10 สุดยอดค้นพบปี 47

10 : ไปไหนก็เจอแต่ยีน

ฟังแล้วอาจดูเกินเลยไปหน่อย ถ้าไม่เชื่อลองตักน้ำจากก้นมหาสมุทรมาส่องดูก็พบดีเอ็นเอ อยู่ในนั้น ลองจับมาถอดรหัสพันธุกรรมดูก็จะพบสิ่งมีชีวิตในรูปแบบของอินทรีพย์อยู่้ข้างใน

นักชีววิทยาทีมหนึ่งได้ท่องเรือไปทั่วทะเลซาร์กาลโซ เก็บตัวอย่างน้ำออกมาส่องตรวจพบยีนใหม่ถึง 1 ล้านยีนในตัวอย่างน้ำ 1,500 ลิตร ส่วนทีมวิจัยด้านจีโนมอีกชุดหนึ่งได้ลงไปศึกษาสังคมของจุลชีพแปลก ๆ ที่ห่างออกไปจากจุดของทีมแรกราว 1 กิโลเมตร เหมือนที่ทิ้งร้าง พวกเขาพบสิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตอยู่ในที่มืด และสร้างพลังงานขึ้นจากการย่อยธาตุเหล็กบนแอ่งน้ำบนพื้นเหมืองพบดีเอ็นเอใหม่ 5 ชนิด และในเอนไซม์ยังพบจุลชีพ 5 ชนิดที่อาศัยซึ่งกันและกันเพื่อดำรงอยุ่ในสภาพแวดล้อมที่ยากจะใช้ชีวิตอยู่ได้

9 : พันธมิตรเสริมสร้างสุขภาพ
ช่วงที่ผ่านมามีความร่วมมือกันหลายฝ่ายระหว่างประเทศร่ำรวย สหประชาชาติ นักวิชาการ บริษัทผลิตยา และองค์การกุศล เพื่อร่วมกันพัฒนายาให้กับประเทศยากจน

และปีนี้ ได้เกิดความร่วมมือกันระหว่างภาครัฐและเอกชนในการพัฒนายา อาทิ โครงการพัฒนาวัคซีนมาลาเรีย ในโมซัมบิก และความพยายามที่จะพัฒนายาต้านเอชไอวีให้กับประเทศยากจน

8 : โครงสร้างใหม่ของน้ำ

แม้จะได้ศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างของน้ำมาเป็นศตวรรษ แต่พอหันมาศึกษาเกี่ยวกับน้ำทีไร นักวิทยาศาสตร์มีอันต้องปวดเศียรทุกทีไป ในปีนี้มีงานศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างและพฤติกรรมทางเคมีของสสารที่คุ้นหน้าคุ้นตาเราท่านดีอยู่แล้ว และหากงานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการยอมรับกันทั่วไป รับรองได้ว่าจะส่งผลกระทบต่อวงการวิทยาศาสตร์ ตั้งแต่เคมีไปจนถึงบรรยากาศทีมนักวิจัยสหรัฐ เยอรมนี สวีเดน และเนเธอร์แลนด์ รายงานว่า โครงสร้างของน้ำที่เขียนไว้ตั้งแต่ร้อยปีที่แล้วอาจเขียนผิด นักทฤษฎีเชื่อว่าน้ำประกอบขึ้นจากธาตุออกซิเจนและไฮโดรเจนต่อกันเป็นเครือข่าย โดยที่โมเลกุลของน้ำแต่ละตัวจะต่อเข้ากับโมเลกุลของน้ำอีก 4 ตัวในโครงสร้างแบบสายโซ่

ทีมงานชุดใหม่นี้ได้ใช้รังสีเอกซเรย์ซินโครตรอนทำการวัดพบว่า โมเลกุลของน้ำหลายตัวต่อกับโมเลกุลน้ำที่อยู่ใกล้ๆ เพียงสองตัวเท่านั้น ฟังแล้วไม่ต้องรีบเร่งเขียนตำราเคมีใหม่ในตอนนี้ เพราะจากการวิเคราะห์ด้วยข้อมูลเอกซเรย์จากทีมวิจัยชุดอื่นยังคงสนับสนุนทฤษฎีเดิมอยู่ ในปีหน้าที่จะถึงนี้ ประเด็นโครงสร้างน้ำคงได้ถกเถียงกันสนุก

7 : ความหลากหลายทางชีวภาพลดลง

จากการประเมินจำนวนของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำทั่วโลกของ Conservation International และ World Conservation Union ผลออกมาไม่สู้ดีนัก นักวิจัยพบว่าสัตว์เลื้อยคลานที่พบแล้วทั้งสิ้น 5,700 สายพันธุ์ โดยร้อยละ 30 อยู่ในภาวะเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ ขณะที่บางส่วนใกล้สูญพันธุ์มากที่สุด

ที่น่าตกใจยิ่งไปกว่านั้น คือ ราวร้อยละ 50 ของพันธุ์สัตว์เหล่านี้จะสูญพันธุ์ไปจากโลกในศตวรรษหน้า อันเป็นผลจากการขยายพื้นที่ทำกิน ทำให้สัตว์หลายชนิดไร้ที่อยู่อาศัย และยังมีอีกบางสาเหตุที่ยังหาคำตอบไม่ได้

นักธรรมชาติวิทยาได้ติดตามพันธุ์ผีเสื้อ พืช และนกในอังกฤษเป็นเวลา 40 ปี แต่สถิติที่ออกมาทำให้หลายฝ่ายไม่สบายใจ ในการสำรวจประจำปีพบว่า ประชากรของผีสื้อในพื้นที่ 10 ตารางกิโลเมตร ลดลงร้อยละ 13 ขณะที่นกพันธุ์ต่างๆ ในอังกฤษมีจำนวนลดลงร้อยละ 50 พืชพื้นเมืองร้อยละ 28 หายไปจากพื้นที่ทุก 1 ตารางกิโลเมตร นอกจากนี้ ความอุดมสมบูรณ์ของความหลากหลายทางชีวภาพลดลง เนื่องจากเกิดการสะสมของธาตุไนโตรเจนที่เป็นอนินทรีย์ อันเป็นผลพวงจากกระบวนการผลิตของภาคอุตสาหกรรม

6 : พัลซาร์คู่

ปีนี้ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เป็นปลื้มกันเป็นสองเท่าเมื่อค้นพบระบบพัลซาร์คู่ ซึ่งเป็นการหมุนตัวของดาวนิวตรอนที่ปล่อยคลื่นรังสีเข้มข้นเป็นลำยาวทะลุออกมาในอวกาศ คุณสมบัติของพัลซาร์คู่นี้ถึงกับทำให้นักทฤษฎี และนักสังเกตดาราศาสตร์อุทานออกมาดังๆ ว่า เป็นการค้นพบที่สำคัญในประวัติศาสตร์การศึกษาดาวนิวตรอนในรอบ 36 ปีที่ผ่านมา

นักวิจัยคาดว่า พัลซาร์ดาวคู่นี้จะนำมาใช้ตรวจสอบทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอนสไตน์ได้ดีที่สุด และถ้าพบอะไรบางอย่างที่ต่างไปจากทฤษฎีที่ไอนสไตน์ว่าไว้ ก็น่าจะเป็นสภาพแรงดึงดูดมหาศาลของดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์อยู่ระหว่างการเคลื่อนตัวของพัลซาร์ ซึ่งกำลังม้วนตัวเข้าหากัน และจะชนกันในอีก 85 ล้านปีข้างหน้าอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

5 : ขุมทรัพย์ดีเอ็นเอ

ผลจากโครงการถอดรหัสพันธุกรรมมนุษย์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกระบวนการทำงานของยีนมากขึ้น และยังพบว่ามียีนเพียง 10% เท่านั้นที่มีบทบาทสำคัญในการผลิตโปรตีน ที่เหลือเป็นแค่ยีนขยะที่ไม่เป็นประโยชน์ แต่การศึกษาที่พบในปีนี้ทำให้มุมมองเกี่ยวกับยีนขยะต้องเปลี่ยนไป เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบบทบาทพระรองของยีนขยะที่คอยเกื้อกูลให้ยีนพระเอกทั้งหลายทำงาน ได้ถูกต้องตามบทบาทของตัวเอง

ในบริเวณที่เต็มไปด้วยยีนขยะเหล่านี้ ประกอบด้วยลำดับเบสที่มีความยาวเพียง 500 เท่านั้น ซึ่งถูกขนานนามว่า นักกระตุ้น(activators)มีหน้าที่เร่งการแสดงออกของยีน โดยไปรวมตัวเข้ากับโปรตีนที่เรียกว่า transcription factor ความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในการจัดเรียงตัวของ trancription factor อาจทำให้ยีนมีการแสดงออกต่างกัน และรายงานที่ศึกษาในปีนี้ได้ชี้ให้เห็นว่า ตัวกระตุ้นเหล่านี้เป็นต้นตอของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับยีน และนำไปสู่การปรากฏตัวของสายพันธุ์ใหม่

4 : การควบแน่นควอนตัม

นับเป็นอีกปีแห่งความสำเร็จของกลศาสตร์ฟิสิกส์อีกปีหนึ่ง เมื่อนักฟิสิกส์สหรัฐและออสเตรียสามารถเหนียวนำอะตอมของธาตุเฟอร์มิออนให้รวมตัวกันเป็นอะตอมเดียว หรือซูเปอร์อะตอม

เมื่อปี 2538 นักวิจัยจากสหรัฐเช่นกัน สามารถทำให้อะตอมของโบสันเย็นตัวลงถึงจุดที่ทำให้อะตอมมีภาวะควอนตัมเดี่ยว ซึ่งมีพฤติกรรมเหมือนกับซูเปอร์อะตอม ส่วนความสำเร็จของทีมนักวิทยาศาสตร์เมื่อเดือนธันวาคมที่แล้ว เป็นการเหนี่ยวนำให้ธาตุเฟอร์มิออนมีพฤติกรรมเหมือนกับโบสัน ซึ่งการหมุนตัวของอะตอมทำให้มันสามารถรวมตัวกันเป็นอะตอมเดี่ยวได้ แต่การหมุนตัวของอะตอมเฟอร์มิออนจะต่างไปตรงจุดนี้ ทำให้อะตอมของเฟอร์มิออนไม่สามารถควบแน่นได้ เนื่องจากอิเล็กตรอนที่มีประจุลบสองตัวจะคอยกันและกันไม่ให้เข้ามาใกล้กันเกินไป นักวิจัยจึงล่อหลอกโดยดึงให้อะตอมของเฟอร์มิออนจับคู่กันเป็นโมเลกุล และมีพฤติกรรมการหมุนเหมือนกับโบสัน และทำให้เกิดการควบแน่นได้ในลักษณะเดียวกัน

การค้นพบดังกล่าวช่วยไขปริศนาที่ยากที่สุดเรื่องหนึ่งของฟิสิกส์ คือ พฤติกรรมของอิเล็กตรอนในวัสดุที่มีความซับซ้อน ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการเข้าใจตัวนำยิ่งยวดในอุณหภูมิสูง การทดลองดังกล่าวช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจพฤติกรรมที่เปลี่ยนแปลงของอะตอมมากขึ้น

3 : สงครามโคลนนิง

ผู้ที่ติดตามอ่านข่าวจากหนังสือพิมพ์ประเภทเล่นข่าวหวือหวาคงรู้สึกเป็นแค่ข่าวเก่า แต่ความสำเร็จของทีมวิจัยเกาหลีใต้ในการใช้เทคโนโลยีเคลื่อนย้ายนิวเคลียสเพื่อสร้างมนุษย์ขึ้นมาใหม่ หรือเรียกว่าโคลนนิง ถือเป็นหลักฐานครั้งแรกที่เทคนิคดังกล่าวสามารถใช้ได้ผลจริงกับเซลล์มนุษย์ ขัดแย้งกับงานศึกษาก่อนหน้านี้ที่ระบุว่า ตำแหน่งของโปรตีนที่ทำให้เซลล์แบ่งตัวในไข่ของสัตว์ประเภทไพรเมตอาจขัดขวาง กระบวนการก่อตัวของตัวอ่อนจากการใช้เทคนิค โคลนนิง ความสำเร็จของทีมนักวิทยาศาสตร์เกาหลีใต้ครั้งนี้มาจากปัจจัย 2 ตัว ได้แก่ กรรมวิธีในการย้ายนิวเคลียสจากไข่อย่างละมุนละม่อม และการได้รับบริจาคไข่มากขึ้น 242 ฟองจากสตรีสาว 16 รายในการดำเนินโครงการนี้

นักวิจัยไม่ได้พยายามสร้างตัวจำลองของมนุษย์ แต่มีเป้าหมายที่จะผลิตเซลล์ไลน์ของสเต็มเซลล์ หรือ เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนเพื่อนำมาใช้ศึกษาแนวทางใหม่ๆ ในการรักษาโรคที่มีความซับซ้อน หรืออาจใช้ทดแทนเซลล์ที่เสียหายโดยที่ไม่ถูกเซลล์ร่างกายปฏิเสธ

นับตั้งแต่ แกะดอลลี่ถูกโคลนนิงเมื่อปี 2540 สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนับร้อยชนิดได้ถูกโคลนนิงออกมาเรื่อยๆ และได้สร้างกระแสวิพากษ์วิจารณ์ตลอดจนผลกระทบทางการเมืองและจิตวิทยาในวงกว้าง

คณะกรรมการจริยธรรมในอังกฤษและสหรัฐ ห้ามไม่ให้ใช้ไข่สตรีมาทำการทดลอง ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องใช้ไข่สำหรับทำเด็กหลอดแก้วที่ผสมเชื้อแล้วแต่ไม่ติดมาใช้แทน ทว่าไข่ประเภทนี้นอกจากหายากกว่า แล้วยังแข็งแรงสู้ไข่ใหม่ๆ ที่ได้จากรังไข่โดยตรงไม่ได้

ความสำเร็จในการสร้างตัวอ่อนด้วยเทคนิคโคลนนิงของเกาหลีใต้เป็นตัวกระตุ้น ให้ผู้มีสิทธิลงคะแนนเสียงในรัฐแคลิฟอร์เนียโหวตรับรองการก่อตั้งเงินทุน 3,000 ล้านดอลลาร์ เพื่อสนับสนุนงานวิจัยด้านสเต็มเซลล์และเทคนิคการย้ายนิวเคลียสมนุษย์ แต่สำหรับในรัฐอื่น หรือประเทศอื่น โอกาสที่จะได้รับการสนับสนุนในเรื่องนี้แทบจะไม่มีความเป็นไปได้เลย

2 : ฮอบบิต มนุษย์แคระนอกจอ
บางครั้งการค้นพบที่สำคัญกลับมาจากหลักฐานชิ้นเล็ก ๆ และเมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมานี่เอง ทีมนักวิจัยร่วมอินโดนีเซียและออสเตรเลีย ได้ประกาศการค้นพบกะโหลกมนุษย์ตัวเล็กพันธุ์ใหม่ในถ้ำบนเกาะฟลอเรส ประเทศอินโดนีเซีย นักวิจัยบางรายถึงกับประกาศว่าการค้นพบครั้งนี้เป็นการค้นพบครั้งสำคัญที่สุดแห่งกึ่งศตวรรษ ของการวิจัยทางด้านมานุษยวิทยา

ถ้าเป็นจริงอย่างที่ทีมวิจัยกล่าวอ้าง มนุษย์ โฮโมฟลอเรไซเอนซิส จะเป็นตัวพิสูจน์ที่ชี้ให้เห็นว่ามนุษย์ยุคใหม่ใช้ชีวิตร่วมโลกเดียวกับมนุษย์โฮมินิดอย่างน้อยเมื่อประมาณ 18,000 ปีมาแล้ว หัวกะโหลกที่พบบนเกาะนี้มีขนาดเล็ก โดยมีพื้นที่สมองเพียง 380 เซนติลิตร หรือประมาณน้ำอัดลมขนาดกลาง (cc.) เทียบกับมนุษย์ โฮโมซาเปียน ที่มีสมองขนาด 1,400 ซีซี ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงตั้งสันนิษฐานว่า มนุษย์ฟลอเรสนี้วิวัฒนาการมาจาก โฮโมอีเร็ก ตุส ที่ติดอยู่บนเกาะที่โดดเดี่ยวแห่งนี้และมีวิวัฒนาการของขนาดตัวเล็กลงเนื่องจากทรัพยากรที่จำกัดบนเกาะ

สภาพอัตคัดบนเกาะที่ส่งผลให้เกิดสภาพแคระแกร็น มีหลักฐานพบกันก่อนหน้านี้แล้วกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นๆ ด้วย อาทิ ช้างแคระ ซึ่งพบในถ้ำแห่งเดียวกันนี้ ซึ่งคาดว่ามนุษย์ได้พัฒนาเครื่องมือหินทันสมัยมาใช้ล่า แต่การค้นพบมนุษย์ โฮโมฟลอเรไซเอนซิส เป็นหลักฐานชิ้นแรกที่แสดงว่ามนุษย์ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมที่กดดันเช่นกัน

อย่างไรก็ดี นักวิจัยบางรายยากที่จะทำใจเกี่ยวกับการค้นพบมนุษย์สายพันธุ์ใหม่ที่มีวิวัฒนาการตัวเล็กลง และแย้งว่าการที่มนุษย์ฟลอเรสมีขนาดตัวที่ย่อลงนี้แท้จริงเป็นแค่มนุษย์ ยุคใหม่ที่ป่วยเป็นโรคผิดปกติทำให้สมองขนาดเล็กลง ประเด็นโต้แย้งดังกล่าวยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ และยังต้องรอการวิเคราะห์ชิ้นส่วนอื่นๆ ของมนุษย์แคระชิ้นอื่นที่พบในถ้ำแห่งนี้ด้วย แต่อย่างน้อยการค้นพบกระดูกมนุษย์แคระนี้แปลว่าคงต้องมีมนุษย์แคระอื่นอีก ที่รอคอยการค้นพบ

1 : ดาวแดงเดือดจนน้ำแห้ง

ไม่แปลกใจเลยที่อันดับหนึ่งจะเป็นความสำเร็จของหุ่นสำรวจภาคพื้นดินที่ชื่อ "ออพพอทูนิตี้ และสปิริต" หุ่นยนต์สองตัวที่องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งสหรัฐ (นาซา) ส่งไปสำรวจดาวอังคารเพื่อพิสูจน์ให้เห็นว่า บนดาวอังคารมีหรือเคยมีสิ่งมีชีวิตและน้ำอยู่หรือไม่

ออพพอทูนิตี้ และสปิริต ได้ลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคารเมื่อต้นปี 2547 หุ่นยนต์สองตัวนี้ค้นพบว่า นอกจากโลกที่เราอาศัยอยู่นี้ ดาวอังคารเป็นสถานที่อีกแห่งหนึ่งในจักรวาลที่เคยมีสิ่งมีชิวิตอาศัยอยู่ หุ่นทั้งสองตัว ได้พบร่องรอยของทางน้ำในอดีต แต่เหือดแห้งไปแล้วในวันนี้

นักวิทยาศาสตร์สงสัยกันมานานแล้วว่า ในอดีตนานมาแล้ว ดาวอังคารน่าจะมีแหล่งน้ำอยู่บนพื้นผิวดาวที่เกื้อหนุนให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ได้ ย้อนไปเมื่อประมาณ 30 ปีก่อน นาซาเคยส่งยานไวกิ้งไปหาคำตอบเดียวกันนี้ และได้เบาะแสบางอย่างเกี่ยวกับน้ำบนดาวอังคาร แต่นักวิทยาศาสตร์เองก็ยังไม่แน่ใจนักว่าภาพที่ดูเหมือนเป็นทางน้ำที่เซาะไปตามร่องเขา หรือสายธารที่เห็นจากกล้องที่โคจรอยู่นอกดาวแดง เป็นร่องรอยของน้ำที่เคยมีอยู่บนดาวอังคาร จริงหรือไม่ และการลงไปสำรวจดาวอังคารของออพพอทูนิตี้ และสปริต ซึ่งแยกย้ายกันไปสำรวจคนละซีกดาว ได้ช่วยทำให้เกิดความกระจ่างชัดขึ้นว่า ครั้งหนึ่งดาวอังคารเคยมีน้ำอยู่จริง

นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า เมื่อหลายพันล้านปีมาแล้ว ดาวอังคารมีอุณหภูมิที่ร้อนและมีน้ำอยู่นานพอที่ทำให้เกิดเป็นทะเลตื้นๆ ขึ้นมา แต่บางครั้งก็กลับแห้งขอดเป็นพื้นเค็มที่มีขนาดประมาณรัฐโอคลาโฮมา น้ำจำนวนมากพอดูซึมผ่านพื้นเค็มที่หนาประมาณ 300 เมตร ใต้พื้นที่เต็มไปด้วยเกลือนี้มีชั้นของตะกอนเกลือสกปรก ซึ่งยังคงชุ่มน้ำ เป็นเวลานานอยู่พักหนึ่งจนสามารถก่อตัวเป็นแร่เหล็กที่มีขนาดเท่าลูกแก้วขึ้นมา

อีกฟากหนึ่งของดาว จากการสำรวจของหุ่นยนต์พบร่องรอยของน้ำบาดาลตื้นๆ ที่ขังอยู่นานพอที่จะแปรสภาพสิ่งที่ดูเหมือนเป็นเถ้าภูเขาไฟที่หนานับร้อยเมตร ให้กลายเป็นหินที่อุดมไปด้วยธาตุเหล็ก และจากการวัดด้วยคลื่นสเปกตรัมที่อยู่บนยานมาร์เอ็กซ์เพรสที่โคจรอยู่รอบดาวแดง แสดงให้เห็นว่าใต้ผิวดาวอังคารมีตะกอนเกลือจากหินที่ครั้งหนึ่งเคยมีน้ำไหลผ่าน และถูกซัดตกเป็นชั้นตะกอนรองอยู่ใต้แอ่งกระทะที่ไหนสักแห่ง

อย่างน้อย ในวันนี้เราได้รู้ชัดแล้วว่า ในอดีต นอกจากดาวอังคารจะมีแหล่งน้ำ ยังเป็นดาวที่สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงอยู่ได้ด้ว