Traditioneel sluit het wetenschappelijke tijdschrift Science het jaar af door de Breakthrough of the Year te kiezen. Dit jaar koos de redactie voor de obesitaspil.

Ruim 40 procent van de volwassen Amerikanen heeft obesitas, in Nederland is dat 15 procent. Dat gaat gepaard met serieuze gezondheidsproblemen, ernstig overgewicht kan namelijk diabetes type 2 veroorzaken, maar ook hartaandoeningen, artritis, leververvetting en bepaalde vormen van kanker. Medicijnbehandelingen voor obesitas zijn nooit succesvol gebleken.

Maar nieuwe medicijnen bieden hoop. Ze bootsen het darmhormoon glucagon-like-peptide-1 (GLP-1) na. De pillen bestaan al een tijdje en werden oorspronkelijk ontwikkeld voor diabetes, omdat ze de bloedsuikerspiegel verlagen. Maar uit een onderzoek met obesitaspatiënten bleek dat zij 15 procent van hun lichaamsgewicht verloren in 16 maanden tijd, meestal zonder ernstige bijwerkingen. Velen die het medicijn gebruikten beschreven ook een demping van “voedselruis”, het continue verlangen om te blijven eten. Inmiddels gebruikt 1,7 procent van de Amerikanen het medicijn.

Dit jaar liet klinisch onderzoek zien dat de medicijnen ook nog eens het risico op hartaanvallen en beroertes verkleinen. En er zijn ook signalen dat de pillen effectief zijn tegen verslavingen en Alzheimer, maar dit wordt momenteel nog onderzocht. Duidelijk is in ieder geval dat ze meer voordelen hebben dan alleen gewichtsverlies. Om al deze redenen heeft de redactie van het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Science GLP-1-medicijnen uitgeroepen tot dé doorbraak van 2023.

De marktwaarde van Novo Nordisk (de fabrikant van de medicijnen) is nu hoger dan het bruto binnenlands product van Denemarken, waar het bedrijf vandaan komt.

Hieronder lees je over de andere wetenschappelijke doorbraken van dit jaar

Een matig werkend alzheimermedicijn

Een alzheimermedicijn dat redelijk werkt, duur is en mogelijk dodelijke bijwerkingen heeft als een van de wetenschappelijke doorbraken van 2023 bestempelen, klinkt … Toch is dat wat de redactie van Science doet, en ook enkele wetenschappers zijn zeer te spreken over het middel.

In een studie met bijna 1800 patiënten met beginnende alzheimer kreeg de ene helft een placebo, en de andere lecanemab, zoals het medicijn heet. Vervolgens werden beide patiëntgroepen achttien maanden lang opgevolgd. Na die anderhalf jaar bleek in de lecanemab-groep de achteruitgang van cognitieve functies, waaronder het geheugen, met 27 procent te zijn geremd ten opzichte van de controlegroep.

Een tweede middel, donanemab, vertraagde de gevolgen van de ziekte van Alzheimer met 35 procent gedurende het gebruik over achttien maanden. Ook dit medicijn kan ernstige bijwerkingen hebben. En hoewel donanemab nog niet is goedgekeurd, is lecanemab dat wel in de Verenigde Staten en Japan.

Wetenschappers die niet betrokken waren bij de studies plaatsen echter vraagtekens bij de resultaten. Zo is het de vraag of het bescheiden effect toeneemt naarmate de therapie langer duurt, aangezien alzheimer een geleidelijke achteruitgang met zich meebrengt.

Natuurlijke waterstofbronnen?

Volgens een nog niet gepubliceerde studie van de United States Geological Survey blijkt er veel meer natuurlijk waterstof in de aardkorst te zitten dan werd aangenomen. Het zou om maar liefst 1 biljoen ton waterstof gaan – genoeg om duizenden jaren lang aan de groeiende vraag naar H₂ als brandstof te voldoen. Sommige onderzoekers zeggen dat het winnen van waterstof veel goedkoper zou kunnen zijn dan het produceren van ‘groene waterstof’, dus zonder CO₂-uitstoot. Maar de grote vraag is of de waterstof op aarde geconcentreerd is in reservoirs die bedrijven kunnen aanboren.

Lees ook: Waar kunnen we waterstof écht voor gebruiken?

Jonge wetenschappers komen voor zichzelf op

Jarenlang klagen net afgestudeerde studenten en postdocs over lage salarissen en slechte arbeidsomstandigheden. Hun frustratie bereikte afgelopen jaar een piek toen jonge wetenschappers zich verenigden om veranderingen in het systeem te eisen. Zo organiseerden maar liefst 48.000 medewerkers van het universiteitssysteem in Californië de grootste academische staking in de geschiedenis van de VS. En ook in Canada en Duitsland legden werknemers van universiteiten het werk neer om betere arbeidsvoorwaarden te eisen.

Dat heeft in sommige gevallen geleid tot salarisverhogingen en verbeterde werkomstandigheden – iets wat Science als doorbraak bestempelt. Maar de redactie erkent ook dat er nog een lange weg te gaan is.

Mensen duizenden jaren eerder in Amerika dan gedacht

Lang werd gedacht dat de eerste mensen in Amerika uit Azië kwamen. Ze zouden het continent 16.000 jaar geleden via de Beringstraat hebben bereikt, toen de zeespiegel een stuk lager stond waardoor Azië en Amerika met land verbonden waren. Maar laatst ontdekten wetenschappers een mensenvoetafdruk die 21.000 tot 23.000 jaar oud is. Dat zou betekenen dat mensen al 5000 jaar eerder in Amerika waren dan gedacht.

De voetafdrukken werden al in 2021 in de Amerikaanse staat New Mexico gevonden. De wetenschappers concludeerden toen al dat ze waarschijnlijk ergens tussen de 21.000 en 23.000 jaar oud waren. Dit concludeerde het team op basis van de koolstofdatering van zaden van een waterplant die werden gevonden in steenlagen rondom de voetafdrukken. Echter, sommige wetenschappers twijfelden aan de betrouwbaarheid van die methode. Dit jaar liet het team op twee andere manieren zien dat de afdrukken toch echt zo oud zijn als ze claimden in hun eerste paper.

De oceaan slaat steeds minder CO2 op

In de Zuidelijke Oceaan, vlak voor de kust van Antarctica, duikt zout oppervlaktewater naar de bodem van de oceaan. Het dalende water onttrekt daarbij een hoop warmte, zuurstof en koolstofdioxide uit de atmosfeer en slaat dat op in de diepte. Deze ‘pomp’ haalt jaarlijks zo’n 30 procent van de wereldwijde CO₂-uitstoot uit de atmosfeer.  

Dit jaar lieten meerdere onderzoeken zien dat de pomp steeds langzamer werkt. Het is nog niet precies duidelijk waarom dat zo is, in hoeverre het door mensen wordt veroorzaakt, of welke impact het heeft op het klimaat. Maar waarschijnlijk is het smeltwater in Antarctica de voornaamste oorzaak. Dat is namelijk zoet water en zorgt ervoor dat het zeewater minder zout wordt, daardoor is het minder zwaar en zinkt het slechter.

Geen leuke ontdekking, maar wel belangrijk om in de gaten te houden, aldus Science.

Sterke aanwijzingen voor nieuwe soort zwaartekrachtgolven

Een ontdekking mag het nog niet heten, maar verschillende internationale teams hebben ‘sterke aanwijzingen’ gezien voor het bestaan van zwaartekrachtgolven met een veel lagere frequentie dan tot nu toe zijn waargenomen. Die zouden zijn voortgebracht door superzware zwarte gaten die om elkaar heen cirkelen.

Tot nu toe was het waarnemen van zwaartekrachtgolven voorbehouden aan observatoria als LIGO en Virgo. Die bestaan uit twee haaks op elkaar staande, kilometers lange tunnels. Varieert de lengte daarvan (heel even, een heel klein beetje), dan kan dat duiden op een passerende zwaartekrachtgolf.

Maar er is een tweede strategie, al bedacht in de jaren tachtig: je kunt ook razendsnel roterende neutronensterren genaamd pulsars in de gaten houden. Die geven bij het tollen om hun as namelijk een bundel straling af, die we – als de aarde op de juiste plek staat – kunnen zien als een heel regelmatig signaal.

Dat signaal wordt alleen wat minder regelmatig als er zwaartekrachtgolven in het spel zijn. Zulke golven laten namelijk niet alleen de tunnels van LIGO en Virgo krimpen en uitzetten, maar hebben datzelfde effect op de afstanden tussen pulsars en de aarde. En daardoor komen die in de basis extreem regelmatige pulsarsignalen net wat eerder of later aan dan je zou verwachten. Het met dit doel monitoren van de aankomsttijden van pulsarsignalen wordt een pulsar timing array (PTA) genoemd.

Je leest er alles over in dit nieuwsartikel

De AI-weerman is gearriveerd

Meteorologen gebruiken computers al jaren om het weer mee te voorspellen. De systemen zijn steeds geavanceerder en betrouwbaarder geworden, maar de aanpak is hetzelfde gebleven: enorme hoeveelheden rekenkracht gebruiken om de vloeistofdynamica van de atmosfeer te modelleren.

AI brengt daar sinds het afgelopen jaar verandering in. Techreuzen zoals Google, Huawei en Nvidia hebben AI-modellen getraind om het weer 10 dagen van tevoren te voorspellen. Dat doen ze net zo nauwkeurig – of misschien zelfs beter – dan traditionele modellen, en gebruiken daarvoor veel minder rekenkracht.

In plaats van natuurkundige vergelijkingen op te lossen, voorspellen deze deep learning modellen de nabije toekomst op basis van patronen die zijn aangeleerd door te trainen op 40 jaar aan verzamelde weergegevens. Getrainde AI-modellen kunnen binnen een minuut een voorspelling uitspugen op een gewone computer, terwijl traditionele modellen er 2 uur over doen op een supercomputer.

Science erkent dat de traditionele modellen niet zullen verdwijnen, maar het is duidelijk dat AI de weersvoorspellingen gaat revolutioneren.

Tweede malariavaccin goedgekeurd

In 2021 keurde de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) het gebruik van het eerste malariavaccin ter wereld, Mosquirix geheten, goed voor “breed gebruik in kinderen”. Dat was een doorbraak, want jaarlijks overlijden nog ruim 400.000 kinderen aan de gevolgen van de ziekte.

Nu staat een tweede malariavaccin klaar om goedgekeurd te worden door de WHO: R21/MatrixM. Het middel is vergelijkbaar met Mosquirix, maar kan goedkoper en in veel grotere hoeveelheden worden geproduceerd. En dat is goed nieuws, want er is een grote kloof tussen de vraag naar en het aanbod van malariavaccins.

Lees ook: Malaria uitroeien is dichterbij dankzij nieuw apparaatje

De komst van exascale computers

Het tijdperk van exascale wetenschap is dit jaar eindelijk aangebroken. Frontier, in het Oak Ridge National Laboratory, werd de eerste exascale computer die toegankelijk is voor wetenschappers. Dit soort computers hebben een rekenkracht van minstens één exaflop, wat betekent dat ze 1 triljoen (10¹⁸) wiskundige berekeningen per seconde kunnen maken. (China claimt al jaren dat het exascale machines gebruikt, maar het land deelt geen details over de hardware.)

Zulke immense rekenkracht maakt nieuw onderzoek mogelijk. Zo proberen teams het gedrag van grote aantallen elektronen in materialen te voorspellen en maken wetenschappers nog gedetailleerdere en realistischere klimaatmodellen.

Het tijdperk is pas net begonnen. Een andere exascale computer, in het Argonne National Laboratory, ondergaat nu de laatste tests voordat de faciliteit wordt geopend. Volgend jaar komen er installaties in Californië en Duitsland, en ook in Frankrijk en Japan zijn ze er druk mee bezig. Volgens Science openen deze ontwikkelingen de deur naar wetenschap op een voorheen onbereikbare schaal.

Lees ook: Dit waren de wetenschappelijke doorbraken van 2022

Tekst: Tim Tomassen, Laurien Onderwater, Jean-Paul Keulen

Bron: Science

Openingsbeeld: choi dongsu/Getty Images

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!