สุดยอดการค้นพบทางวิทยาศาสตร์แห่งปี 2017
ตลอดปี 2017 ที่กำลังจะผ่านพ้นไปนี้ มีข่าวคราวการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่งอยู่มากมายหลายเรื่อง ไม่ว่าจะเป็นความก้าวหน้าทางดาราศาสตร์ ฟิสิกส์อนุภาค หรือเทคนิคทางพันธุศาสตร์ โดยบีบีซีไทยได้รวบรวมการค้นพบสำคัญ 7 เรื่องที่สั่นสะเทือนวงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีตลอดปีที่ผ่านมาเอาไว้ดังนี้ 1. พบคลื่นความโน้มถ่วงจากดาวนิวตรอนรวมตัวกันครั้งแรก
(ภาพจากฝีมือศิลปิน) การชนและรวมตัวกันของดาวนิวตรอนคู่นี้เกิดขึ้นเมื่อ 130 ล้านปีที่แล้ว วารสาร Science เพิ่งประกาศให้เหตุการณ์นี้เป็นสุดยอดการค้นพบทางวิทยาศาสตร์อันดับหนึ่งแห่งปี 2017 โดยหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงไลโก (LIGO) และเวอร์โก (VIRGO) ซึ่งตั้งอยู่ในสหรัฐฯและอิตาลี ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงที่ส่งออกมาจากการชนและรวมตัวกันของดาวนิวตรอนได้เป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ 17 ส.ค.ที่ผ่านมา การรวมตัวกันของดาวนิวตรอนคู่นี้เกิดขึ้นเมื่อ 130 ล้านปีที่แล้ว ในกาแล็กซี NGC 4993 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกออกไปราว 1,000 ล้านล้านล้านกิโลเมตร ดาวนิวตรอนคู่ดังกล่าวมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ราว 10-20% แต่กลับมีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้างเพียง 30 กิโลเมตรเท่านั้น การชนและรวมตัวกันของดาวนิวตรอนได้ปลดปล่อยพลังงานมหาศาล ทำให้เกิดธาตุที่หนักกว่าเหล็ก เช่นทอง แพลทินัม และยูเรเนียมขึ้น โดยแรงระเบิดเหวี่ยงธาตุเหล่านี้ให้กระจายตัวออกไปทั่วในจักรวาล ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเป็นระลอกคลื่นของกาล-อวกาศได้สำเร็จมาแล้วถึง 4 ครั้ง แต่ก็เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากการชนและรวมตัวกันของหลุมดำทั้งหมด ส่วนเหตุการณ์ของคู่ดาวนิวตรอนในครั้งนี้ ยังช่วยพิสูจน์ว่า คลื่นความโน้มถ่วงนั้นเดินทางด้วยความเร็วแสง ตามที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้ทำนายไว้ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเมื่อราว 100 ปีก่อนอีกด้วย 2. ฟอสซิลค้นพบใหม่ชี้ บรรพบุรุษมนุษย์ถือกำเนิดมานานกว่าที่คาดนับแสนปี การค้นพบฟอสซิลกระดูกบางส่วนของมนุษย์โฮโม เซเปียนส์รุ่นแรก ๆ ที่ถ้ำเซเบล อีร์ฮูด ในประเทศโมร็อกโก ซึ่งมีความเก่าแก่ระหว่าง 300,000 - 350,000 ปี ชี้ว่าบรรพบุรุษมนุษย์ยุคใหม่ไม่ได้มีต้นกำเนิดมาจากสถานที่แห่งเดียวในแอฟริกาตะวันออก และมีวิวัฒนาการก้าวกระโดดมาอย่างรวดเร็วตามที่เคยเข้าใจกัน แต่ได้ถือกำเนิดมาก่อนหน้านั้นอย่างน้อย 100,000 ปี และมีวิวัฒนาการอย่างค่อยเป็นค่อยไปในพื้นที่หลายแห่งทั่วทวีปแอฟริกา นักวิทยาศาสตร์ประกอบสร้างกะโหลกของบรรพบุรุษมนุษย์ที่เก่าแก่ที่สุดขึ้นใหม่ จากการสแกนชิ้นส่วนฟอสซิลกระดูกหลายชิ้น การค้นพบครั้งนี้ ทำให้วงการมานุษยวิทยาต้องหันมาเขียนตำรากันใหม่ เนื่องจากความรู้เดิมที่เชื่อกันว่า เมื่อ 200,000 ปีก่อนเผ่าพันธุ์มนุษย์ได้ถือกำเนิดจาก "สวนอีเดน" แห่งใดแห่งหนึ่งในแอฟริกาตะวันออกเพียงแห่งเดียวนั้น ไม่น่าจะเป็นความจริงอีกต่อไป มีความเป็นไปได้ว่า ในอนาคตอันใกล้อาจมีการค้นพบฟอสซิลของบรรพบุรุษมนุษย์ยุคใหม่ที่เก่าแก่กว่า 500,000 ปี รวมทั้งมีกระแสข่าวว่า ในปี 2018 อาจมีการเผยฟอสซิลของบรรพบุรุษมนุษย์สายพันธุ์ค้นพบใหม่ ที่เก่าแก่เป็นอย่างมากราว 4-7 ล้านปีอีกด้วย 3. จีนส่งข้อมูลระยะไกลด้วยควอนตัมสำเร็จ นักวิทยาศาสตร์ในโครงการทดลองควอนตัมระดับอวกาศ (QUESS) ของจีน ประสบความสำเร็จในการสร้างช่องทางรับส่งข้อมูลผ่านอนุภาคควอนตัมด้วยดาวเทียมม่อจื๊อ (Micius) ซึ่งเชื่อกันว่าเทคโนโลยีใหม่นี้จะเป็นวิธีการสื่อสารข้อมูลที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสูงในอนาคต โดยใช้หลักการพัวพันเชิงควอนตัม (Quantum entanglement) ดาวเทียมม่อจื๊อขึ้นสู่วงโคจรในอวกาศจากศูนย์ยิงปล่อยดาวเทียมทางตะวันตกเฉียงเหนือของจีน ด้วยหลักการดังกล่าว ดาวเทียมม่อจื๊อสามารถสร้างคู่อนุภาคโฟตอนที่มีความพัวพันกันขึ้นมา และยิงส่งไปยังสถานีรับสัญญาณสองแห่งบนพื้นโลกที่ตั้งอยู่ห่างกัน 1,200 กิโลเมตรในประเทศจีนได้ โดยคู่อนุภาคโฟตอนนี้จะเป็นสื่อรับส่งข้อมูลระหว่างระยะทางดังกล่าวต่อไป โดยความพัวพันเชิงควอนตัมของอนุภาคทั้งสองจะไม่เปิดโอกาสให้มัลแวร์หรือนักเจาะล้วงข้อมูลเข้ามาแทรกแซงกระบวนการเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูลในระหว่างนั้นได้ 4. ตัดต่อเบสแก้ไขพันธุกรรมตัวอ่อนมนุษย์ได้ครั้งแรกของโลก ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยซุนยัตเซ็นในมณฑลกวางโจวของจีน ใช้เทคนิคการตัดต่อเบส (Base editing) ขจัดโรคโลหิตจางธาลัสซีเมียชนิดเบต้า ออกจากรหัสพันธุกรรมของตัวอ่อนมนุษย์ได้สำเร็จเป็นครั้งแรกของโลก โดยเทคนิคนี้เป็นการตัดต่อซ่อมแซมข้อบกพร่องทางพันธุกรรมที่เบสเพียงตัวเดียวในดีเอ็นเอ ซึ่งถือว่ามีความก้าวหน้ายิ่งไปกว่าเทคนิคการทำคริสเปอร์ (Crispr) ที่เคยเป็นข่าวโด่งดังมาก่อน จีนใช้เทคนิค "ผ่าตัดด้วยเคมี" เพื่อขจัดโรคร้ายทางพันธุกรรมในตัวอ่อนมนุษย์ รศ.หวง จุนจิว ผู้นำทีมวิจัยกล่าวกับบีบีซีว่า "เราเป็นทีมแรกของโลกที่แสดงให้เห็นว่า มีความเป็นไปได้ที่จะรักษาโรคทางพันธุกรรมในตัวอ่อนมนุษย์แบบเฉพาะจุดและมีผลข้างเคียงน้อย การศึกษานี้ช่วยเปิดทางสู่การรักษาและป้องกันไม่ให้เด็กทารกเกิดมาพร้อมกับโรคโลหิตจางธาลัสซีเมียชนิดเบต้า หรือแม้แต่โรคทางพันธุกรรมอื่นๆ ด้วย" 5. นาซาค้นพบระบบสุริยะใหม่ Trappist-1 ภาพเปรียบเทียบระยะห่างในการเรียงตัวของดาวในระบบแทรปปิสต์-วัน (บน) และระบบสุริยะของเรา (ล่าง) กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซาค้นพบระบบสุริยะใหม่ "แทรปปิสต์ - วัน" (Trappist-1) ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 40 ปีแสง ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ศูนย์กลางที่มีอุณหภูมิไม่สูงนัก และดาวเคราะห์ขนาดใกล้เคียงกับโลก 7 ดวง เรียงตัวในระยะที่ค่อนข้างชิดกัน ที่สำคัญ ดาวเคราะห์ในจำนวนนี้ 3 ดวงอยู่ในระยะห่างที่เหมาะสมจากดาวฤกษ์ศูนย์กลาง ซึ่งทำให้มีอุณหภูมิในระดับที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต ทั้งคาดว่าอาจมีน้ำบนพื้นผิวดาวเหล่านี้ด้วย 6. ครรภ์มารดาเทียมช่วยลูกแกะคลอดก่อนกำหนดรอดชีวิต โรงพยาบาลเด็กแห่งเมืองฟิลาเดลเฟียในสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการประดิษฐ์ครรภ์มารดาเทียม และทดลองใช้ช่วยชีวิตลูกแกะที่คลอดก่อนกำหนดเอาไว้ได้ ซึ่งในอนาคตหวังว่าจะพัฒนาเครื่องมือนี้ต่อไปเพื่อใช้ในมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการช่วยชีวิตทารกที่คลอดขณะมีอายุครรภ์ต่ำกว่า 23 สัปดาห์ ครรภ์เทียมช่วยลูกแกะคลอดก่อนกำหนดรอดชีวิต ครรภ์มารดาเทียมนี้มีสภาพเป็น "ถุงชีวภาพ" ซึ่งบรรจุน้ำคร่ำเทียมที่เป็นน้ำเกลืออุ่นไหลเวียนเข้าออกตลอดเวลาโดยมีการเปลี่ยนถ่ายสารละลายนี้อย่างสม่ำเสมอ นอกจากนี้ยังมีท่อที่ต่อเข้ากับสายสะดือของลูกแกะเพื่อนำโลหิตให้ไหลเวียนออกมาเข้าเครื่องรับอ็อกซิเจนและสารอาหารต่าง ๆ ที่จำเป็นแทนรกในครรภ์มารดา ทำให้ลูกแกะหายใจและเติบโตต่อไปในครรภ์เทียมนี้ได้จนกว่าจะถึงกำหนดคลอดจริง 7. สหรัฐฯอนุมัติยาดัดแปลงยีนรักษามะเร็งครั้งแรก สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐฯหรือเอฟดีเอ (FDA) มีคำสั่งอนุมัติครั้งประวัติศาสตร์ให้เวชภัณฑ์เพื่อการดัดแปลงพันธุกรรมรักษามะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเฉียบพลัน "คิมเรียห์" (Kymriah) ซึ่งเป็นของบริษัทโนวาร์ตีส สามารถใช้กับคนไข้ทั่วไปได้เป็นครั้งแรก เซลล์เม็ดเลือดขาวของคนไข้ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมแล้ว จะถูกนำไปใช้รักษามะเร็งในตัวคนไข้เอง เทคนิคการรักษามะเร็งนี้เรียกได้ว่าเป็นการใช้ภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยรักษาตนเอง โดยสกัดเอาเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดทีเซลล์จากเลือดของคนไข้ แล้วนำไปผ่านกระบวนการดัดแปลงพันธุกรรมด้วยไวรัส ซึ่งจะทำให้ได้เซลล์เม็ดเลือดขาวที่เรียกว่า CAR-T สำหรับนำกลับเข้าไปในร่างกายผู้ป่วย เซลล์เม็ดเลือดขาวที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมแล้วนี้ จะมีความสามารถในการค้นหาและแบ่งตัวเพิ่มจำนวนเข้าทำลายเซลล์มะเร็ง โดยสอดรับกับสภาพจำเพาะของร่างกายผู้ป่วยแต่ละคน บริษัทโนวาร์ตีสตั้งสนนราคาสำหรับให้บริการรักษาด้วยวิธีดังกล่าวที่ 475,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ หรือเกือบ 16 ล้านบาท ซึ่งจัดว่าเป็นเทคนิคการรักษาที่มีราคาแพงที่สุดวิธีหนึ่งของโลก