125 megválaszolatlan kérdés a jubiláló Science hasábjain
125 éves a Science. A jubileumot szokatlan módon köszöntötték: összeállították
azoknak a kemény kérdéseknek a listáját, amelyekre nem, vagy nem kielégítően
tudunk ma válaszolni. Eredetileg huszonöt kérdésre akarták korlátozni a listát,
de ezt hamar föladták, és a jubileumhoz illően 125 kérdést fogalmaztak meg.
Előrejelzésre, jóslásra nem vállalkoztak, nem próbálták meg csokorba szedni a
válaszlehetőségeket. A 125-ből kiemeltek huszonöt problémát, azokat, amelyek
alapvető, átfogó, más tudományágakra is kihatással levő kérdéseket vetettek
fel. Ezekről miniesszéket közöltek, a kérdések és az írások sorrendje önkényes.
A további száz kérdést már nagyjából tudományágak szerint rendezték. Az
olvasókat felhívták, hogy a Science weboldalán (http://www.
sciencemag.org/sciext/eletters/125th) szóljanak hozzá a kérdéscsomaghoz,
mutassanak rá a lista hiányosságaira.
Miből áll a világegyetem? - szól az első kérdés. Az anyag csak kb. 30 %-át
teszi ki, a többi a titokzatos antigravitációs erő, a sötét energia. A sötét
energia mibenléte ma a fizika legsötétebb területe. Nem könnyebb a következő
kérdése sem: mi a tudat biológiai alapja? Elmélet több is van, de kevés a
megbízható adat. Miért van kevés génjük az embereknek? Az emberi genom
feltérképezése után kiderült, hogy az emberi génállomány és más emlősök
génállománya sokkal rugalmasabb és bonyolultabb, mint korábban vélték. Milyen
mértékben kapcsolódik az egyes ember egészsége a genetikai változatossághoz? Az
Alzheimer-kórtól a mellrákig sok betegség kialakulásának kockázatát vezették
vissza génekre, remények szerint megvalósulhat a személyre szabott gyógyítás. A
felelős DNS megtalálása - ha a DNS valóban felelős -, és ennek a tudásnak
diagnosztikai géntesztekbe konvertálása hatalmas kihívás.
Egyesíthetők-e a fizika törvényei? Nem született még meg az elektrogyenge, az
erős és a gravitációs kölcsönhatás leírása egyetlen elmélet keretében. Vannak
kezdeti eredmények, a szuperhúr-elmélet tűnik a legígéretesebbnek. Hogyan lehet
az emberi életet meghosszabbítani? A szakemberek egyik csoportja szerint a
száz-száztíz évet meghaladó élettartam általánossá tehető, mások kétségbe
vonják a lehetőséget. Mi kontrollálja a szervek regenerációját? A szervek,
szövetek újjáépítése az antibiotikumok 20. századi alkalmazásának megfelelője
lesz a 21. században. Még hátravan annak megértése, milyen jelek szabályozzák a
regenerációt. Hogyan lehet egy bőrsejtből idegsejt? Évtizedekre szóló feladat
annak felderítése, hogy a 25 ezer gén hogyan dolgozik együtt a szövetek
létrehozásán, a gének közülük melyek felelősek a sejtek fejlődéséért. Hogyan
lesz egyetlen szomatikus sejtből teljes növény? Egyes növények képesek erre, de
a folyamatot kevéssé értjük.
Hogyan működik a Föld belseje? Negyven éve gyűlnek a szeizmikus adatok, de a
viták nem csitulnak. Egyedül vagyunk a Világegyetemben? Nem valószínű. Az a
nagy kérdés, mikor leszünk képesek műszaki megoldást találni idegen
intelligenciák felderítésére. Ha szerencsénk van, akkor ez már a következő
huszonöt évben megtörténhet. Hol és mikor kezdődött a földi élet? Ötven éve
keresik a választ, ígéretes kutatási programok zajlanak. Közülük a Mars-kutatás
a legizgalmasabb.
Mi határozza meg a fajok diverzitását? Ha erre választ találunk, akkor
megérthetjük a korábbi kihalási hullámok természetét, és stratégiát
dolgozhatunk ki a kihalás csillapítására. Milyen genetikai változásoknak
köszönhetjük egyedülálló ember voltunkat? Az emberi genom ismert, rövidesen a
főemlősök genomját is feltárják. Az összehasonlításból kiderülhet, milyen
genetikai változások választanak el minket legközelebbi rokonainktól. Hogyan
tároljuk és hogyan idézzük fel az emlékeket? Állatkísérleteknek és az emberi
agyról készített képeknek köszönhetően feltártak különböző memóriatípusokat és
a hozzájuk kapcsolódó agyterületeket, de továbbra is nagyok az ismerethiányok.
Hogyan alakult ki a kooperatív viselkedés? Evolúciós játékelméleti modellekkel
számszerűsítik az együttműködést, megjósolják, milyen viselkedés várható
különböző körülmények között. A modellek még nem tökéletesek, a játékelmélet
fejlődésétől várható, hogy világosabb képet kapunk a bonyolult társadalmakat
kormányzó szabályokról. Hogyan alakul ki az összkép a biológiai adatok
halmazából? Senki sem tudja, hogy az intenzív interdiszciplináris kutatások és
a növekvő számítógépi teljesítmény révén képesek lesznek-e a kutatók átfogó,
rendszerezett képet alkotni az élet működéséről.
Meddig juthatunk el a kémiai önszerveződésben? Egyelőre mérsékelten bonyolult
rendszerek önszerveződéssel való létrehozásának megtervezésére képesek a
vegyészek. A bonyolultság iránti igény nő, például a számítógépes áramkörök
miniatürizálása, a nanotechnológia elterjedése következtében. Vannak-e elvi
korlátai annak, hogy algoritmusokkal megoldható egy probléma? Matematikusok
megmutatták, ha sikerülne gyors algoritmusokkal megoldani a legnehezebb
számítási problémák valamelyikét, akkor az összes hasonlót megoldhatnánk. Nem
biztos, hogy létezik ilyen gyors algoritmus. Úgy vélik, hogy nincs, de ennek a
bizonyítása a matematika egyik legnagyobb megválaszolatlan kérdése.
Ki lehet-e szelektíven kapcsolni az immunválaszokat? Régóta, eddig kevés
sikerrel keresik annak a megoldását, hogy az immunrendszer teljes letompítása
nélkül is viselje el a szervezet az átültetett szervet. A
kvantum-határozatlanság és non-lokalitás mögött mélyebb elvek húzódnak meg? A
kvantumelmélet egyenletei elképzelhetetlen viselkedésmódokat engednek meg a
parányi objektumoknak. Reménykednek, hogy egyszer túl lehet jutni ezen a
kényelmetlenségen, amelyet Einstein így fogalmazott meg: "Nem hiszem, hogy
Isten kockával játszana". Lehet-e hatékony HIV-vakcinát létrehozni? Már ismert,
hogyan rombolja az immunrendszert a HIV, de nem tudjuk, milyen immunválaszokkal
védhető ki a fertőzés. Az AIDS-vakcina-kutatók megalapozottan bizakodóak.
Milyen forró lesz az üvegház-világ? Bolygónk hőmérséklete a következő
évtizedekben és évszázadokban azon múlik, hogyan reagál a klíma az általunk a
légkörbe engedett üvegházhatású gázokra. Az előrejelzések egyre szűkebb sávot
jelölnek ki. Mi helyettesítheti az olcsó olajat és mikor? Az alternatív
források megtalálásának esélye azon múlik, mennyire tekintjük fontosnak az
energetikai kutatás-fejlesztést. A tudományos eredmények mellé globális
politikai konszenzusra is szükség lesz.
Továbbra sem lesz igaza Robert Malthusnak? Sürgető kérdés: vajon a jelenlegi
életszínvonal fenntartható-e a szükséget szenvedők helyzetének javításával
együtt? Hogyan élhet az emberiség fenntartható módon a biodiverzitás
megőrzésével együtt?
Az első huszonöt kérdés után a további százat már kommentár nélkül soroljuk
tízesével új bekezdésekbe. Egyes kérdésekre hamar, másokra csak a következő
században születik majd válasz.
A mienk az egyetlen Világegyetem? Mi hajtotta a kozmikus inflációt? Mikor,
hogyan formálódtak az első csillagok és galaxisok? Honnan jönnek az ultranagy
energiájú kozmikus sugarak? Miből nyernek energiát a kvazárok? Milyen a fekete
lyukak természete? Miért van több anyag, mint antianyag? Bomlik a proton?
Milyen a gravitáció természete? Miért más az idő, mint a többi dimenzió?
Vannak az anyagnak a kvarkoknál kisebb összetevői? A neutrínók önmaguk
antirészecskéi? Leírható egységes elmélettel valamennyi korrelált
elektron-rendszer? Mekkora az elérhető legnagyobb lézerteljesítmény? Lehet
tökéletes optikai lencsét készíteni látható fényre? Lehet-e szobahőmérsékleten
működő mágneses félvezetőket készíteni? Miért, hogyan állnak párba az
elektronok a magas hőmérsékletű szupravezetőkben? Megteremthető a turbulens
áramlások dinamikájának és a szemcsés anyagok mozgásának általános elmélete?
Vannak-e stabil, nagy rendszámú elemek? Lehetséges-e szuperfolyékonyság
folyadékban, ha igen, hogyan?
Milyen a víz szerkezete? Milyen az üveges állapotok természete? Vannak-e a
kémiai szintézisnek, nagy molekulák létrehozásának határai? Hol a fényelemek
hatásfokának a maximuma? A fúzió mindig csak a jövő ígérete marad? Mi működteti
a Nap mágneses ciklusát? Hogyan formálódnak a bolygók? Mi okozza a
jégkorszakokat? Miért fordul meg a Föld mágneses tere? Vannak a földrengéseknek
előrejelzésre használható előjelei?
Van vagy volt másutt is élet a Naprendszerben? Honnan ered a homokiralitás a
természetben? Meg tudjuk jósolni hogyan változtatnak alakot a fehérjék?
Hányféle fehérje van az emberben? Hogyan találják meg a fehérjék partnerüket?
Hányféle sejthalál létezik? Mitől zajlik simán a sejten belüli forgalom? Mi
teszi képessé a sejtszervecskéket, hogy a DNS-től függetlenül másolják magukat?
Milyen szerepet játszanak az RNS különböző formái? Milyen szerepet játszanak a
telomérek és a centromérek?
Miért nagyon nagyok egyes genomok, mások miért nem? Mit csinál a sok "szemét" a
genomunkban? Mennyire csökkentik új technológiák a szekvenálás költségeit?
Honnan tudják szervek és egész szervezetek, hogy mikor hagyják abba a
növekedést? Hogyan örökölhetőek a nem mutációs genomváltozások? Mi határozza
meg az aszimmetriát az embrióban? Hogyan fejlődnek, hogyan alakulnak ki a
végtagok, uszonyok, arcok? Mi indítja el a pubertást? Az őssejtek állnak minden
rák mögött? Fogékony a rák az immunszabályozásra? A daganatokat inkább lehet
kordában tartani, mint gyógyítani? A gyulladásnak minden krónikus betegségben
fontos szerepe van? Hogyan működnek a prionbetegségek? Mennyire függnek a
gerincesek a fertőzés elleni küzdelemben a velükszületett immunrendszertől? Az
immunológiai memóriához antigéneknek való krónikus kitettség szükséges? Miért
nem löki ki a terhes nő szervezete magzatát? Mi szinkronizálja egy szervezet 24
órás periodikusságát? Hogyan tájékozódnak a vándorló madarak, lepkék, bálnák?
Miért alszunk? Miért álmodunk?
Miért vannak kritikus időszakok a nyelvtanulásban? Befolyásolják a feromonok az
ember viselkedését? Hogyan hatnak az általános érzéstelenítők? Mi okozza a
skizofréniát? Mi okozza az autizmust? Milyen mértékben tudjuk késleltetni az
Alzheimer-kórt? Mi a szenvedélyek biológiai alapja? Az erkölcsiség be van
építve az agyunkba? Hol vannak a gépek tanulásának határai? A személyiség
milyen mértékben meghatározott genetikailag?
Mik a szexuális orientáció biológiai gyökerei? Lesz-e valaha olyan életfa,
amelyben egyetértenek a rendszerezők? Hány faj él a Földön? Mi egy faj? Miért
olyan gyakori a géncsere, miért olyan mobilak a gének? Ki volt az emberiség
közös őse, LUCA? Hogyan alakultak ki a virágok? Hogyan csinálnak sejtfalat a
növények? Mi szabályozza egy növény növekedését? Miért nem áll ellen minden
növény minden betegségnek?
Miért különbözik a növények stressztűrő képessége? Mi okozta a tömeges
kihalásokat? Meg tudjuk akadályozni a kihalást? Miért voltak olyan nagyok egyes
dinoszauruszok? Hogyan fognak a globális felmelegedésre reagálni az
ökoszisztémák? Hányféle ember élt a közelmúltban, milyen rokonságban álltak
egymással? Fokozatosan vagy ugrásszerűen alakult ki a modern emberi viselkedés?
Mik az emberi kultúra gyökerei? Mik a nyelvek és a zene evolúciós gyökerei?
Milyen emberi rasszok vannak, hogyan alakultak ki?
Miért fejlődnek egyes országok, mások miért stagnálnak? Milyen hatással van a
nagy költségvetési deficit egy ország kamatlábaira és gazdasági növekedési
ütemére? A szub-szaharai Afrikában miért nőtt a szegénység, miért csökkent a
várható élettartam? Szoros a kapcsolat a politikai és a gazdasági szabadság
között? (Majd Kínában kiderül.)
A matematikáról nem fogalmaztak meg kérdéseket a Science munkatársai, hanem
átvették a Clay Intézet ún. millenniumi kérdéseit. Ezek megfogalmazása a többi
kérdésnél kevésbé közérthető. Létezik egyszerű teszt annak az eldöntésére, hogy
egy elliptikus görbének véges számú gyöke van? Leírható egy Hodge-kör algebrai
körök összegeként? Kiderül majd, hogy milyen körülmények között alkalmazhatók a
Navier-Stokes-egyenletek? A Poincaré-teszt a négydimenziós térben is
karakterizálja a gömböket? A Riemann-féle zéta-függvény matematikailag érdekes
gyökeinek mindegyike a+bi formájú? Szilárd matematikai alapokon nyugszik a
részecskefizika Standard Modellje?
Kennedy, Donald - Norman, Colin: 125 Questions: What Don't We Know? Science. 1
July 2005, 309, 5731, 75-102,
http://www.sciencemag.org/sciext/125th/
J. L.
Orrspray Alzheimer-kór ellen
Egy orrba juttatott oltóanyag kísérleti állatok agyából eltünteti az
Alzheimer-kórra jellemző fehérjelerakódásokat. A szert Howard Weiner
vezetésével amerikai kutatók dolgozták ki (Brigham and Women's Hospital,
Boston).
Korábban is voltak próbálkozások, hogy terápiás vakcinával kezeljék a
betegséget. Három évvel ezelőtt embereken is elkezdték egy olyan szer
kipróbálását, amely a lerakódásokat megsemmisítő ellenanyagot tartalmazott. A
vizsgálatokat azonban le kellett állítani, mert több páciens agyában ödéma
alakult ki. Weinerék új stratégiájához az alapötletet az a felismerés adta,
hogy az agy bizonyos gyulladásos folyamatai spontán eltüntetik a plakkokat. A
kutatók Alzheimer-kórban szenvedő állatok agyában szklerózis multiplexhez
hasonló gyulladásos betegséget hoztak létre. A gyulladás hatására az agy ún.
mikroglia sejtjei aktivizálódtak - ezek az agy saját immunsejtjei -, és
felfalták a kóros lerakódásokat. Ha azonban az állatok agyában nem voltak
plakkok, ez a fajta aktivitás nem alakult ki. A bostoniak ekkor határozták el,
hogy állatokon kipróbálnak olyan szereket, amelyek képesek az agy mikroglia
sejtjeinek "bekapcsolására". Végül két, szklerózis multiplexben alkalmazott
gyógyszer kombinációja bizonyult a leghatékonyabbnak. A keverék orrba juttatott
spray formájában az egerek agyából eltüntette az Alzheimer-kóros
fehérjelerakódások 83 százalékát.
Mindebből persze nem következik, hogy a terápia emberekben is hatásos lesz.
Erre a kérdésre válaszolnak majd a várhatóan már jövőre megkezdődő klinikai
vizsgálatok.
New Scientist Online 08. 11.
Journal of Clinical Investigation (DOI: 10.1172/JCI23241)
G. J.
Jéki László - Gimes Júlia
<-- Vissza a 2005/9 szám tartalomjegyzékére