Le 10 scoperte scientifiche dell’anno

Science è una delle riviste scientifiche più importanti al mondo. Ogni anno sulle sue pagine vengono pubblicate centinaia di resoconti sulle ultime scoperte in tutti i campi della scienza. Scoperte che cambiano il nostro modo di vedere le cose e in alcuni casi anche la nostra vita, quasi sempre in meglio. Dopo aver analizzato gli articoli scientifici pubblicati quest’anno, i responsabili editoriali di Science hanno deciso di stilare una classifica con le dieci scoperte che a loro giudizio hanno segnato maggiormente questo 2010 ormai agli sgoccioli. La scoperta più importante interessa la fisica dell’infinitamente piccolo.

Motore quantistico
Fino allo scorso marzo tutti gli oggetti creati dall’uomo si sono sostanzialmente mossi seguendo le classiche leggi della meccanica, poi sono arrivati Andrew Cleland e John Martinis della University of California (Santa Barbara) e le cose sono cambiate. Insieme al loro gruppo di ricerca, i due fisici hanno realizzato un dispositivo che si muove seguendo le leggi della fisica quantistica, quell’insieme di regole che interessa l’infinitamente piccolo e che condiziona il comportamento delle molecole, degli atomi e delle particelle subatomiche.

Semplificando un poco, i due ricercatori hanno raffreddato un semiconduttore fino a portarlo al suo stato fondamentale, ovvero a uno stato di minima energia. A questo punto hanno aggiunto un quanto di energia che ha messo in moto il dispositivo secondo le leggi della meccanica quantistica. Ai non addetti ai lavori il risultato può apparire di poco conto perché è ancora difficile poterne prevedere un utilizzo nella pratica di tutti i giorni. Tuttavia, arrivare al controllo del moto secondo le leggi della meccanica quantistica ha richiesto un grande sforzo per la ricerca e apre nuove possibilità per comprendere meglio la fisica quantistica e le proprietà della materia. Secondo i ricercatori, la scoperta aiuterà un giorno a rispondere a una domanda che da tempo si pongono i fisici: perché non possiamo essere in due posti contemporaneamente?

Biologia di sintesi
Un gruppo di ricercatori è riuscito a creare un genoma, l’insieme delle informazioni genetiche, sintetico e l’ha utilizzato per modificare le proprietà di un batterio. La scoperta, ripresa con grande enfasi dai mezzi di comunicazione, apre nuovi scenari nello studio del DNA e potrebbe portare alla creazione di esseri viventi con un corredo genetico che non esiste in natura.

Il DNA di Neandertal
Analizzando le ossa di tre esemplari di Homo neanderthalensis, vissuti nell’area dell’odierna Croazia tra i 38mila e i 44mila anni fa, i ricercatori hanno mappato il DNA degli uomini di Neandertal. Il risultato è stato ottenuto grazie alle nuove tecniche di mappatura, che consentono di ricostruire anche le sequenze mancanti di DNA dovute alla progressiva disgregazione nel corso del tempo del codice genetico. Il genoma sarà ora confrontato con quello degli esseri umani dei nostri giorni per rilevare le differenze causate dall’evoluzione.

AIDS e profilassi
Quest’anno due distinte ricerche hanno dimostrato come alcuni sistemi per la prevenzione possano ridurre la possibilità di contrarre il virus HIV oltre all’uso del preservativo. Un gel vaginale contenente il principio attivo tenofovir ha ridotto del 39% le probabilità di contagio in un test condotto su alcune centinaia di volontarie. L’assunzione di un farmaco per la profilassi pre-esposizione, il Truvada, si è dimostrata molto efficace per ridurre del 44% la probabilità per gli uomini di rimanere infettati dal virus.

Malattie genetiche rare
I ricercatori hanno messo a punto un nuovo sistema per studiare i geni, che consente di concentrarsi sugli esoni, le istruzioni che portano alla costruzione delle proteine. Alcune malattie genetiche molto rare sono a volte causate da una sola minuscola mutazione in un gene. Il sistema ha consentito di affinare le ricerche e di individuare così le mutazioni alla base di una dozzina di malattie rare. Conoscendo le cause, i ricercatori potranno ora elaborare nuove terapie.

Proteine e rotazioni
A volte le proteine ricordano un gomitolo di lana: le molecole che le costituiscono si appallottolano tra di loro facendo assumere forme particolari, che servono per legarsi e interagire con le altre proteine. Per anni i ricercatori hanno cercato di simulare al meglio le rotazioni delle proteine, ottenendo però risultati deludenti. Quest’anno, grazie all’utilizzo di un supercomputer, un team di ricerca è riuscito a ricostruire con accuratezza i movimenti degli atomi in una proteina, un passo avanti fondamentale per scoprirne il funzionamento.

Genomica di nuova generazione
La genomica è il ramo della biologia molecolare che si occupa dello studio del corredo genetico (genoma) degli organismi viventi. Questa disciplina si occupa principalmente della struttura, del contenuto, della funzione e dell’evoluzione del genoma. Grazie alle ultime scoperte nel campo del sequenziamento del DNA, il processo che permette di scoprire l’ordine degli elementi che costituiscono il nostro codice genetico, i ricercatori sono in grado di studiare con molta più rapidità il genoma degli esseri viventi e se necessario dei loro antenati nella catena evolutiva. Grazie a questi progressi, il 1000 Genomes Project è riuscito a identificare buona parte delle variazioni genetiche che ci rendono unici come esseri umani rispetto alle altre specie viventi.

Programmare le cellule
La riprogrammazione consente di riportare le cellule indietro nel tempo fino al momento in cui erano ancora indifferenziate, ovvero erano dei “jolly” senza ancora una funzione specifica. Questa tecnica consente di studiare particolari malattie e di elaborare nuove terapie per arrestarne l’avanzata, ma riportare indietro le cellule è stato fino a ora un processo molto complicato e dai risultati poco soddisfacenti. Una nuova tecnica, che sfrutta informazioni genetiche sintetiche, si è rivelata molto promettente quest’anno per la riprogrammazione: è 100 volte più efficiente dei metodi finora utilizzati, è più veloce e sembra essere anche più sicura per gli usi terapeutici direttamente sui pazienti.

Quanti e simulazioni
I fisici osservano i fenomeni e poi trasformano tutto in equazioni, talvolta molto complicate e difficili da risolvere anche per i computer. Un gruppo di ricerca ha sperimentato con successo un nuovo sistema basato sulla fisica dei quanti che offre rapidamente risposte sui problemi legati alla fisica della materia condensata, il ramo della fisica che si occupa delle proprietà microscopiche della materia.

Ratti contro topi
I topi sono da sempre gli animali più utilizzati in laboratorio, ma uno studio pubblicato quest’anno suggerisce di utilizzare i ratti. Questi animali sono più resistenti e hanno caratteristiche anatomiche più simili alle nostre. Tuttavia, i metodi utilizzati fino a ora dai genetisti per disattivare alcuni geni nei topi (topi knockout) non funzionano nei ratti. Diversi gruppi di ricerca sono al lavoro per superare questo ostacolo, che potrebbe aprire le porte dei laboratori ai ratti semplificando numerose sperimentazioni.