L'ultimo decennio ha inaugurato alcuni progressi davvero rivoluzionari nella scienza, dalla scoperta del bosone di Higgs all'uso del CRISPR per l'editing genetico di fantascienza. Ma quali sono alcune delle più grandi scoperte che devono ancora arrivare? Live Science ha chiesto a diversi esperti nel loro campo quali scoperte, tecniche e sviluppi sono più entusiasti di vedere emergere negli anni '20.
Medicina: un vaccino antinfluenzale universale
Il vaccino antinfluenzale universale, che ha eluso gli scienziati per decenni, potrebbe essere un progresso medico davvero rivoluzionario che potrebbe presentarsi nei prossimi 10 anni.
"È diventato quasi uno scherzo il fatto che un vaccino universale sia perennemente a soli 5-10 anni di distanza", ha dichiarato la dott.ssa Amesh Adalja, specialista in malattie infettive e studiosa senior presso il Johns Hopkins Center for Health Security di Baltimora.
Ma ora, sembra che questo "potrebbe essere vero", ha detto Adalja a Live Science. "Vari approcci ai vaccini antinfluenzali universali sono in fase di sviluppo avanzato e stanno iniziando a maturare risultati promettenti".
In teoria, un vaccino antinfluenzale universale fornirebbe una protezione di lunga durata contro l'influenza ed eliminerebbe la necessità di sottoporsi a un vaccino antinfluenzale ogni anno.
Alcune parti del virus dell'influenza cambiano costantemente, mentre altre rimangono per lo più invariate di anno in anno. Tutti gli approcci a un vaccino antinfluenzale universale colpiscono parti del virus meno variabili.
Quest'anno, l'Istituto nazionale per le allergie e le malattie infettive (NIAID) ha iniziato il suo primo esperimento umano su un vaccino antinfluenzale universale. L'immunizzazione mira a indurre una risposta immunitaria contro una parte meno variabile del virus dell'influenza nota come "gambo" dell'emomagglutinina (HA). Questo studio di Fase 1 esaminerà la sicurezza del vaccino sperimentale e le risposte immunitarie dei partecipanti ad esso. I ricercatori sperano di comunicare i loro risultati iniziali all'inizio del 2020.
Un altro candidato al vaccino universale, realizzato dalla società israeliana BiondVax, è attualmente in fase di sperimentazione di Fase 3, che è una fase avanzata di ricerca che verifica se il vaccino è davvero efficace, il che significa che protegge dalle infezioni da qualsiasi ceppo di influenza. Quel candidato al vaccino contiene nove proteine diverse da varie parti del virus dell'influenza che variano poco tra i ceppi di influenza, secondo The Scientist. Lo studio ha già arruolato oltre 12.000 persone e i risultati sono attesi per la fine del 2020, secondo la società.
Neuroscienze: mini-cervello più grande e migliore
Nell'ultimo decennio, gli scienziati hanno sviluppato con successo mini-cervelli, noti come "organoidi", da cellule staminali umane che si differenziano in neuroni e si assemblano in strutture 3D. A partire da ora, gli organoidi cerebrali possono essere coltivati solo per assomigliare a piccoli pezzi di un cervello nei primi sviluppi fetali, secondo il dottor Hongjun Song, professore di neuroscienze alla Perelman School of Medicine dell'Università della Pennsylvania. Ma ciò potrebbe cambiare nei prossimi 10 anni.
"Potremmo davvero modellare, non solo la diversità dei tipi di cellule, ma l'architettura cellulare" del cervello, ha detto il dott. Song. I neuroni maturi si dispongono in strati, colonne e circuiti intricati nel cervello. Attualmente, gli organoidi contengono solo cellule immature che non sono in grado di alimentare queste complesse connessioni, ma il Dr. Song ha detto che si aspetta che il campo possa superare questa sfida nel prossimo decennio. Con i modelli in miniatura del cervello in mano, gli scienziati potrebbero aiutare a dedurre come si manifestano i disturbi dello sviluppo neurologico; come le malattie neurodegenerative distruggono il tessuto cerebrale; e come i cervelli di persone diverse potrebbero reagire a diversi trattamenti farmacologici.
Un giorno (anche se forse non tra 10 anni), gli scienziati potrebbero persino essere in grado di far crescere "unità funzionali" del tessuto neurale per sostituire le aree danneggiate del cervello. "Che cosa succede se si dispone di un'unità funzionale, prefabbricata, che è possibile fare clic nel cervello danneggiato?" Song ha detto. In questo momento, il lavoro è altamente teorico, ma "Penso che nel prossimo decennio, sapremo" se potrebbe funzionare, ha aggiunto.
Cambiamenti climatici: sistemi energetici trasformati
In questo decennio, l'innalzamento del livello del mare e eventi climatici più estremi hanno rivelato quanto sia fragile il nostro meraviglioso pianeta. Ma cosa riserva il prossimo decennio?
"Penso che vedremo una svolta quando si parla di azione sul clima", ha affermato Michael Mann, illustre professore di meteorologia alla Penn State University. "Ma abbiamo bisogno di politiche che accelerino tale transizione e abbiamo bisogno di politici che sosterranno tali politiche", ha detto a Live Science.
Nel prossimo decennio, "la trasformazione dei sistemi di energia e di trasporto in fonti rinnovabili sarà ben avviata e saranno sviluppati nuovi approcci e tecnologie che ci consentiranno di arrivarci più velocemente", ha affermato Donald Wuebbles, professore di scienze atmosferiche presso Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. E "i crescenti impatti legati al clima causati dal maltempo e forse dall'innalzamento del livello del mare finalmente attirano l'attenzione della gente abbastanza da iniziare davvero a prendere sul serio il cambiamento climatico".
Bene anche perché, sulla base di prove recenti, esiste una possibilità più spaventosa, più speculativa: gli scienziati potrebbero sottovalutare gli effetti che i cambiamenti climatici hanno avuto su questo secolo e oltre, ha detto Wuebbles. "Dovremmo imparare molto di più su questo nel prossimo decennio."
Fisica delle particelle: trovare l'assione
Nell'ultimo decennio, la più grande notizia nel mondo del piccolissimo è stata la scoperta del bosone di Higgs, la misteriosa "particella di Dio" che conferisce ad altre particelle la loro massa. L'Higgs era considerato il gioiello incoronante nel Modello Standard, la teoria regnante che descrive lo zoo delle particelle subatomiche.
Ma con la scoperta di Higgs, molte altre particelle meno famose iniziarono a prendere il centro della scena. In questo decennio, abbiamo una ragionevole possibilità di trovare un'altra di queste particelle inafferrabili, ancora ancora ipotetiche - l'assione, ha detto il fisico Frank Wilczek, un Nobel laureato presso il Massachusetts Institute of Technology. (Nel 1978, Wilczek propose per la prima volta l'assione). L'assione non è necessariamente una singola particella, ma piuttosto una classe di particelle con proprietà che raramente interagiscono con la materia ordinaria. Gli assioni potrebbero spiegare un enigma di vecchia data: perché le leggi della fisica sembrano agire allo stesso modo su entrambe le particelle di materia e sui loro partner di antimateria, anche quando le loro coordinate spaziali sono invertite, come precedentemente riportato da Live Science.
E le assioni sono uno dei principali candidati alla materia oscura, la materia invisibile che tiene insieme le galassie.
"Trovare l'assione sarebbe un grandissimo risultato nella fisica fondamentale, specialmente se avviene attraverso il percorso più probabile, cioè osservando uno sfondo di assioni cosmici che fornisce la" materia oscura "", ha detto Wilczek. "C'è una buona possibilità che potrebbe accadere nei prossimi cinque o dieci anni, dal momento che ambiziose iniziative sperimentali, che potrebbero arrivare lì, stanno fiorendo in tutto il mondo. Per me, considerando sia l'importanza della scoperta che la probabilità che ciò accada, è la migliore scommessa."
Tra queste iniziative vi sono l'Axion Dark Matter Experiment (ADMX) e il CERN Axion Solar Telescope, due strumenti principali che cercano queste particelle sfuggenti.
Detto questo, ci sono anche altre possibilità: possiamo ancora rilevare onde gravitazionali, o increspature nello spazio-tempo, provenienti dal primo periodo nell'universo, o altre particelle, conosciute come particelle voluminose che interagiscono debolmente, che potrebbero anche spiegare la materia oscura, Wilczek ha detto .
Esopianeti: un'atmosfera simile alla Terra
Il 6 ottobre 1995, il nostro universo si ingrandì, una specie di, quando una coppia di astronomi annunciò la scoperta del primo esopianeta in orbita attorno a una stella simile al sole. Chiamato 51 Pegasi b, il globo mostrava un'orbita accogliente attorno alla sua stella ospite di soli 4,2 giorni terrestri e una massa circa la metà di quella di Giove. Secondo la NASA, la scoperta ha cambiato per sempre "il modo in cui vediamo l'universo e il nostro posto in esso". Più di un decennio dopo, gli astronomi hanno ora confermato 4.104 mondi in orbita attorno alle stelle al di fuori del nostro sistema solare. Sono molti mondi sconosciuti poco più di un decennio fa.
Quindi, il cielo è il limite per il prossimo decennio, giusto? Secondo Sara Seager del Massachusetts Institute of Technology, assolutamente. "Questo decennio sarà grande per l'astronomia e per la scienza degli esopianeti con il lancio anticipato del James Webb Space Telescope", ha affermato Seager, scienziato planetario e astrofisico. Il successore cosmico del telescopio spaziale Hubble, il lancio di JWST è previsto per il 2021; per la prima volta, gli scienziati saranno in grado di "vedere" gli esopianeti agli infrarossi, il che significa che possono individuare pianeti anche deboli che orbitano lontano dalla loro stella ospite.
Inoltre, il telescopio aprirà una nuova finestra sulle caratteristiche di questi mondi alieni. "Se esiste il pianeta giusto, saremo in grado di rilevare il vapore acqueo su un piccolo pianeta roccioso. Il vapore acqueo è indicativo di oceani di acqua liquida - poiché l'acqua liquida è necessaria per tutta la vita come la conosciamo, questo sarebbe un grosso problema ", Seager ha detto a Live Science. "Questa è la mia speranza numero uno per una svolta." (L'obiettivo finale, ovviamente, è trovare un mondo che abbia un'atmosfera simile a quella della Terra, secondo la NASA; in altre parole, un pianeta con condizioni in grado di sostenere la vita.)
E, naturalmente, ci saranno alcuni dolori della crescita, ha osservato Seager. "Con il JWST e i telescopi terrestri estremamente grandi previsti per essere online, la comunità esopianeta sta lottando per trasformarsi da sforzi individuali o di piccoli gruppi in grandi collaborazioni di dozzine o oltre cento persone. Non enorme per altri standard (ad es. LIGO) ma è comunque difficile ", ha detto, riferendosi al Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, un'enorme collaborazione che coinvolge più di 1.000 scienziati in tutto il mondo. Originariamente pubblicato su Live Science.
