1. Teadlased nägid esimest korda gravitatsioonilaineid

Jaanuaris teatasid LIGO gravitatsioonilainete observatooriumi juures tegutsevad teadlased, et on registreerinud esimest korda gravitatsioonilainetele viitavaid signaale. Massiga kehade kiirendamisel ajas ja ruumis tekkivaid võbelusi, mille olemasolu ennustas üldrelatiivsusteooriast lähtudes juba Albert Einstein.

Foto: LIGO

Lained vallandusid Päikesest 36 ja 29 korda suurema massiga mustade aukude ühinemisel. Sündmus leidis aset Maast 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel. Kokkupõrke käigus muundus 0,08 sekundi vältel gravitatsioonikiirguseks kolme Päikese jagu massi. Energiahulk on võrreldav ligikaudu 50 universumi poolt sama aja vältel kiiratava energiaga.

Sündmus ei jäänud üksikjuhuks. Juunis kinnitasid teadlased, et registreerisid ka teisest allikast lähtunud gravitatsioonilaineid ja nõrgemat kolmandale allikale viitavat signaali. Nõnda on astronoomide käsutuses uus võimas tööriist, millega uurida universumi kõige energeetilisemaid sündmusi, mille üksikasjad on seni astronoomide eest harjumuspärase astronoomia meetodeid kasutades varjatuks jäänud.

2. Zika epideemia saaga
Kõik sündmused pole aga nii rõõmsad. Jaanuaris kuulutas Maailma Terviseorganisatsioon Lõuna-Ameerikas Zika epideemia tõttu välja hädaolukorra. Troopilises kliimavöötmes elavate sääskede levitatavat haigust on peetud seni üsna ohutuks. Sümptomid pole reeglina kuigi tõsised. Mõnikord ei märka isegi inimesed, et on haiguse läbi põdenud. Kui aga haigusesse nakatub korraga miljoneid inimesi, hakkavad paremini välja paistma ka tõsisemad haigusjuhud.

Foto: Marco Bello/Reuters/Scanpix

Ladina-Ameerikas lahvatanud epideemia tõttu selgus, et viiruse mõjul tekivad inimloodetel keskmisest sagedamini arenguhäired. Sealhulgas mikrotsefaalia ehk loote kolju kasvu pidurdumine. Viirus tõmbas sadade teadlaste tähelepanu. Teiste seas lõid Tartu ülikooli teadlased eesotsas Mart Ustavi ja Andres Meritsiga vähem kui kahe kuuga neli vaktsiinikandidaati. Paralleelselt kasvasid ka viiruse uurimiseks eraldatavad toetused. Näiteks eraldas USA selleks septembris enam kui miljard dollarit

Vaktsiini väljatöötamiseks tehtavatest jõupingutusest hoolimata pole kindel, kas see läbib kliinilised katsed enne, kui epideemia lõpu saab ja suurem osa mõjutatud inimpopulatsioonist selleks korraks immuunsuse omandab. Lisaks teatas Maailma Terviseorganisatsioon novembri keskel, et Zika epideemia ei ole enam üleilmne hädaolukord. Teade võib anda hoobi selle edasistele uuringutele ja see taandub läänemaailma jaoks järjekordseks eksootiliseks troopikahaiguseks. Sellegipoolest tõestas juhtum, et maailm oli 2013. aastal lahvatanud Ebola epideemiast õppust võtnud.

3. Inimajaloo ümberkirjutamine
Eesti teadlased on seotud ka inimkonna kaugemat ajalugu lahkava uurimisteemaga. Õpikutõde ütleb teada, et nüüdisinimesed rändasid Aafrikas välja umbes 75 tuhat aastat tagasi. Rahvusvaheline töörühm, mida juhtisid teiste seas Mait Metspalu Eesti biokeskusest ja Toomas Kivisild Cambridge'i ülikoolist, leidsid inimeste pärilikkusainet uurides ja teisi arheogeneetika meetodeid rakendades tõendeid aga teisest, ligikaudu 120 000 aasta eest toimunud väljarändest.

Illustratsioon: Markus Kasemaa/Nature

Tõsi, nüüdisajal elavate inimeste genoomi jättis varasem väljaränne vaevumärgatava jälje. Näiteks Paapua Uus-Guineas, kus on see kõige tugevam, moodustab iidsem pärilikkusaine sealsete inimeste genoomist vähem kui kaks protsenti.

Sel aastal saadi ka järjekordset kinnitust, et Aafrikas väljarännanud nüüdisinimesed paaritusid mitmel korral edukalt teiste kümnete tuhandete aastate eest maamunal kõndinud ürginimestega – neandertallaste ja denisova inimestega.

4. Lähima tähe ümber tiirleb eksoplaneet.
Augustis teatasid astronoomid, et Päikese naabertähe Proxima Centauri lähistel tiirleb Maa-suurune planeet Proxima b. Seda tähest täpselt nii kaugel, et selle pinnal võiks leiduda vedelas olekus vett. Valgusel kuluks Maast umbes 1,3 korda raskema planeedini jõudmiseks umbes 4,2 aastat. Tegu on kosmilises mõttes tühises vahemaaga. Aeglasemalt ja inimlikematel kiirustel liikuv sond jõuaks planeedini paarikümne aastaga.

Illustratsioon: M. Kornmesser/ESO

Kuigi planeet paistab esmapilgul elusõbralik, kümbleb see pidevalt intensiivses röntgen- ja ultraviolettvalguses. Planeedi elukõlbulikkus sõltub seetõttu pigem parasjagu astrobioloogide ja astronoomide poolt kasutatavast mudelist.

Kokku oli 2016. aasta detsembri seisuga avastatud 3549 väljaspool Päikesesüsteemi asuvat planeeti. Neist hinnanguliselt umbes paarsaja pinnal võiks leiduda vedelas olekus vett ja neist omakorda umbes paarkümmend on ka Maaga võrreldavate mõõtmetega.

5. Tehisintellekt võitis inimest GO-s
Robotite pealetung on vältimatu ja tõenäosus nendele oma töö kaotamiseks suurem kui kunagi varem. Nõnda pole ime, et tehisintellekt edestab inimesi juba ka enamikes inimeste väljamõeldud mõttemängudes. Samas ennustati, et neist mõned käivad masinale üle jõu ka veel 5—10 aasta pärast. Selle üheks näiteks peeti Hiinas umbes 4000 aasta eest väljamõeldud go-d. Iseõppivad algoritmid, süvaõpe ja tehisnärvivõrgud on maastikku aga viimase paari aastaga märkimisväärselt muutnud.

Foto: Google Deepmind

Google'i egiidi all tegutseva ettevõtte Deepmind loodud tehisintellekt suutis sel aastal seljatada nii Euroopa kui ka kokkuleppeliselt valitseva go-maailmameistri mängus, milles on puhta arvutusvõimsuse pealt parima käigu leidmine võimatu. Piltlikult õppis programm nägema parasjagu mängulaual olevaid mustreid sarnaselt inimestele. Üks masina poolt turniiri käigus tehtud käik oli sedavõrd ilus ja loominguline, et pani isegi go-meistrid nutma.

Järgmise mängulisema ülesandena loodab DeepMind muuta tehisintellekti arvutimängus StarCraft II. Mängu iseloomustab reaalsele maailmale sarnanev keerukus. Mängijatel puudub informatsioon terve mängulaua kohta. Tehisintellekti paremaks mänguriks õpetamine aitab lahendada samal ajal mitmeid reaalelulisi probleeme, näiteks panna patsientidele täpsemaid diagnoose ja määrata tõhusam ravi.

6. Uue põlvkonna kolme vanemaga lapsed
Teoreetilisel tasandil on olnud teadlastel lahendus pärilike mitokondriaalsete ehk rakke energiaga varustavate jõujaamadega seotud haiguste ravimiseks juba paarkümmend aastat. Kuigi mitokondritega seotud haiguseid on mitmeid erinevaid, tekitavad need enamasti tõsise puude ja päädivad tihti surmaga. Lahenduseks on asendada kunstlikul viljastamisel munarakus vigased mitokondrid terve doonori omadega või viia rakutuum tervete mitokondritega doonorrakku.

Foto: Reuters/Scanpix

Seda ka aprillis Mehhikos ilmale tulnud lapse puhul tehti. Viie kuu vanusena moodustasid laste mitokondritest vigased mitokondrid umbes protsendi. Katseklaasis tehtud katsetes on hakanud mõnikord on nende osakaal aja möödudes tõusma. Seega pole veel täiesti kindel, et viimase kümnekonna aasta vältel tehtud edusammud on muutnud protseduuri tõepoolest ohutuks. Esimest, 1990. ja 2000. aastatel sündinud ''kolme vanemaga laste'' põlvkonda kimbutasid keskmisest sagedamini tõsised arenguhäired.

Riskidele vaatamata kuulutas näiteks Suurbritannia inimeste viljastamise ja embrüoloogia amet, et tehnikat võiks ravitavate haiguste tõsidust arvestades kasutada ka juba kliinikutes. Samal ajal on vähemalt üks väidetavalt ''kolme vanemaga laps'' tulnud ilmale ka Hiinas. Sarnaselt läänemaailma riikidest lõdvema seadusandlusega Ukrainas on sama tehnika abil rasedaks jäänud kaks naist. Teisisõnu, džinn on juba pudelist välja lastud ning kahe ja tuhandiku vanemaga lastest on saamas tavapärane nähtus.

7. CRISPR/Cas9 võidukäik jätkub kiirenevas tempos
Juba paari aasta eest meditsiini ja bioloogia valdkonda raputanud geenide muutmise ja asendamise tehnika jätkab oma võidukäiku. Selle aasta novembris viis rühm hiina teadlasi esimest korda inimesse tööriista abil geneetiliselt muundatud rakke. CRISPR-iga tehti katki immuunsüsteemi tegevust piirav geen. Kuigi immuunvastuse kontrolli all hoidmine on reeglina kasulik, võimaldab see ka vähirakkudel laiemalt vohada. Nii loodavad teadlased, et patsiendi organismi piisavalt ''ebaloomulikke'' rakke viies saab nendega säilitada meest vaevava agressiivse kopsuvähi. Järgmisel aastal võib oodata sarnaseid katseid ka USA-s.

Illustratsioon: Crispcas.com

Bakterite immuunsüsteemist inspireeritud CRISPR/Cas9 meenutab tekstitöötlusprogrammidest tuttavat kombinatsiooni tööriistadest ''otsi, lõika ja asenda''. Tähtede ja sõnade asemel muudetakse aga nukleotiide ja geene. Kuigi teadlastel oli võimalus muuta ja mõjutada elusorganismi pärilikkusainet juba varem, oli nende kasutamine võrdlemisi kallis. Samuti jättis soovida nende täpsus.

Ka CRISPR pole veel sugugi ideaalne, näiteks aprillis kirjeldatud katsetes õnnestus hiina teadlastel teha soovitud muudatus 26st inimembrüost vaid neljas. Sellegipoolest kiirendab võimalus muu hulgas inimeste, viiruste ja vähirakkude geene rivist välja lüüa oluliselt uute ravimisihtmärkide avastamist ning geeniteraapiate väljatöötamist. Potentsiaal on määratu – näiteks rottidel suudeti hiljuti tehnika abil taastada nende nägemismeel.

8. Tants Päikesesüsteemi 9. planeedi ümber.
Jaanuaris avaldatud astronoomide arutluskäigu kohaselt luurab Päikesesüsteemi äärealadel Maast kümmekond korda raskem planeet, millel kulub Päikesesüsteemi ümber tiiru tegemiseks ligikaudu 20 000 aastat. Planeedi olemasolu üle on spekuleeritud varemgi. Hiljuti avastatud äärmiselt väljavenitatud orbiitidel tiirlevad väikesed Neptuuni-tagused objektid on seadnud hüpoteesi taas kindlamatele jalgadele. Samuti võimaldab üheksanda olemasolu selgitada Päikese telje kallet.

Illustratsioon: Caltech

Juhtiva hüpoteesi kohaselt tekkis üheksas planeet koos Päikesesüsteemi teiste planeetidega. Gaasihiidude gravitatsiooniliste vastastikmõjude mõjul heideti see aga süsteemi siseosast vahetult pärast selle sündi Päikesesüsteemi äärealadele.

9. Kliimamuutused raputavad jätkuvalt maailma
Aprilli lõpus kogunesid 174 riiki koos Euroopa Liidu esindajatega, et allkirjastada möödunud aastal Pariisis sõlmitud kliimakokkulepe. Septembris ühinesid ametlikult leppega Ameerika Ühendriigid ja Hiina, Brasiilia koos 30 riigiga paar nädalat hiljem. Euroopa Liit ratifitseeris leppe 5. oktoobril. Leppe alusel lubavad riigid vähendada oluliselt kasvuhoonegaaside emissioone lootuses, et maailma keskmine õhutemperatuur tõuseb seeläbi võrreldes tööstusajastueelse temperatuuriga vähem kui kahe kraadi võrra.

Vaikse ookeani pinnakihti soojendav El Niño muutis samal ajal lõppevat aastat taas mõõtmisajaloo kõige soojemaks. Viiest eelnevalt kõige soojemaks loetavast aastast paigutuvad neli viimasesse kümnendisse. Rekordiline temperatuur viis mitmel pool maailmas korallrahude ulatusliku pleekimiseni.

Arktika merejää ulatus kahanes suve lõpuks 4,14 miljoni ruutkilomeetrini. Kuigi seda on pea miljoni ruutkilomeetri võrra rohkem kui 2014. aastal samal ajal, on seda 1981—2010. aasta keskmisest siiski kahe miljoni ruutkilomeetri vähem. Kuveidis mõõdeti aga juulis rekordilised 54 °C soojakraadi.

10. Tehisgenoomiga bakter
Teadlased suudavad üha osavamalt sünteesida ka geene ja pärilikkusainet. Isegi kui nad ei tea mõnikord, mida üks või teine geen täpselt teeb. Rühm ameerika teadlasi esitles sel aastal tehisgenoomiga bakterit JCVI-Syn3.0. Poolsünteetiline eluvorm ajab läbi vaid 473 geeniga. Keskmiselt on neid bakteritel kümme korda rohkem.

Foto: Tom Deerinck&Mark Ellisman

Samas ei tea töörühm kõigele vaatamata 149 geeni puhul, milleks neid täpselt vaja on.Elusloodust iseloomustavates muutlikes tingimustes organism aga hakkama ei saaks. Täiendavate geenideta on bakteri kohanemisvõime piiratud ja suudab ammutada energiat vaid valitud toiduallikatest.

Lisaks evolutsiooni paremale mõistmisele, sillutavad katsed teed tillukeste rakupõhiste tehaste loomisele, mis toodaksid kemikaale, mida on traditsiooniliste keemiatööstuse meetoditega keerukas sünteesida.