14 đột phá khoa học lớn nhất trong năm 2011

14 đột phá khoa học lớn nhất trong năm 2011

Vào năm thứ 11 của thiên niên kỷ thứ ba các nhà khoa học đã đã mang đến cho nhân loại những phát minh mới vô cùng giá trị và phong phú.

Họ đóng góp vào việc tiêu diệt những "sát thủ" của bệnh sốt rét và HIV. Họ đã tạo ra những dấu mốc mới trong ngành năng lượng thay thế và trong việc chinh phục không gian. Có những phát minh được triển khai trong thực tế nhưng cũng có những phát minh (ví dụ sinh sản vô tính) tạm thời bị xếp lại. Lại có những phát minh bị gạt bỏ không thương tiếc vì chưa tìm thấy ứng dụng trong một tương lai gần.

Hãy cùng điểm lại những thành tựu nổi bật trong lĩnh vực khoa học – công nghệ trong năm vừa qua được đăng tải trên trang Ranker:

1. Nhân bản tế bào gốc của người

Tháng mười năm 2011, các nhà khoa học Phòng Thí nghiệm Tế bào gốc New York (Mỹ) tuyên bố họ đã thành công trong việc tạo ra được tế bào gốc bằng kỹ thuật sinh sản vô tính giống như kỹ thuật đã sử dụng để tạo ra cừu Dolly năm 1996. Từ phát minh mang tính đột phá này các nhà khoa học đã thử áp dụng kỹ thuật nhân bản cừu Dolly lên người nhưng không thành công. Với thành tựu mới này, việc nhân bản người không còn xa xôi nữa.

Việc nhân bản tế bào gốc của người sẽ đóng góp có hiệu quả vào việc điều trị các bệnh nguy hiểm như tiểu đường. Tuy nhiên họ còn phải tập trung giải quyết một vấn đề khác nảy sinh: các tế bảo nhân bản vô tính có dư ra một bộ nhiễm sắc thể, cần phải loại bỏ trước khi sử dụng chúng vào mục đích y học.

2. Năng lượng tối làm vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh

Ba nhà khoa học Saul Perlmutter Mỹ), Brian Schmidt (Australia) và Adam Riess (Mỹ) được trao giải Nobel Prize Vật lý năm 2011 về phát hiện ra vũ trụ giãn nở với tốc độ tăng dần. Trong khi còn đang lúng túng trước hiện tượng vũ trụ giãn nở, với nỗi lo nó sẽ làm vũ trụ lạnh đi, biến thành băng giá, thì giới khoa học lại bàng hoàng với sự phát hiện ra chất gọi là năng lượng tối đang đẩy nhanh tốc độ giãn nở này.

Phát minh này giúp chúng ta hiểu rõ hơn thế giới chúng ta đang sống và tiếp tục khám phá vũ trụ mà chúng ta còn biết quá ít.

3. Phát hiện sự bay lơ lửng lượng tử

Các nhà nghiên cứu Trường Đại học Tel Aviv đã tìm ra cách làm một vật bị treo lơ lửng giữa không trung bằng cách dùng một kỹ thuật gọi là "bay lơ lửng lượng tử"(quantum levitation). Công trình nghiên cứu này sử dụng hiệu ứng Meissner, cho phép một chất siêu dẫn đặt ở phía trên từ trường sẽ phát ra một từ trường tương đương tựa như một đối trọng.

Trong khi các nhà nghiên cứu trình bày phát minh của mình, với một quả bóng khúc côn cầu trên băng (puck) , thì người ta đã có thể dùng kỹ thuật này để làm các vật thể khác bay lên không trung.

Chất siêu dẫn được chế tạo bằng oxit đồng-ytri-bari, nhúng trong nitơ lỏng. Có thể làm cho nó bay lượn tại chỗ hoặc chuyển động trên một đường cố định giống như chiếc tàu siêu tốc chạy trên đệm khí (levitating train).

4. Pin nhiên liệu vừa làm sạch nước vừa cung cấp năng lượng

Các nhà khoa học Trung Quốc đã chế tạo một loại pin nhiên liệu xúc tác quang hoá dùng các vật liệu hữu cơ để làm sạch nước đồng thời sinh năng lượng. Hệ tiêu hao các chất hữu cơ và dùng năng lượng của ánh sáng để tạo ra electron, chuyển hoá thành điện qua catôt platin. Trong các thí nghiệm, pin loại bỏ các chất bẩn như hương liệu, chất màu và dược phẩm. Hiện nay, hệ mới chỉ ở dưới dạng nguyên mẫu ban đầu và cần tiếp tục nghiên cứu trước khi bước sang giai đọan sử dụng thực tế.

Khi đã hoàn thiện, phát minh này sẽ rất có ích trong thời đại năng lương thay thế cũng như việc làm sạch nước hiện đang có nhu cầu cao.

5. Các game thủ bẻ gãy mã phân tử HIV

Tháng 9/2011, các băng video chơi game tỏ ra rất có ích khi những game thủ bẻ gẫy được các mật mã của một phân tử mà virus HIV dùng để nhân bản. Bằng cách khám phá cấu tạo của phân tử thuộc loại proteazơ, chỉ trong 3 tuần, các game thủ hoàn thành được khối lượng công việc mà các nhà khoa học đã phải bỏ ra trên 10 năm mới làm được.

Game bẻ gãy mật mã gọi là Foldit do Phòng thí nghiệm Sinh hoá của giáo sư David Baker, Trường Đại học Washington nghĩ ra, sau đó chuyển cho những nhà viết game chuyên nghiệp. Người chơi phải phải đưa ra được trên một triệu phương án trước khi tìm ra được cấu tạo cuối cùng.

Các thông tin mới sẽ cung cấp cho những nhà khoa học hiểu biết sâu sắc hơn về virus HIV để có những phương án điều trị hiệu quả hơn.

6. Loại bỏ phóng xạ ra khỏi nước và đất

Sau khi xảy ra vụ động đất vào tháng ba 2011, cả vùng xung quanh Nhà máy điện nguyên tử Fukushima bị ô nhiễm phóng xạ do nguyên tố Cesium (Cs). Mức độ phóng xạ đủ lớn để gây hại đến sức khoẻ con người mà các nhà nghiên cứu Nhật phải ngăn chặn.

Một nhóm các nhà khoa học thuộc Trường ĐH Hiroshima Kokusai Gakuin do giáo sư Ken Sasaki đứng đầu đã khắc phục được sự cố nguy hiểm này bằng cách cầu cứu đến các vi khuẩn ăn các vật liệu phóng xạ. Khi thêm vào đất và nước có chứa Cesium, vi khuẩn đã giảm được nồng độ các chất phóng xạ xuống còn 1/12 sau một ngày và loại bỏ được hoàn toàn nguyên tố này sau 3 ngày.

Thảm hoạ Fukushima đã tạo cho các nhà nghiên cứu một cơ hội để thử nghiệm các vi khuẩn trong điều kiện thực tế. Những phát minh của họ có thể dẫn đến một phương pháp hiệu quả để xử lý các tai nạn hạt nhân trong tương lai, cứu sống và bảo vệ con người khỏi bệnh tật.

7. Tìm thấy chất kháng sinh trong não gián

Một nhóm các nhà nghiên cứu Trường Đại học Nottingham đã phát hiện trong não gián và châu chấu chứa những chất kháng sinh mạnh. Các chất có trong đầu của hai loài côn trùng này có thể tiêu diệt 90% các loài vi khuẩn gây bệnh cho con người, kể cả Staphlococcus aureus và E. coli. Đặc biệt chúng không có hại đối với các tế bào.

Phát hiện này có thể đưa đến các dược phẩm tương lai có khả năng chống lại các dòng vi khuẩn kháng thuốc. Cần từ 5 đến 10 năm nữa các chế phẩm từ não gián mới có thể cung cấp ra thị trường cho dân chúng.

8. Tìm ra cách chống lão hoá cho chuột

Rất có thể các nhà khoa học sẽ tìm ra thuốc "trướng sinh bất lão" trong thần thoại.

Các nhà khoa học đã tìm ra cách khống chế các đoạn ADN gọi là telomer nằm ở phần cuối của các nhiễm sắc thể để làm trẻ lại các tế bào. Mỗi khi các tế bào phân chia, các telomer lại ngắn lại. Quá trình ngắn lại ấy làm tế bào bị già đi.

Tuy nhiên bằng cách khống chế một enzym gọi là telomerazơ, các nhà nghiên cứu có thể chấm dứt sự hình thành telomer khi phân chia tế bào, làm quá trình này ở tế bào đảo ngược lại.

Người ta đã kiểm tra lại lý thuyết này bằng cách tạo ra những con chuột bằng phương pháp di truyền có hàm lượng enzym telomerazơ thấp để các telomer bị ngắn lại nhanh hơn khiến con chuột bị già đi rất nhanh. Sau đó, khi tăng nồng độ enzym telomerazơ cho chuột, quá trình chống lão hoá xuất hiện. Bộ lông chuột từ màu xám nhạt trở nên đen, cho thấy trí nhớ cũng như chức năng sinh sản của chúng được cải thiện.

Tuy tuổi thọ của chuột chưa thấy tăng lên, nhưng đây vẫn là một bước tiến để các nhà khoa học sớm phát hiện ra loại thần dược "trẻ mãi không già".

Trong một phát minh tương tự, các nhà khoa học Pháp không những có thể chống lão hoá cho các tế bào đã 101 tuổi trở thành tế bào gốc của bào thai mà còn có thể làm trẻ lại một tế bào đã được làm trẻ. Có nghĩa là người ta có thể tạo lại một cơ quan đã chết vì già để làm thành một cơ quan mới.

9. Đột phá tế bào gốc để chữa bệnh Parkinson

Trong những năm qua, các nhà khoa học đã nghiên cứu chữa bệnh Parkinson bằng cách dùng tế bào gốc sản sinh ra dopamin. Tuy nhiên cách điều trị này nguy hiểm vì tế bào gốc có thể gây ung thư. Năm 2011, tiến sĩ Lachlan Thompson tại Trường ĐH Melbourne đã tuyên bố rằng những nhà nghiên cứu Australia đã biết cách phân biệt được 2 loại tế bào gốc: một giúp chữa bệnh và một có hại. Nhờ vậy, họ loại bỏ được các tế bào nguy hiểm.

Phát hiện này cho phép các nhà nghiên cứu đã đạt được một tiến bộ lớn trong việc điều trị bệnh Parkinson. Theo Thompson, trong 5 năm tới bệnh Parkinson không còn là bệnh khó chữa.

10. Phát minh ra văcxin chống sốt rét có hiệu quả

Muỗi là kẻ truyền bệnh sốt rét nguy hiểm, mỗi năm gây bệnh cho 250 triệu người và chi phí điều trị lên tới 12 tỷ đôla. Tuy nhiên, năm 2011, các nhà khoa học đã dùng chính muỗi truyền bệnh, tạo ra văcxin để phòng chống bệnh này.

Khi mới tìm ra, văcxin chỉ có hiệu quả 50%, song văcxin mới được chế bằng bào tử (ở giai đoạn mới mắc bệnh) lấy từ tuyến nước bọt của những con muỗi đã nhiễm bệnh đã nâng được hiệu quả lên tới 90-100%. Điều này có nghĩa là nếu đủ văcxin thì số ngườ bị bệnh sốt rét sẽ giảm xuống chỉ còn một nửa.

11. Chiếc gậy ảo trợ giúp người mù

Tiến sĩ Amir Amedi và nhóm nghiên cứu của ông Tại Trường Đại học Hebrew tại Jerusalem đã chế tạo một chiếc gậy ảo giúp người mù đi lại rất dễ dàng. Một thiết bị nằm gọn trong lòng bàn tay có thể "cảm nhận" được địa hình trên những khoảng cách tương tự chiếc gậy "truyền thống" dài 1 met, đồng thời cũng phân biệt được cả nét mặt buồn rầu hay vui vẻ của người đối thoại. Thiết bị này hoạt động bằng cách phát ra một luồng tia tập trung và nó sẽ phản xạ để cảnh báo cho người sử dụng "nhìn" được những gì xảy ra trước mắt. Thời gian hoạt động của pin là 12 giờ và nó có thể "sạc" lại.

Như vậy trong tương lai người mù không những chỉ dò đường nhờ chiếc gậy mà nhờ nó họ còn nhận thức được thế giới xung quanh mình. Thêm vào đó, chiếc gậy còn có thể trở thành công cụ để nghiên cứu chức năng của bộ não.

12. Phát hiện hệ hành tinh Kepler-11

Kepler, chiếc thiên văn vũ trụ trên quỹ đạo, đã phát hiện một hệ hành tinh mới vào đầu năm 2011 gọi là hệ Kepler-11. Hệ này gồm 6 hành tinh lớn, gồm đá và khí, tất cả quay quanh một ngôi sao. Kepler-11 nằm cách Trái đất 2.000 năm ánh sáng và giống với Hệ Mặt trời hơn bất cứ hệ nào phát hiện trước đây. Một thành viên của các nhà nghiên cứu kính thiên văn Kepler là Lack Lissauer nói, "không quá 1% các ngôi sao có hệ giống như Kepler-11". Tất cả các hành tinh của hệ Kepler-11 đều nặng hơn Trái đất".

Kình thiên văn Kepler đang tiếp tục tìm kiếm các hành tinh chứa nước và có thể ở được. Các chuyên gia dự đoán bằng kỹ thuật hiện đại phải ba năm nữa mới tìm ra một hành tinh có kích thước giống như Trái đất.

13. Các nhà nghiên cứu MIT phát triển thuốc chống virus

Tháng 8/2011, các nhà nghiên cứu tại MIT tuyên bố rằng họ đã tìm ra một loại thuốc mới có khả năng chống lại bất cứ loại virus nào. Thuốc hoạt động theo cơ chế trục xuất virus ra khỏi tế bào và tiếu diệt chúng, để lại những tế bào lành mạnh. Thuốc mới đã diệt được 15 loại virus trong thử nghiệm trên súc vật và người nhe virus gây cúm gà, cảm lạnh và bại liệt.

Trong khi thuốc kháng sinh chữa trị tương đối dễ dàng các bệnh nhiễm vi khuẩn thì vẫn rất ít thuốc chữa trị được các bệnh nhiễm virus. Phát minh của các nhà nghiên cứu MIT có triển vọng trong việc chữa trị bệnh nhiễm HIV và các bệnh bẩm sinh.

14. Tế bào T biến tính di truyền chống lại bệnh bạch cầu

Tháng tám năm 2011, các nhà khoa học Trung tâm nghiên cứu ung thư và Cao đẳng Y khoa thuộc ĐH Pennsylvania (HoaKỳ) đã giúp các bệnh nhân mắc bệnh "vô phương cứu chữa" thuyên giảm bệnh được 1 năm bằng cách dùng kỹ thuật chống-bệnh bạch cầu.

Các nhà nghiên cứu đã dùng tế bào T của chính bệnh nhân đã biến tính di truyền, trước hết để loại trừ các tế bào từ cơ thể bệnh nhân, sau đó tạo ra một protein (CAR) hoạt động tương tự một kháng thể. Protein này nằm lại trên bề mặt tế bào T và bị hút về phía các protein CD19 là tế bào của bệnh bạch cầu. Mỗi bệnh nhân dược tiếp nhận những tế bào T đã biến tính này sẽ giảm được khoảng 2 pound (tương đương 1 kg) khối u.

Phát minh đột phá này không những đưa đến việc chữa bệnh bạch cầu và những bệnh ung thư khác có hiệu quả hơn mà còn gây ra ít hiệu ứng phụ hơn so với các phương pháp truyền thống như Hoá trị liệu (chemotherapy) chẳng hạn.

Tuấn Hà