XX wiek – złota era wynalazków: od antybiotyków po bombę atomową

Historia ludzkości to historia postępu, w której można wyróżnić szereg kamieni milowych, poczynając od wynalezienia koła, przez rewolucję przemysłową do powstania współczesnego społeczeństwa konsumpcyjnego. Wynalazczość jest kształtowana przez otoczenie twórcy, który stara się odpowiedzieć na potrzeby społeczeństwa w danym okresie historycznym. Początkowo myśl wynalazcza służyła ludzkości do zaspokojenia podstawowych potrzeb bytowych, takich jak broń do polowań czy budowa schronienia. Gdy te potrzeby zostały zapewnione, uwaga twórców skupiła się na wytwarzaniu dóbr materialnych.

Wiele wynalazków powstało przy próbie dokonania zupełnie innego odkrycia, np. alchemicy pracujący nad metodami przemiany ołowiu w złoto przyczynili się do rozwoju technologii z zakresu górnictwa i hutnictwa metali, a także do rozwoju chemii. Innym przykładem „wynalazku z przypadku” jest opracowanie receptury Coca-Coli, która początkowo była sprzedawana jako bezalkoholowa kuracja na przypadłości układu nerwowego.

Przełom w systemie społeczno-ekonomicznym stanowiła zapoczątkowana w XVIII wieku rewolucja przemysłowa oraz wynalezienie maszyny parowej (atmosferyczny silnik parowy opatentowany w 1712 roku przez Thomasa Newcomena; silnik parowy opatentowany w 1782 przez Jamesa Watta). Jednak to w XX wieku nastąpił największy przełom w nauce i technice, któremu towarzyszyło powstanie nowych wynalazków, a tempo ich wdrażania osiągnęło poziom niespotykany w historii ludzkości.

Z pewnością odkrycia w dziedzinie leków można określić jako te, które zmieniły historię ludzkości i pozwoliły na uratowanie milionów ludzkich istnień. Do największych XX-wiecznych odkryć medycznych należy odkrycie penicyliny przez Aleksandra Fleminga. W opublikowanej w 1929 r. pracy badawczej, sam autor przyznaje, że szklane płytki z hodowlami bakterii nieintencjonalnie uległy zakażeniu pleśnią zidentyfikowaną jako grzyb z rodzaju Penicillium. Fleming zwrócił uwagę, że komórki bakterii w okolicy pleśni ulegały lizie. Wyizolowana substancja okazała się silnym związkiem przeciwbakteryjnym, jednak Fleming miał kłopoty z wyizolowaniem większej ilości tej substancji oraz z jej stabilnością.

Penicylina z laboratoryjnej ciekawostki stała się lekiem ratującym życie dzięki badaniom zespołu Howarda Floreya oraz Ernsta Chaina, którzy rozpoczęli prace nad wytwarzaniem oraz oczyszczaniem penicyliny, przeprowadzili próby na zwierzętach, badania kliniczne oraz przetarli szlak jej komercyjnej produkcji w latach 40. XX wieku. Florey oraz Ernst Chain nie opatentowali swojego wynalazku ze względów etycznych, aby odkrycie było dostępne dla całej ludzkości. W 1945 roku Aleksander Fleming, Howard Florey oraz Ernst Chain otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny za odkrycie penicyliny i jej działania leczniczego w różnych chorobach zakaźnych.

Kolejnym ważnym odkryciem w dziedzinie medycyny było wytworzenie szczepionki na chorobę Heinego-Medina (poliomyelitis). Pierwszą skuteczną szczepionką przeciwko polio była szczepionka stworzona przez polskiego wirusologa Hilarego Koprowskiego, która zawierała żywego wirusa o obniżonej zjadliwości. Szczepionka nie powodowała poważnych skutków ubocznych i od 1950 roku podawano ją dzieciom na całym świecie.

Z kolei Jonas Salk jest twórcą pierwszej szczepionki złożonej z „zabitego” wirusa polio, której skuteczność i bezpieczeństwo potwierdzono w 1955 r. O wielkiej wadze tego odkrycia przekonano się w ciągu kilku lat. W ciągu dwóch lat, zanim szczepionka była powszechnie dostępna, średnia liczba przypadków polio w USA wynosiła ponad 45 000. Natomiast już w 1962 roku liczba ta spadła do 910 przypadków. Jonas Salk nigdy nie opatentował swojego rozwiązania, preferując rozprowadzenie szczepionki jak najszerzej.

Z kolei jednym z najważniejszych osiągnięć XX wieku w biologii molekularnej było niewątpliwie odkrycie podwójnej helisy DNA. Za swoje odkrycie James D. Watson oraz Frances H.C. Crick otrzymali w 1962 roku nagrodę Nobla.

Odkrycie Watsona i Cricka zrewolucjonizowało biologię i medycynę, a także nadało kierunek innym innowacjom w zakresie biologii medycznej, przyczyniając się m.in. do opracowania i opatentowana przez Karego B. Mullisa techniki PCR – łańcuchowej reakcji polimerazy.

Technika PCR wykorzystuje w warunkach in vitro łańcuchową reakcję termostabilnej polimerazy Taq do amplifikacji wybranego fragmentu genomu i uzyskania wielu jego kopii. Technika PCR oraz jej modyfikacje zrewolucjonizowały diagnostykę laboratoryjną, pozwalając m.in. na wykrycie patogenów, ustalenie ojcostwa, ustalenie sprawcy przestępstwa lub tożsamości ofiary. W 1993 Kary B. Mullis otrzymał nagrodę Nobla za opracowanie techniki PCR.

W chwili wynalezienia, autorzy danego odkrycia często nie są świadomi lub nie są w stanie przewidzieć jak dalekosiężny wpływ będzie miał ich wynalazek na społeczeństwo lub środowisko. XX wiek to początek ery plastiku. Prawie wszystkie polimery, które obecnie są produkowane na skalę przemysłową, odkryto już w pierwszej połowie XX wieku.

Pierwszym syntetycznym tworzywem sztucznym był wynaleziony na początku XX wieku bakelit, który ze względu na brak przewodnictwa ciepła i prądu elektrycznego znalazł zastosowanie w urządzeniach elektrycznych. Wynalazł go i opatentował w 1909 roku Leo H. Baekeland. Niedługo potem pojawiły się kolejne tworzywa sztuczne, takie jak: polichlorek winylu PCV (w 1912 r.), polistyren (w 1929 r.), polietylen (w 1933 r.) czy teflon (w 1938 r.).

Zastosowanie tworzyw sztucznych rosło w lawinowym tempie ze względu na ich stosunkowo niską cenę, niski ciężar właściwy, niską przewodność elektryczną i cieplną, wytrzymałość, odporność na uderzenia. Aktualnie największą popularnością cieszy się plastik, który ze względu na lekkość, trwałość i niską cenę produkcji wykorzystywany jest niemal do wszystkiego. Wytwarza się z niego m.in. zabawki dla dzieci, butelki, słomki, talerzyki, sztućce, ozdoby, pojemniki, jednorazowe materiały higieniczne lub medyczne. Pożądana wysoka trwałość materiałów sztucznych sprawiła, że materiały te stanowią taki problem. Przykładowo rozkład plastiku szacowany na od 100 do 1000 lat, a jego wyprodukowana ilość już teraz znacznie przekracza zdolności recyklingowe, co stawia naszą cywilizację przed groźbą katastrofy ekologicznej.

W obliczu narastających problemów związanych z recyklingiem oraz zagrożeniem ze strony mikroplastików, Parlament Europejski w październiku 2018 roku, poparł wprowadzenie w UE zakazu sprzedaży przedmiotów jednorazowego użytku, takich jak plastikowe sztućce, słomki, talerze czy patyczki do uszu, który ma obowiązywać od 2021 roku.

Są jednak odkrycia, które od początku mogą budzić pewne zastrzeżenia, odnośnie ich przyszłego zastosowania. XX wiek to również okres wzmożonego rozwoju technik i technologii wojennych. W 1914 roku wybuchła pierwsza wojna światowa, która zapoczątkowała m.in. użycie bojowe czołgów oraz łodzi podwodnych. Natomiast podczas drugiej wojny światowej pojawiły się m.in. odrzutowce oraz zaczęto wykorzystywać radar w technice wojskowej. Część technologii wojennych znalazło szereg zastosowań cywilnych.

W tym kontekście, radar przyczynił się do skonstruowania i rozwoju powszechnie nam dziś znanych urządzeń, takich jak tranzystor, radiotelefony i sieci telewizyjne czy kuchenki mikrofalowe. Zawdzięcza mu się również postęp w astronomii oraz meteorologii. Z drugą wojną światową związana jest jednak najmroczniejsza kara historii wynalazczości – prowadzony pod kierunkiem Roberta Oppenheimera projekt Manhattan, miał na celu konstrukcję bomby atomowej.

Próbny wybuch przeprowadzono 16 lipca 1945 roku, a jego energia wyniosła 20 kiloton, czyli odpowiadała energii wybuchu 20 tysięcy ton trotylu. Niespełna miesiąc później, tj. 6 sierpnia 1945 r., pierwsza bomba atomowa „Little Boy” została zrzucona na Hiroszimę, generując wybuch o energii 16 kiloton, któremu dodatkowo towarzyszyło zabójcze promieniowanie. Szacuje się, że w wybuchu zginęło około 70-90 tysięcy ludzi, co stanowiło około 30% populacji miasta. Trzy dni później zrzucono drugą z bomb atomowych na Nagasaki. Całkowita liczba ofiar jest oceniana na około 250 tysięcy. Wiele osób zmarło wskutek choroby popromiennej, nowotworów lub popełniła samobójstwo nie mogąc znieść skutków eksplozji.

I tak broń, która w założeniu miała zabezpieczyć demokratyczne kraje przed podbojem przez dyktatury stała się pierwszym wynalazkiem, który może zagrozić dalszemu istnieniu naszego gatunku, a nawet doprowadzić do całkowitego zniszczenia planety.

Niewątpliwie historia wynalazczości pokazuje, że nie ma granic dla ludzkiej myśli twórczej. Wraz z postępem pojawiają się nowe problemy i potrzeby społeczne, a postępująca informatyzacja współczesnego życia codziennego, wymusza ciągłe doskonalenie istniejących wynalazków lub opracowanie nowych rozwiązań. Choć XXI wiek trwa niespełna dwie dekady, to już dostarczył szeregu potencjalnie przełomowych rozwiązań, takich jak autonomiczne samochody, rzeczywistość rozszerzona, drukarka 3D, rozwój robotyki i sztucznej inteligencji.

XXI wiek to również silny rozwój biotechnologii oraz genetyki. Jak donosi The Guardian, w Chinach już urodziły się pierwsze genetycznie zmodyfikowane dzieci. Zgodnie z ustaleniami gazety, 25 listopada ubiegłego roku, Profesor He Jiankui ogłosił narodziny bliźniaczek (Lulu oraz Nany), których DNA zostało zmodyfikowane, aby zapobiec zakażeniu HIV. Według naukowca, DNA dziewczynek zmodyfikowano techniką CRISPR-Cas9, która umożliwia usuwania fragmentu nici DNA z najwyższą precyzją przed umieszczeniem zarodków w macicy. Grupa badawcza skupiła się na prewencji infekcji HIV, ponieważ biologiczny ojciec dziewczynek był HIV-pozytywny. Jeżeli doniesienia z Chin zostaną potwierdzone, świat stanie w obliczu nowej ery wynalazków – modyfikacji nas samych.

Nasuwa się pytanie co jeszcze jesteśmy w stanie wymyślić, gdzie są granice wynalazczości i czy w ogóle istnieją?

Autorki: