Pod koniec roku pokusiliśmy się – podobnie jak magazyny naukowe – o zestawienie najważniejszych osiągnięć nauki. O wszystkich odkryciach umieszczonych na naszej liście informowaliśmy na łamach „Rzeczpospolitej".

Na czele naszej listy znalazło się lądowanie sondy Europejskiej Agencji Kosmicznej na powierzchni komety, ale do siedmiu cudów światowej nauki zaliczyliśmy też dokonania polskich lekarzy, którzy postawili na nogi sparaliżowanego pacjenta i przywrócili do zdrowia chłopca, który według podręczników medycyny nie miał prawa przeżyć.

1. Europejczycy na komecie

Po raz pierwszy ziemska sonda wylądowała na tak odległym i niewielkim obiekcie.

Magazyn „Science" umieścił sukces sondy Rosetta na czele listy najważniejszych odkryć minionego roku. – Lądowanie Philae było niezwykłym wyczynem i przykuło uwagę świata – powiedział Tim Appenzeller, redaktor wiadomości tygodnika „Science". – Ale cała misja Rosetta jest przełomem. Daje naukowcom szansę na najlepsze miejsce w pierwszym rzędzie na widowni do obserwacji, jak kometa się nagrzewa, oddycha i ewoluuje.

Badacze uważają, że w kometach przechowała się nietknięta pierwotna materia po formowaniu się Układu Słonecznego 4,6 miliarda lat temu. Mają nadzieję, że kilkanaście miesięcy obserwacji przez instrumenty sondy i analiza materiału z powierzchni pozwoli naukowcom zrozumieć zmiany, jakie nasze kosmiczne środowisko przeszło od powstania układu planetarnego.

Sonda Rosetta potrzebowała dziesięciu lat, aby dotrzeć do komety oddalonej od nas o 511 mln km. Statek kosmiczny wylądował na powierzchni komety, która pędzi przez Układ Słoneczny z prędkością 55 tys. kilometrów na godzinę.

Miejsce lądowania na komecie wielkości ok. 4 km i masie sięgającej 10 mld ton zostało wybrane dopiero na podstawie zdjęć wykonanych przez sondę z odległości ok. 10 km. Szefowie misji poszukiwali go od sierpnia, kiedy sonda weszła na orbitę komety. Wtedy okazało się, że jądro komety ma zupełnie inny kształt, niż dotychczas przypuszczali. Składa się z połączonych z sobą dwóch brył i przypomina kaczkę do kąpieli.

Przyziemienie lądownika Philae nie wyglądało tak, jak zaplanowali inżynierowie z ESA – sonda odbiła się od powierzchni i w końcu osiadła w zacienionym miejscu, co sprawiło, że bezużyteczne okazały się panele słoneczne. Własne baterie Philae dostarczały energii zaledwie przez kilka godzin, ale udało się przeprowadzić większość eksperymentów. Lądownik nie powiedział jeszcze ostatniego słowa. Rozładowane baterie mogą się naładować, kiedy kometa zbliży się do Słońca.

Był to wielki test również dla polskich inżynierów. Zadaniem zbudowanego w Centrum Badań Kosmicznych penetratora – rodzaju młotka – było wbicie się w powierzchnię jądra komety i pobranie próbek materii do analizy. Polski penetrator był częścią eksperymentu MUPUS, który miał za zadanie przeanalizowanie właściwości fizycznych jądra komety. Penetrator wyposażony był w czujniki głębokości, temperatury i przewodnictwa cieplnego.

Czujnik ROSINA wykrył wodę, metan i wodór, a także formaldehyd i cyjanowodór. Te wyniki mogą pomóc naukowcom dowiedzieć się, czy niektóre komety mogły przenieść zalążki życia na Ziemę razem z wodą i cząsteczkami organicznymi. Raport opublikowany ostatnio przez zespół badaczy ujawnił w wodzie komety wyjątkowo wysoki stosunek ciężkiego izotopu wodoru (deuteru) do zwykłego wodoru. To sugeruje, że komety takie jak 67P/Czuriumow-Gierasimienko, które wywodzą się z obszaru poza orbitą Neptuna, nie są źródłem większości wody na Ziemi.

Rosetta jeszcze ponad rok będzie miała oczy otwarte. Naukowcy będą mogli się dowiedzieć, co się stanie, kiedy kometa zbliży się do Słońca. Mają nadzieję, że na tej podstawie uda się ustalić, gdzie kometa powstała i jakie były losy jej późniejszej podróży w trakcie ewolucji Układu Słonecznego.

2. Nerwy, które postawiły na nogi

Pierwszej na świecie operacji połączenia przerwanego rdzenia kręgowego dokonali lekarze z Wrocławia.

Dariusz Fidyka został sparaliżowany od klatki piersiowej w dół w wyniku pchnięcia nożem w plecy w 2010 roku. Dziś, dzięki przełomowej operacji i rehabilitacji, może już chodzić.

Nowatorską operację przeprowadzili lekarze z Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego we Wrocławiu.

– Naszego pacjenta leczyliśmy w trzech etapach – mówi „Rzeczpospolitej" prof. Włodzimierz Jarmundowicz, kierownik Katedry i Kliniki wrocławskiego szpitala. – Pierwszym była półroczna rehabilitacja przygotowująca do operacji. Drugi etap to sam zabieg operacyjny, trzeci to rehabilitacja po operacji.

Do regeneracji rdzenia kręgowego lekarze wykorzystali tzw. glejowe komórki nerwowe. Pobrali je z opuszki węchowej znajdującej się w mózgu odpowiedzialnej za odczuwanie zapachów – i rozpoczęli ich hodowlę poza organizmem pacjenta. Dwa tygodnie później lekarze przeszczepili glejowe komórki opuszki węchowej i nerwy pobrane z podudzia pacjenta do rdzenia kręgowego.

Pomysł wykorzystania komórek glejowych do regeneracji rdzenia kręgowego podsunął dr Paweł Tabakow.

Dlaczego właśnie w tych komórkach badacze pokładali nadzieję? Bo glejowe komórki węchowe to jedyne w układzie nerwowym, które potrafią się regenerować. Odkrył to światowej sławy neurobiolog prof. Geoffrey Raisman z Wielkiej Brytanii. Badał te komórki na zwierzętach.

– Przez wiele lat nie można było uzyskać poprawy u pacjentów, którzy mieli przerwany rdzeń kręgowy, choć teoretyczne podstawy regeneracji za pomocą komórek glejowych były solidnie opracowane – wyjaśnia prof. Jarmundowicz. – Zastosowaliśmy więc metodę kombinowaną: oprócz przeszczepu komórek nerwowych z opuszki węchowej zastosowaliśmy dodatkowo komórki z obwodowych nerwów skóry. Udowodniliśmy, że nasza metoda jest bezpieczna, nie powoduje żadnych komplikacji.

– Ponowne chodzenie, choć z oparciem, było niesamowitym uczuciem – powiedział „Rzeczpospolitej" Dariusz Fidyka. – Najbardziej się bałem przed operacją pobrania komórek glejowych z mózgu, ta druga operacja połączenia rdzenia kręgowego była już dla mnie o wiele łatwiejsza.

Dokonanie polskich lekarzy zostało spopularyzowane na świecie przez film zrealizowany przez telewizję BBC. Autor filmu położył nacisk na zasługi Brytyjczyków, prof. Raismana, a także fundacji Nicholls Spinal Injury Foundation i UK Stem Cell Foundation (które rzeczywiście pomogły finansowo), a wkład polskich lekarzy zmarginalizował. Mimo wszystko wrocławski szpital i dr Tabakow zyskali światową sławę.

Film został wyemitowany 21 października w programie „Panorama" na kanale BBC One. Tego samego dnia opis terapii ukazał się na łamach specjalistycznego magazynu „Cell Transplantation".

3. Na granicy medycyny i cudu

Polscy lekarze uratowali życie dwuletniemu dziecku w stanie skrajnego wychłodzenia.

Niezwykły, wręcz nieprawdopodobny sukces odnieśli lekarze z Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Krakowie-Prokocimiu. Polskim lekarzom i pielęgniarkom udało się uratować skrajnie wychłodzonego dwuletniego chłopczyka z małopolskich Racławic, który 1 grudnia, niezauważony, wyszedł z domu w samej piżamie w mroźną noc, przebywał na mrozie siedem godzin, stracił przytomność. Zespołem specjalistów kierował prof. Janusz Skalski.

Temperatura ciała dziecka spadła aż do 12 st. C. Gdy przywieziono je do szpitala, jego serce pracowało już tylko sporadycznie, lekarze szacują, że dziecko pozostawało bez krążenia przez dwie do trzech godzin. Dlatego przeprowadzono badanie jego mózgu za pomocą tomografu komputerowego. Na szczęście nie stwierdzono uszkodzeń, co jest niezwykłe z medycznego punktu widzenia.

Jest to pierwszy taki przypadek na świecie, jeszcze nikt tak długo nie przebywał w stanie hipotermii, czyli skrajnego wychłodzenia organizmu. Dotychczas najbardziej wychłodzoną osobą, która przeżyła, była 30-letnia Szwedka Anna Elisabeth Johansson Bagenholm, która w 1999 roku przebywała w lodowatej wodzie 80 minut, temperatura jej ciała spadła do 13,7 st. C.

Lekarze z Krakowa wprowadzili do żył i tętnic dziecka plastikowe rurki, którymi krew wypłynęła poza organizm, do aparatury ogrzewającej ją o 6–9 st. C. w ciągu godziny. W ten sposób temperaturę ciała stopniowo podwyższono, najpierw do 27 st. C, a potem do 36 st. C. Mimo to dziecko jeszcze ponad dobę utrzymywano w stanie śpiączki farmakologicznej, podłączone do płucoserca.

Obecnie życiu dwulatka nic już nie zagraża, ale wciąż przebywa on w krakowskim szpitalu, przechodzi rehabilitację, przebył między innymi zapalenie płuc.

Specjaliści podkreślają, że w przypadkach skrajnych wychłodzeń nie wolno pacjentów ogrzewać tzw. domowymi sposobami, owijać kocami, polewać ciepłą wodą. Najpierw trzeba ich nawet okładać lodem, żeby utrzymać niską temperaturę do czasu podłączenia do sztucznego płucoserca, które stwarza szansę na ustabilizowanie krążenia.

Wyprowadzanie z hipotermii musi się odbywać bardzo wolno i pod stałą kontrolą. Gdyby wyziębionego człowieka zanurzyć w ciepłej kąpieli, co może się wydawać naturalne, jego tkanki zaczną gwałtownie absorbować bardzo dużą porcję brakującej im energii. W rezultacie doszłoby do uszkodzenia organów wewnętrznych oraz skóry.

W stanie głębokiej hipotermii skóra człowieka jest wyjątkowo delikatna, sucha i prawie w ogóle nieelastyczna.

4. Druga Ziemia

Planetę podobną do naszej odkrył kosmiczny teleskop Keplera. Może na niej istnieć życie.

Znajduje się 490 lat świetlnych od nas. Glob Kepler-186f został odkryty na zdjęciach dostarczonych wcześniej przez teleskop wysłany na orbitę w 2009 roku. Urządzenie jednak przedwcześnie zakończyło pracę z powodu awarii.

Kepler-186f jest piątą, najbardziej zewnętrzną planetą krążącą wokół swojej gwiazdy macierzystej.

– Po raz pierwszy znaleźliśmy prawdziwą planetę wielkości Ziemi krążącą wokół innej gwiazdy, i to w strefie, gdzie może istnieć życie – podkreślała Elisa Quintana z Ames Research Center NASA. – Gwiazda jest czerwonym karłem typu widmowego M. Ponad 70 proc. z setek miliardów gwiazd w naszej galaktyce to właśnie takie gwiazdy.

Z prawie 1800 egzoplanet odkrytych w ciągu ostatnich dwóch dekad tylko około 20 znajduje się w takiej odległości od swojej gwiazdy, że woda na powierzchni globu z atmosferą ani nie zamarzła, ani nie odparowała na skutek gorąca. Ale wszystkie inne są znacznie większe od Ziemi, a ich prawdziwa natura – budowa skalista lub gazowa – jest praktycznie nie do określenia dzisiejszymi metodami.

– Kepler-186f to najprawdopodobniej skalisty świat. Taki jak Wenus, Ziemia i Mars – przekonuje Thomas Barclay, naukowiec misji Keplera NASA. Ale planety krążące wokół czerwonych karłów były dotąd uważane za słabych kandydatów na siedliska życia. Gwiazdy typu M są chłodniejsze od Słońca.

5. Komórki macierzyste wyleczyły cukrzycę

– Ta praca zapisze się w historii medycyny. To przełom – zgodnie mówią naukowcy o osiągnięciu specjalistów z Uniwersytetu Harvarda.

Zespół prof. Douga Meltona opracował technikę hodowania i programowania komórek macierzystych w taki sposób, aby zamieniły się w komórki trzustki produkujące insulinę. W ten sposób można pokonać cukrzycę typu I. Eksperymenty przeprowadzono na razie na zwierzętach. Ich wyniki przedstawiono w październiku. Są fantastyczne – trzustka podjęła normalną pracę. Testy z udziałem prawdziwych pacjentów rozpoczną się za kilka lat.

U chorych na cukrzycę typu I uszkodzeniu ulegają komórki beta wysp Langerhansa w trzustce. To właśnie one odpowiadają za produkcję insuliny – hormonu niezbędnego do metabolizmu cukrów. Z nieznanych dziś przyczyn własny organizm pacjenta niszczy te komórki, w efekcie produkcja hormonów jest zaburzona. Pacjenci muszą przestrzegać specjalnej diety, kontrolować poziom glukozy oraz przyjmować insulinę w zastrzykach.

Technika opracowana przez prof. Meltona polega na zaprogramowaniu komórek macierzystych w taki sposób, aby przekształcały się w komórki beta. Taka manipulacja to dziś nic nadzwyczajnego – naukowcy robią to w laboratoriach od lat. Ale żeby tę technologię wykorzystać w medycynie, potrzeba takich komórek bardzo wiele – miliony dla jednego pacjenta. I to się właśnie udało specjalistom z Harvarda – tak dobrali chemiczny koktajl otaczający komórki macierzyste, że uzyskali pożądany wynik. I to w wielkiej skali – jeden pacjent będzie wymagał wszczepienia ok. 150 mln komórek.

– To jest praca, która zapisze się w historii medycyny – uważa prof. Jose Oberholzer, chirurg i endokrynolog z Uniwersytetu Illinois w Chicago. – Melton poświęcił całe życie opracowaniu metody hodowania komórek wysp trzustkowych w laboratorium. I teraz mu się udało. To jest fenomenalne osiągnięcie.

Dzięki pomocy kolegów z renomowanej uczelni technicznej Massachusetts Institute of Technology biotechnolodzy uzyskali także specjalny materiał umożliwiający bezpieczne wszczepienie przygotowanych komórek oraz chroniący je przed zniszczeniem przez organizm pacjenta.

– U myszy pracują już od kilku miesięcy. I ciągle produkują insulinę – zachwyca się prof. Melton.

Teraz trwają testy na małpach naczelnych.

6. Tajemniczy grobowiec

Budowlę z czasów Aleksandra Macedońskiego odkryto w Amfipolis.

To największy tego typu obiekt odkryty w Grecji. Zbudowany został w IV w. p.n.e. – w czasach Aleksandra Macedońskiego. Przez ponad dwa tysiące lat ukryty był we wnętrzu kopca, na brzegu rzeki Struma na terenie, gdzie w starożytności było miasto Amfipolis, około 60 km od współczesnego miasta Serres. Badania archeologów w tym miejscu trwają od dwóch lat, ale dopiero w sierpniu udało się odsłonić część grobowca. Aby dotrzeć do wnętrza, archeolodzy musieli użyć ciężkich maszyn do usuwania ziemi i pracować w asyście policji.

Część historyków uważała, że mógł to być grobowiec samego Aleksandra Wielkiego albo przynajmniej kogoś z jego rodziny.

Po odsłonięciu stopni, które prowadzą do szerokiego wejścia zwieńczonego łukiem z dwoma sfinksami, badacze odkryli też dwie kariatydy i mozaikę. Jest prawie nieuszkodzona i przedstawia mitologiczną scenę uprowadzenia Persefony przez Hadesa. Grobowiec był otoczony grubym murem długości 497 metrów. Zbudowany jest z marmurowych bloków sprowadzanych z wyspy Tazos. To sugestia, że jego twórcą mógł być architekt imieniem Dejnokrates pracujący dla Aleksandra Wielkiego. Dejnokrates często posługiwał się tym materiałem. Znaleziona wcześniej statua lwa wysokości 5 metrów prawdopodobnie wieńczyła budowlę.

Katerina Peristeri kierująca pracami wykopaliskowymi datuje grobowiec na okres między 325 a 320 r. p.n.e. – Nic nie wskazuje na to, że mógłby to być grób samego Aleksandra, który zmarł w 323 r. p.n.e. w Babilonie, na terenie dzisiejszego Iraku – mówiła Peristeri na konferencji prasowej w sierpniu. – Mógł w nim zostać pochowany inny członek rodziny królewskiej.

W listopadzie archeolodzy dotarli do komory grobowej, gdzie znaleźli prawie nietknięte szczątki mężczyzny. Peristeri przypuszcza, że mogą to być szczątki jakiegoś najwyższego rangą dowódcy wojskowego.

Szkielet umieszczony był w drewnianej trumnie. Archeolodzy odkryli go 1,6 metra poniżej posadzki trzeciej komory.

Ministerstwo Kultury i Sportu Grecji zadeklarowało, że zleci przeprowadzenie badań genetycznych szkieletu. Ich wyniki na pewno pomogą zidentyfikować tożsamość pochowanej osoby.

7. Lek na ebolę

Nawet pełna mobilizacja nie wyjaśnia fantastycznego tempa przygotowania leków i szczepionek przeciw wirusowi Ebola. Te preparaty były, trzymano je jednak w tajemnicy.

Gdy gorączka krwotoczna ebola szalała tylko w Afryce, na tę chorobę nie było ani szczepionki, ani dobrego leku. W zależności od szczepu wirusa choroba zabija od 60 do nawet 90 proc. Przeżywają silni i ci, którzy mają dostęp do nowoczesnej opieki medycznej.

Wybuch epidemii w Afryce Zachodniej na początku 2014 roku zmienił wszystko. To największa epidemia tej choroby w historii, Światowa Organizacja Zdrowia potwierdziła dotąd ok. 19 tys. zachorowań i ponad 7 tys. zgonów. Wirusem Ebola zakazili się również biali lekarze i wolontariusze pomagający w Gwinei, Sierra Leone i Liberii.

I wtedy lek się znalazł. Co prawda eksperymentalny i nieprzetestowany na ludziach, ale skuteczny. Specyfik o nazwie ZMapp wytwarzany przez Mapp Biopharmaceutical dostępny był tylko w niewielkiej ilości. Otrzymało go dwoje Amerykanów zakażonych w Afryce. Lek postawił ich – dosłownie – na nogi w ciągu kilkunastu godzin. Natychmiast zostali przetransportowani do Stanów Zjednoczonych, gdzie kontynuowano terapię. Ten sam lek wykorzystano m.in. w terapii pacjenta przewiezionego do Hiszpanii (ten chory mimo leczenia zmarł).

Obok ZMapp pojawiły się również inne podobnie działające leki firm blisko współpracujących z rządami USA i Kanady. Agencje rządowe i firmy farmaceutyczne zaczęły również testować szczepionki. Propozycję wypróbowania trzech preparatów zgłosili nawet Rosjanie. Wyjaśnienie? Wirus Ebola, ze względu na dużą śmiertelność, traktowany był jako potencjalna broń biologiczna.

—Krzysztof Kowalski     —Piotr Kościelniak