I traguardi scientifici più importanti del 2016

Nota: questo pezzo è stato scritto da due autori, Riccardo Barletta ed Elena Rackham

Il 2016 è stato un anno peculiare sotto molti punti di vista (o se non altro ci è apparso come tale) e tra una Brexit e un Referendum, tra le elezioni americane e i numerosi morti illustri, era facile perdere per strada i traguardi che il mondo ha tagliato in altri campi, in primis quello fin troppo bistrattato della Scienza.
Forse qualche scoperta particolarmente ghiotta è arrivata alle vostre orecchie, tante non sono riuscite nemmeno a varcare la soglia dei laboratori per approdare sulle pagine dei giornali on e offline, e facendo il bilancio dell’anno appena terminato ce ne sarebbero sicuramente molte altrettanto meritevoli di attenzione. Sebbene lo spazio non sia molto e i temi siano complessi, abbiamo scelto 12 conquiste o scoperte scientifiche avvenute nel corso degli ultimi 366 giorni, virtualmente una per mese, con il buon auspicio di un 2017 almeno altrettanto fecondo relativamente a questo genere di traguardi!

1. Un pianeta extra-solare simile alla Terra
Da decenni gli astrofisici cercano un pianeta simile alla Terra per una futura colonizzazione; nell’agosto di quest’anno l’Osservatorio Europeo Meridionale in Cile ha divulgato la notizia della probabile scoperta di un esopianeta, chiamato Proxima B, orbitante intorno a Proxima Centauri, stella relativamente vicina alla Terra. La distanza di circa 4,5 anni luce da noi non è poca, ma in prospettiva è una distanza che si spera sia colmabile per visitare il pianeta extra-solare. Ha una massa di 1,5 volte quella della Terra e si trova nella ‘zona abitabile’, condizione che può indicare la presenza di acqua allo stato liquido, elemento che per molti ricercatori aumenta considerevolmente la possibile presenza di vita.

2. Un pesce che riesce a scalare muri verticali
La teoria dell’evoluzione di Darwin è ormai indiscussa ma ci sono molti punti interrogativi, i cosiddetti “anelli mancanti”: le ricerche di fossili o di animali tutt’oggi esistenti si concentrano per trovare queste ultime prove. In questo contesto, una delle scoperte più particolari del 2016 è stato il Cryptophora thamicola, noto come pesce grotta dell’angelo. Il piccolo animale (circa 2,8 cm di lunghezza) è dotato di pinne che, oltre a permettergli di nuotare, lo aiutano a fare presa sul terreno; ma c’è di più: riesce anche ad arrampicarsi in assenza di acqua su pareti verticali. La sua capacità da “Spider-man” lo rende l’unica specie anfibia al mondo in grado di potersi definire l’anello mancante tra la vita acquatica e quella terrestre.

3. I dinosauri avevano le piume
Abbiamo sempre immaginato i dinosauri come animali enormi e “terrificanti”, padroni del pianeta per milioni di anni; la teoria per cui dalla loro evoluzione si siano sviluppati gli uccelli ha avuto sempre più credito e spesso lascia allibiti, ma è del 2016 la scoperta di un’ambra con all’interno i resti di una coda di dinosauro con attaccate delle piume. Le analisi effettuate sul campione, rinvenuto in Birmania, hanno rilevato otto piccole vertebre con delle piume di colore bianco e marrone. Con questa scoperta forse cambieremo anche la nostra impressione riguardo i “mostri” preistorici e li immagineremo anche come dei rettili pennuti.

4. Una sonda riutilizzabile ad atterraggio verticale
Forse tra qualche decina d’anni per le feste natalizie prenoteremo un viaggio tra le stelle! Sicuramente non saranno low-cost, ma le società per il turismo spaziale SpaceX e BlueOrigin in questo 2016 hanno fatto passi da giganti nella progettazione di razzi che possano effettuare atterraggi e decolli verticali. Il Falcon 9,  prodotto dalla compagnia SpaceX e il New Shepard della Blue Origin sono i primi esempi di vettori riutilizzabili e “facilmente” manovrabili, una prospettiva che, tra l’altro, farebbe risparmiare centinaia di milioni di dollari. Anche se dobbiamo ancora aspettare, il cammino è segnato: Marte sembra sempre più vicino per la Nasa e lo spazio per i futuri turisti.

5. Le onde gravitazionali teorizzate da Einstein sono realtà
Albert Einstein cento anni fa, con la teoria della relatività, aveva previsto nei suoi esperimenti mentali l’esistenza delle onde gravitazionali per giustificare alcuni meccanismi dell’Universo. Nel 2016 questa teoria ha avuto importanti conferme: attraverso i rilevamenti del Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) negli Stati Uniti, i ricercatori di istituzioni scientifiche sparse per il mondo ne hanno dimostrato l’esistenza durante la fusione di due buchi neri. La collisione intergalattica è stato un fenomeno che ha rilasciato una grande quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali in grado di increspare la superficie spazio-temporale. Le prospettive sono difficili da prevedere, ma confermare le teorie di Einstein significa anche gettare nuova luce sul funzionamento dell’Universo e del tessuto spazio-temporale che lo permea.

6. Trasformare le emissioni di CO2 in pietra
Il clima sta cambiando, le emissioni di CO2 ne sono una causa significativa e prima di arrivare al punto di non ritorno i Paesi del mondo cercano una soluzione. In questa complessa scena, quest’anno si è inserito un team di ricercatori islandesi che è riuscito a scoprire la ricetta per intrappolare una miscela di acqua e CO2 nel sottosuolo e permetterne la litificazione. In principio si pensava che ci volessero centinaia oppure migliaia di anni per permettere un tale fenomeno, invece i ricercatori sono riusciti a realizzare questo processo in pochi anni. Una scoperta estremamente importante in grado di determinare un nuovo metodo per ridurre l’inquinamento del nostro pianeta, un modo per riciclare l’aria nell’atmosfera e, si spera, un nuovo modo per salvare la Terra.

7. NeuroLife, il brain-computer
Immaginate di essere paralizzati e completamente dipendenti dagli altri anche solo per mettervi gli occhiali. Se vi dicessero che, con un po’ di allenamento, potreste tornare a versarvi un bicchier d’acqua, mangiare da soli o scrivere una mail, come reagireste?
Probabilmente come Ian Burkhart, che nel 2014 è stato il primo a testare un nuovo dispositivo: un chip con 96 elettrodi, grande meno di mezzo cm impiantato nell’area motoria della corteccia cerebrale, che bypassa il midollo spinale danneggiato riuscendo a convogliare i segnali nervosi ad un sistema di elettrodi posto sull’avambraccio che li trasmette alla mano. Dopo 15 mesi di allenamento, Ian è riuscito a compiere alcuni dei gesti che erano la norma per lui prima di rimanere paralizzato e si dice – comprensibilmente – entusiasta.
“Adesso la sfida è miniaturizzare tutto l’apparato e renderlo senza fili, in modo che al più presto possa essere utilizzato dai pazienti a casa” conclude soddisfatto Ali Rezai della Ohio University, coordinatore dell’esperimento.

8. AlphaGo: l’intelligenza artificiale batte quella umana
Fan della distopia robotica, gioite! Sembra che in questo 2016 qualcuno abbia preso delle batoste dall’intelligenza artificiale: parliamo di Lee Sedol, campione di Go. No, non fatevi prendere dai déja-vu, niente a che vedere con il 1997, quando DeepBlue batté Kasparov a scacchi… Stavolta si fa sul serio.
Cos’è Go? È, si sostiene, il gioco più complesso mai concepito; si gioca su una scacchiera di 19 caselle di lato, con i pezzi bianchi e neri si devono delimitare delle sezioni che diventano “inattaccabili” e per ogni mossa ci sono mediamente 10 volte le possibilità degli scacchi… Ma non può certo essere questo il problema, per un computer!
La vittoria di AlphaGo è ragguardevole perché questo gioco da tavolo, oltre ad esigere la combinazione di diverse strategie nel corso della stessa partita per arrivare alla vittoria, richiede ai giocatori di fare molto affidamento sull’intuito. Ma questo software è stato progettato prendendo a modello le reti neurali del cervello umano, si è preparato alla sfida giocando milioni di partite contro se stesso per imparare e migliorarsi e ha battuto il (fu?) campione in carica. Le partite proseguiranno fino al 15 marzo 2017, si accettano scommesse (non puntate tutti sul computer, però!).

9. Creazione di ovociti in laboratorio
Gli scienziati dell’Università di Kyoto stanno muovendo i primi passi in una direzione che fino a pochi anni fa sembrava assolutamente fantascientifica: la fecondazione di ovociti di topo creati in vitro. Partendo da cellule staminali embrionali e da cellule epiteliali riprogrammate in embrionali, il team è infatti riuscito a produrre ovociti murini, fecondarli e impiantarli in madri surrogate, ricostruendo di fatto l’intero ciclo della linea germinale murina in vitro. Già così sarebbe una scoperta sorprendente, ma c’è di meglio: dei 300 embrioni prodotti dal team, 11 si sono sviluppati in feti che hanno dato origine a cuccioli vivi, fertili e senza apparenti problemi di salute. La percentuale di “pieno successo” (ossia di cuccioli vivi nati dagli embrioni) a oggi è bassa e ci sono ancora molti problemi da risolvere, ma la scoperta potrebbe potenzialmente tradursi in un nuovo trattamento contro l’infertilità. Hayashi, il biologo a capo del team, ha detto che ci vorranno almeno 20 anni prima di poter parlare di applicazioni umane, ma gli scienziati stanno già lavorando per replicare l’esperimento utilizzando cellule di primati.

10. Riparazione del midollo spinale
Staminali e ratti sono alla base anche della prossima scoperta, con buona pace dei dibattiti etici tutti italiani sull’argomento: partendo da questi “ingredienti”, un team di lavoro di scienziati americani e giapponesi coordinati dalla San Diego School of Medicine è riuscito a rigenerare il fascio corticospinale (il circuito nervoso più importante nell’uomo, niente più e niente meno, che si dipana dalla corteccia cerebrale al midollo spinale), riuscendo dove molti altri esperimenti avevano fallito. Per la prima volta, come spiega il coordinatore dell’esperimento, sono state utilizzate delle cellule staminali neurali per capire se – a differenza di qualunque altro tipo di cellula già testato – sarebbero state in grado di sopportare il processo di rigenerazione; “con nostra grande sorpresa”, continua Tuszynski “ne sono state capaci, formando sinapsi funzionali che hanno visibilmente migliorato il movimento delle zampe anteriori delle cavie”. Certo, anche in questo caso ci sarà ancora molto lavoro da fare prima che i test possano essere replicati sull’uomo, ma questo successo segna un punto importantissimo nel campo della riabilitazione.

11. Ringiovanimento cellulare
Sembra che in questo appena passato 2016 gli esperimenti effettuati in vivo utilizzando le cellule staminali abbiano dato risultati veramente incredibili; la terza ed ultima (non certo in ordine di importanza) scoperta di questa lista che ha come comuni denominatori i topi e la staminali ci pone infatti davanti a un’ipotesi che, se verificata, cambierebbe molte delle carte in tavola: il processo di invecchiamento potrebbe essere reversibile.
Le cellule staminali muscolari dei topi utilizzati per l’esperimento nell’Istituto californiano Salk per gli studi biologici, affetti da una patologia simile alla progeria umana, si scindevano più lentamente, al pari di quelle dei loro simili invecchiati naturalmente; a questi topi sono state quindi iniettate staminali muscolari di topi giovani “addittivate” con un marcatore genetico in grado di segnalare in quali punti del corpo sarebbero finite e incredibilmente queste cavie sono vissute più di 70 giorni, oltre il triplo rispetto alla loro aspettativa di vita iniziale che era di soli 21 giorni, godendo inoltre di una migliore salute. Curiosamente, solo poche delle cellule iniettate sono state ritrovate negli organi dei topi; questo ha portato gli scienziati a effettuare esperimenti atti a validare una seconda ipotesi, ossia che le cellule staminali secernino una sostanza (tuttora sconosciuta) in grado di riparare i difetti delle staminali invecchiate.
Superfluo dire che non dobbiamo aspettarci di entrare in farmacia l’anno prossimo e di trovare un siero che permetta alla nostra nonna ottantenne di tornare magicamente ai fasti dei suoi venti anni, ma senza dubbio possiamo attendere fiduciosi i prossimi passi in questo campo, consci se non altro che la direzione intrapresa sia giusta!

12. Sequenziamento del DNA nello spazio
Cambiamo completamente zona, per la scoperta che chiude questa serie, e dalla California ci spostiamo… nello spazio! L’astronauta Kate Rubins, a bordo della ISS (Stazione Spaziale Internazionale), ha testato con successo il primo sequenziatore a nanopori prodotto dalla Oxford Nanopore Technologies, un gioiellino che si chiama MinION, somiglia ad una chiavetta USB ed è in grado, appunto, di sequenziare il DNA di un dato campione.
L’ordine dei nucleotidi ci rivela una quantità incredibile di informazioni tra cui la specie a cui il campione appartiene, la sua storia evolutiva e la sua identità, ma le macchine in grado di effettuare questa analisi erano fino a oggi molto ingombranti e comunque non adatte per lo spazio. Negli ultimi anni quindi si è cominciato a lavorare a un tipo di sequenziatore completamente diverso: in questo strumento di nuova generazione, si fa passare il filamento di DNA attraverso dei nanopori (pori del diametro di un milionesimo di millimetro) immersi in un bagno ionico, che costringono il filamento stesso a scomporsi nella catena delle quattro basi che custodisce l’informazione genetica; al sistema viene poi applicato un potenziale elettrico che fa sì che ogni base, al suo passaggio nel nanoporo, “risponda” con un valore differente del segnale elettrico, dal quale si può in definitiva ricostruire la sequenza.
In vista di future missioni di lunga durata nello spazio o di possibili viaggi verso altri pianeti, un sistema del genere sarà una svolta per gli astronauti, che potranno riconoscere eventuali microbi o malattie che potrebbero svilupparsi all’interno della stazione spaziale e procedere subito con trattamenti mirati, o addirittura cercare di identificare eventuali forme di vita dotate di DNA all’esterno dell’ambiente terrestre!

Non sappiamo cosa ci aspetta nel 2017 e sicuramente nei centri di ricerca di tutto il mondo si eseguiranno innumerevoli esperimenti per conoscere meglio ciò che ci circonda e noi stessi. Le prospettive fornite dalle conquiste di quest’ultimo anno hanno aperto vie del tutto nuove e le onde gravitazionali, considerata dalla nota rivista Science come la scoperta più importante del 2016, saranno approfondite con nuove tecnologie, per spiegare meglio questo incredibile meccanismo dell’Universo. 

Parallelamente, nei primi mesi dell’anno la sonda Cassini, dopo 20 anni di servizio, terminerà la sua corsa prima tra gli anelli di Saturno e poi tuffandosi nella sua atmosfera; tornando alla Terra, dovremo misurarci con le difficili sfide per mitigare il cambiamento climatico, argomento già nell’ordine del giorno al G7 che si terrà in Italia.
La scienza medica e la biotecnica hanno fatto passi da gigante, conquiste incredibili che saranno ulteriormente sviluppate per permettere a chi è stato colpito da malattie degenerative di ritrovare una forma di normalità e continuare la lotta al cancro con nuove tecniche di cura.
Questi sono solo pochi esempi per capire su cosa l’attenzione del mondo scientifico sta puntando e molti altri si aggiungeranno per farci immaginare un mondo sempre più evoluto e tecnologicamente capace di affrontare e spiegare le sfide che ci attendono.
Speriamo che questo nuovo anno appena cominciato sia altrettanto “Wow” come quello che ci siamo lasciati alle spalle!