Dato il rapido ritmo di cambiamento nella tecnologia e nella scienza, può essere facile dimenticare ciò che non sapevamo solo pochi anni fa. L'ultimo decennio ha visto innovazioni in fisica, biologia e astronomia, solo per citarne alcuni. Quale di queste scoperte è la più importante è probabilmente per gli storici giudicare, ma alcune delle conseguenze delle scoperte all'inizio del decennio stanno iniziando a riverberare. Ecco le nostre scelte per i più grandi progressi scientifici del decennio e scoperte sorprendenti.
2010: la prima "vita" sintetica
Gli scienziati hanno offuscato il confine tra naturale e artificiale nel 2010 con la creazione del primo organismo in assoluto con un genoma sintetico. Gli scienziati del J. Craig Venter Institute hanno assemblato il genoma del batterio Micoidi di micoplasma su oltre un milione di paia di basi di DNA. Quindi, hanno inserito questo genoma ingegnerizzato dall'uomo in un altro batterio, Mycoplasma capricolum, che era stato svuotato del suo DNA. Il M. capricolumLe macchine presto iniziarono a tradurre in azione le istruzioni di questo genoma sintetico, riproducendosi allo stesso modo M. mycoides voluto.
Da questa svolta, gli scienziati hanno continuato a fare progressi nella biologia sintetica. Nel 2016, gli scienziati hanno costruito il microbo sintetico più piccolo di sempre, con solo 473 geni. Nel 2017, hanno annunciato la creazione di cinque cromosomi di lievito sintetici; il piano è di sostituire tutti i 16 cromosomi nel lievito con cromosomi sintetici che potrebbero essere modificati per svolgere determinati compiti, come la produzione di massa di antibiotici o persino la creazione di carne coltivata in laboratorio.
2011: trattamento preventivo dell'HIV
Oggi, molte persone ad alto rischio di contrarre il virus dell'immunodeficienza umana (HIV), che causa l'AIDS, lanciano una pillola quotidiana per ridurre il rischio. Nel 2012, la Food and Drug Administration degli Stati Uniti ha approvato un farmaco, chiamato Truvada, per questo scopo. Ma è stato un grande studio pubblicato nel 2011 che ha posto le basi per questo cambiamento radicale nella prevenzione dell'HIV.
Quello studio, che la rivista Science ha definito la "svolta dell'anno", è stato il primo dal 1994 a mostrare un nuovo modo per impedire la trasmissione dell'HIV da una persona all'altra. (Nel 1994, i ricercatori hanno riferito di aver trovato un'opzione farmaceutica per aiutare a prevenire la trasmissione dell'HIV da una donna incinta al suo feto.) Lo studio è iniziato nel 2005 e i risultati del 2011 erano risultati provvisori. I ricercatori hanno trovato una riduzione del 96% nella trasmissione dell'HIV in questi dati. I dati finali riguardanti l'intero studio di 10 anni, riportati nel New England Journal of Medicine nel 2016, hanno mostrato una riduzione del 93% nella trasmissione dell'HIV.
2012: Higgs Boson
Nel luglio 2012, gli scienziati che lavoravano al più grande acceleratore di particelle al mondo hanno annunciato che avrebbero colpito lo stipendio. Gli esperimenti presso il Large Hadron Collider (LHC) avevano alla fine scoperto prove dell'ultima particella non scoperta prevista dal Modello standard di fisica.
Il bosone di Higgs era stato trovato. Questa è la particella associata al campo di Higgs, un campo energetico alla base del perché le particelle hanno massa. Le particelle guadagnano massa frugando in questo campo tridimensionale, creando piccoli disturbi nel campo. (Più forti sono le loro interazioni con il campo, maggiore è la massa che hanno.) Quando il campo sperimenta una grande riacutizzazione di energia in un punto particolare, emette un bosone di Higgs. Nel 2013, i fisici hanno confermato che le loro osservazioni del 2012 erano davvero la particella sfuggente, a volte chiamata "particella di Dio" a causa del suo ruolo nel dare massa a tutte le altre particelle.
La scoperta di Higgs sollevò nuove domande per i fisici. La particella era un po 'più leggera di quanto alcune delle sue interazioni con altre particelle elementari avrebbero predetto, il che significa che qualcuno ha preso in giro la matematica o c'è più di un tipo di Higgs - forse incluso un Higgs più pesante che non è stato scoperto. I fisici ora stanno usando l'LHC per cercare questi possibili Higgs pesanti.
Lucas Taylor / CMS
Dopo quasi 35 anni passati a trascinare pianeti e lune, la sonda Voyager 1 della NASA ha fatto la storia nel 2013, quando gli scienziati hanno annunciato che il veicolo spaziale aveva lasciato ufficialmente il sistema solare nell'agosto 2012.
La sonda fu lanciata dalla Terra nel 1977 e trascorse il decennio successivo esplorando Giove, Saturno, Urano, Nettuno e le loro lune. Nel 2013, i dati inviati dalla sonda suggerivano cambiamenti nella densità degli elettroni attorno a Voyager 1 - un indizio importante che il veicolo spaziale avesse lasciato i limiti del sistema solare. Il Voyager 1 continuerà a inviare informazioni sulla Terra sullo spazio interstellare fino al 2025 circa. Successivamente, è previsto un lungo e tranquillo ritiro nello spazio profondo, con la possibilità che un giorno, qualche forma di vita aliena noterà la piccola sonda e il suo disco d'oro, una capsula del tempo che contiene immagini di persone, mappe del nostro sistema solare e altri indizi sull'esistenza della civiltà sulla Terra.
2014: onde gravitazionali
Prima del 2014, gli scienziati avevano solo prove indirette del Big Bang, la teoria che descrive un'espansione sbalorditiva dello spazio avvenuta 13,8 miliardi di anni fa e che ha dato alla luce il nostro universo. Ma nel 2014, per la prima volta, gli scienziati hanno osservato prove dirette di questa espansione cosmica, quella che alcuni chiamavano "pistola fumante" per l'inizio dell'universo.
Questa evidenza è arrivata sotto forma di onde gravitazionali, increspature letterali nello spazio-tempo rimaste dalla prima frazione di secondo dopo il Big Bang. Queste increspature hanno generato cambiamenti nella polarizzazione dello sfondo cosmico a microonde, che è la radiazione lasciata dall'universo primordiale. I cambiamenti di polarizzazione sono chiamati B-mode. Sono state queste B-mode che gli scienziati hanno scoperto usando il telescopio Background Imaging di Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2) in Antartide.
Da allora, le onde gravitazionali hanno continuato a rivelare misteri dell'universo, come la dinamica delle collisioni dei buchi neri e degli schizzi tra le stelle di neutroni. Le onde gravitazionali possono persino aiutare a definire con precisione la velocità con cui l'universo si sta espandendo.
2015: prima modifica CRISPR di embrioni umani
Forse la più grande storia biomedica del decennio è l'emergere di una tecnologia di modifica genetica chiamata CRISPR dall'oscurità relativa. Questa tecnologia deriva dai meccanismi naturali di difesa di alcuni batteri; è una serie di sequenze genetiche ripetitive legate a un enzima chiamato Cas9 che agisce come un paio di forbici molecolari. Le sequenze geniche possono essere modificate per dare un'occhiata a un particolare segmento di DNA, indirizzando l'enzima Cas9 a entrare e iniziare a schioccare.
Usando questo sistema, gli scienziati possono facilmente cancellare e inserire frammenti di DNA negli organismi viventi, una capacità con ovvie implicazioni per la cura delle malattie genetiche e che può portare a bambini su misura. Il primo passo lungo questa potenziale strada è stato fatto nel 2015, quando gli scienziati dell'Università Sun Yat-sen in Cina hanno annunciato di aver apportato le prime modifiche genetiche agli embrioni umani usando CRISPR. Gli embrioni non erano vitali e la procedura ebbe successo solo in parte - ma l'esperimento fu il primo a spingere una linea etica che la comunità scientifica sta discutendo fino ad oggi.
2016: esopianeta scoperto in una zona abitabile
Il vicino pianeta extrasolare più vicino alla Terra, scoperto nel 2016, non è solo a soli 4,2 anni luce di distanza, ma ha il potenziale per ospitare la vita.
Ciò non significa che il pianeta, soprannominato Proxima b, sia sicuramente abitabile, ma risiede nella zona abitabile della sua stella, il che significa che orbita attorno alla sua stella a una distanza tale da consentire all'acqua liquida di esistere sulla superficie del pianeta. Il pianeta orbita attorno a Proxima Centauri; vacilla nei movimenti di quella stella mentre il pianeta passava accennando all'esistenza di Proxima b.
Dalla scoperta, gli scienziati hanno osservato superflares ad alta radiazione provenienti da Proxima Centauri che esplodono l'esopianeta, riducendo drasticamente le possibilità che la vita possa sopravvivere su Proxima b. Tuttavia, hanno anche scoperto che potrebbero esserci più pianeti in orbita vicino a Proxima b.
2017: i più antichi fossili di Homo sapiens spingono le specie indietro di 100.000 anni
Da quanto tempo Homo sapiens vagava per il pianeta? Una scoperta annunciata nel 2017 ha riportato i tempi a 300.000 anni.
Sono 100.000 anni in più di quanto si credesse in precedenza. I ricercatori hanno trovato le ossa di 300.000 anni in una grotta in Marocco, dove almeno cinque persone potrebbero essersi rifugiate durante una caccia. Il sito di scoperta - nell'Africa settentrionale, non nell'Africa orientale, dove la precedente era la più antica Homo sapiens sono stati trovati fossili - accenni che la nostra specie potrebbe non essersi evoluta prima nell'Africa orientale e poi irradiata altrove. Anziché, Homo sapiens potrebbe essersi evoluto in tutto il continente.
2018: primi bambini CRISPR viventi
Solo tre anni dopo la prima modifica di embrioni umani non vitali con CRISPR, qualcuno ha attraversato un'altra linea di modifica genetica. Questa volta, uno scienziato cinese di nome Jiankui ha annunciato di aver curato i genomi di due embrioni che sono stati poi impiantati tramite fecondazione in vitro nel grembo materno e nati: due gemelle che sono i primi bambini CRISPR al mondo.
La modifica che ha apportato è stata quella di un gene chiamato CCR5 - un cambiamento che, in teoria, dovrebbe rendere i bambini meno vulnerabili alla contrazione dell'HIV. Molti scienziati erano inorriditi dal fatto che avrebbe intrapreso la fase di editing genetico in questo contesto, in particolare dati i metodi disponibili e meno tecnologicamente intensi per evitare l'HIV (come il trattamento preventivo antiretrovirale). Più tardi, i dati rilasciati dai ricercatori suggerirono che avevano effettivamente indotto una mutazione precedentemente sconosciuta nelle ragazze piuttosto che riprodurre una mutazione nota.
I potenziali effetti collaterali per le ragazze sono ancora sconosciuti, così come il destino dello scienziato che ha curato il montaggio. Nel gennaio 2019, il New York Times ha riferito che probabilmente avrebbe dovuto affrontare accuse penali in Cina, anche se non era chiaro in base a quali leggi potesse essere accusato.
2019: prima immagine del buco nero
I buchi neri sono sempre stati un fascino astronomico: sappiamo che sono lì, ma poiché la luce non può sfuggire oltre i loro orizzonti di eventi, sono anche un po 'invisibili.
Fino a quest'anno: per la prima volta, gli scienziati hanno catturato l'immagine di un buco nero. Il soggetto del ritratto era un buco nero al centro della galassia di Messier 87 che è largo quanto il nostro intero sistema solare. L'immagine sembra una ciambella luminosa di materia che circonda un abisso di oscurità; questa è la polvere e il gas che orbitano attorno al punto di non ritorno del buco nero. La scoperta ha fruttato ai ricercatori il premio Breakthrough 2020, uno dei più prestigiosi riconoscimenti scientifici. Ora stanno lavorando per catturare non solo immagini, ma filmati, di buchi neri.
