I 10 argomenti più caldi della ricerca scientifica 2012

1. Cerca la “particella di Dio” – il bosone di Higgs

OK, quindi abbiamo visto tutti Brian Cox affascinare un pubblico incantato con la sua lingua d’argento sulla BBC e alludere alla ricerca della particella di Dio, alias il bosone di Higgs. Quindi cos’è esattamente questa “particella di Dio” e se alla fine viene scoperta cosa cambierà?

Il bosone di Higgs è un’ipotetica particella elementare che si prevede esista dal Modello Standard della fisica delle particelle e la sua esistenza, in termini semplici, spiegherà perché le particelle fondamentali come i quark e gli elettroni hanno massa. La particella è stata soprannominata “The God Particle” da Leon Lederman, fisico sperimentale americano e premio Nobel per il ruolo cruciale della particella nel funzionamento fondamentale della fisica nel 21° secolo, combinato con la sua sorprendente elusività.

I fisici hanno passato anni a desiderare di intravedere la particella, tanto da spendere 10 miliardi di dollari per il Large Hadron Collider del CERN, un acceleratore di particelle appena fuori Ginevra, in Svizzera. Dopo anni di duro lavoro, sembra che siano finalmente vicini a trovare la particella “maledizione” (soprannominata così da alcuni fisici poiché tendono a strapparsi i capelli per la frustrazione nel tentativo di catturarla), e nel dicembre 2011 c’è stata una raffica di attività al CERN quando sono stati acquisiti dati simili al bosone di Higgs. Se i dati futuri pianificati per essere raccolti entro la fine dell’anno confermano la scoperta dello scorso dicembre, la cattura dell’Higgs sarà probabilmente considerata una delle grandi scoperte del 21° secolo.

2. La crema antietà definitiva

Il Santo Graal dei cosmetici; la mitica fontana della giovinezza – beh, ora sembra probabile che siamo vicini alla scoperta della formula antietà definitiva. Beh, forse no; ma almeno c’è una base teorica per la terapia genica in medicina ora mirata a rallentare e invertire il processo di invecchiamento oltre a influenzare i processi di malattie come il cancro.

Gli scienziati della Harvard Medical School hanno scoperto un meccanismo genetico che consente loro di invecchiare artificialmente e quindi di ringiovanire i topi di laboratorio. Pertanto, è teoricamente possibile invertire alcuni degli effetti del processo di invecchiamento nei mammiferi. Hanno raggiunto questo obiettivo creando un interruttore genetico sul gene che controlla l’espressione della telomerasi, un enzima che controlla la riparazione dei telomeri (filamenti ripetitivi di DNA che proteggono le estremità dei cromosomi), che sono fondamentali nel processo di invecchiamento, così come essere implicato nel cancro. Questa ricerca ha il potenziale per produrre progressi significativi nel trattamento di malattie come tumori maligni e malattie legate all’età in futuro.

3. Quindi è possibile viaggiare nel tempo?

Beh, forse, ma improbabile, secondo la maggior parte della comunità dei fisici. Nel settembre 2011, i ricercatori della collaborazione OPERA hanno suscitato scalpore nella comunità scientifica quando hanno annunciato di aver misurato i neutrini (piccole particelle subatomiche) che sembravano viaggiare più veloci della velocità della luce. Il povero Einstein si sarebbe rivoltato nella tomba alla notizia; questo non solo violerebbe la sua teoria della relatività speciale, ma scuoterebbe anche i fondamenti fondamentali della fisica teorica.

Tuttavia, la maggior parte della comunità scientifica vede i risultati in modo dubbio e indica che deve esserci qualche anomalia nei risultati. I fisici si stanno ora affrettando a replicare in modo indipendente l’esperimento entro la fine dell’anno; che implica sparare neutrini a un rivelatore a centinaia di miglia di distanza e misurare il tempo impiegato per il viaggio. Una volta replicati ea seconda dei risultati, i fisici tireranno un sospiro di sollievo o entreranno in una fase di isteria di gruppo di massa; aggiungendo un nuovo significato al termine ‘incertezza’ nella scienza.

4. Cerca pianeti extrasolari nella zona Riccioli d’oro

Tutti ne parlano – sulla stampa, sui media e in tutta la TV a ogni occasione – ‘siamo soli?’ Ebbene, la caccia ai pianeti al di fuori del nostro sistema solare che potrebbero essere in grado di supportare la vita ha fatto un balzo in avanti lo scorso dicembre quando gli astronomi dell’Ames Research Center della NASA hanno annunciato di aver trovato il miglior candidato per un pianeta al di fuori del nostro sistema solare che potrebbe potenzialmente supportare la vita .

Il pianeta, chiamato affettuosamente Kepler-22b dal telescopio da cui è stato avvistato per la prima volta, si trova proprio nel mezzo della zona abitabile proposta della sua stella: la “Zona Riccioli d’Oro”. Sebbene non si sappia molto sulla composizione del pianeta (i suoi 600 anni luce di distanza, ovvero 3,5 x 1015 miglia), è 2,4 volte più grande della Terra e orbita attorno al sole ogni 290 giorni. Se avesse una superficie, gli scienziati pensano che la temperatura della superficie sarebbe intorno ai 210°C, perfetta per la vita.

La ricerca continua e un giorno potremmo davvero trovare il pianeta extrasolare perfetto – uno che ha vita su di esso (rilevato dalla presenza di ossigeno e altri sottoprodotti della vita nell’atmosfera); il problema è arrivarci o addirittura dire ciao.

5. Ricerca sulle cellule staminali umane

La grande controversia riguarda ancora l’uso di embrioni umani come fonte di cellule staminali, tuttavia negli ultimi anni gli scienziati hanno finalmente risolto il problema e ora sono in grado di produrre una scorta quasi illimitata di cellule staminali in laboratorio senza distruggere gli embrioni. Questa fornitura illimitata ha aperto le porte alla ricerca sulle cellule staminali, consentendo ai ricercatori di sviluppare nuove terapie per condizioni come la cecità e il morbo di Parkinson per trattamenti efficaci per i danni al midollo spinale.

Le cellule staminali si trovano in tutti gli organismi multicellulari e possono dividersi e differenziarsi in molti diversi tipi di cellule specializzate, in effetti sono una cellula “carattere jolly”. Se inseriti nel corpo umano, tendono a trasformarsi nelle cellule che li circondano. Ciò ha implicazioni di vasta portata per la medicina e la ricerca è attualmente in corso in tutto il mondo per trovare trattamenti efficaci per condizioni come la sclerosi laterale amiotrofica (che ha un significato speciale qui in Irlanda poiché la prof.ssa Orla Hardiman del Beaumont Hospital è considerata una delle principali ricercatori del settore), danni al cuore dopo infarto, cecità, sordità, disturbi della pelle, artrite, Alzheimer e Parkinson solo per citarne alcuni. Guarda questo spazio; è il futuro della medicina.

6. Informatica quantistica

La rivoluzione della fisica quantistica potrebbe presto dare i suoi frutti con l’avvento dei computer quantistici, un termine che è stato bandito ormai da alcuni anni. La promessa di computer super veloci, che eseguono determinati calcoli miliardi di volte più velocemente di qualsiasi computer basato sul silicio e che potrebbero persino superare il cervello umano in termini di potenza di calcolo grezza, potrebbe non essere troppo lontana. Alla fine dell’anno scorso un’altra pietra miliare nella corsa allo sviluppo del primo computer quantistico pratico è stata raggiunta quando un team del Center for Quantum Photonics dell’Università di Bristol ha sviluppato un microchip che manipola e misura l’entanglement e la miscela, due fenomeni quantistici che sono principi fondamentali nell’informatica quantistica .

Le principali potenziali applicazioni dell’informatica quantistica sono nella crittografia e nelle comunicazioni; tuttavia il potenziale per lo sviluppo della prima intelligenza artificiale è ora alla portata della realtà.

7. L’arsenico può davvero essere un elemento costitutivo della vita?

L’elemento Arsenico, storicamente etichettato come il Veleno dei Re per la sua popolarità come veleno delle classi dominanti nello sbarazzarsi l’una dell’altra, è altamente tossico per tutta la vita conosciuta sulla Terra, o almeno è quello che abbiamo pensato per un paio d’anni fa.

Gli scienziati della NASA hanno scoperto un nuovo microbo nell’ostile Lago Mono negli Stati Uniti che utilizza il veleno mortale arsenico come componente del suo macchinario biochimico invece del fosforo, causando una scossa nel modo in cui gli scienziati hanno tradizionalmente pensato alla biochimica della vita.

Tradizionalmente, i sei elementi costitutivi di base di tutta la vita sulla Terra erano carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, zolfo e fosforo, con una spolverata di oligoelementi gettati nella miscela. La nuova scoperta vede l’arsenico sostituire il fosforo come elemento della spina dorsale strutturale del DNA nel microbo, aprendo la strada a un cambiamento nel modo in cui gli scienziati vedono la possibilità della vita in ambienti ostili un tempo pensati. Se un microbo può creare un veleno mortale nei suoi processi biochimici, vale a dire che altri organismi non esistono nelle parti più ostili del sistema solare, utilizzando elementi che consideriamo tossici nella loro biochimica fondamentale.

8. Che succede con il tempo in questi giorni?

È difficile per nessuno di noi ignorare i sottili cambiamenti nei modelli meteorologici degli ultimi vent’anni circa (beh, per chiunque abbia più di trent’anni, cioè). Tuttavia, su una nota più seria, le prove recenti dei ricercatori di climatologia hanno mostrato una tendenza inquietante: le calotte glaciali dell’Antartico e della Groenlandia si stanno sciogliendo a un ritmo sempre più veloce di quanto si pensasse, rendendole il principale contributore singolo all’innalzamento del livello del mare.

Lo studio, condotto in un periodo di quasi vent’anni, ha mostrato che nel 2006 le calotte glaciali della Groenlandia e dell’Antartide hanno perso una massa combinata di 475 gigatonnellate (un miliardo di tonnellate) in media all’anno e che il ritmo della perdita è stato in rapida accelerazione nel il periodo di studio. Prevedono che all’attuale tasso di scioglimento, il livello globale del mare potrebbe aumentare di 32 cm (oltre 1 piede) entro il 2050. Con la potenza sempre crescente dei supercomputer, climatologi e meteorologi sono impegnati a modellare i modelli meteorologici mutevoli nel tentativo di vedere come la realtà del riscaldamento globale avrà un impatto sull’ambiente del futuro, il prossimo futuro che è.

9. Così ora diventiamo il Grande Architetto

Uno degli spin off dei progetti sul genoma multiplo degli ultimi dieci anni è stata una conoscenza approfondita di come le coppie di basi sul DNA si combinano in sequenza per formare la vita. Questo ha sfidato il genetista J. Craig Venter, uno dei principali attori del progetto sul genoma umano, a mettere alla prova le sue capacità architettoniche nel tentativo di creare una vita sintetica. Nel 2010 è riuscito a creare la vita in laboratorio combinando le 582.000 coppie di basi necessarie per il genoma completo dei nuovi batteri, chiamati Mycoplasma laboratorium. Questo apre la strada all’ingegneria genetica dei batteri per svolgere compiti come la produzione di biofarmaci e biocarburanti. Chissà che potremmo anche essere in grado di creare batteri progettati per uccidere altri batteri.

10. Medicinali fatti apposta per te

La medicina personalizzata, o farmacogenomica per i fanatici tra noi, sta rapidamente diventando una delle aree di ricerca più calde della medicina terapeutica, con la promessa di terapie più efficaci per una serie di condizioni debilitanti e terminali. La medicina personalizzata si basa sul presupposto che i farmaci agiscono in modo diverso in persone diverse a causa della variazione genetica. Con l’avvento del progetto sul genoma umano e la rivoluzione nei test diagnostici, i ricercatori possono ora personalizzare i regimi farmacologici per gli individui con un alto grado di accuratezza, portando a un aumento significativo dell’efficacia terapeutica.

L’applicazione più notevole della medicina personalizzata sarà nel trattamento del cancro: invece di trattare il cancro con un approccio “taglia unica” come con la chemioterapia, i medici saranno in grado di identificare le basi genetiche del tumore e progettare un regime di trattamento sulla base di questo. I costi dei test diagnostici e la mancanza di farmaci attualmente disponibili vietano al momento l’uso diffuso della medicina personalizzata, tuttavia nei prossimi anni entrerà sul mercato una serie di nuove terapie biofarmaceutiche, il culmine di oltre trent’anni di ricerca, annunciando il campo della farmacogenomica nella medicina tradizionale.

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