Qual è la scoperta più importante degli ultimi dieci anni? A questa domanda Robert Winston, Professore di Scienza e Società all’Imperial College ha risposto cosi: “La crescente consapevolezza che nessuno può affermare quale sia la più importante scoperta degli ultimi dieci anni”.
Stabilire la reale importanza di uno scoperta, infatti, richiede tempo. Tempo e un bel po’ di intuizione scientifica, bombardati come siamo da continue ed incredibili scoperte.
Negli ultimi mesi, per esempio, ho letto di ricerche scientifiche eccezionali: nuovi record nel teletrasporto quantico, l’archiviazione di sonetti di Shakespeare (insieme a file audio e jpg) in catene di DNA, l’avvistamento di HD 40307, una super terra potenzialmente abitabile – uno dei 17 miliardi di pianeti della Via Lattea di dimensioni simili al nostro. Ho letto di straordinari risultati tecnologici, come, per esempio, le stampanti 3D di organi umani, che promettono di rivoluzionare la medicina, e un’interfaccia wireless cervello-computer. Mentre sto scrivendo questo articolo, è arrivata la conferma della scoperta del 115esimo elemento chimico.
Ogni giorno la scienza mangia un pezzo di muro tra realtà e fantascienza, spingendo la filosofia e l’etica verso nuove sfide. In quest’ottica, ho scelto tre esempi di scoperte scientifiche recenti che discuterò più in dettaglio.
XNAs: come ti costruisco DNA alieni
Gli XNAs (xeno nucleic acids) sono polimeri artificiali che hanno lo stesso alfabeto genetico degli acidi nucleici, ma sono assemblati con catene di zuccheri differenti dai DNA naturali. Sebbene gli scienziati abbiano sintetizzato XNAs per una decina anni, in un studio recente pubblicato su Science, Holliger e il suo team hanno, per la prima volta, progettato e realizzato enzimi capaci di replicare diversi tipi di XNAs con un’accuratezza superiore al 95%. “A huge step”, nelle parole del Professore di chimica Eric Kool alla Stanford University. Il team di Holliger ha anche dimostrato che gli XNAs sono capaci di “evoluzione Darwiniana”. Mostrando che anche acidi nucleici non naturali possono immagazzinare informazione, replicarsi ed evolversi, questa ricerca impone agli scienziati di rivedere il ruolo esclusivo di DNA e RNA nell’origine e nell’evoluzione della vita.
La domanda, quindi è: possono altri tipi di codici genetici supportare la vita come la conosciamo?
Oltre ad essere un’innovazione importantissima in aree quali la biologia e la biotecnologia, la scoperta di Holliger rappresenta il primo, piccolissimo, passo verso il design di una forma di vita artificiale da un codice genetico non naturale che possa operare in maniera indipendente.
Temperature negative: It’s hot baby!
Quando all’università ho seguito il corso di termodinamica, ho imparato che lo zero assoluto è la temperatura più bassa che possa esserci, uno stato in cui gli atomi non si muovono più. Non c’è niente di più freddo. Questo è quello che io ho, che noi abbiamo creduto fino a quando Braun e i suoi collaboratori non hanno creato “il primo stato a temperatura negativa per particelle in movimento”. Gli autori dello studio hanno raffreddato un lattice ottico di atomi di potassio fino a temperature vicino allo zero assoluto. Usando campi magnetici e raggi laser, sono riusciti a controllare l’interazione tra gli atomi – repulsiva o attrattiva – e a limitare la loro energia cinetica. Attenzione, ora si fa un po’ complicato: allo zero assoluto gli atomi occupano lo stato energetico più basso; a temperature infinitamente positive, gli atomi si muovono a velocità infinite e occupano tutti gli stati; ecco, a temperature negative, gli atomi tendono a occupare stati ad alta energia piuttosto che a bassa energia. Ciò che hanno realizzato Braun & co. è una distribuzione di Boltzmann invertita. Contro ogni logica, un sistema di questo tipo non è affatto freddo, anzi è molto molto caldo – infinitamente caldo.
L’esperimento non è solo un giocattolino scientifico. Uno: un sistema del genere potrebbe, in teoria, essere utilizzato per costruire motori con efficienza superiore al 100%. Due: a temperature negative la materia si comporta in maniera inedita, e questo esercita sempre un certo fascino sugli scienziati. E infine, lo studio e la comprensione di un sistema a temperatura negativa (caratterizzata anche da anti-pressione) come quello di Braun può aiutarci a svelare uno dei misteri della scienza moderna, l’elusiva Dark Matter.
Mini-cervelli in vitro: A cosa penseranno?
Biomedici dell’Istituto di Biotecnologia Molecolare dell’Accademia Austriaca delle Scienze hanno per la prima volta ottenuto un cervello umano di quattro millimetri a partire da cellule staminali. L’organoide cerebrale ricorda il cervello di un embrione umano di 9 settimane, con strutture neurali ben definite, come, per esempio, corteccia cerebrale e retina. Sebbene i neuroni del mini-cervello abbiano mostrato attività elettrica, il pensiero sembra essere assente. Tuttavia, Knoblich, uno degli scienziati dello studio, ha affermato che è possibile, ma eticamente inaccettabile, coltivare cervelli umani con una rete neurale più sviluppata, fornendo all’organoide cerebrale nutrimento e input sensoriali.
Oltre all’immenso passo avanti nella ricerca sui disordini cerebrali, i mini-cervelli sono di grande interesse per l’industria chimica e farmaceutica. Credo, inoltre, che la mera possibilità di poter coltivare cervelli umani in vitro alimenterà stuzzicanti questioni filosofiche: quali sono le conseguenze etiche di una ricerca del genere? Questi cervelli avranno coscienza? Penseranno? E se penseranno, a cosa penseranno?
Queste sono tutte scoperte fantastiche. Ma potrebbero non essere così rilevanti – o lo saranno comunque? – se per caso davvero vivessimo in una simulazione al computer lanciata da scienziati post-umani, come proposto da Nick Bostrom, filosofo alla Oxford University. Tranquilli, non c’è da preoccuparsi: presto potremmo ottenere una risposta al riguardo. Un team di scienziati americani e tedeschi stanno testerà il nostro universo alla ricerca di strutture anomale, tipiche di simulazioni su computer quantici.