Come da copione, Science chiude il 2007 dedicando un numero alle scoperte più rilevanti degli ultimi 12 mesi e stilando una classifica dei dieci campi di ricerca che più di altri hanno fatto registrare importanti avanzamenti.
L’editoriale è per il numero uno della lista: lo studio delle variazioni genetiche umane, che sempre più è rivolto a comprendere le differenze che ci distinguono gli uni dagli altri. È infatti questo l’anno in siamo passati dal chiederci “Cosa ci rende umani?” a “Cosa rende unico ogni essere umano?”. Se con il sequenziamento del Dna dei primati, ultimo quello del macaco (Ecco il genoma del macaco), o di quello dei Neanderthal (Alla ricerca del Dna perduto, Una, cento, mille razze), la scienza è ora in grado di dare una risposta – seppur parziale – alla prima domanda, progetti come HapMap, Encode o lo Human Genome stanno tentando di mappare le piccole mutazioni dovute al cambiamento di una sola base azotata all’interno di un gene (Snp, single nucleotide polymorphisms), cioè di una sola lettera del codice. Tra i miliardi di basi che costituiscono i mattoni del nostro Dna, milioni possono essere perse, aggiunte o copiate in modo tale da generare le varianti genetiche che ci rendono unici (Mappate le variazioni del Dna, Per qualche copia in più). Finora quattro milioni di queste (sui dieci calcolati) sono state mappate, tre milioni solo negli ultimi sei mesi, e molte sono state associate al rischio di sviluppare malattie (Il cerchio si stringe, Due geni per la sclerosi multipla, L’atlante delle malattie). Associazioni che lasciano intravedere possibili applicazioni per una medicina sempre più biotech e personalizzata (Chirurghi al microscopio).
In seconda posizione Science colloca gli studi che hanno consentito di riprogrammare le cellule adulte per farle tornare pluripotenti, in grado cioè di trasformarsi in qualsiasi altro tipo cellulare, caratteristica tipica delle staminali embrionali (Ritornare staminali). A giugno, due gruppi di ricerca – uno giapponese e uno statunitense – hanno messo a punto la tecnica con cellule adulte di un topo. A novembre le due équipe hanno ottenuto separatamente lo stesso risultato con cellule umane.
La medaglia di bronzo spetta invece a uno studio internazionale nel campo della cosmologia che ha coinvolto dieci istituti italiani, e che ha portato a scoprire l’origine dei raggi cosmici ultraenergetici (Dove nascono i raggi cosmici). Queste particelle trasportano una grande quantità di energia – miliardi di miliardi di elettronvolt – e viaggiano attraverso l’Universo a una velocità prossima a quella della luce. Secondo la ricerca, svolta sulle radiazioni captate dall’osservatorio argentino Pierre Auger, le sorgenti dei raggi che colpiscono la Terra non sono uniformemente distribuite nell’Universo circostante, ma nascono dai buchi neri al centro di solo alcune determinate galassie, relativamente vicine a noi: “appena” 300 anni luce.
Al quarto posto, la determinazione dell’esatta struttura del recettore Beta2 adrenergico: una molecola messaggera alla base della percezione sensoriale e della regolazione di un’enorme quantità di funzioni, dalla pressione agli stati infiammatori. Conoscere la sua conformazione è il primo passo fondamentale per lo sviluppo di farmaci sempre più mirati ed efficaci.
La quinta ricerca più importante dell’anno riguarda i cosiddetti metalli di transizione come il ferro, il lantanio o il titanio. Alcuni di questi, combinati con l’ossigeno, si trasformano in cristalli di ossidi superconduttori. Facendo crescere insieme questi cristalli, i ricercatori sono riusciti a modificarne a piacimento la struttura atomica, dando vita a una nuova generazione di materiali con particolari proprietà elettriche e magnetiche che garantirebbero maggiori prestazioni del silicio, attualmente usato in molte componenti elettroniche (I giganti del nanotech).
In sesta posizione troviamo le nuove prospettive nella spintronica, la “versione avanzata” dell’elettronica che cerca di sfruttare la proprietà di spin dell’elettrone (che può essere immaginata come la capacità di ruotare su se stesso) per realizzare future generazioni di memorie per computer. Lo spin infatti ha due valori possibili – up e down – che gli scienziati sono ora riusciti a comandare, anche se solo a temperature molto basse. Se si riuscisse a decidere il verso dello spin anche a temperatura ambiente, sarebbe possibile usarlo al posto del binario. Un metodo più veloce e affidabile per immagazzinare informazioni sui dispositivi elettronici (Quantum computer più vicini, Arriva il computer spintronico)
Settimo gradino del podio per la memoria del sistema immunitario. I ricercatori sanno da tempo che quando il nostro organismo è sotto attacco, le cellule T non si comportano tutte allo stesso modo: alcune aggrediscono gli “intrusi”, altre si trasformano in cellule della memoria e rimangono latenti anche per decenni, nel caso lo stesso nemico si ripresentasse. Il meccanismo responsabile di questa doppia natura delle cellule T era però sconosciuto. Ora i ricercatori hanno scoperto che quando una cellula T si divide, esprime ai due poli diversi tipi di proteine che specializzano le due cellule figlie in modo differente. La scoperta porterà allo sviluppo di vaccini più efficaci.
Ottenere il massimo con il minimo: l’ottavo posto va a tutti i successi ottenuti nel convertire un composto in un altro con il minimo degli sprechi. Come la scoperta di un gruppo di molecole potenzialmente in grado di rivoluzionare i metodi dell’industria farmaceutica. Le reazioni che portano alla produzione dei principi attivi dei medicinali danno sempre due risultati: la forma chimica desiderata e un’altra, solitamente tossica o comunque di scarto. Queste nuove molecole, invece, fanno avvenire una reazione asimmetrica, portando alla formazione del solo composto chimico voluto (Farmaci low-cost). Tra coloro che hanno aperto la strada a questo campo di ricerca vi è senza dubbio il Nobel 2007 Gerhard Ertl (Reazioni da Nobel), e le ricerche trovano numerose applicazioni, dalla medicina ai biocarburanti (A tutto enzima, Termiti a tutta velocità).
In nona posizione Science colloca la scoperta delle aree del cervello in cui nasce l’immaginazione. Gli scienziati hanno infatti scoperto che richiamare alla mente le esperienze passate e immaginare il futuro attiva le stesse regioni cerebrali, tra cui l’ippocampo (Quando il cervello vede il futuro). Sulla base dei risultati ottenuti, è stato ipotizzato che il cervello possa unire frammenti di ricordi diversi per costruirsi un’immagine del futuro. Se l’ipotesi verrà confermata, la memoria sarà a pieno titolo eletta la madre dell’immaginazione (Il cervello gioca d’anticipo).
Al decimo posto, infine, uno studio dell’Università di Alberta (Canada) che ha dimostrato come una partita di dama giocata senza che nessuno degli sfidanti commetta un errore porti infallibilmente a un pareggio. Ciò che si poteva immaginare ora è stato stabilito compilando un database con 39 miliardi di possibili schemi e sviluppando algoritmi per considerare tutte le possibili migliori mosse per ciascuna situazione, escludendo quelle indotte da errori di distrazione. Gli algoritmi alla base di questo studio sull’intelligenza artificiale trovano molteplici applicazioni, non ultima l’analisi del codice del Dna.