Traditioneel sluit het wetenschappelijke tijdschrift Science het jaar af door de Breakthrough of the Year te kiezen. De winnaar is NASA’s kroonjuweel van de astronomie.

Een mooier kerstcadeau konden astronomen en ingenieurs zich niet wensen toen vorig jaar Kerst de James Webb Space Telescope (JWST) gelanceerd werd met een Ariane 5-raket vanaf de ESA-basis in Frans-Guyana. Aan die lancering waren namelijk heel wat tegenslagen en budgetoverschrijdingen vooraf gegaan. Die zijn we inmiddels vergeten, want de grootste en meest geavanceerde ruimtetelescoop aller tijden heeft zich al meermaals van zijn beste kant laten zien.

Zo maakte hij de diepste opname ooit van het heelal, kiekte de verste ster ooit, zette Jupiter als nooit tevoren op de gevoelige plaat, en toonde hij de rommelige dood van een ster. En dit is nog maar het begin. Om deze prestatie te eren heeft Science de vlucht van JWST uitgeroepen tot de wetenschappelijke doorbraak van 2022.

Lees ook: James Webb-telescoop richt zijn blik op oneindig (longread)

Dit zijn de runners-up.

Verloren Noordpoolgebied onthuld

Als je nu naar een satellietopname van Groenland kijkt, zie je een grote witte vlek. Doordat de temperatuur ’s winters kan zakken tot −50 graden Celsius in het binnenland, en het er ‘s zomers −10 graden is, is het eiland grotendeels bedekt met een dik pak ijs. Maar dat was niet altijd zo. Zo’n 2 tot 3 miljoen jaar geleden zag het landschap er heel anders uit: er groeiden meer dan honderd verschillende plantensoorten, het was enorm bosrijk en majestueuze mastodonten zwierven er rond. Dat toonden wetenschappers eerder deze maand aan in wetenschapsblad Nature. Lees hier het hele artikel.

Vaccin tegen RS-virus

Vooral ouders zullen bekend zijn met het respiratoir syncytieel virus (RSV). Bijna alle kinderen raken namelijk in hun eerste levensjaar ermee besmet. Meestal blijft het dan bij een heftige verkoudheid, maar in een kleine groep baby’s kan besmetting met RSV leiden tot ernstige gezondheidsproblemen zoals bronchiolitis (infectie van de lage luchtwegen) en longontsteking. Hoewel het RS-virus in Nederland geen dodelijke ziekte is, is het wereldwijd de tweede doodsoorzaak bij zuigelingen.

Het is daarom des te belangrijker dat er een goed werkend vaccin op de markt komt. Op dat gebied zijn er dit jaar twee doorbraken geweest. Farmaceuten GSK en Pfizer voerden grootschalige klinische proeven uit met twee vaccins tegen respiratoir syncytieel virus (RSV). Beide vaccins lijken ernstige symptomen bij mensen ouder dan 60 jaar te voorkomen. Het Pfizer-vaccin beschermde ook zuigelingen gedurende 6 maanden wanneer het aan zwangere vrouwen werd gegeven. Op 4 november gaf de Europese Unie goedkeuring voor een eerste vaccin tegen het RS-virus. Hoelang het duurt voordat het vaccin ingezet wordt, is nog onduidelijk.

Belangrijke klimaatwet

De Verenigde Staten zijn na China het land dat de meeste broeikasgassen uitstoot. Daar willen ze nu verandering in brengen. Dit jaar is er namelijk een wet gekomen die het doel heeft om de uitstoot drastisch te verlagen. En Science bestempelt die dus als een belangrijke doorbraak.

De zogenoemde Inflation Reduction Act (IRA) zorgt ervoor dat er over een periode van tien jaar zo’n 369 miljard dollar beschikbaar komt om de opwarming van de aarde tegen te gaan. Dit geld gaat gebruikt worden voor de transitie naar groene energie en elektrische auto’s. Onderzoek naar het verschonen van de industrie krijgt ook een flinke som geld.

De IRA is niet genoeg om voor 2030 de uitstoot te halveren, zoals afgesproken in het Akkoord van Parijs in 2016. Maar het is in ieder geval wel eindelijk een stap in de goede richting.

De pest zit nog in onze genen

In de middeleeuwen maakte de Zwarte Dood (nu bekend als de builenpest) in vijf jaar tijd tientallen miljoenen slachtoffers in Europa en Azië – toen de helft van de bevolking. Alleen mensen met een goed immuunsysteem overleefden de ziekte.

Uit DNA-onderzoek, gepubliceerd in Nature, van in totaal meer dan tweehonderd menselijke overblijfselen uit graven in Londen en Denemarken blijkt dat mensen met een bepaalde genvariant vaker de pestepidemie overleefden. Kort gezegd geeft de variant macrofagen – bepaalde immuuncellen – extra tools om de pestbacterie uit te schakelen.

Het gevolg was dat de genvariant in de generaties daarna bij steeds meer mensen voorkwam. Klinkt positief, maar er zit ook een minder fijne kant aan; mensen met deze geüpgradede immuuncellen hebben namelijk meer risico op een auto-immuunziekte waarbij afweercellen het eigen lichaam aanvallen. Dit komt doordat de genvariant zorgt voor een hyperactief immuunsysteem. Tijdens de middeleeuwen was dit een voordeel, nu speelt het ons juist parten.

Lees hier het hele KIJK-artikel over deze ontdekking.

Meerjarige rijstsoort

Rijst is een eenjarig gewas, wat betekent dat het elk jaar opnieuw moet worden geplant. Dat is niet alleen slecht voor het milieu (bodemerosie ligt op de loer), maar ook erg arbeidsintensief voor de boeren. Chinese wetenschappers kwamen met een oplossing: een hybride meerjarige rijstsoort die ontstaan is door een Aziatische gedomesticeerd ras te kruisen met een wilde soort uit Afrika. Dankzij deze vooruitgang hoeven boeren slechts één keer te planten en tot acht keer oogsten zonder aan opbrengst in te boeten, schreef het onderzoeksteam eerder dit jaar in Nature Sustainability.

Megabacterie

Bacteriën zijn zó klein dat we ze alleen met een microscoop kunnen zien. Maar zoals altijd zijn er uitzonderingen op de regel en Thiomargarita magnifica, is zo’n exceptie. Deze nieuw ontdekte bacteriesoort die in de Caribische mangroves leeft, wordt namelijk maar liefst 2 centimeter lang, schreven biologen in Science. Je kunt hem dus ook prima zonder microscoop zien.

Al het leven op aarde kan in twee categorieën opgedeeld worden. Je hebt de prokaryoten waaronder bacteriën en archaea (eencellige micro-organismen) vallen. In de andere groep – de eukaryoten – zitten alle schimmels, planten en dieren. Het grootste verschil tussen deze twee is dat iedere cel in een eukaryoot een celkern bevat waarin het DNA veilig ligt opgeslagen. In prokaryoten ontbreekt die.

Maar Thiomargarita magnifica lijkt die grens tussen prokaryoten en eukaryoten te vervagen. Zijn complete verzameling genen – het genoom – zweeft niet vrij in de cel, zoals bij andere bacteriën, maar is ingekapseld in een membraan. Iets wat kenmerkend is voor complexere cellen, bijvoorbeeld die in het menselijk lichaam.

Met behulp van deze bacterie kunnen we misschien achterhalen hoe leven is geëvolueerd van een eencellige prokaryoten naar complexe meercellige eukaryoten. Bij KIJK vinden we dat een erg interessante vraag. Wat ons betreft een echte doorbraak dus.

Lees hier het hele KIJK-artikel over deze ontdekking.

Succesvolle planetoïdekiller

De inslag van een projectiel uit de ruimte heeft desastreuze gevolgen. Vraag maar aan de dino’s. Toch zal er in de toekomst ooit weer een komeet of een planetoïde op de aarde afrazen. Kunnen we die wegknallen, zodat hij geen gevaar meer vormt? Om dat uit te zoeken, lanceerde de NASA vorig jaar DART (wat staat voor Double Asteroid Redirection Test). Bijna een jaar was het ruimtescheepje onderweg naar Dimorphos, een 160 meter grote ruimterots die om de 800 meter grote asteroïde Didymos draait.

Daar kwam het eind september van dit jaar aan om vervolgens met 23.760 kilometer per uur in te slaan op Dimorphos. De pluim puin en stof die daarbij opwaaide, was te zien met telescopen. Twee weken na de botsing bevestigde de NASA dat de bijna 12 uur durende baan van Dimorphos om Didymos met 32 minuten was ingekort. Hoewel er nog veel werk aan de winkel is, is het dus inderdaad mogelijk om een planetoïde uit zijn koers te stoten.

ATLAS observations of the DART spacecraft impact at Didymos! pic.twitter.com/26IKwB9VSo

— ATLAS Project (@fallingstarIfA) September 27, 2022

Kunstmatige intelligentie als kunstenaar

Kunstmatige intelligentie (KI) dringt door in gebieden die voorheen werden gezien als puur menselijk terrein. Dit jaar was het de beurt aan de creatieve hoek. De software DALL-E 2 kan op basis van een korte tekstuele omschrijving een afbeelding maken. Een ander programma, dat GTP-3 heet, kan van zo’n korte omschrijving juist een tekst schrijven die bijna niet van echt te onderscheiden is.

Niet alleen in de creatieve hoek maakt machine learning een doorbraak. Ook in de wetenschap wordt de techniek volop ingezet. De breakthrough van 2021 was bijvoorbeeld toegekend aan KI die de vorm van eiwitten kon voorspellen. Dit jaar is daar op voortgeborduurd en kan een computer de structuur ook zelf bedenken. Deze op maat gemaakte eiwitten kunnen enorm nuttig zijn, bijvoorbeeld bij het ontwikkelen van vaccins.

Niet iedereen is even positief over deze ontwikkelingen. Omdat kunstmatige intelligentie gebaseerd is op het werk van mensen, vragen sommigen zich af of de techniek auteursrechten schendt. Anderen zijn juist bang dat KI stereotypes in stand houdt, misinformatie verspreidt of banen laat verdwijnen. Maar het vakblad Science gelooft dat de mens deze tools gaat gebruiken om zijn creativiteit te vergoten.

Veroorzaker multiple sclerose onder de loep

Twee nieuwe onderzoeken brengen een behandeling van multiple sclerose (MS) dichterbij dan ooit. Wereldwijd lijden zo’n 2,8 miljoen mensen aan deze ziekte waarbij het immuunsysteem het zenuwstelsel aanvalt.

Door twintig jaar aan medische gegevens van meer dan tien miljoen Amerikaanse militairen en een aantal beschikbare bloedmonsters te analyseren konden onderzoekers een link leggen tussen het Epstein-Barrvirus en MS. Militairen die ooit waren besmet, hadden 32 keer meer kans op MS dan mensen die nooit het virus hadden opgelopen. Veel mensen komen tijdens hun jeugd in contact met dit virus dat de ziekte van Pfeiffer veroorzaakt.

Een ander onderzoek vond een mogelijke manier hoe het virus MS veroorzaakt. Daaruit bleek namelijk dat het Epstein-Barrvirus een eiwit heeft dat sterk lijkt op een eiwit dat gemaakt wordt in het brein en de ruggengraat. Het afweersysteem wordt zo voor de gek gehouden waardoor het ook de eigen eiwitten aanvalt.

Beide doorbraken zijn belangrijk voor het ontwikkelen van een medicijn of vaccin tegen deze verschrikkelijke ziekte.

Lees ook over de drie wetenschappelijke dompers van dit jaar:

• De Breakdowns of the Year volgens Science

Bronnen: Science, KIJK

Tekst: Marysa van den Berg, Laurien Onderwater, Tim Tomassen

Openingsbeeld: B. Tafreshi/ESO, NASA, Bewerking Bert van den Broek/IDETIF

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