Ogni macchina che l’uomo ha costruito fino al 2010 si è mossa secondo le leggi della meccanica classica. Ma nel marzo scorso ha preso il via la prima macchina quantica: un oscillatore i cui spostamenti potevano essere descritti solo dalla meccanica quantistica, ovvero quel gruppo di leggi che descrivono il comportamento di oggetti minuscoli come le molecole, gli atomi, e le particelle subatomiche.
«Una ricerca pioneristica, una tecnica ingegnosa e con molte potenziali applicazioni» scrive la rivista specialistica «Science», che l’ha eletta scoperta scientifica dell’anno.
La superminimacchina, visibile a occhio nudo, è opera di Andrew Cleland e John Martinis, fisici dell’Università della California a Santa Barbara. Dopo averla raffreddata fino al più basso livello di energia possibile, hanno alzato la sua energia di un singolo quanto, producendo uno stato di moto puramente quanto-meccanico. Sono anche riusciti a mettere il dispositivo in entrambi gli stati contemporaneamente, facendolo cioè vibrare poco e molto allo stesso tempo. Un bizzarro fenomeno previsto dalle strane leggi della meccanica quantistica.
Tra le altre scoperte più importanti dell’anno che sta per chiudersi vi è quella di Craig Venter, che ha creato un genoma sintetico, progettato a tavolino, e l’ha inserito in un batterio. Questo ha dunque cambiato i suoi connotati, iniziando a produrre nuove proteine e trasformandosi dunque in una nuova forma di vita, artificiale.
Si è guadagnato una nomination anche il senquenziamento del genoma dei Neadertal, che ha pure prodotto un gossip preistorico, ovvero ha stabilito che si accoppiarono con successo coi nostri antenati Sapiens, tanto che una piccola parte del nostro genoma viene da loro. Selezionati anche un gel vaginale e una profilassi orale che si stanno dimostrando utili a ridurre la possibilità di contrarre l’Hiv e la decisione di andare a caccia di geni che producono malattie ereditarie rare sequenziando solo la minuscola proporzione del genoma che dà le istruzioni per costruire le proteine. Un’idea che ha già portato alla scoperta delle mutazioni genetiche alla base di almeno una dozzina di patologie.
La tradizionale classifica di «Science», è quest’anno affiancata anche dalla selezione delle 10 innovazioni del passato decennio. Ecco le scoperte che hanno trasformato il panorama della ricerca del 21 secolo :
Il genoma oscuro
Altro che Dna spazzatura
Sembrava semplice: il Dna che diceva al corpo come costruire le proteine, con le istruzioni scritte in «capitoli» chiamati geni. E invece no: i geni si sono presi tutta la gloria ma non fanno tutto loro. Solo l’1,5% del genoma serve a produrre proteine, il resto, compreso l’Rna non codificante, è tutt’altro che Dna «spazzatura». Serve, per esempio, per regolare il lavoro dei geni ed è altrettanto importante.
Biomolecole antiche
Ricostruire la vita passata
Non più solo sassi e ossa: la paleontologia ora ha a disposizione le "istruzioni" con cui la vita passata veniva costruita. Infatti il Dna e il collagene si conservano per decine di migliaia di anni (si deteriorano ma possono ricostituiti) e, come macchine del tempo, permettono di capire di che colore era il piumaggio dei dinosauri, di scoprire che i mammut avevano una sostanza antigelo nel sangue, o anche possono testimoniare che i Neandertal s’accoppiarono coi nostri antenati, e dirci qualcosa di più sul loro cervello.
Trovata l’acqua su Marte
Ora si cerca la vita
Mezza dozzina di missioni spaziali svolte nel passato decennio ha mostrato che su Marte un tempo c’era abbastanza acqua per forgiare la roccia e, forse, ospitare la vita. I mari che coprivano il Pianeta rosso probabilmente esistevano al tempo in cui la vita iniziava a comparire sulla Terra. E oggi c’è ancora abbastanza umidità da incoraggiare i ricercatori ad andare in cerca di organismi viventi.
Cosmologia di precisione
Il lato oscuro dell’universo
Nel decennio passato si è arrivati a dedurre una ricetta precisa e quantitativa di ciò che è contenuto nell’universo e si è scoperto, che oltre alla materia «ordinaria» vi è altra materia, la cui gravità lega le galassie, ed energia che condiziona e accelera l’espansione dell’universo. Energia e materia «oscura», se ne vedono infatti gli effetti indiretti, ma non si riescono a individuare. I ricercatori hanno anche decifrato le leggi che tengono assieme tutti gli elementi che compongono il cosmo. Progressi che hanno trasformato la cosmologia in una scienza di precisione, con una teoria standard che lascia poco spazio ad altre ipotesi.
Scoperti 502 esopianeti
Altre «Terre» nell’Universo
Nel 2000 si conoscevano solo 26 altri pianeti fuori dal Sistema solare. Oggi se ne contano 502 e se ne scoprono continuamente di nuovi. Grazie a tecnologie sempre più potenti gli astronomi si aspettano di trovare molti pianeti simili alla Terra. Lo studio degli esopianeti ha poi permesso di capire meglio come si evolvono i sistemi planetari.
Riscrivere la vita
Cellule programmate su misura
Nel 2006 Shinya Yamanaka è riuscito a «convincere» cellule adulte a trasformarsi in cellule pluripotenti, capaci dunque di riguadagnare il loro potenziale di trasformarsi in ogni tipo di cellula del corpo. Da allora sono state create linee di queste cellule prelevate da pazienti con malattie rare, per ora allo scopo di studiarle, ma i ricercatori sperano di poter usare questi studi per coltivare in futuro cellule con lo stesso Dna del paziente per dare origine a cellule, tessuti e organi "di ricambio", capaci di sostituire quelli malati senza essere rigettati.
Siamo un microbioma
Una nuova identità
Un nuovo modo di vedere i microbi e i virus che abitano il corpo umano ha portato i ricercatori a sviluppare il concetto di «microbioma», ovvero un "superorganismo" fatto dall’insieme dei genomi dell’ospite e delle altre creature che vivono nel suo corpo. Il 90% delle cellule che compongono il nostro corpo, infatti, non ha il nostro Dna: sono microbi! I ricercatori cominciano ora a capire quanto questi influenzino il nostro sistema immunitario e interagiscano con l’energia che immagazziniamo dal cibo.
Il processo infiammatorio
Il suo ruolo nelle malattie croniche
Il processo infiammatorio è stato a lungo considerato solo come una componente della cicatrizzazione che serviva a aiutare le cellule del sistema immunitario a ricostruire i tessuti danneggiati da traumi o infezioni. Si è invece scoperto che ha un ruolo molto importante nello sviluppo di malattie croniche come il cancro, l’Alzheimer, l’aterosclerosi, il diabete e l’obesità.
Il cambiamento climatico
Chiarite le responsabilità dell’uomo
Nei passati dieci anni è stato chiarito che il mondo si sta surriscaldando, che l’uomo ne è responsabile, e che i processi naturali in atto non freneranno l’innalzamento delle temperature.
Arrivano i metamateriali
Creato il «mantello» dell'invisibilità
Grazie alla sintesi di materiali con proprietà ottiche particolari e sintonizzabili, fisici e ingegneri hanno esplorato nuovi modi per manipolare la luce, creando lenti che oltrepassano i limiti della risoluzione. Hanno persino iniziato a costruire «mantelli» per rendere gli oggetti invisibili.
Il futuro
I redattori di «Science», hanno anche provato a scommettere sul futuro, indicando le aree più promettenti dei mesi a venire: i risultati che verranno dal ginevrino Lhc (Large hadron collider), non necessariamente dagli esperimenti più grossi; le analisi sui geni che aiutano gli organismi ad adattarsi al mondo che cambia; gli studi sulla fusione nucleare che si stanno svolgendo in California al Lawrence Livermore Laboratory; le ricerche sul potenziamento del sistema immunitario e infine quelle su un vaccino contro la malaria, i cui risultati preliminari mostrano una capacità di ridurre l’infezione del 50%.
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Nel 2000 si conoscevano solo 26 altri pianeti fuori dal Sistema solare. Oggi se ne contano 502 e se ne scoprono continuamente di nuovi. Grazie a tecnologie sempre più potenti gli astronomi si aspettano di trovare molti pianeti simili alla Terra. Lo studio degli esopianeti ha poi permesso di capire meglio come si evolvono i sistemi planetari.
