Sự kết thúc của một năm và sự khởi đầu của năm tiếp theo dường như luôn mang lại cảm giác suy ngẫm. Sự trôi qua của thời gian được đánh dấu bằng năm thay đổi là một cột mốc đáng trân trọng và vinh danh trong cuộc sống. Năm nay khác năm ngoái như thế nào? Bạn có đạt được một số mục tiêu đã đặt ra vào đầu năm không? Trong khoa học, tốc độ đổi mới không bao giờ chậm lại, bất kể năm nào—hay đại dịch toàn cầu chưa từng có. Khi chúng ta suy ngẫm về các cột mốc cá nhân của riêng mình trong tháng tới, hãy cùng xem xét một số thành tựu chuyên môn của các nhà khoa học trong năm nay. Danh sách này không phải là toàn diện, mà là bản tóm tắt những tiến bộ mà độc giả của Thiết bị phòng thí nghiệm và các nhà khoa học đồng nghiệp thấy thú vị trong 365 ngày qua.

1. AI nhảy vọt

ChatGPT và các nền tảng AI khác đã ra mắt và thu hút sự chú ý ngay lập tức và lớn trên toàn cầu. Các hệ thống trí tuệ nhân tạo nhanh chóng thâm nhập vào hầu như mọi lĩnh vực và khoa học cũng không ngoại lệ. Trong suốt cả năm, các tiêu đề liên tục đề cập đến những gì ChatGPT và các AI khác đã đạt được trong các thử nghiệm nghiên cứu. Sau đây chỉ là một vài ví dụ:

Mô hình học sâu, ZFDesign, dành cho thiết kế ngón tay kẽm cho phép lập trình lại yếu tố phiên mã. (Tháng 1)
Các nhà nghiên cứu cho thấy một mô hình ngôn ngữ lớn, ProGen, có thể tạo ra các chuỗi protein chức năng với chức năng có thể dự đoán được, với đầu vào bao gồm các thẻ chỉ định các đặc tính của protein. (Tháng 1)
ChatGPT được chứng minh là vượt trội hơn các bác sĩ khi trả lời các câu hỏi y tế trực tuyến khi đánh giá về chất lượng và sự đồng cảm. (Tháng 4)
Một công cụ trí tuệ nhân tạo đã xác định thành công những người có nguy cơ mắc ung thư tuyến tụy cao nhất lên đến ba năm trước khi chẩn đoán chỉ bằng cách sử dụng hồ sơ bệnh án của bệnh nhân. (Tháng 5)
AI được sử dụng để phát triển một loại kháng sinh thử nghiệm có tên là abaucin, được chứng minh là có hiệu quả chống lại siêu vi khuẩn A. baumannii. (Tháng 5)
Một hệ thống tự động được tạo ra tại Đại học NC State đã xác định cách tổng hợp các vật liệu "tốt nhất trong lớp" cho các ứng dụng cụ thể trong vài giờ hoặc vài ngày, trái ngược với nhiều năm mà con người thường mất để hoàn thành một nhiệm vụ như vậy. (Tháng 11)

2. Bản đồ kết nối đầu tiên của não côn trùng

Vào tháng 3, các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge đã xây dựng thành công bản đồ đầu tiên cho thấy từng tế bào thần kinh riêng lẻ và cách chúng được kết nối với nhau trong não của ấu trùng ruồi giấm. Bản đồ gồm 3.016 tế bào thần kinh và 548.000 khớp thần kinh là kết nối não hoàn chỉnh lớn nhất từng được lập bản đồ. Đây là một tiến bộ lớn so với công trình trước đây khi lập bản đồ các cấu trúc não rất đơn giản bao gồm giun tròn C. elegans, chỉ có vài trăm tế bào thần kinh. Nghiên cứu sẽ giúp các nhà khoa học hiểu được các nguyên tắc cơ bản mà các tín hiệu truyền qua não ở cấp độ thần kinh và dẫn đến hành vi và học tập.

3. Phôi người tổng hợp được tạo ra từ tế bào gốc

Các nhà khoa học tại Đại học Cambridge và Viện Công nghệ California đã tạo ra phôi người tổng hợp bằng cách sử dụng tế bào gốc trong một bước tiến đột phá, bỏ qua nhu cầu về trứng hoặc tinh trùng. Các phôi mô hình, giống với phôi ở giai đoạn đầu phát triển của con người, có thể cung cấp một cửa sổ quan trọng về tác động của các rối loạn di truyền và nguyên nhân sinh học gây ra tình trạng sảy thai tái phát. Tuy nhiên, công trình này cũng đặt ra các vấn đề nghiêm trọng về mặt đạo đức và pháp lý vì các thực thể được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm nằm ngoài luật pháp hiện hành ở hầu hết các quốc gia. Các cấu trúc này không có tim đập hoặc phần đầu của não, nhưng bao gồm các tế bào thường sẽ hình thành nhau thai, túi noãn hoàng và chính phôi thai.

4. Ca ghép thận chuột đông lạnh thành công đầu tiên

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Minnesota đã chứng minh rằng thận chuột có thể được bảo quản đông lạnh trong tối đa 100 ngày, được làm ấm lại thành công bằng phương pháp cải tiến mới, loại bỏ chất lỏng bảo vệ đông lạnh và các hạt nano, sau đó được cấy ghép thành công vào chuột để phục hồi chức năng thận hoàn toàn. Quy trình làm ấm nano chuyên biệt này làm ấm cơ quan này nhanh chóng và đồng đều từ bên trong thay vì chỉ ở bề mặt. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng mọi khía cạnh của phương pháp này đều có thể được mở rộng sang các cơ quan lớn hơn và tiếp theo sẽ tìm cách chứng minh quy trình này bằng thận lợn. Mặc dù phải mất vài năm trước khi một cơ quan đông lạnh được cấy ghép vào người, nhưng nhóm nghiên cứu tin tưởng rằng điều này có thể thành công trong tương lai. Hiện tại, khoảng 20% ​​số thận được hiến tặng để cấy ghép mỗi năm không thể sử dụng được, thường là do các cơ quan này không thể giữ trong đá lâu hơn vài giờ và không đến được người nhận kịp thời.

5. Vắc-xin đầu tiên dành cho phụ nữ mang thai để phòng ngừa RSV ở trẻ sơ sinh

Vào tháng 8, FDA đã phê duyệt vắc-xin đầu tiên để sử dụng cho phụ nữ mang thai để phòng ngừa RSV ở trẻ sơ sinh từ khi mới sinh đến 6 tháng tuổi. Abrysvo được chấp thuận sử dụng ở tuần thứ 32 đến 36 của thai kỳ. Thuốc được tiêm một liều duy nhất vào cơ. Trong các thử nghiệm lâm sàng, Abrysvo đã giảm nguy cơ mắc bệnh đường hô hấp dưới nghiêm trọng (LRTD) xuống 81,8% trong vòng 90 ngày sau khi sinh và 69,4% trong vòng 180 ngày sau khi sinh. Trong vòng 180 ngày sau khi sinh, Abrysvo đã giảm nguy cơ mắc bệnh đường hô hấp dưới 57,3% và 76,5% đối với LRTD nghiêm trọng khi so sánh với giả dược. Tính an toàn của Abrysvo đã được đánh giá trong hai nghiên cứu và các tác dụng phụ thường gặp nhất được báo cáo là đau tại chỗ tiêm, nhức đầu, đau cơ và buồn nôn.

6. Trái đất có đủ nguyên liệu thô để chuyển sang năng lượng tái tạo

Vào tháng 1, một nhóm các nhà khoa học đã công bố một nghiên cứu mới cho thấy thế giới có đủ khoáng chất đất hiếm và các nguyên liệu thô quan trọng khác để chuyển từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo nhằm sản xuất điện và hạn chế tình trạng nóng lên toàn cầu. Một nhóm các nhà khoa học đã xem xét các vật liệu - nhiều loại không thường được khai thác nhiều trong quá khứ - và 20 nguồn năng lượng khác nhau. Họ đã tính toán nguồn cung và ô nhiễm từ hoạt động khai thác nếu năng lượng xanh tăng vọt để đạt được các mục tiêu toàn cầu là cắt giảm lượng khí thải carbon giữ nhiệt từ nhiên liệu hóa thạch. Cần phải khai thác nhiều hơn nữa, nhưng có đủ khoáng sản để sử dụng và việc khoan tìm chúng sẽ không làm tình trạng nóng lên trở nên tồi tệ hơn đáng kể.

7. Sự kiện tuyệt chủng hàng loạt thứ sáu đang ở ngay trước mắt

Một nhóm tại Đại học Hawaii tại Manoa đã tính toán rằng các chi động vật đang tuyệt chủng với tốc độ nhanh hơn 35 lần so với tốc độ nền dự kiến ​​trong một triệu năm qua, họ cho rằng điều này chỉ ra rằng hành tinh đang trải qua sự kiện tuyệt chủng hàng loạt thứ sáu do con người gây ra và nó đang tăng tốc. Bằng cách suy rộng từ các ước tính thu được đối với ốc sên và sên đất, nhóm nghiên cứu ước tính rằng kể từ năm 1500, Trái đất có thể đã mất từ ​​7,5 đến 13% trong số 2 triệu loài đã biết—một con số đáng kinh ngạc từ 150.000 đến 260.000 loài. Lịch sử sự sống trên Trái đất đã được đánh dấu năm lần bằng các sự kiện tuyệt chủng đa dạng sinh học hàng loạt và các nhà nghiên cứu cho biết lần thứ sáu đang diễn ra—hoàn toàn do hoạt động của con người.

8. Băng biển Nam Cực đạt mức thấp kỷ lục mới

Vào ngày 10 tháng 9 năm 2023, băng biển ở Nam Cực đạt mức tối đa hàng năm là 16,96 triệu kilômét vuông (6,55 triệu dặm vuông), lập kỷ lục mức tối đa thấp nhất trong hồ sơ vệ tinh bắt đầu từ năm 1979. Mức tối đa của năm nay thấp hơn 1,03 triệu kilômét vuông (398.000 dặm vuông) so với mức thấp kỷ lục trước đó được thiết lập vào năm 1986. Mức này cũng thấp hơn 1,75 triệu kilômét vuông (676.000 dặm vuông) so với mức tối đa trung bình của Nam Cực từ năm 1981 đến năm 2010. Năm nay đánh dấu mức tối đa thấp kỷ lục đáng kể về phạm vi băng biển Nam Cực (Hình 2). Kể từ đầu tháng 4 năm 2023, băng biển duy trì mức tăng trưởng băng thấp kỷ lục. Từ đầu đến giữa tháng 8, tốc độ tăng trưởng chậm lại đáng kể, duy trì mức chênh lệch gần 1,5 triệu kilômét vuông (579.000 dặm vuông) giữa năm 2023 và năm 1986, là năm thấp thứ hai trong hồ sơ vệ tinh. Sau thời kỳ đó, băng tăng trưởng nhanh hơn và thu hẹp khoảng cách xuống còn khoảng 1 triệu kilômét vuông (386.000 dặm vuông). Đây là lần đầu tiên diện tích băng biển không vượt quá 17 triệu kilômét vuông (6,56 triệu dặm vuông), giảm hơn 1 triệu kilômét vuông so với mức tối đa thấp kỷ lục trước đó được thiết lập vào năm 1986.

9. Webb lần đầu tiên phát hiện ra phân tử cacbon quan trọng

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã sử dụng Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA để phát hiện ra một hợp chất cacbon mới trong không gian lần đầu tiên. Được gọi là cation metyl (CH3+), phân tử này rất quan trọng vì nó hỗ trợ quá trình hình thành các phân tử phức tạp hơn dựa trên cacbon. Cation metyl được phát hiện trong một hệ sao trẻ, với một đĩa tiền hành tinh, được gọi là d203-506, nằm cách xa khoảng 1.350 năm ánh sáng trong Tinh vân Orion. Các hợp chất cacbon tạo thành nền tảng của mọi dạng sống đã biết và do đó đặc biệt thú vị đối với các nhà khoa học đang nghiên cứu cách thức sự sống phát triển trên Trái đất và cách thức sự sống có thể phát triển ở nơi khác trong vũ trụ của chúng ta. Phân tử này chưa từng được phát hiện trong không gian trước đây.

10. Những tiến bộ của Dự án bộ gen người

Vào tháng 2, các nhà nghiên cứu của Viện Y tế Quốc gia đã phát triển và phát hành một công cụ phần mềm sáng tạo để lắp ráp các trình tự bộ gen thực sự hoàn chỉnh (tức là không có khoảng trống) từ nhiều loài khác nhau. Phần mềm Verkko phát triển từ việc lắp ráp trình tự bộ gen người không có khoảng trống đầu tiên vào năm 2022. Vào tháng 5, một bản thảo thô của bộ gen người đã được công bố, bao gồm 47 bộ gen từ một nhóm cá nhân có sự đa dạng về mặt di truyền, bao gồm những người từ Châu Phi, Châu Á, Châu Mỹ và Châu Âu. Vào tháng 8, các nhà nghiên cứu tại NIST và nhiều tổ chức khác đã lập bản đồ thành công toàn bộ nhiễm sắc thể Y, tiết lộ việc phát hiện ra 41 gen bổ sung. Tiến bộ này cải thiện độ chính xác của trình tự DNA đối với nhiễm sắc thể sinh sản nam, có thể giúp xác định một số rối loạn di truyền nhất định và có khả năng khám phá ra nguồn gốc di truyền của những rối loạn khác.