Những khám phá của năm 2020

Vi phạm đối xứng vật chất – phản vật chất 

Nhóm hợp tác T2K đã thông báo những phát hiện về vi phạm đối xứng gương hạt – phản hạt (còn được gọi là đối xứng chẵn lẻ) qua các hạt của nhóm lepton. Vi phạm chẵn lẻ lepton có thể được dùng để tìm kiếm các hạt neutrino. Các hạt neutrino có ba ‘hương” được xác định bằng sự liên kết với các hạt lepton mang điện tích (một electron, một muon hoặc một hạt tau), và có thể thay đổi từ một hương này sang hương khác khi chúng di chuyển. Nếu đối xứng chẵn lẻ được bảo toàn, xác suất dao động để sự bảo toàn hạt muon thành electron có thể tương tự như bảo toàn phản neutrino muon thành electron. Trong thí nghiệm T2K, việc các hạt neutrino (hoặc phản hạt neutrino) di chuyển qua 295 km xuyên qua Trái đất đã được máy dò đặt dưới lòng đất ở Đài quan sát Kamioka tại Nhật Bản dò ra. Thí nghiệm này chứng tỏ xác suất dao động của bảo toàn neutrino muon thành electron. Các kết quả loại trừ bảo toàn chẵn lẻ đạt mức tin cậy 95%, và có thể là những biểu thị đầu tiên về nguồn gốc của sự bất đối xứng vật chất – phản vật chất trong vũ trụ của chúng ta.

Dòng tia ngừng dịch chuyển khi tầng ozone phục hồi

Việc phát hiện một lỗ hổng trong tầng khí quyển ozone vào mùa xuân ở Nam Cực giữa những năm 1980 đã giúp các nhà khoa học thấy mối đe dọa từ các chất làm suy giảm tầng ozone (ODSs) do con người tạo ra. Nằm ở độ cao khoảng 10-20km, lỗ thủng tầng ozone Nam Cực này cũng tác động đến hoàn lưu khí quyển trên toàn bộ bề mặt ở Nam bán cầu – điều đáng chú ý nhất, bằng cách dịch chuyển dòng tia (jet stream) mùa hè về phía cực. 

Do đó, Nghị định thư Montreal năm 1987 và những bản sửa đổi sau đó đã nghiêm cấm việc sản xuất và sử dụng các chất làm suy giảm tầng ozone (ODSs). Nhờ vậy, nồng độ ODS trong khí quyển đã giảm xuống và tầng ozone bắt đầu có những dấu hiệu phục hồi. Banerjee và các cộng sự báo cáo rằng các hiệu ứng hoàn lưu liên quan đến lỗ thủng tầng ozone đã tạm ngưng kể từ khi việc phục hồi này bắt đầu. Trước đây, các nhà khoa học đã ghi nhận sự tạm ngừng của xu hướng hoàn lưu trên, tuy nhiên Banerjee và các cộng sự là những người đầu tiên chính thức cho rằng kết quả này là nhờ hiệu lực của Nghị định thư Montreal.  

Tiềm năng của vệ tinh trong việc lập bản đồ chi tiết mọi tán cây trên Trái Đất

Brandt và các cộng sự đã lập một báo cáo phân tích các hình ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, trong đó bao quát hơn 1,3 triệu km vuông của khu vực phía Tây Sahara và Sahel của Tây Phi. Theo đó, các tác giả đã lập bản đồ vị trí và kích thước của khoảng 1,8 tỷ tán cây riêng lẻ; đây là bản đồ cây cối đầu tiên mô tả chi tiết trên một khu vực rộng lớn như vậy. Các vệ tinh thương mại hiện đã bắt đầu thu thập các dữ liệu có thể chụp các vật thể trên mặt đất có kích thước từ một mét vuông trở xuống. Điều này cho thấy bước tiến lớn trong tương lai của lĩnh vực viễn thám: từ chỗ mới chỉ tập trung vào đo lường tổng thể cảnh quan đến chỗ có khả năng lập được bản đồ vị trí và kích thước tán của các loại cây trên toàn khu vực hoặc ở quy mô toàn cầu. Bước tiến này chắc chắn sẽ thúc đẩy những thay đổi căn bản về cách chúng ta nghĩ về, giám sát, mô hình hóa và quản lý các hệ sinh thái trên cạn toàn cầu.

Gây sốc HIV tiềm ẩn

HIV có thể ẩn náu ở dạng “tiềm ẩn” trong các tế bào chứa virus, trải qua rất ít hoặc không diễn ra quá trình phiên mã nên không bị hệ thống miễn dịch phát hiện. Các phương pháp điều trị “sốc và tiêu diệt” nhằm mục đích đảo ngược trạng thái tiềm ẩn này và tăng biểu hiện gene của virus (sốc), khiến các tế bào chứa virus dễ bị hệ thống miễn dịch loại bỏ (tiêu diệt). Hai nhóm nghiên cứu mô tả những can thiệp trên mô hình động vật có lẽ đã tạo ra trường hợp sốc mạnh nhất được ghi nhận cho đến nay. Christopher Nixon ở Trung tâm nghiên cứu AIDS, ĐH Bắc Carolina (Hoa Kỳ) và các đồng nghiệp đã dùng một loại thuốc có tên là AZD5582, có thể kích hoạt yếu tố phiên mã NF-κB – một tác nhân chính gây ra biểu hiện gene HIV-1. Julia Bergild McBrien ở Trung tâm vaccine Emory và Trung tâm nghiên cứu linh trưởng quốc gia Yerkes (ĐH Emory, Hoa Kỳ) và cộng sự đã kết hợp hai biện pháp can thiệp miễn dịch – làm suy giảm tế bào CD8+ T (tế bào miễn dịch làm giảm mức độ phiên mã của virus) qua kháng thể trung gian và điều trị bằng một loại thuốc có tên N-803 để kích hoạt phiên mã HIV-1. 

Vì sao ruồi D. sechellia lại kén ăn?

Ruồi Drosophila sechellia chỉ ăn trái nhàu có độc (Morinda citrifolia). Vì sao loài này lại kén ăn hơn hẳn những họ hàng chung của nó? Auer và cộng sự đã sử dụng công cụ chỉnh sửa gene CRISPR – Cas9 để lý giải điều này. Một lớp tế bào thần kinh cảm giác của ruồi D. sechellia biểu hiện protein thụ thể giúp nhận biết mùi (Or22a) có phần nhiều hơn ở các loài ruồi khác – nhóm đã chỉ ra rằng những thay đổi nhỏ trong trình tự axit amin của Or22a đã góp phần giúp ruồi D. sechellia phân biệt những trái nhàu. Họ cũng xác định thêm một số thay đổi trong quá trình tiến hóa khác có thể góp phần vào sự khác biệt trong hành vi tưởng như đơn giản này. Ngay cả những con ruồi nhỏ thích ăn trái cây bốc mùi cũng có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách não bộ tiến hóa để hình thành các hành vi phức tạp. 

Một vụ bùng phát sóng radio nhanh trong dải Ngân hà

Ba bài báo được công bố trên tạp chí Nature đã báo cáo về việc phát hiện một hiện tượng gọi là bùng phát sóng radio nhanh (FRB) đến từ một nguồn trong thiên hà của chúng ta. Điều thú vị là FRB đi kèm với một bùng phát tia X. Để có được phát hiện này, các nhà nghiên cứu đã kết hợp những gì quan sát được từ nhiều kính thiên văn trên mặt đất và không gian lại với nhau. Cái tên “bùng phát sóng radio nhanh” là cách mô tả hay về hiện tượng này: những đợt bùng phát sóng radio rực rỡ với thời lượng xấp xỉ mili giây. Các nhà khoa học lần đầu tiên phát hiện ra FRB vào năm 2007 nhưng bản chất tồn tại ngắn ngủi của chúng khiến việc phát hiện và xác định vị trí của FRB trên bầu trời đặc biệt khó khăn. Khác với những FRB được phát hiện trước đây, đây là lần đầu tiên các nhà khoa học tìm thấy FRB trong dải Ngân hà, và là FRB đầu tiên có liên hệ với tàn dư của các ngôi sao – được gọi là sao từ (magnetar) – chứng minh rằng những ngôi sao từ có thể tác động đến các FRB.

Độ phân giải ở mức nguyên tử của kính hiển vi điện tử cryo-electron 

Có một nguyên tắc cơ bản trong sinh học cấu trúc: một khi những nhà nghiên cứu có thể quan sát trực tiếp các đại phân tử với đủ chi tiết, họ có thể hiểu được cách những cấu trúc 3D của chúng tạo ra các chức năng sinh học cho chính mình. Trong một bài báo trên Nature, nhóm nghiên cứu của Yip và nhóm của Nakane đã trình bày những hình ảnh sắc nét nhất từ trước đến nay bằng phương pháp kính hiển vi điện tử nhiệt độ thấp đơn hạt (cryo-EM), qua đó lần đầu tiên xác định được vị trí của các nguyên tử riêng lẻ trong protein. Cả hai nhóm đã sử dụng phần cứng để xử lý các khía cạnh khác nhau của hình ảnh cryo-EM – yếu tố từng hạn chế độ phân giải của ảnh. Với những công nghệ này, tỷ lệ tăng lên của tín hiệu so với nhiễu của các hình ảnh cryo-EM sẽ mở rộng khả năng ứng dụng của kỹ thuật này. Có lẽ sự kết hợp của những công nghệ trên sẽ cho phép xác định cấu trúc cryo-EM ở mức phân giải vượt quá một ångström – -điều mà trước đây dường như là không thể. 

Thiếu interferon có thể khiến bệnh tình Covid-19 trở nên trầm trọng hơn

Zhang, Bastard và cộng sự đã hé lộ yếu tố quyết định đến việc liệu bệnh Covid-19 có trở nên trầm trọng hơn và có nguy hiểm đến tính mạng con người hay không. Các nghiên cứu chỉ ra sự thiếu hụt các protein interferon, mà cụ thể là interferon loại I (IFN-I). Sự thiếu hụt có thể phát sinh thông qua các đột biến di truyền trong gene mã hóa các phân tử tín hiệu kháng virus quan trọng, hoặc do sự phát triển của các kháng thể liên kết và ‘trung hòa’ IFN-I. 

Làm thế nào mà sự phản ứng trước việc thiếu hụt IFN-I có thể dẫn đến việc Covid-19 gây nguy hiểm đến tính mạng? Lời giải thích rõ ràng nhất đó là sự thiếu hụt IFN-I dẫn đến virus nhân lên và lây lan một cách khó kiểm soát. Tuy nhiên, thiếu hụt IFN-I còn có thể gây ra những hậu quả khác đối với chức năng của hệ miễn dịch.

Những người có đột biến gene trong quá trình cảm ứng IFN-I sẽ được hưởng nhờ từ liệu pháp cung cấp interferon. Hơn nữa, liệu pháp cung cấp các loại interferon khác, chẳng hạn như IFN-β và IFN-λ, có thể hỗ trợ những người có kháng thể trung hòa với IFN-α và IFN-ω.□

Anh Thư, Mỹ Hạnh, Thanh An, Anh Vũ dịch 

Nguồn: https://www.nature.com/articles/d41586-020-03514-8