية على نطاق واسع في جبال الهيمالايا. وفي يوليو/تموز، أُعلن أن النصف الأول من عام 2015 -من يناير/كانون الثاني إلى يونيو/حزيران- كان أكثر دفئاً من المتوسط ​​في القرن العشرين. في سبتمبر، نُشرت دراسة تشير إلى أن أعداد الفقاريات البحرية، بما في ذلك الثدييات (مثل الحيتان) والطيور والزواحف (مثل السلاحف البحرية) والأسماك، انخفضت بنسبة خمسين بالمائة - انخفضت إلى النصف! – منذ عام 1970. فكر في الأمر. فماذا ينتظرنا من الحيوانات البحرية والأرضية ومنا إذا استمر هذا الاتجاه؟! وعلى وجه الخصوص، تأثرت أعداد أسماك التونة والماكريل، حيث انخفضت بمقدار الربع خلال تلك الفترة! وهذا أمر مقلق للغاية ومقلق للغاية.
ومع ذلك، هناك شيء مشجع في أماكننا: في 19 أكتوبر، في معهد معالجة مياه الصرف الصحي في غوش دان، شيبادان، تم افتتاح خزانات حديثة لإعادة تدوير الحمأة وتحويلها إلى سماد للاستخدام في الزراعة. يعد شابادان أكبر معهد لإعادة تدوير مياه الصرف الصحي في الشرق الأوسط. حتى الآن، يتم تصريف المياه العادمة من غوش دان إلى الشابدان، حيث يتم تنقيتها بالتنقية البيولوجية باستخدام البكتيريا وفصلها إلى مياه صرف صحي يتم تنقيتها واستخدامها للزراعة في النقب وحمأة يتم تصريفها في البحر. ومن خلال الطرق والحاويات الحديثة، سيتم الآن استخدام الحمأة كسماد للزراعة، ولن يتم تصريفها في البحر. الطريقة ليست خالية تماما من المشاكل، ولكنها عبارة عن دورة، يمكن أن تقلل من الأضرار التي تلحق بالأرض.

المزيد من المفاجآت والإنجازات

• الأسماك "الساخنة": الثدييات - الفئران والكلاب والفيلة وكذلك الإنسان، وكذلك الطيور بأنواعها فهي من "ذوات الدم الحار" (ماصة للحرارة، أي لها حرارة داخلية). المعنى هو أن درجة حرارة الجسم يتم الحفاظ عليها بفضل الإنتاج الداخلي للحرارة وبفضل الآليات التنظيمية. في المقابل، فإن درجة حرارة أجسام الحيوانات الأخرى - مثل الثعابين والضفادع والأسماك والحشرات - قريبة من درجة حرارة البيئة ويطلق عليها اسم "ذوات الدم البارد" (مصطلح أكثر دقة - خارجي الحرارة). وهنا في 15 مايو، أفاد الباحثون عن سمكة كبيرة وملونة من عائلة سمكة القمر (شكل جسم سمكة القمر يشبه إلى حد ما القمر) درجة حرارة جسمها أعلى من درجة حرارة بيئتها الباردة - من أعماق المحيطات ، ويظل ثابتًا، مما يعني أنه ماص للحرارة؛ هذا هو النوع الوحيد من الأسماك المعروف اليوم باسم "ذوات الدم الحار".
• برامج الكمبيوتر أفضل من البشر في التعرف على الرسومات الخطية: في 20 يوليو، أُعلن أن باحثين من لندن، إنجلترا، قاموا بإنشاء برنامج كمبيوتر يتعرف على الرسومات الخطية (الرسومات) بشكل أكثر دقة من البشر. وقد ميز البرنامج بشكل صحيح بين الرسومات الخطية لـ "النورس" و"الحمام" و"الطائر الطائر" و"الطائر الواقف" في نسبة أعلى من المحاولات مقارنة بمدى نجاح البشر في تحديد هذه الرسومات الخطية.
• التطعيم ضد الإيبولا: مرض الإيبولا (أو حمى الإيبولا النزفية) هو مرض خطير، وفي كثير من الحالات مميت (يؤدي إلى وفاة المرضى)، يسببه فيروس ينتقل من شخص مريض إلى الأشخاص الذين يتعاملون معه. هو - هي. كان أول انتشار معروف للإيبولا في عام 1976، وكانت هناك عدة حالات تفشٍ منذ ذلك الحين. بدأ آخر وأكبر تفشٍ للمرض في عام 2013 وانتشر في عامي 2014 و2015. يتجلى مرض الإيبولا في ارتفاع في درجة الحرارة (ومن هنا جاء اسم "الحمى")، والألم، والإسهال، وفي كثير من الحالات أيضًا نزيف داخلي وخارجي؛ العديد من المرضى لا يبقون على قيد الحياة. وهنا، في 31 يوليو/تموز من العام الجاري، أعلن العلماء أنهم نجحوا في تطوير لقاح ضد فيروس الإيبولا، والذي أظهر بالتجارب فعاليته بنسبة XNUMX بالمئة في الحماية من المرض. إنها أخبار سعيدة جدًا لشعوب أفريقيا، حيث يتفشى وباء الإيبولا من وقت لآخر، وكذلك للفرق الطبية، بما في ذلك المتطوعين، الذين كانوا من بين الأشخاص الذين أصيبوا بالمرض بعد علاج مخصص للعديد من المرضى.

ظهر المقال في عدد ديسمبر من مجلة الشباب جاليليو - شهرية للأطفال الفضوليين

هل تريد قراءة المزيد؟ للحصول على مجلة جاليليو شابة كهدية

قم بزيارة صفحتنا على الفيسبوك