Sex mellem menneske-arter og fundet af en berømt partikel: “10’erne var et stort årti for videnskaben”

Sammen med en række forskere har vi samlet de nogle af største videnskabelige gennembrud fra det sidste årti.

10'erne var et stort årti for videnskaben, lyder det fra flere danske forskere. På en række områder er der sket flere store opdagelser end i noget andet årti.

I møder det sikkert alle vegne: Artikler, der forsøger at samle op, vælge ud og skabe mening over de sidste ti år. Om det så er inden for musik, litteratur og film eller på det politiske felt.

Men I skal da heller ikke snydes for en opsamling fra videnskabens verden.

Og der er nok at komme efter her.

For op gennem 10’erne kom en række store gennembrud på en lang række videnskabelige felter. Og spørger du Mads Toudal Frandsen, der er lektor på Syddansk Universitet og forsker i teoretisk partikelfysik, har det været et spændende årti.

- At både Higgs-partiklen og tyngdebølgerne blev opdaget i det samme årti, det er luksus. Kigger vi tilbage på 00’erne og 90’erne, så var 10’erne bare i en anden liga i forhold til videnskabelige opdagelser. Det har været helt vildt, siger han.

Med hjælp fra Mads Toudal Frandsen og en række andre danske forskere har vi sammensat denne liste over nogle af de største videnskabelige gennembrud de sidste ti år.

1

Kvantecomputeren slog den klassiske computer (2019)

Her ses IBMs kvantecomputer, der fylder noget mere end en normal pc. Det er nok ikke en teknologi, vi ser hjemme i stuen lige foreløbig. (© IBM)

Vi starter med en af de nyeste opdagelser på listen.

Tidligere i år meldte Google ud, at de havde bygget en kvantecomputer, der havde opnået såkaldt “Quantum Supremacy”.

Det betyder, ifølge Kasper Green Larsen, der er lektor i datalogi på Aarhus Universitet, at en kvantecomputer kan løse beregninger, som det vil tage en almindelige computer mere end 1000 år at løse.

- I de seneste år har vi været vidne til at sandt våbenkapløb, hvor store universiteter og private firmaer, som IBM og Google, har kæmpet om at være de første til at vise Quantum Supremacy. Da Google for nyligt påsotd at have gennemført det første eksperiment, der viste Quantum Supremacy, fik det enorm medieopmærksomhed, siger han.

Og gennembruddet kan faktisk få ret stor betydning i fremtiden, forklarer han.

- Hvis det lykkes at opfinde fuldt funktionsdygtige kvantecomputere, er vi nødt til at udvikle helt nye protokoller inden for kryptering af vores data. Sådan en computer kan nemlig lynhurtigt bryde den kryptering, vi har i dag. Heldigvis er der allerede opfundet nogle af de her protokoller. Så vores sikkerhed på nettet er stadig intakt, siger han.

Kvantecomputere har potentialet til at få en stor rolle i 20’erne, vurderer han.

2

Opdagelsen af gen-saksen Crispr (2012)

Crispr - som i folkemunde bliver kaldt en gensaks - gør det muligt billigt og nemt at ændre eller fjerne gener helt fra vores genom.

I 1987 opdagede japanske forskere den såkaldte Crispr-mekanisme i en bakterie.

Men der skulle gå mange år, før vi fandt ud af, hvad den kunne bruges til.

Crispr er en forsvarsmekanisme, som nogle bakterier bruger imod virus, der forsøger at inficere dem. Ved at klippe og klistre i virussens DNA, kan bakterien uskadeliggøre den.

I 2012 lykkedes det en række forskere i USA at kombinere bakteriernes forsvarsteknik med en uskadeliggjort virus til et værktøj, som man kan bruge til at fjerne et hvilket som helst gen i dyr, planter og bakteriers DNA. Noget som tidligere var ekstremt svært og meget dyrt.

Den opdagelse er, ifølge Andreas Hougaard Laustsen, der er lektor i bioteknologi ved DTU, en af de vigtigste i rigtig mange år.

- Det man nu kan gøre med Crispr på et par måneder, skulle man før bruge flere år på. Det er virkelig et gennembrud. Vi har simpelthen fået et nyt grundvidenskabeligt værktøj, som åbner for en helt masse nye muligheder, siger han.

Og vi har kun lige kradset i overfladen i forhold til, hvad Crispr kan bruges til, vurderer han.

- Vi er først lige begyndt for at alvor at åbne for slikposen. Crispr giver nye muligheder indenfor næsten alle områder af bioteknologien, siger han.

3

Fundet af Einsteins tyngdebølger (2016)

En illustration af hvordan tyngdebølger skaber krusninger i selve rummet. (© Nasa)

I 1916 forudsagde Albert Einstein, at der måtte findes tyngdebølger. Ligesom bølger i havet skaber en urolig overflade i vandet, skaber tyngdebølger svingninger i selve rumtiden.

Tyngdebølgerne var en naturlig konsekvens af Einsteins relativitetsteori, men dengang kunne han ikke bevise, at de her bølger fandtes.

Faktisk skulle der gå 100 år, før vi fik udstyr, der var følsomt nok til at registrere bølgerne. I 2016 annoncerede en række forskere fra det såkaldte Ligo-laboratorium i Californien, at de have observeret tyngdebølger fra to sorte huller, der kolliderede.

Opdagelsen giver, ifølge Mads Toudal Frandsen, der er lektor på Syddansk Universitet og forsker i teoretisk partikelfysik, en række helt nye muligheder inden for fysikken.

- Alt det, vi ved om universet fra astronomien, har vi lært ved at studere det lys, der rammer teleskoper her på Jorden eller på satellitter. Men med opdagelsen af tyngdebølger har vi fået et helt nyt vindue til at observere universet igennem, siger han.

I dag kan vi ikke observere, hvad der skete i universet tidligere end 380.000 år efter Big Bang. Men med tyngdebølgerne kan vi måske blive klogere på det helt tidlige univers, vurderer han.

- I princippet kan vi bruge bølgerne til at studere, hvad der foregik i det helt tidlige univers. Men de her bølger er ekstremt svære at detektere. Da LIGO opdagede dem, målte de på forskydninger i en tusindedel af en protons bredde, så det er meget små ændringer, som kræver ekstremt følsomt udstyr. Det kan derfor godt være, der går mange år, før måling af tyngdebølger fra det tidlige univers bliver hverdagskost, siger han.

4

Mennesket er 100.000 år ældre, end vi troede (2017)

Her ses en rekonstruktion af det kranie, der blev fundet i Jebel i Marokko og som viste sig at være 100.000 år ældre, end vi regnede med. Mennesket her levede for 300.000 år siden. (© Philip Gunz / Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)

Et af de helt store gennembrud var, da forskere fandt ud af, at vi mennesker - altså Homo sapiens - gik rundt på kloden hele 100.000 år før, vi ellers troede.

Det forklarer professor Peter C. Kjærgaard, der er direktør på Statens Naturhistoriske Museum.

- I 2017 viste en række forskere, som havde hevet et fund fra Marokko frem fra gemmerne igen for at se, om dateringen nu også holdt, at fossilet var meget ældre, end vi først havde antaget. Det blev bekræftet af et nyt fund, og det har haft en enorm betydning, siger han.

Siden er der blevet studderet en række andre fossiler af Homo sapiens, som også har vist sig at være meget ældre.

Blandt andet fossiler fra Grækenland, der viste sig at være 260.000 år gamle. Og var det ikke for opdagelsen fra Marokko, havde ingen troet på et så gammelt fund, forklarer Peter C. Kjærgaard.

- For tre år siden var det rent sludder, hvis folk påstod, at Homo sapiens levede i Europa for 210.000 år siden. Men i dag ved vi, at vi var i en stor del af verden langt tidligere. Og nu kan vi vurdere, om vi måske har haft en finger med i spillet i forhold til, de andre menneskerarters forsvinden, siger han.

Tidligere troede vi, at Homo erectus - en menneskeart, der levede fra godt 1,8 millioner år siden og uddøde for omkring 100.000 år siden - aldrig havde mødt det moderne menneske.

Det samme med Homo floresiensis, der forsvandt for omkring 60.000 år siden. Men det har gennembruddet lavet helt om på, forklarer han.

- Nu ser vi, at overalt hvor Homo sapiens dukker op, forsvinder de andre menneskerarter. Lidt ligesom de store pattedyr også forsvinder, der hvor vi lever. Vi moderne mennesker har måske haft en endnu større indflydelse på vores omgivelser, end vi regnede med, siger han.

5

Higgs-partiklen ændrede forståelsen af universet (2012)

Higgs-partiklen blev opdaget i den kæmpestore partikelaccellerator i CERN. Her ses en illustration af en af de kollisioner, der slår atomkerner i stykker, så elementarpartiklerne indeni viser sig. (© Scanpix)

Det er ikke hver dag, der bliver opdaget en ny elementarpartikel. Sidst, der var så store nyheder inden for partikelfysikken, var i 1992. Men i 2010’erne skete der noget.

Efter at tusindvis af forskere siden 1984 havde arbejdet på at bygge verdens største partikelaccelerator “Large Hadron Collider” ved Cern i Schweiz, stod den i 2008 endelig færdig.

Og 2012 kunne vi så høste frugterne af årtiers arbejde. Forskerne kunne nemlig vise, at de havde fundet en ny partikel - den såkaldte Higgs-partikel.

Og ifølge Mads Toudal Frandsen, der er lektor på Syddansk Universitet og forsker i teoretisk partikelfysik, er det en helt vild opdagelse.

- Med Higgs-partiklen har vi fundet en helt ny type elementarpartikel. Før havde vi kun observeret to kategorier af partikler - de kraftbærende (bosoner) og de stofbærende (fermioner). Men Higgs-partiklen er en helt tredje slags, siger han.

Hvor bosonerne er de partikler, der styrer den elektromagnetiske kraft, de stærke og de svage kernekrafter, er fermionerne de partikler, der udgør alt stof.

Fermioner inkluderer nemlig de små partikler, der er inde i elektroner, neutroner og protoner - altså dem, der udgør kernen i alle grundstoffer.

Men Higgs-partiklen er helt anderledes. Det er nemlig den partikel, der giver de andre partikler deres masse, forklarer Mads Toudal Frandsen.

- De andre partikler er født masseløse. Ligesom lyspartiklerne (fotonerne) stadig er det i dag. Da universet opstod, skulle massen først opstå. Og det er Higgs-partiklens ansvar. Det er vekselvirkninger mellem Higgs-partiklen og de andre partikler, der gør, at de begynder at opføre sig som om de har en masse, siger han.

Faktisk har ideen om en Higgs-partikel eksisteret helt siden 1960’erne. Men det tog altså mere end 60 år, før vi fandt den.

6

Din livsstil påvirker måske dine kommende børn (2015)

Det er måske ikke helt ligegyldigt, hvordan du lever i årene op til, du får børn. Resultatet af ny forskning tyder nemlig på, at din livsstil sætter sig i dine kønsceller og påvirker dine kommende børn. (© ColourBox)

Forskerne har længe vidst, at din livsstil påvirker din risiko for at udvikle sygdomme.

Men i 2015 gjorde danske forskere et fund, der tyder på, at din livsstil også kan påvirke dine børns risiko for sygdomme.

Din livsstil huskes nemlig af dine kønsceller, forklarer Ida Donkin, der er læge og var med i den forskningsgruppe, der opdagede det.

- Det giver mulighed for, at det ikke kun dig, der bliver, hvad du spiser. Dine kommende børn vil måske også påvirkes af det, siger hun.

De seneste mange år har flere dyrestudier slået fast, at en generations livsstil i perioden, før de forplanter sig, kan påvirke de kommende børn og børnebørns risiko for sygdomme.

Og noget tyder altså på, at det samme gør sig gældende for mennesker.

- Det spændende er, at der nu begynder at komme flere forskningsstudier med resultater fra mennesker, der taler i retning af, at denne form for arvelighed af livsstil også gør sig gældende for os. Det ser altså ud til, at vi ikke kun giver vores gener videre til vores børn. Vi giver også det, vi kalder epigenetikken videre, siger hun.

Epigenetik er ændringer i dine celler, der kan påvirke, hvordan dine gener bliver oversat.

Det er ikke ændringer i selve generne, men forstyrrende stumper der svømmer rundt i dine celler og forhindrer generne i at blive oversat.

For at dine celler kan fungere, som de skal, er de nødt til at oversætte den information, der ligger i dit DNA til såkaldt RNA. Proteinfabrikkerne i dine celler, som er ansvarlige for cellernes funktioner, taler nemlig kun RNA.

Og når oversættelsen af dit DNA ændres af epigenetikken, kan det føre til forskellige sygdomme.

- Vi opdagede, at vores livsstil ikke blot sætter spor i kroppens celler, men også i vores kønsceller. Sædcellernes epigenetik påvirkes eksempelvis af, om du ryger, om du dyrker motion, og om du er overvægtig eller ej. Og er epigenetikken i dine sædceller ændret, giver det altså en teoretisk mulighed for, at det kan påvirke dine kommende børns udvikling. Præcis som vi ser det i dyreverdenen, siger hun.

Opdagelsen er ifølge Ida Donkin super interessant, fordi den kan ændre på hele vores forståelse af evolutionen.

- Vi er stadig langt fra at kunne konkludere, hvilke af vores livsstilsmønstre der sætter spor i vores kønsceller, hvor længe de bliver husket af sædcellerne, og hvordan det vil kunne påvirke vores børn. Men på sigt håber vi, at denne viden gør os klogere på, hvordan sygdomme opstår, og så vil vi kunne give meget bedre råd og vejledning til folk, inden de bliver forældre, siger hun.

7

Gennembrud i at træne vores computere (2011)

Deep learning er inspireret af, hvordan menneskehjernen arbejder. Ved at koble en helt masse computere sammen, forsøger de at løse et problem lidt ligesom neuronerne i vores hjerner. (© Hackernoon.com)

Kunstig intelligens er noget, vi har snakket om lige så længe, som vi har haft computere.

Allerede i 1950 udtænkte Alan Turing en test, der skulle afsløre, om man havde med en kunstig intelligens eller et menneske at gøre.

Men det er først i 10’erne, at vi for alvor har udviklet kunstig intelligens, vi kan drage nytte af.

I 2014 bestod den første algoritme for eksempel turingtesten, og 2011 kom de første “deep learning”-netværk, som har været helt afgørende for den teknologi, der i dag sidder i selvkørende biler eller i billedgenkendelses-software.

Det forklarer Kasper Green Larsen, der er lektor i datalogi på Aarhus Universitet.

- Deep learning er et stort gennembrud inden for kunstig intelligens, som lader computeren træne og dygtiggøre sig ved, at vi fodrer den med store mængder data, siger han.

Selvom vi tidligere har haft algoritmer, der kunne lære at løse nye opgaver ved at blive fodret med data, har der været en begrænsning på, hvor meget de kunne lære.

Men sådan er det ikke med “deep learning”. Jo mere data, netværkene får, desto dygtigere bliver de.

Og det har da også ført til, at opfindelsen fik dette års Turing-pris, forklarer Kasper Green Larsen.

- De her fremskridt har tilladt, at der i løbet af 10’erne blev udviklet kunstige intelligenser, der kunne vinde over mennesker i Starcraft og Go. De kunne også diagnosticere sygdom bedre end læger og de kunne høre og forstå, når du taler til din telefon, siger han.

- Derfor gik dette års Turing-pris da også til de tre hovedudviklere af deep learning. En af de tre er også den mest citerede datalog i år med mere end 72.000 citater i videnskabelige artikler, siger han.

Grunden, til at gennembruddet er kommet i 10’erne, skyldes at både computere og internet er blevet så hurtigt, at man kan koble tusindvis af maskiner sammen til kæmpemæssige netværk. Og de her netværk kan altså håndtere kæmpe mængder data og lære af det.

8

Kortlægningen af neandertaler-genomet (2010)

Neandertalere og mennesker dyrkede sex og fik børn sammen. Og faktisk har alle europæere en mindre procentdel neadertaler-DNA. (© The Trustees of the Natural History Museum)

I starten af årtiet lykkedes det forskere at kortlægge hele neandertaler-DNA’et.

Her blev det tydeligt, at mennesket og neandertalerne har haft sex og har fået børn med hinanden. Den opdagelse omskrev den forestilling, vi ellers havde om mennesker og neandertaleres forhold til hinanden, fortæller professor Peter C. Kjærgaard, der er direktør på Statens Naturhistoriske Museum.

- Opdagelsen i 2010 viste, at der har været meget større udveksling mellem menneskearterne, end vi hidtil troede. Nu ved vi, at alle os udenfor Afrika, løber rundt med neandertaler-DNA i os, siger han.

Og det var ikke kun med neandertalere, at de tidlige mennesker fik børn.

I 2010 opdagede forskerne en helt ny menneske-art i en grotte i Sibirien - det såkaldte denisova-menneske. De levede samtidig med mennesker og neandertalere, og særligt mennesker i østasien bærer rundt på denisova-DNA.

De mange opdagelser af sex mellem menneskeracerne har betydet, at vi har måtte ændre vores opfattelse af, hvad en art er for noget, forklarer Peter C. Kjærgaard.

- Vores opfattelse af mennesket som art har virkelig ændret sig. Fra at vi tidligere troede, at vores art var en ret fast størrelse, har vi nu fundet ud af, at der er langt mere udveksling mellem arterne. Vi er ikke unikke, viser det sig. Vi er præcis ligesom mange andre dyr, der udveksler gener mellem arter, siger han.