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Mercoledì, Novembre 22, 2017
Scienza e Futuro I 10 importanti passi avanti nella scienza avvenuti nel 2012

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I 10 importanti passi avanti nella scienza avvenuti nel 2012

La fine dell’anno è tempo di bilanci e il mondo della scienza non fa eccezione. Mentre "Nature" ha scelto di sottolineare gli eventi più importanti dal punto di vista delle politiche della ricerca e del rapporto tra scienza e società, la rivista “Science”, pubblicata dall'American Association for the Advancement of Science, ha stilato, com’è ormai tradizione, una top ten dei risultati più rilevanti degli ultimi dodici mesi.

Al primo posto ovviamente c’è la scoperta del bosone di Higgs, l’elusiva particella di Dio, prevista per via teorica circa 40 anni fa e ora scovata dai ricercatori del CERN grazie al Large Hadron Collider (LHC), il più potente acceleratore di particelle mai costruito finora. L’annuncio è stato dato il 4 luglio scorso in un seminario tenuto da Fabiola Gianotti e Joe Incandela, che hanno illustrato nei minimi particolari i segnali che nei rispettivi esperimenti, denominati ATLAS e CMS, si candidano a rappresentare i decadimenti del bosone di Higgs. Dal punto di vista teorico, questa particella può essere pensata come una minuscola increspatura che percorre il campo di Higgs, un ubiquitario mare che riempie tutto lo spazio, e che fornisce una certa resistenza a tutte le particelle che si trovano ad attraversarlo. In questo senso, il campo di Higgs fornisce una spiegazione del perché le particelle sono dotte di massa. La scoperta dell’Higgs fornisce anche una sostanziale conferma del modello standard della fisica delle particelle, anche se alcune sue caratteristiche non sono esattamente quelle attese. E LHC probabilmente non ha finito di stupire: le prossime sessioni previste, a energie ancora superiori, potranno aprire scenari ora solo difficilmente immaginabili.

Ma il panorama della scienza è stato molto ricco di risultati anche in altri campi. Ecco le altre nove ricerche più importanti del 2012 secondo "Science".

2. Il genoma denisovano: l’Homo di Denisova è vissuto in Siberia tra 74.000 e 82.000 anni fa. Grazie a un’innovativa metodica di analisi, quest’anno è stata ricavata la sua completa sequenza genomica a partire dai resti di un frammento di una falange. Il risultato ha permesso di stabilire che si trattava di una specie umana arcaica, con caratteristiche simili all’uomo di Neanderthal.

3. Da cellule staminali a ovociti. Grazie a una sperimentazione sui topi, un gruppo di ricercatori giapponesi coordinati da Mitinori Saitou è riuscito a ottenere ovociti pienamente funzionali a partire da cellule staminali embrionali. Una volta fecondate in vitro e reimpiantate hanno dato vita a prole fertile. Il risultato è ritenuto di fondamentale importanza per lo studio ed eventualmente per il trattamento di alcune forme d’infertilità.


4. Il sistema di atterraggio di Curiosity. Le missioni di esplorazioni di Marte non sono più una novità. L’atterraggio della sonda Curiosity nell’agosto di quest’anno è merito però di un capolavoro d’ingegneria. Poiché il rover era troppo pesante per raggiungere la superficie coni metodi di tradizionali, gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA di Pasadena, in California, hanno creato una chimera mettendo insieme il principio dell’elicottero e quello della gru realizzando la sky crane, che ha posato delicatamente Curiosity sul suolo marziano.


5. Un laser a raggi X per capire la struttura delle proteine. Dove non arrivano le tradizionali sorgenti di raggi X di sincrotrone può ben arrivare un laser a raggi X. Questa tecnica, che consente di ottenere radiazione miliardi di volte più intensa, ha permesso di determinare la struttura di un enzima cruciale per la trasmissione della malattia del sonno da parte del parassita africano Trypanosoma brucei.


6. L'ingegneria genetica di precisione. Distruggere o alterare specifici geni, tagliando la sequenza del DNA in siti specifici: è questo che consente di fare la proteina TALEN (acronimo per transcription activator–like effector nucleases) utilizzata da diversi gruppi di ricercatori per alterare o silenziare determinati geni e studiarne le conseguenze. Acuni hanno utilizzato organismi semplici come il pesce zebra (Danio rerio) o i girini di Xenopus. Altri hanno ottenuto un maialino che fa da modello per le patologie cardiache umane.


7. I fermioni di Majorana. Previsti dal grande fisico siciliano negli anni, i fermioni di Majorana sono stati cercati per più di 70 anni. nel 2012, finalmente, un gruppo di fisici olandesi ha potuto dimostrare che esistono effettivamente, ma in una forma bizzarra: le quasi-particelle. Si tratta di gruppi di elettroni interagenti che si comportano come singole particelle. Oltre a essere uno straordinario punto di arrivo per la fisica fondamentale, la scoperta dei fermioni di Majorana sono anche uno cruciale punto di partenza per la realizzazione di qubit, o bit quantistici. Questi rappresentano in linea di principio i mattoni elementari che dovrebbero permettere in futuro la realizzazione di computer quantistici con prestazioni inimmaginabili per i computer attuali.


8. Il Progetto ENCODE. Le indicazioni in questo senso erano già numerose, ma il progetto Encyclopedia of DNA Elements, o più brevemente ENCODE, ha sancito definitivamente come superata la concezione del genoma come suddiviso tra geni codificanti, che rendono conto del 2 per cento dei geni totali, da una parte e DNA “spazzatura” dall’altra. Il progetto, basato sullo Human Genome Project e costato qualcosa come 288 milioni di dollari, ha permesso di dimostrare che ben l’80 per cento del genoma è biochimicamente attivo. Non esiste infatti solo la codifica di proteine, ma anche la regolazione dell’attivazione e del “silenziamento” di questi stessi geni codificanti, che impegna numerosi altri tratti del DNA. È questa solo l’alba dell’epigenetica, che nei prossimi anni consentirà di svelare molti lati oscuri del funzionamento del nostro codice genetico.


9. Le interfacce uomo-macchina. Gli arti bionici, il cui movimento può essere comandato direttamente dal cervello, sono rappresentati in numerosi racconti e film di fantascienza. Il 2012 sarà probabilmente ricordato come l’anno in cui il sogno ha iniziato a tramutarsi in realtà, grazie a una sperimentazione di protesi neurale condotta dai ricercatori dell'Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University in cui è stata dimostrata la possibilità da parte di pazienti paralizzati di muovere un braccio meccanico con il solo pensiero e di compiere movimenti complessi nello spazio tridimensionale. Come sempre accade per le innovazioni più avanzate, i costi sono ancora esorbitanti, ma le ricerche dei prossimi anni renderanno le protesi neurali sempre più diffuse e convenienti economicamente.


10. L'angolo di mescolamento del neutrino. Mancava un solo parametro per descrivere il modo in cui i neutrini “oscillano”, passando da una “sapore” all’altro: l'angolo di mescolamento del neutrino. Lo hanno trovato i ricercatori cinesi del Daya Bay Reactor Neutrino Experiment, che hanno stabilito inoltre che neutrino e antineutrino possono comportarsi in maniera differente a questo riguardo. Se è probabile che la scoperta di nuove particelle oltre al bosone di Higgs è ancora di là da venire, i fisici avranno di che lavorare ancora per capire qualcosa di più sui misteriosi neutrini.


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