Jadrová fúzia, umelá inteligencia či upravené vakcíny. Slovenskí vedci hodnotia prelomové objavy a výskumy roku 2022

Svetovú vedu v roku 2022 do veľkej miery stále zamestnávala pandémia covidu-19, no uskutočnilo sa aj množstvo ďalších štúdií a experimentov, ktorých výsledky ovplyvnia a často aj výrazne zlepšia našu budúcnosť. Slovenských vedcov sme sa preto opýtali, čo v roku 2022 považovali za najvýznamnejšie objavy, výskumy či zistenia vo vede a výskume.

Pavol Šajgalík

predseda Slovenskej akadémie vied

Ak je pravda, že sa v Kalifornii podarilo uskutočniť prvý kontrolovaný experiment termojadrovej fúzie, tak toto považujem za prelomový objav tohto roka a možno aj tohto storočia. Pretože kontrolovaná termojadrová fúzia je riešením získavania energie z jadra pre ďalšie generácie. Sám si spomínam, že už v 70. rokoch, keď som končil vysokoškolské štúdium, bola termojadrová fúzia horúcou témou. Ako vidíme, od konca 70. rokov prešlo viac ako 40 rokov a tento problém stále nie je vyriešený. Ak sa tento experiment reálne potvrdí, potom je to prelomový objav pre celé ľudstvo.

Boris Klempa

virológ, Virologický ústav BMC SAV

Vo vede je jeden rok veľmi dlhý čas a objavov, ktoré sú svojím spôsobom prelomové, je v každej vednej disciplíne určite veľa. Preto som si nevybral akademickú oblasť, ale skôr takú praktickú.

Pre mňa je udalosťou roka príchod upravených mRNA vakcín proti covidu-19. Mám na mysli predovšetkým tie, ktoré sú upravené proti BA.4/5. Možnosť rýchlych úprav mRNA vakcín bola totiž od začiatku zdôrazňovaná ako veľká výhoda tejto technológie. Napriek tomu sa dlho očkovalo pôvodnými vakcínami a verejnosť z toho už právom mohla byť zmätená.

Preto považujem za veľmi dôležité, že už bol rýchlym úpravám prispôsobený aj celý regulačný proces a vďaka tomu sme sa mohli túto jeseň reálne očkovať vakcínami proti v tom momente cirkulujúcim variantom. Bolo to vlastne prvýkrát. Cestička je už teda definitívne prešliapaná a môžeme očakávať, že sa s mRNA vakcínami budeme čoraz častejšie stretávať aj pri iných infekčných či dokonca aj onkologických ochoreniach.

Dominika Fričová

neurobiologička, Neuroimunologický ústav SAV

Keďže pracujem s technológiou na editovanie génov CRISPR/Cas9, v januári 2022 ma nadchla správa o transplantácii zvieracieho srdca človeku. Donorom srdca bolo prasa, ktoré malo genóm pozmenený tak, aby nedochádzalo k imunologickému odmietnutiu transplantovaného orgánu.

Transplantácia prebehla úspešne, pacient však dva mesiace po operácii zomrel. Podľa výsledkov patológie síce nedošlo k imunologickej reakcii na transplantát, ale srdcový sval zlyhal pravdepodobne v dôsledku medikácie, ktorú pacient užíval, alebo v dôsledku latentnej infekcie vírusom v srdcovom svale, ktorá nebola zistená pred transplantáciou.

Možno je zvláštne uvádzať tento príklad ako jeden z najväčších objavov uplynulého roka, keďže nemal šťastný koniec. Na druhej strane progres (ani vo vede) nikdy nie je lineárny. Tento výskum otvára úplne nové možnosti liečby a som presvedčená, že optimalizácia jednotlivých krokov bude časom viesť k záchrane života mnohých ľudí.

Richard Kollár

aplikovaný matematik, Katedra aplikovanej matematiky a štatistiky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave

V matematike bude pravdepodobne najväčším objavom nedávny progres amerického matematika Yitanga Zhanga z UC Santa Barbara, ktorý v preprinte demonštruje výrazný posun v riešení jedného z centrálnych problémov modernej matematiky. Jeho zhruba 100-stranový dôkaz odhadu polohy takzvaných Landauových-Siegelových nulových bodov momentálne ešte preverujú ďalší matematici, ale ak sa potvrdí, budeme zase o krok bližšie k dôkazu zovšeobecnenej Riemannovej hypotézy. Tá má silné implikácie pre štatistické rozloženie prvočísel, ale aj iné dôležité matematické problémy.

Pre spoločnosť je však zrejme najväčším vedeckým zistením spustenie prístupu verejnosti k pokročilým technológiám umelej inteligencie. Už prvé verzie aplikácií na tvorbu obrázkov z textu, ako Dall-E, Stable Diffusion alebo chatbot ChatGPT, znamenajú výrazný prelom a budú mať vplyv na rôzne oblasti nášho života. Ich budúce verzie, ktoré prídu čoskoro, zrejme úplne zmenia spôsob, ako sa budeme pozerať na vzdelávanie, tvorivosť či komunikáciu. Dôsledky týchto technológií na náš život si zrejme dnes nevieme poriadne ani predstaviť.

Pavol Čekan

biochemik, zakladateľ a CEO spoločnosti MultiplexDX

Vyberám tabletku na covid – Paxlovid. Vakcíny boli mimoriadne úspešné pri znižovaní rizika úmrtia na covid-19, ale nemôžu sa podávať, ak má niekto pozitívny test alebo ak je potrebná akútna liečba. Liek vyvinutý spoločnosťou Pfizer sa ukázal ako účinný pri znižovaní pravdepodobnosti, že osoba bude trpieť závažnými príznakmi, keď sa podá na začiatku infekcie (do 5 dní od začiatku symptómov).

Počiatočné zistenia preukázali, že liek znižuje riziko hospitalizácie o 89 percent. Liek účinkuje tak, že narúša schopnosť vírusu replikovať sa v infikovanej bunke. Novšie zistenia naznačujú, že Paxlovid môže byť dokonca účinný pri liečbe a zmierňovaní symptómov dlhotrvajúceho covidu – ktoré sa doteraz často zdali neliečiteľné.

Samuel Kováčik

teoretický fyzik, Katedra teoretickej fyziky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave

Tento rok bol prelomový vo viacerých oblastiach, prišiel Webbov teleskop, progres vo fúznej energii či v genetických technológiách. Pre môj výskum je však zaujímavé niečo, o čom sa prakticky nehovorilo – extrémne silný gama záblesk GRB 221009A. Fotóny z neho mali energie také vysoké, že sú nekompatibilné s aktuálnou fyzikou.

Možným vysvetlením je dôsledok kvantovej štruktúry priestoru; na tejto téme viacerí roky pracujeme. Takýto silný záblesk je nepredstaviteľne vzácny a bez hanby sa dá označiť za dar z neba. Udial sa len túto jeseň, takže stále prebiehajú analýzy. Tento jav však vo mne vyvolal najväčšie vzrušenie.

Alexandra Bražinová

epidemiologička, Ústav epidemiológie Lekárskej fakulty UK v Bratislave

Keďže som epidemiologička, zaujíma ma, akú záťaž pre spoločnosť spôsobujú jednotlivé ochorenia a ako môžeme túto záťaž zmenšovať. Z tohto dôvodu považujem za zistenie roka 2022 to, že podľa nedávno dokončenej štúdie je vakcína proti malárii účinná. Malária patrí celosvetovo medzi hlavné príčiny úmrtí detí a účinná vakcína zachráni mnoho životov.

K ďalším zisteniam zo sveta vakcín za uplynulý rok patrí úspešný začiatok vývoja univerzálnej vakcíny proti chrípke. Chrípka vedie každoročne aj u nás k vysokej chorobnosti a nadmernej úmrtnosti, takže účinná univerzálna vakcína, ktorá by sa nemusela každý rok upravovať, by bola skvelá správa. Už len vedieť presvedčiť ľudí, že očkovanie je najúčinnejšia a najspoľahlivejšia prevencia. Keď prídeme na to, ako efektívne komunikovať význam a bezpečnosť očkovania, to bude objav nielen roka, ale priam storočia.

Michaela Musilová

astrobiologička, riaditeľka stanice HI-SEAS na Havaji, kde vedie simulované misie na Mesiac a Mars v spolupráci s NASA a ESA

Zaujímavých objavov a úžasných nových dát (ako tie z Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba) bolo tento rok celkom dosť. Ak si mám vybrať len jeden objav, tak je to objav s veľkým potenciálom – úspešná reakcia jadrovej fúzie, ktorej výsledkom bol čistý energetický zisk z National Ignition Facility v Národnom laboratóriu Lawrence Livermore v Kalifornii.

Je to prelomový objav, keďže ide nielen o obrovský pokrok v desaťročnom úsilí o uvoľnenie nekonečného zdroja čistej energie. Ide totiž o objav, ktorý má potenciál pomôcť ukončiť závislosť ľudí od fosílnych palív. Takéto technológie, ak sa ich v neďalekej budúcnosti podarí aplikovať do každodenného života, budú kľúčové pri riešení problémov spojených s klimatickými zmenami. Napríklad v podobe spomínanej náhrady fosílnych palív takouto čistou energiou.

Lucia Balážová

fyziologička, oddelenie výskumu metabolických porúch, BMC SAV

V roku 2022 nastali významné pokroky práve v oblasti, ktorá je mne najbližšia, či už sú to nové lieky na redukciu cholesterolu alebo na liečbu diabetu. No práca publikovaná v Nature s názvom Neuromodulácia miechy závislá od aktivity rýchlo obnovuje motorické funkcie trupu a nôh po úplnej paralýze je dôkaz, že veda dokáže robiť zázraky, a za mňa top míľnik roku 2022.

Elektrická stimulácia neurónov pomocou špeciálnych implantátov umožní pohyb ľuďom, ktorí boli v dôsledku poranenia miechy kompletne paralyzovaní niekoľko rokov. Fascinujúce je, že už po prvom dni terapie títo pacienti dokázali nielen stáť, ale aj chodiť a vykonávať ľahké športové aktivity, ako plávanie či bicyklovanie.

Patrícia Pečnerová

evolučná biologička a genetička, Kodanská univerzita v Dánsku 

Udalosťou roka pre mňa ako evolučnú biologičku bolo to, že Svante Pääbo získal Nobelovu cenu za výskum evolučnej histórie ľudí a ich príbuzných – neandertálcov a denisovanov. Tým slávil celý odbor paleogenetiky.

Spomedzi vedeckých objavov by som za rok 2022 vybrala štúdiu svojich kolegov z Kodanskej univerzity, ktorým sa podarilo prečítať DNA staršiu ako dva milióny rokov. Samozrejme, má to pre mňa osobný význam, keďže tým prekonali náš vlastný rekord. Je to však aj vedecky významný míľnik, pretože použitím environmentálnej DNA nám dovolili nahliadnuť do celého ekosystému, ktorý už dnes na Zemi neexistuje.

Pavol Siman

geológ, Ústav vied o Zemi SAV

Za obrovský prínos považujem budovanie globálneho informačného systému údajov na čoraz podrobnejšie mapovanie prúdenia morí a oceánov. Morské a oceánske prúdy totiž možno považovať nielen za zdroje živín a kyslíka pre hlboké časti oceánov, ale predovšetkým za stabilizačný faktor klímy na našej planéte. Pokrok sa tu dosahuje v období od roku 2018. Ak budeme mať k dispozícii čoraz presnejšie dôležité informácie o stave a prípadných zmenách, môžeme lepšie predikovať vývoj klimatických fenoménov.

Druhou dôležitou oblasťou je vývoj nových druhov batérií, ktoré môžu mať menej náročné technológie z hľadiska exploatácie surovinových zdrojov, aby sme si svojou nenásytnosťou po zdrojoch ešte viac nezničili planétu, na ktorej žijeme. A tretím „headlinom“ je jasný apel, že ďalej to so súčasným ekonomickým a energetickým systémom zabezpečenia nepôjde a že sa rútime do katastrofických scenárov, napríklad na aprílovom Medzivládnom paneli o zmene klímy (IPCC).

Barbara Lášticová

sociálna psychologička, riaditeľka Ústavu výskumu sociálnej komunikácie SAV

Psychológia, ktorá je mojou materskou disciplínou, sa v roku 2022 zaoberala predovšetkým psychologickými súvislosťami zásadných spoločenských otázok, ktorým čelí globálna komunita. Skúmali sa najmä spoločenské nerovnosti a možnosti ich vyrovnávania, postoje a správanie spojené s klimatickou zmenou, budúcnosť práce a pracovnej sily, duševné zdravie a well-being, postoje k očkovaniu a váhanie pri očkovaní, ako aj vplyv dezinformácií na správanie a rozhodovanie ľudí.

V oblasti medziskupinových vzťahov, ktorej sa venujem, považujem za významný výsledok, ktorý priniesol výskum medzinárodného tímu pod vedením Tabey Hässlerovej z Univerzity v Zürichu publikovaný v Journal of Personality and Social Psychology. V jej tíme si položili otázku, akú úlohu zohráva medziskupinový kontakt pri podpore sociálnej zmeny smerom k väčšej spoločenskej rovnosti. Predchádzajúce výskumy totiž upozorňovali na takzvaný sedatívny efekt medziskupinového kontaktu, ktorý u príslušníkov a príslušníčok menšín vedie k falošnej potrebe medziskupinovej harmónie a k demobilizácii pri aktivitách zameraných na nastolenie spoločenskej rovnosti.

Vychádzajúc z modelu zmierenia založeného na potrebách spoločenských skupín, predpokladali, že keď sa nerovnosť medzi skupinami vníma ako nelegitímna, členovia znevýhodnených skupín budú pociťovať potrebu zmocnenia (empowerment) a členovia zvýhodnených skupín potrebu prijatia, a že pokiaľ medziskupinový kontakt uspokojí potreby každej skupiny, mal by viesť k väčšej podpore spoločenskej zmeny.

Na vzorke vyše 11-tisíc účastníkov a účastníčok z 23 krajín potvrdili, že medziskupinový kontakt je naozaj zlučiteľný s úsilím o podporu sociálnej zmeny, ak sú uspokojené špecifické skupinové potreby. Tento výskum považujem za dôležitý preto, lebo na obrovskej medzinárodnej vzorke ukázal, že pre podporu sociálnej zmeny medzi príslušníkmi znevýhodnených aj zvýhodnených skupín je nevyhnutné, aby intervencie v oblasti medziskupinového kontaktu okrem podpory vzájomnej akceptácie poskytovali hlas aj členom znevýhodnených skupín.

Daniel Jablonski

zoológ, Katedra zoológie Prírodovedeckej fakulty UK v Bratislave

Za vedecký čin roka považujem misiu Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba. Hoci bol ďalekohľad vynesený do vesmíru koncom roka 2021, svoju funkciu začal plniť v januári 2022 a prvé snímky hlbokého poľa sme si začali užívať až v polovici roka. Vidieť tieto snímky a nesmierne cenné údaje a uvažovať o tom, čo všetko sa v nekonečnom priestore odohráva, prostredníctvom ľudského mozgu, ktorý sa evolučne formoval v priestorovo a časovo obmedzenom svete, je absolútne fascinujúce.

Obzvlášť ma potešila tohtoročná Nobelova cena za medicínu alebo fyziológiu, ktorou ocenili Svanteho Pääba za výskum evolučnej genetiky a histórie rodu Homo, teda nás všetkých.

Peter Vereš

astronóm, Astrofyzikálne centrum na Harvardovej univerzite a v Smithsonovom inštitúte

Ak sa experiment potvrdí, tak je to nukleárna fúzia, ktorá sa zrejme prvýkrát podarila s energetickým ziskom v Lawrence Livermore National Laboratory v USA (LLNL), hoci na veľmi krátko a iným spôsobom, ako sa to skúšalo doteraz. Už desiatky rokov sa experimentuje a financuje nový spôsob získavania energie na základe princípu fungovania slnečného jadra.

Fúzia je ešte efektívnejšia ako štiepna jadrová reakcia. Fúzia neprodukuje rádioaktívny odpad, netreba na ňu získavať vzácne palivo, no zároveň je dodnes takmer nemožné udržať ju na viac ako zlomok sekundy, pretože potrebuje kombináciu extrémne vysokej teploty a tlaku. Keďže taký tlak v laboratórnych podmienkach vyrobiť nevieme, treba ešte vyššiu teplotu – od 100 miliónov stupňov Celzia. Tradične sa vedci snažia dosiahnuť tieto podmienky v tokamaku a veľa sa očakávalo od európskeho laboratória ITER. V LLNL dosiahli prvý pozitívny výsledok pomocou laserov.

Milan Lapin

klimatológ, oddelenie meteorológie a klimatológie Katedry astronómie, fyziky Zeme a meteorológie Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave

Profesionálne sa zaoberám teoretickými a praktickými otázkami globálnej klimatickej zmeny spôsobenej činnosťou človeka. No v ostatných rokoch sme zaznamenali len samé negatívne správy pri riešení tohto fenoménu. Koncentrácia skleníkových plynov v atmosfére a aj celosvetový priemer teploty vzduchu dosahovali rekordne vysoké hodnoty. Politici sa na svetových klimatických konferenciách nedokázali dohodnúť na účinných krokoch smerujúcich k spomaleniu klimatickej zmeny.

Určitou iskričkou nádeje bolo spustenie pokusnej prevádzky rýchleho neutrónového reaktora v Belojarsku v Rusku v roku 2022, ktorý umožňuje výrobu veľkého množstva energie bez rádioaktívneho odpadu a bez emisie skleníkových plynov počas dlhého obdobia a navyše využíva urán-238, ktorého je na svete dostatok na mnoho storočí.

Druhou takou iskričkou nádeje bolo, že sa v štátnom vedeckom ústave Lawrence Livermore National Laboratory v USA podarilo uskutočniť termojadrovú fúziu, pri ktorej vzniklo o 20 percent viac energie, ako sa spotrebovalo pri fúzii samotnej. Úspešné uvedenie termojadrových reaktorov do praxe by znamenalo dostatok energie pre ľudstvo na dlhé obdobie bez emisie skleníkových plynov a iných škodlivých látok do prostredia. To by bol rozhodujúci krok k radikálnemu znižovaniu emisie skleníkových plynov do atmosféry Zeme.

Peter Szolcsányi

chemik, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie Slovenskej technickej univerzity v Bratislave

Za najvýznamnejší tohtoročný vedecký počin a zároveň obrovský úspech umelej inteligencie považujem softvérovú platformu AlphaFold od spoločnosti Deep Mind, ktorá umožňuje relatívne spoľahlivé predikcie 3D-štruktúry proteínov na základe ich aminokyselinovej sekvencie. Ide o doposiaľ bezprecedentný nástroj na detailné pochopenie vlastností a funkcie akýchkoľvek bielkovín, ktorý prinesie revolúciu do aktuálneho pohľadu na biológiu a jej poznávanie. Bude mať enormný vplyv nielen na hlbšie pochopenie fundamentálnych aspektov biochémie a medicíny, ale aj vývoj nových produktov a technológií v oblasti farmácie, agrochemikálií, bioinžinierstva či produkcie potravín.

Ján Baláž

kozmický inžinier, Ústav experimentálnej fyziky SAV v Košiciach 

Najviac ma v roku 2022 oslovila čerstvá informácia, že prvýkrát v histórii sa podarilo získať z termonukleárnej fúzie viac energie, než sa do nej vložilo. Bohužiaľ je to stále iba malý krôčik k zatiaľ veľmi vzdialenému cieľu, ktorým je budovať veľmi výkonné a ekologicky čisté zdroje energie na báze termojadrovej fúzie. No som presvedčený, že raz sa to podarí.

Zatiaľ nepoznáme vhodnejší zdroj pre ekologicky čistú energetickú sebestačnosť našej civilizácie a zvládnuť to je v podstate nevyhnutnosť. Preto je aj tento malý krok veľmi cenný. Táto oblasť vedy a špičkovej technológie si určite zaslúži oveľa väčšiu podporu, aby to ľudstvo zvládlo skôr, než spaľovaním fosílnych palív nezvratne zničí ekosystém našej jedinečnej planéty.

Tomáš Dado

fyzik, Technická univerzita v Dortmunde, experiment ATLAS v CERN-e

Nezvyknem rozmýšľať o vedeckých objavoch ako o „objavoch roka“, lebo až časom sa ukáže, ktoré objavy či zistenia sú prelomové. Ak by som mal vybrať objavy alebo zistenia, ktoré v tomto roku najviac zaujali v časticovej fyzike, čiže odbore, ktorému sa venujem, boli by to merania hmotnosti bozónu W a meranie anomálneho magnetického momentu miónu. V oboch prípadoch sa veľmi presne namerané hodnoty značne odlišujú od predpovede. Je to náznak novej fyziky? Čas ukáže.

V neposlednom rade by som chcel spomenúť reštart Veľkého hadrónového urýchľovača (LHC) na jar tohto roku. Aj keď to nie je nový objav alebo zistenie, nové dáta na doteraz najvyššej energií (13,6 TeV) môžu viesť k zaujímavých objavom. Kvalitu nových dát ukazuje aj fakt, že ATLAS aj CMS kolaborácie už majú výsledky, ktoré prešli internou recenziou. Na meraní z ATLAS kolaborácie sa významne podieľali aj Slováci pracujúci na zahraničných univerzitách.