บทความนี้จะมานำเสนอเกี่ยวกับ สุดยอดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ประจำปี 2024 กันนะคะ จะเห็นได้ว่าตลอดปี 2024 ที่กำลังจะผ่านพ้นไปนี้ สำหรับวงการวิทยาศาสตร์ได้มีการค้นพบใหม่ ๆ รวมทั้งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเกิดขึ้นมากมาย ตั้งแต่การทดลองยาฉีดที่ลดความเสี่ยงติดเชื้อเอชไอวีลงได้ 100% ไปจนถึงการค้นพบแม่เหล็กชนิดที่สาม และการนำยานสตาร์ชิปลงจอดในแนวตั้งที่ทั่วโลกต้องจดจำกันนะคะ พร้อมแบ้วตามมาดูกันเลยค่ะว่า สุดยอดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ประจำปี 2024 จะมีอะไรกันบ้างนะคะ

แม้จะมีความพยายามในการพัฒนาวิธีป้องกันและรักษาโรคเอดส์มานานหลายสิบปี แต่ปัจจุบันทั่วโลกก็ยังคงมีผู้ติดเชื้อเอชไอวีรายใหม่ถึงปีละกว่าหนึ่งล้านคน และนักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงไม่สามารถค้นพบสูตรวัคซีน ที่จะช่วยป้องกันการติดเชื้อไวรัสที่ทำให้ภูมิคุ้มกันคนเราบกพร่องได้เสียที และแล้วทีมนักวิจัยของบริษัทยา “กิเลียดไซแอนซ์” (Gilead Sciences) ผู้พัฒนายา “เลนาคาพาเวียร์” (Lenacapavir) ได้ประกาศความสำเร็จในการทดลองระดับคลินิกขนาดใหญ่ซึ่งมีขึ้นในปีนี้ โดยผลการทดลองชี้ว่า ยาเลนาคาพาเวียร์ที่ใช้ฉีดเพียงปีละ 2 ครั้ง สามารถจะป้องกันการติดเชื้อเอชไอวีได้ในระดับสูงอย่างเหลือเชื่อถึง 100% เลยทีเดียวค่ะ ยาเลนาคาพาเวียร์จัดว่าเป็นยาเพร็ป (PrEP) หรือยาต้านไวรัสเอชไอวีที่ถูกนำมาใช้ป้องกันโรคก่อนการสัมผัสเชื้อ (Pre-Exposure Prophylaxis) โดยก่อนหน้านี้ยาเพร็ปมักจะอยู่ในรูปของยากินที่ต้องได้รับเป็นประจำทุกวัน หรืออยู่ในรูปของยาฉีดที่ป้องกันเชื้อเอชไอวีได้เพียงในระยะสั้น ทำให้เกิดอุปสรรคในการสกัดกั้นการแพร่กระจายของเชื้อเอชไอวีอย่างมาก สำหรับผลการทดลองระดับคลินิกของยาเลนาคาพาเวียร์ ซึ่งต้องฉีด 1 เข็ม ทุก 6 เดือนนั้น ผลการทดลองกับเด็กสาววัยรุ่นและหญิงสาวในแอฟริกาเมื่อเดือนมิ.ย. พบว่ายามีประสิทธิศักย์ (efficacy) ถึง 100% ซึ่งหมายความว่าผู้ที่ได้รับยานี้มีความเสี่ยงติดโรคลดลงจนเป็นศูนย์ ในกรณีที่เกิดไปสัมผัสกับเชื้อโรคเข้านั่นเองค่ะ ส่วนผลการทดลองระดับคลินิกที่มีขึ้นอีกครั้งในเดือน ก.ย. กับกลุ่มผู้มีความหลากหลายทางเพศใน 4 ทวีปทั่วโลก ยังคงพิสูจน์ยืนยันว่ายามีประสิทธิศักย์ถึง 99.9% ซึ่งหมายความว่าผู้ที่ได้รับยานี้ มีความเสี่ยงติดโรคในภายหลังลดลงเหลือเพียง 0.1% เท่านั้น ยาเลนาคาพาเวียร์ออกฤทธิ์โดยมุ่งเป้าทำลายโครงสร้างของโปรตีนแคปซิด (capsid) ที่เป็นเปลือกหุ้มสารพันธุกรรมของไวรัส ทำให้เชื้อเอชไอวีไม่สามารถคัดลอกหรือดัดแปลงสารพันธุกรรมของตนเอง และไม่อาจทำให้เกิดการติดเชื้อในเซลล์ของมนุษย์ได้ ซึ่งวิธีการใหม่นี้จะไม่ทำให้เชื้อดื้อยาเหมือนกับที่พบในยาต้านไวรัสรุ่นเก่า

อิเล็กตรอนในอะตอมที่อยู่ติดกันจะหมุนไปในทิศทางตรงข้าม (ในภาพจะมีสีต่างกัน) และวางตัวในโครงสร้างของอะตอมด้วยลักษณะที่ต่างกัน (ในภาพจะมีรูปทรงต่างกัน) ตลอดระยะเวลาเกือบหนึ่งศตวรรษ หรือในช่วง 98 ปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์รู้จักวัสดุที่มีความเป็นแม่เหล็กอย่างถาวรเพียงสองชนิด ได้แก่วัสดุเฟอร์โรแมกเน็ต (ferromagnetic materials) หรือแร่ธาตุอย่างเหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ กับวัสดุแอนติเฟอร์โรแมกเน็ต (antiferromagnetic materials) เช่นโครเมียมและแร่เหล็กแดงหรือฮีมาไทต์ (hematite) เมื่อวัสดุเฟอร์โรแมกเน็ตถูกเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กภายนอก จะเกิดอำนาจดึงดูดแบบแม่เหล็กขึ้นอย่างรุนแรงและถาวร เนื่องจากเกิดโมเมนต์แม่เหล็ก (magnetic moment) ภายในโครงสร้างอะตอม ทำให้อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ในแต่ละอะตอมที่อยู่ติดกัน พากันหมุนไปในทิศทางเดียวกัน ส่วนวัสดุแอนติเฟอร์โรแมกเน็ตนั้น แม้จะมีโครงสร้างอะตอมเหมือนแม่เหล็กถาวร แต่อำนาจดึงดูดแบบแม่เหล็กโดยรวมนั้นเท่ากับศูนย์ เพราะอิเล็กตรอนของอะตอมที่อยู่ติดกัน หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามจนพลังแม่เหล็กถูกหักล้างไปจนหมด อย่างไรก็ตาม ในปีนี้ทีมวิจัยหลายคณะจากหลายประเทศ ต่างค้นพบวัสดุหลายชนิดที่มีความเป็นแม่เหล็กถาวรประเภทที่สาม ซึ่งแม่เหล็กแบบใหม่นี้เรียกว่า “แม่เหล็กผันแปร” หรือ “วัสดุอัลเทอร์แมกเน็ต” (altermagnetic materials) ตามที่ทีมนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโยฮันเนส กูเตนแบร์ก ของเยอรมนี ได้เคยทำนายถึงการมีอยู่ของมันเอาไว้เมื่อ 5 ปีก่อน โครงสร้างภายในอะตอมของวัสดุอัลเทอร์แมกเน็ตนั้น มีลักษณะผสมผสานระหว่างแม่เหล็กถาวรสองชนิดแรก ซึ่งสามารถจะนำไปใช้สร้างสวิตช์แม่เหล็กความเร็วสูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ล้ำสมัยได้ โดยเคยมีการทำนายว่าวัสดุกว่า 200 ชนิด อาจมีคุณสมบัติของอัลเทอร์แมกเน็ต เช่นแร่แมงกานีสเทลลูไรด์ (manganese telluride) และโครเมียมแอนติโมไนด์ (chromium antimonide)

ภาพขยายฟอสซิลอายุ 1,600 ล้านปี ด้วยกล้องจุลทรรศน์ แสดงให้เห็นว่าเซลล์ยูคารีโอตเดี่ยว เชื่อมต่อกันเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ได้เร็วกว่าที่เคยคิดกัน ที่มาของภาพ,LANYUN MIAO ET AL./CAS คำบรรยายภาพ,ภาพขยายฟอสซิลอายุ 1,600 ล้านปี ด้วยกล้องจุลทรรศน์ แสดงให้เห็นว่าเซลล์ยูคารีโอตเดี่ยว เชื่อมต่อกันเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ได้เร็วกว่าที่เคยคิดกัน เหล่านักชีววิทยาวิวัฒนาการเคยเชื่อกันว่า สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ซึ่งเกิดจากการเชื่อมต่อของเซลล์ยูคารีโอต (eukaryote) หรือเซลล์ที่มีนิวเคลียสบรรจุสารพันธุกรรม และมีโครงสร้างอื่น ๆ อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์นั้น น่าจะเริ่มเกิดขึ้นเมื่อราว 550 ล้านปีที่แล้ว แต่ผลการศึกษาล่าสุดจากฟอสซิลอายุเก่าแก่กว่า 1,600 ล้านปี ที่พบในประเทศจีน กลับชี้ว่าสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยเซลล์ยูคารีโอตหลายเซลล์ อาจถือกำเนิดขึ้นเร็วกว่าที่เราคิดถึง 1,000 ล้านปี ทีมนักวิจัยจากสถาบันธรณีวิทยาและบรรพชีวินวิทยาแห่งนานกิง ในสังกัดของสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (CAS) ได้ตีพิมพ์ผลการศึกษาข้างต้นลงในวารสาร Science Advances เมื่อเดือนม.ค. ที่ผ่านมา โดยชี้ว่าฟอสซิลของสาหร่าย Qingshania magnifica. ที่มีลักษณะเป็นเส้นใยสีเขียว ซึ่งได้มาจากหินชุดช่วนหลิ่งโกว (Chuanlinggou formation)ในทางตอนเหนือของจีนเป็นจำนวนหลายร้อยชิ้น แท้จริงคือสิ่งมีชีวิตจำพวกยูคารีโอตหลายเซลล์ ซึ่งมีอายุเก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบมา สาหร่ายดังกล่าวมีลักษณะเป็นเซลล์ทรงกระบอกราว 20 เซลล์ มาต่อเข้าด้วยกันเป็นเส้นยาว ทั้งยังมีสปอร์ที่เป็นอวัยวะสืบพันธุ์โดยเฉพาะอีกด้วย ซึ่งชี้ว่าเซลล์ยูคารีโอตเดี่ยวสามารถเชื่อมต่อกันจนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ได้อย่างรวดเร็ว แต่กลับใช้เวลายาวนานและเนิ่นช้าอย่างยิ่ง กว่าจะมีวิวัฒนาการจนกลายมาเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่โครงสร้างร่างกายซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งก็คือพืชพรรณต่าง ๆ สัตว์ทั้งหลาย และคนเราในทุกวันนี้

กาแล็กซีโบราณจำนวนมหาศาลในห้วงอวกาศลึก เป็นหนึ่งในภาพแรก ๆ ที่กล้อง JWST บันทึกได้ นับตั้งแต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) ได้เริ่มปฏิบัติภารกิจเมื่อสองปีก่อน มีการค้นพบกาแล็กซีโบราณจำนวนมากในห้วงอวกาศลึกอันไกลโพ้น ซึ่งกาแล็กซีเหล่านี้ถือกำเนิดขึ้นในช่วง 1,000 ล้านปีแรก หลังเหตุการณ์บิ๊กแบง หรือในตอนที่เอกภพยังมีอายุน้อยมากนั่นเอง ต่อมากล้อง JWST ยังพบสิ่งที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่า เพราะกาแล็กซีอายุเก่าแก่ดังกล่าวกลับมีความสว่างเจิดจ้า เทียบเท่ากาแล็กซีขนาดยักษ์ในยุคปัจจุบันอย่างกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา ซึ่งเรื่องนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องตั้งคำถามว่า แท้จริงแล้วสภาพการณ์ในห้วงจักรวาลยุคแรกเริ่มเป็นอย่างไร จึงสามารถให้กำเนิดดาราจักรที่เติบโตอย่างรวดเร็วเหลือเชื่อ จนมีขนาดมหึมาภายในช่วงเวลาไม่นานนักได้ อย่างไรก็ตาม ผลการตรวจสอบเพิ่มเติมด้วยอุปกรณ์ตรวจวิเคราะห์แสง (spectroscopy) ที่ติดตั้งอยู่กับกล้อง JWST ชี้ถึงความเป็นไปได้สองประการที่อาจทำให้กาแล็กซีโบราณสว่างผิดปกติ นั่นคือมันอาจไม่ได้มีขนาดใหญ่ยักษ์เหมือนกาแล็กซีในยุคปัจจุบัน แต่ส่องสว่างเจิดจ้าได้เพราะมีการระเบิดซูเปอร์โนวา (supernova) หรือการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลมหาศาลที่หนักกว่าดวงอาทิตย์หลายสิบหลายร้อยเท่า ไม่เช่นนั้นก็อาจมีหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) กำลังกลืนกินมวลสารในกาแล็กซีแห่งนั้นอยู่ จึงทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานเป็นแสงสว่างจ้าออกมา อุปกรณ์ตรวจวิเคราะห์แสงของ JWST พบว่ามีกลุ่มฝุ่นและก๊าซจำนวนมหาศาลในกาแล็กซีโบราณ ทั้งยังมีธาตุคาร์บอนและออกซิเจนอยู่ในปริมาณมาก ซึ่งธาตุหนักเหล่านี้จะพบได้ในใจกลางดาวฤกษ์ขนาดยักษ์เท่านั้น ทำให้สมมติฐานเรื่องที่ซูเปอร์โนวาเป็นแหล่งกำเนิดแสงสว่างของกาแล็กซีโบราณมีน้ำหนักมากขึ้น ส่วนข้อสันนิษฐานเรื่องแสงสว่างจากหลุมดำมวลยิ่งยวด ก็ยังมีความเป็นไปได้อยู่เช่นกัน เพราะการเกาะตัวของสสารในเอกภพยุคเริ่มแรก อาจทำให้เกิดกลุ่มก้อนของมวลมหาศาลที่ยุบตัวลงจนกลายเป็นหลุมดำได้เอง โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการก่อตัวและสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์เสียก่อน

การทดสอบปล่อยยานสตาร์ชิปขึ้นสู่ห้วงอวกาศ เมื่อเดือน มิ.ย. ที่ผ่านมา ในปีนี้บริษัทขนส่งอวกาศ “สเปซเอ็กซ์” (SpaceX) ของอีลอน มัสก์ ประสบความสำเร็จอย่างงดงามในการทดสอบส่งยานสตาร์ชิป (Starship) ขึ้นสู่ห้วงอวกาศ ก่อนจะนำตัวยานและจรวดขับดันส่วนบน กลับมาลงจอดที่พื้นโลกในแนวตั้งบนแท่นยิงปล่อยเดิมได้สำเร็จ เมื่อวันที่ 13 ต.ค. ที่ผ่านมา เหตุการณ์ดังกล่าวจะทำให้อุตสาหกรรมการขนส่งอวกาศในอนาคต สามารถนำยานอวกาศและจรวดนำส่งกลับมาใช้ได้ใหม่ ทั้งมีความพร้อมที่จะปล่อยยานให้ออกเดินทางอีกครั้งได้อย่างรวดเร็วหลังกลับถึงพื้นโลก ซึ่งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเหล่านี้จะช่วยให้องค์การอวกาศของประเทศต่าง ๆ และผู้ใช้บริการภาคเอกชน ตัดลดค่าใช้จ่ายในการขนส่งอวกาศลงได้หลายร้อยเท่า หลังยานสตาร์ชิปถูกส่งขึ้นไปยังห้วงอวกาศได้ไม่กี่นาที ตัวยานและจรวดขับดันส่วนบนได้ตกกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศโลก โดยพุ่งลงมาด้วยความเร็วเหนือเสียง ก่อนจรวดขับดันจะจุดระเบิดเครื่องยนต์ที่เหลืออยู่บางส่วนเพื่อชะลอความเร็วลง จนสามารถลอยตัวนิ่งอยู่เหนือแท่นยิงปล่อย จากนั้นแขนกลที่คล้ายตะเกียบได้คว้าเอายานสตาร์ชิปและจรวดขับดัน ให้กลับไปวางตั้งอยู่บนแท่นยิงปล่อยได้สำเร็จ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีขนส่งอวกาศนี้ จะช่วยให้การติดตั้งและซ่อมแซมดาวเทียมของบริษัทโทรคมนาคมเป็นไปได้ง่ายและทำได้บ่อยครั้งขึ้น ทั้งยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองต่าง ๆ ในห้วงอวกาศได้สะดวกขึ้นอย่างแทบจะไร้ขีดจำกัด เปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการสำรวจอวกาศ ที่ระบบเอสแอลเอส (Space Launch System – SLS) ขององค์การนาซาซึ่งใช้กันมายาวนาน จะต้องกลายเป็นอดีตไป