10 sự kiện khoa học nổi bật năm 2005

1. Những phát hiện mới củng cố Thuyết tiến hoá

Thuyết tiến hoá - thuyết sinh học nổi tiếng của Darwin ra đời đã một thế kỷ rưỡi, làm biến đổi cách nhìn thế giới của các nhà sinh vật học. Như mọi khám phá lớn, Thuyết tiến hoá và cuốn “The Origin of Species” (Nguồn gốc các loài) của Darwin cũng chỉ là bước khởi đầu. Các nhà sinh vật học ngày nay đã hé mở được những bí ẩn về bước chuyển tiếp của sự sống và có những khám phá mới về tiến hoá trong năm 2005. Họ đã phần nào lý giải được tiến hoá can dự thế nào là thế giới của các gien virus bệnh cúm, gien tinh tinh và cá gai.

Năm 2005, các nhà khoa học đã có thêm nhiều hiểu biết về tiến hoá ở cấp độ gien và sự hình thành các chủng loại (có thể sẽ giúp chúng ta sống khoẻ mạnh hơn trong tương lai).

Tháng 10. 2005, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã vén được bức màn bản đồ gien loài tinh tinh. Một nỗ lực quốc tế khác đã có kết quả trong nghiên cứu bản đồ của các biến động trong chuỗi gien người, hy vọng sẽ giúp chúng ta biết thêm được nhiều điều về lịch sử tiến hoá của loài người. Hai nghiên cứu này đã đem lại cho các nhà khoa học những dữ liệu mới để nghiên cứu các bệnh như: AIDS, tim mạch và có thể làm cơ sở cho một nền y học chữa bệnh tuỳ theo gien của mỗi người trong tương lai.

Năm 2005, các nhà nghiên cứu cũng đã xác định được gien của loại virus gây ra đại dịch cúm năm 1918. Việc biết rõ được gen của loại virus chết người này khiến chúng ta phải giật mình: Có thể có nguồn gốc từ gia cầm. Việc hiểu biết sự tiến hoá của nó từ cách đây gần một thế kỷ có thể sẽ giúp chúng ta dự báo và chủ động đối phó với mối đe doạ hiện nay của đại dịch cúm gia cầm.

Những nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra rằng, các thay đổi nhỏ trong DNA có thể tạo ra những trường hợp tiến hoá ngoạn mục. Các nhà nghiên cứu đã thấy rằng, chỉ một sự thay đổi nhỏ về gien cũng đủ để dẫn đến việc hình thành nhiều chủng loại (như trường hợp của loài cá gai ở vùng Alaska đã mất đi lớp vỏ bọc và tiến hoá từ một loài sống ở biển thành loài sống ở hồ).

Ngoài những nghiên cứu ở cấp độ gien, các nhà nghiên cứu đã quan sát được hoạt động tiến hoá ở các động vật từ sâu đến châu chấu và thấy rằng những sự khác nhau về tập tính (cách ăn, cách sinh sản) cũng có thể dẫn đến việc tạo ra nhiều giống loại chỉ từ một loài. Những phát hiện này cùng với các thực nghiệm kỹ lưỡng đã cho thấy rằng những nghiên cứu về tiến hoá trong năm 2005 đã củng cố Thuyết tiến hoá (chủ yếu ở cấp độ gien). Darwin đã chỉ tập trung vào việc chứng tỏ sự tồn tại của tiến hoá qua lựa chọn tự nhiên, còn cơ chế dẫn dắt tiến trình là một bí ẩn đối với ông. Nhưng các đồng nghiệp của ông, với những nghiên cứu về hình thái học, tập tính và đặc biệt là gien đã giúp chúng ta hiểu sự tiến hoá vận động như thế nào

2. Thám hiểm nhiều hành tinh

Năm 2005, các nhà khoa học và các kỹ sư đã thực sự lao vào cuộc thám hiểm ngoài Trái đất. Họ đã có những con tàu vũ trụ đã đến hoặc đang trên đường đến Mặt trăng, sao Thuỷ, sao Kim, sao Chổi, sao Thổ và thậm chí vành ngoài Hệ mặt trời. 3 tàu con thoi và 2 tàu tự hành đã gửi về trái đất khối lượng dữ liệu lên tới nhiều Terabyte về hành tinh Đỏ. Sự kiện nổi bật của năm trong thám hiểm các hành tinh là tàu thăm dò không gian Huygens đã vượt qua 2,1 tỷ km trước khi đáp xuống vệ tinh Titan của sao Thổ và gửi về những tín hiệu đầu tiên vén bức màn của một trong những bí ẩn lớn nhất trong Hệ mặt trời. Đây là vệ tinh thứ hai của các hành tinh trong Hệ mặt trời (sau Mặt trăng) và cũng là địa điểm xa nhất được các nhà khoa học gửi tàu thăm dò đến. Những thông tin từ Huygens gửi từ thế giới bí ẩn này có thể giúp các nhà khoa học hiểu được cơ chế phát sinh sự sống đầu tiên trên Trái đất (những điều kiện hiện nay trên Titan rất giống Trái đất cách đây 4,6 tỷ năm).

Những sự kiện quan trọng khác: Tàu thám hiểm vũ trụ Voyager 1 của Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đã vượt qua ranh giới cuối cùng của Hệ mặt trời, mang theo một chiếc đĩa bằng vàng với lời chào dành cho những người ngoài Trái đất; tàu thăm dò Deep Impact bắn vào sao chổi Tempel 1; tàu vũ trụ thám hiểm Smart – 1 gửi về hình ảnh ấn tượng của Trái đất và Mặt trăng; tàu thăm dò Messenger đã bay về hướng sao Thuỷ vốn còn mang nhiều bí ẩn đối với các nhà khoa học (Messenger được dự kiến sẽ đến sao Thuỷ vào năm 2011 và sẽ ghi nhận thông tin về cấu tạo bề mặt sao Thuỷ, thành phần địa chất, tìm hiểu hai đầu cực, bầu khí quyển, môi trường từ tính và thành phần trong lòng sao Thuỷ…)

3. Phát hiện các gien chủ chốt của thực vật

Nhiều bí ẩn cũng như những ngạc nhiên về thực vật đã được phát hiện trong năm 2005. Tháng 8 – 2005, 3 nhóm nhà sinh học phân tử đã nhận dạng được tín hiệu gien có tác dụng kích hoạt sự phát triển theo mùa của hoa. Tín hiệu này là RNA đưa tin của một gien được gọi là FT. Các nhà nghiên cứu cũng thu được những hiểu biết sâu hơn về sự hoạt động của một loại gien được gọi là LEAFY liên quan đến kích thích hoa nở.

Những so sánh đối với LEAFY trong rêu, cây dương xỉ và cây cải xoong cho thấy: 400 triệu năm trước chỉ có những sự thay đổi nhỏ làm biến đổi gien từ một yếu tố kích thích tăng trưởng phổ quát (vẫn tồn tại trong rêu) thành một dạng hình như chỉ để kích thích hoa nở trong những loại cây liên quan được sinh ra gần đây hơn.

Năm 2005, các nhà nghiên cứu đã xác định được cơ quan nhận cảm đối với loại hoóc môn nấm nấm giberela (loại hoóc môn thực vật giúp kiểm soát các giai đoạn phát triển của hoa, cũng như tăng trưởng của tế bào) ở cây lúa, đây là bước quan trọng trong cải thiện giống cây trồng. Các nhà sinh vật học cũng đã xác định được một cơ quan nhận cảm then chốt khác đối với hoóc môn auxin kích thích tăng trưởng thực vật. Một phát hiện khác là gien HOTHEAD của thực vật, đóng vai trò quyết định đối với hình dáng của hoa. Gien đẳng vị của loại gien này, được tìm thấy trong thế hệ một của loài rong tự thụ phấn Arabisdopsis, nhưng biến mất ở thế hệ 2 và lại xuất hiện trở lại ở thế hệ 3. Khám phá cho thấy các tế bào có thể có nơi cất giấu RNA mà từ đó tái tạo lại gien đẳng vị đã mất.

4. Sao neutron bừng sáng trong dải Ngân hà

Năm 2005, các thiết bị mới đã đem lại những dữ liệu sống động bên trong vụ nổ lớn nhất của các sao neutron mà con người từng quan sát được trong dải Ngân hà, có thể sau hàng thế kỷ hoặc thiên niên kỷ mới lặp lại. Vụ nổ xảy ra trên bề mặt một ngôi sao neutron gần trung tâm dải Ngân hà ngày 27 – 12 – 2004, bùng sáng hơn và che khuất các vệ tinh cũng như kính thiên văn. Sự bùng phát bức xạ cực mạnh của nó cùng các tia X và tia gamma diễn ra trong 0,2 giây cũng lớn gấp rất nhiều lần toàn bộ lượng tia tượng tự của Mặt trời. Vụ nổ có thể do sự va chạm của 2 ngôi sao neutron già hoặc của một ngôi sao neutron và một hố đen.

5. Lỗi “sắp đặt” các đường nơron não và các căn bệnh

Nhiều nghiên cứu được thực hiện trong năm 2005 cho thấy, các bệnh nhân tâm thần phân liệt, hội chứng Tourette và chứng bệnh khó đọc có thể là do lỗi sắp đặt các đường nơron của não. Năm 2005, các nhà nghiên cứu đã tìm ra manh mối về cơ chế của những rối loạn khác nhau liên quan đến các chứng bệnh trên. Đáng chú ý là, nhiều gien liên quan xuất hiện để đóng một vai trò trong sự phát triển não.

Tháng 10 – 2005, các nhà nghiên cứu đã xác định được một sai sót gien hiếm thấy SLITRK1 đã gây nên hội chứng Tourette. Khám phá này có thể là một bước tiến quan trọng. Tháng 11 – 2005 hai báo cáo đã chỉ ra sự khác nhau của một gien được gọi là DISC1 làm tăng nguy cơ mắc bệnh tâm thần phân liệt. Một nghiên cứu khác đã xác định được 3 gien KIAA0319, DCDC2 và ROBO1 gây ra các lỗi sắp đặt các đường nơron liên quan đến việc đọc. Các nhà khoa học cho rằng, những phát hiện như vậy có thể sẽ giúp giảm nguy cơ mắc các chứng bệnh như trên trong tương lai.

6. Trái đất đến từ đâu?

Năm 2005, các nhà nghiên cứu đã có một cái nhìn khác đối với đất đá trên Trái đất, họ đã so sánh những hòn đá trên Trái đất và các thiên thạch được coi là giống với các vật chất ban đầu của Hệ mặt trời và nhận thấy rằng giữa chúng có sự khác nhau đáng kể về mặt nguyên tử. Vậy Trái đất đến từ đâu và phát triển như thế nào?

Tháng 6 – 2005, các nhà nghiên cứu thông báo đã xác định được sự khác nhau về đồng vị giữa những hòn đá trên Trái đất và ngoài Trái đất. Ngay sau đó, các nhà hoá học - địa chất đã bắt đầu xem xét Trái đất hình thành và phát triển như thế nào. Một số nhà khoa học cho rằng, những vật chất đầu tiên của Trái đất đến từ nhiều nơi khác nhau của Hệ mặt trời. Trong khi đó, có ý kiến cho rằng các vật chất này được chôn vùi sâu trong lòng đất mà chúng ta chưa nhìn thấy được. Nhiều nhà khoa học không còn nghĩ rằng hỗn hợp bụi và băng tích tụ từ 4,5 tỷ năm tạo nên Trái đất, mà còn nhiều điều thú vị khác nữa. Yếu tố then chốt để biết được những gì đã diễn ra là công nghệ mới, đặc biệt là những tiến bộ về công nghệ do quang phổ đã cho phép các nhà nghiên cứu đo và đối chiếu các nguồn đá vũ trụ khác nhau.

7. Chân dung một loại prôtêin then chốt

Bức chân dung phân tích chi tiết nhất về cấu trúc phân tử của một kênh kali (một loại prôtêin) nhạy cảm với điện áp đã được xác định trong năm 2005. Các kênh nhỏ li ti này giống như người canh cổng phụ trách việc vào và ra của ion kali của tế bào, có vai trò then chốt đối với hoạt động của các cơ và các dây thần kinh. Phát hiện trên vô cùng có ích đối với các nhà sinh học và nhà vật lý khi họ tìm hiểu hoạt động của các prôtêin trọng yếu này. Phát hiện mới này cũng cung cấp một cái nhìn chưa từng có về một loại prôtêin nhạy cảm với những thay đổi điện áp để dẫn tới cơ chế mở và đóng kênh. Tuy nhiên, vẫn còn vấn đề chưa lý giải được: Bộ cảm biến của nó hoạt động thế nào?

8. Khí hậu thay đổi

Trong năm 2005, ngày càng nhiều dữ liệu liên quan đến việc con người làm Trái đất tiếp tục nóng lên. Các nhà chính trị Mỹ đã bắt đầu ý thức được vấn đề này bằng những động thái mới đối phó với sự gia tăng của khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Sự nóng, ấm lên của các đại dương, các cơn bão nhiệt đới lớn xảy ra thường xuyên hơn, sự tan chảy liên tục của các tảng băng bao phủ Bắc Băng Dương và sự thay đổi các đường bay của các loài chim di cư… là những dấu hiệu của sự thay đổi khí hậu mà không chỉ các nhà khoa học mới nhận ra trong năm 2005.

9. Các hệ thống tín hiệu sinh học

Có lẽ các nhà sinh học đã lấy ý tưởng của các kỹ sư về cách họ tạo ra các hệ thống và mạng thông tin, chẳng hạn như Internet, mà trong đó thông tin được lưu truyền. Theo cách tiếp cận này, các nhà sinh vật học hệ thống biết rằng các tế bào với vô số các xung tín hiệu hoá học và môi trường tác động liên tục tới chúng, nhờ việc theo dõi đồng thời các tín hiệu vào và ra của mạng lưới các tín hiệu tế bào. Chẳng hạn trong năm 2005, các nhà nghiên cứu Mỹ đã tạo ra một mô hình gồm gần 8.000 tín hiệu hoá học tham gia vào một mạng lưới dẫn đến sự chết được lập trình trước hết của tế bào. Sinh học hệ thống mới chỉ bắt đầu, nhưng các nhà khoa học đã có những dự báo rất khả quan về tương lai của những nghiên cứu này, giúp chúng ta hiểu rõ hơn các căn bệnh phức tạp, như bệnh ung thư, tiểu đường… và có hướng điều trị mới.

10. Pháp được chọn làm nơi xây dựng lò phản ứng nhiệt hạch ITER

Sau 18 tháng bàn cãi, cuối cùng vào tháng 6 – 2005 tại Matxcơva, các nước EU, Mỹ, Nga, Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc đã nhất trí chọn Pháp là nơi xây dựng lò phản ứng nhiệt hạch ITER (International Thermonuclear Exprimental Reactor). Dự án kéo dài 30 năm với tổng kinh phí 12 tỉ USD này đã được đặt ở vùng Cadarache, miền Nam nước Pháp. ITER là dự án hợp tác phát triển và nghiên cứu quốc tế lớn nhất thế giới sau Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS). Về mặt vật lý và mức năng lượng khổng lồ liên quan, ITER sẽ tương tự như việc xây dựng một ngôi sao trên Trái đất. Trong phản ứng nhiệt hạch, năng lượng được tạo ra khi các nguyên tử nhẹ đồng vị của hydrô kết hợp với nhau để hình thành nguyên tử nặng hơn và giải phóng một lượng nhiệt khổng lồ. Nó sẽ là thiết bị nhiệt hạch đầu tiên sản xuất điện năng ở cấp nhà máy điện thông thường và sẽ mở đường cho việc sản xuất điện thương mại.

Lò phản ứng nhiệt hạch là bước tiến quan trọng trong việc phát triển năng lượng hạt nhân. Nó không gây ô nhiễm như lò phản ứng hạt nhân sử dụng plutoni và urani hiện nay. ITER sẽ là lò phản ứng nhiệt hạch đầu tiên tạo nhiệt, nhiệt này có thể sánh với nhiệt được tạo ra từ các nhà máy nhiệt điện thông thường. ITER sẽ nung nóng hỗn hợp gồm deuteri và triti (hai đồng vị của hydro) tới 200 triệu độ C. Phản ứng tổng hợp hạt nhân sẽ giải phóng năng lượng giống như những phản ứng diễn ra trên Mặt trời. Tuy nhiên, việc đạt được một phản ứng nhiệt hạch ổn định và vững bền trên Trái đất là một thử thách vô cùng lớn. Tuy vậy, các nhà khoa học tin rằng, họ đã tiếp thu được đủ các kỹ thuật trong mấy thập niên vừa qua để xúc tiến việc lắp ráp một lò phản ứng quy mô.

Nguồn: Tạp chí Hoạt động khoa học, 1 – 2006, trang 45 – 46