Viaggi nello spazio

Nel 2020 la corsa allo spazio ha cambiato marcia. Il lancio di maggio del veicolo SpaceX Crew Dragon è stata la prima volta che un veicolo privato aveva consegnato astronauti alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS)., Era profondamente impressionante, ma anche senza caratteristiche-eleganti pareti interne bianche sostituivano i complessi pannelli strumenti del vecchio, ed era chiaro che i due piloti collaudatori a bordo erano per lo più passeggeri, senza alcun controllo diretto sul volo. Nel mese di novembre, Crew Dragon è diventato il primo veicolo spaziale privato completamente certificato dalla Nasa per trasportare gli esseri umani alla ISS e più tardi quel mese consegnato quattro astronauti alla stazione orbitante. Questo taxi potrebbe non essere economico, ma è qui per rimanere ed è un punto di svolta.

La questione di chi possiede i cieli è anche in un momento critico., Nell’aprile 2020 c’erano 2.666 satelliti in orbita attorno alla Terra. Ma l’età della mega-costellazione sta nascendo. Il progetto Starlink di Elon Musk ha raggiunto 955 satelliti orbitanti quest’anno, con 11.000 o 41.000 in più nei prossimi sei anni. Queste mega-costellazioni offrono grandi vantaggi: una migliore connettività Internet in luoghi remoti, servizi dati più uniformemente accessibili e altro ancora., Ma poiché questa rete di satelliti circonda la Terra, dovremo fare i conti con un rischio sempre crescente di collisioni, detriti spaziali, interferenze di larghezza di banda che influenzeranno i telescopi terrestri e l’inquinamento luminoso. Uno dei vincitori più eclatanti del concorso Royal Observatory Greenwich Astronomy Photographer of the Year di quest’anno è stato chiamato La prigione della tecnologia, mostrando uno splendido cielo notturno sovrapposto da tracce satellitari. La questione di chi decide e se la regolamentazione può tenere il passo con la realtà, diventerà sempre più forte in 2021., Helen Czerski

Helen Czerski è un fisico, oceanografo e presentatore televisivo

Protein predictors

Immagina di leggere spartiti e sapere come suona una melodia, ma non avere molta idea di come suonare gli strumenti., Ecco dove eravamo in biologia, fino al mese scorso, quando la società di intelligenza artificiale DeepMind piombò dentro e, con pura forza computazionale, scricchiolava un problema altrimenti intrattabile.

Lo spartito qui è le basi della genetica. I geni sono fatti di DNA e codificano le proteine e tutta la vita è fatta di o da proteine. Possiamo leggere il codice genetico facilmente, e possiamo tradurre un gene nella proteina di base. Ma le proteine funzionano in tre dimensioni, precisamente piegate in ciuffi e macchie., Questi sono gli enzimi che digeriscono, le strutture che costruiscono ossa, muscoli e cervello – questa è la performance. Questo passaggio cruciale è quello con cui abbiamo lottato: capire come si crea una proteina 2D nella sua versione funzionale 3D. Il programma AlphaFold di DeepMind è stato convalidato a novembre, battendo tutte le altre tecniche note per prevedere le strutture proteiche a mani basse.

È un lavoro straordinario. Quando si tratta di progettare farmaci, o semplicemente capire come funziona una proteina – o va male in una malattia – comprendere la proteina in tre dimensioni è essenziale., Tieni presente che, poiché si tratta di una soluzione AI, non capiamo ancora veramente il processo, ma almeno possiamo prevedere come si svolgerà. La mia previsione è che questo sarà il primo premio Nobel per un’IA. Adam Rutherford

Adam Rutherford è il presentatore di Radio 4 all’Interno della Scienza e autore di Come Discutere Con un Razzista

Genoma tecnologia di editing

Quest’anno ha finalmente visto il premio Nobel per la chimica assegnato a Emmanuelle Charpentier e Jennifer A Doudna per la loro scoperta della tecnologia Crispr / Cas9 genome-editing. Crispr / Cas9 era originariamente un sistema immunitario batterico, che rilevava e distruggeva specifiche sequenze genetiche trasmesse da virus che infettavano batteri.,

dopo la sua prima descrizione da Charpentier e Doudna nel 2012, i ricercatori di tutto il mondo si sono resi immediatamente conto che il potenziale rivoluzionario di questo sistema: invece di colpire DNA virale, Crispr/Cas9 potrebbe essere riproposto proprio a casa in qualsiasi posizione nel genoma di quasi qualsiasi organismo, in particolare il taglio e la modifica del genoma di una sempre più vasta gamma di applicazioni., La versatilità e la facilità d’uso di questa tecnologia hanno permesso di ingegnerizzare geneticamente organismi che erano stati a lungo inaccessibili agli strumenti tradizionali per la manipolazione genetica.

Ad esempio, quest’anno la cassetta degli attrezzi Crispr/Cas9 è stata ampliata per consentire la modifica del genoma ad alta precisione di piante coltivate come riso e grano., Poiché i metodi basati su Crispr non lasciano cicatrici o materiale genetico estraneo nel genoma della pianta, questo approccio è ottimale per introdurre tratti favorevoli, ad esempio utilizzando sequenze di varietà tradizionali per produrre colture resistenti alla siccità, resistenti agli insetti e altre colture ad alte prestazioni.

Naturalmente, Crispr / Cas9 ha anche fatto la sua strada nella clinica per il trattamento di malattie umane. Ad esempio, 2020 ha visto i primi studi clinici per la riprogrammazione basata su Crispr delle cellule del sangue umano per combattere tumori altrimenti non trattabili.,

E, infine, la tecnologia Crispr/Cas9 ha chiuso il cerchio, tornando alle sue radici come risposta immunitaria alla distruzione del virus: diversi gruppi di ricerca stanno esplorando la possibilità di introdurre un sistema Crispr/Cas9 nelle cellule umane, in particolare nei rivestimenti epiteliali dei polmoni, per distruggere il materiale genetico dei virus respiratori invasori. Eriko Takano

Eriko Takano è professore di biologia sintetica, Università di Manchester

Affrontare la povertà, ridurre la deforestazione

Decenni di esperienza hanno reso quelli di noi che lavorano nella conservazione delle foreste tropicali scettici di “win-wins” (dove salvare l’ambiente aiuta anche a ridurre la povertà). Un nuovo studio sorprendente ha dimostrato che uno schema progettato per ridurre la povertà ha, come effetto collaterale, sostanzialmente ridotto la deforestazione.,

Molti paesi a basso e medio reddito subordinano i pagamenti di assistenza sociale alle famiglie povere a condizione che assicurino che i loro figli frequentino le scuole, partecipino ai controlli sanitari, ecc. L’idea è che oltre ad aumentare i redditi, questi “trasferimenti di denaro condizionali” contribuiscano a rompere il ciclo della povertà.

I ricercatori hanno esaminato l’introduzione dello schema di trasferimento di denaro condizionale in Indonesia in più di 7.000 villaggi rurali boscosi. Hanno scoperto che i pagamenti (che non hanno nulla a che fare con gli obiettivi ambientali) hanno ridotto la deforestazione di circa il 30%., Questo sarebbe un risultato impressionante se il programma fosse stato finalizzato a evitare la deforestazione.

Affrontare la povertà globale e rallentare la deforestazione tropicale sono due delle maggiori sfide che dobbiamo affrontare. Pur non essendo una panacea, questo studio fornisce la speranza che, almeno in alcune circostanze, alleviare la povertà possa contribuire a rallentare la deforestazione – vitale se vogliamo evitare cambiamenti climatici catastrofici e ridurre la perdita di biodiversità., Julia PG Jones

Julia PG Jones è professore in scienze della conservazione presso l’Università di Bangor

Zero emissioni di gas serra nette

Nel giugno 2019, quando il governo del Regno Unito ha approvato il suo obiettivo di emissioni di gas serra nette 2050 in legge, saresti stato perdonato per chiederti se questa ultima legislazione del governo di Theresa May avrebbe fatto la differenza. Eppure lo ha fatto. Sale riunioni, sindaci e governi non solo hanno iniziato a fissare obiettivi, ma hanno elaborato piani per come arrivarci. A febbraio, l’analisi ha mostrato che quasi la metà del PIL mondiale era coperta da obiettivi netti zero., Poi, lo scorso settembre, la Cina ha dichiarato un obiettivo zero netto, con Giappone e Corea del Sud che hanno seguito a caldo. Questi obiettivi sono informati dalla più recente scienza del clima, che nello stesso periodo è stata in grado di consolidare le previsioni sul riscaldamento futuro e dettagliare i rischi sempre crescenti che affrontiamo mentre il mondo si scalda. Questo ha reso net zero un imperativo globale: non è più una questione di se, è una questione di quando. La prossima battaglia sarà con le nostre auto; non vinceremo combattendo le teste di benzina, dobbiamo semplicemente fare piccole auto elettriche e moto la norma accettata., È una battaglia che il mondo non può permettersi di perdere, e questa volta è personale. Piers Forster

Moli Forster è professore di fisica del cambiamento climatico e direttore del Priestley Centro Internazionale per il Clima presso l’Università di Leeds

Nuova speranza per il trattamento del PTSD

Il maltrattamento infantile fa male alla salute mentale degli adulti., Ma ciò che conta di più: cosa succede a noi come bambini, o ciò che ricordiamo accadere? Uno studio longitudinale con una coorte unica nel midwest degli Stati Uniti ha prodotto risultati sorprendenti in 2020: i bambini che sono stati abusati o trascurati, come confermato dai documenti giudiziari contemporanei, avevano solo una salute mentale peggiore in seguito se ricordavano il trauma in età adulta. E gli adulti che hanno ricordato i maltrattamenti infantili avevano rischi altrettanto elevati di depressione, ansia, PTSD e abuso di sostanze, indipendentemente dal fatto che ci fossero prove oggettive che l’abuso o l’abbandono si fossero verificati., Quei bambini che hanno subito maltrattamenti, ma non lo ricordavano quando gli è stato chiesto circa 20 anni dopo, non avevano un rischio maggiore di problemi psichiatrici rispetto ai bambini mai abusati o trascurati.

Il richiamo dei maltrattamenti infantili potrebbe essere il risultato, piuttosto che la causa, della cattiva salute mentale degli adulti? Una persona depressa può sentirsi negativa riguardo alla propria vita ed essere prevenuta a ricordare i cattivi eventi. Tuttavia, gli autori, i professori Danese e Widom, hanno scoperto che le loro scoperte si alzavano se escludevano quelli con difficoltà psichiatriche al momento del richiamo.,

Anche se sorprendente, la forte associazione tra il richiamo soggettivo del maltrattamento e la cattiva salute mentale offre nuove speranze per il trattamento. Le nostre percezioni e i nostri ricordi, che modellano il modo in cui pensiamo a noi stessi e agli altri, possono essere modellati – come nei trattamenti per il DPTS. In definitiva, dice il professor Danese, questo lavoro dimostra che i giovani non sono definiti dalle loro esperienze di vita negative – un messaggio più importante oggi che mai., Francesca Happé

Francesca Happé è professore di neuroscienze cognitive e direttore del Centro di Psichiatria Sociale, Genetica e dello Sviluppo MRC al King’s College di Londra

C’è vita su Venere?

La mia storia scientifica preferita dell’anno è arrivata a settembre, con l’annuncio della scoperta della fosfina, un gas tossico, nell’atmosfera di Venere. Ciò ha causato molto scalpore oltre la comunità scientifica planetaria, perché la fosfina può essere un indicatore della presenza della vita. Nessuno aveva seriamente intrattenuto la possibilità di vita aliena su Venere – è un posto così orribile (per noi terrestri comunque)., La fosfina non deve necessariamente essere stata prodotta da organismi viventi-dopo tutto, c’è fosfina su Giove, dove la temperatura e la pressione sono abbastanza alte da poter essere prodotte da semplici processi chimici vecchi (non biologici). Ma Venere non è abbastanza massiccia perché tali processi si verifichino, da qui l’eccitazione.

A novembre, i dati iniziali sono stati ri-analizzati e la quantità di fosfina (in parti per miliardo) rivista verso il basso, ma è ancora lì ed è ancora sconcertante., Nonostante questo, il denaro intelligente non è prodotto da Venusiani, ma più banalmente da composti a base di fosforo fatti sulla superficie da processi geologici, che possono quindi formare fosfina, man mano che salgono nell’atmosfera.

Tuttavia, sebbene questa notizia non confermi l’esistenza di alieni, è probabile che se e quando scopriremo la vita altrove nell’universo sarà in questo modo: analizzando la luce che passa attraverso e interagendo con le cosiddette sostanze chimiche “biosignature” nelle atmosfere degli esopianeti., Jim Al-Khalili

Jim Al-Khalili è presentatore del Life Scientific, e professore di fisica teorica e presidente del public engagement in science presso l’Università del Surrey

Black scientists advance

Dopo la morte di George Floyd, il 2020 sarà l’anno in cui il mondo ha sentito le parole “Black Lives Matter!”Il razzismo ha le sue conseguenze., I giganti statistici Karl Pearson e Ronald Fisher sono celebrati in tutta la comunità scientifica di tutto il mondo. Tuttavia, le loro opere sono basate sull’eugenetica, la cui premessa è che i neri sono intellettualmente inferiori.

Alcuni hanno sostenuto che le opinioni razziste di Pearson e Fisher non hanno importanza, ma la morte di George Floyd ha costretto il mondo, inclusa la comunità scientifica, a dare una buona occhiata a se stesso. L’eredità di Pearson e Fisher è che gli scienziati neri devono continuare a dimostrarsi degni nonostante gli studi che dimostrano che sono spesso più innovativi., Inoltre, il campo dell’eugenetica è entrato nel campo politico, come recentemente esposto dalle dimissioni di un consigliere di Boris Johnson che crede che razza e intelligenza siano collegate.

Nonostante le sfide e l’eredità Pearson/Fisher, ci sono stati successi. Il prof Christopher Jackson diventerà il primo scienziato nero a tenere la Royal Institution Christmas Lecture in quasi 200 anni. Per quanto mi riguarda, sono diventato il primo presidente nero dell’Istituto di Matematica e delle sue applicazioni. Quindi, dillo ad alta voce, sono nero e sono orgoglioso., Nira Chamberlain

Dr Nira Chamberlain è presidente dell’Istituto di Matematica e delle sue Applicazioni e visiting fellow presso l’Università di Loughborough

carne artificiale

Entro la metà del secolo ci saranno 9 miliardi di persone sulla Terra., Come possono essere adeguatamente nutriti, senza invadere la biodiversità e senza usare troppa energia? Già, c’è più biomassa nei polli e nei tacchini che in tutti gli uccelli selvatici del mondo. E la biomassa negli animali che mangiamo è più di 10 volte quella dei mammiferi selvatici.

Sono necessarie innovazioni dietetiche. Alcuni di essi sono fattibili senza la scienza “di frontiera”: ad esempio, convertendo gli insetti – altamente nutrienti e ricchi di proteine – in alimenti appetibili e facendo carne artificiale da proteine vegetali., Per quanto riguarda quest’ultimo, gli hamburger” di manzo ” (fatti principalmente di grano, cocco e patate) sono stati venduti dal 2015 da una società californiana chiamata Impossible Foods. Ci vorrà un po’, però, prima che questi hamburger soddisfino i buongustai carnivori per i quali il succo di barbabietola è un povero sostituto del sangue.

Ma i biochimici hanno fatto progressi. È possibile “coltivare” la carne prendendo alcune cellule da un animale e quindi stimolando la crescita con nutrienti appropriati. Proprio il mese scorso, l’agenzia di regolamentazione alimentare di Singapore ha approvato la vendita di questa carne “coltivata”, sviluppata dalla startup statunitense Eat Just., I sostituti della carne accettabili creano un cambiamento benigno nel modo in cui ci nutriamo. Sono un vantaggio ecologico-e, per molti di noi, anche un progresso etico; le generazioni future guarderanno indietro con orrore alle tecniche di “allevamento in fabbrica” che prevalgono oggi. Possiamo essere ottimisti di rapidi progressi su questo fronte. Martin Rees

Martin Rees è un astrofisico e astronomo reale

Il primo superconduttore a temperatura ambiente

Da quando l’elettricità è stata sfruttata per la prima volta, un importante santo graal scientifico è stata la ricerca di un superconduttore a temperatura ambiente. I superconduttori sono materiali che presentano resistenza elettrica zero, che potrebbero aprire la porta a linee elettriche a bassa perdita o treni Maglev levitanti. Ma questi materiali mostrano tipicamente solo questa notevole proprietà a temperature estremamente fredde-più di 50C sotto la temperatura ambiente.,

Nel mese di ottobre è venuto il rapporto emozionante del primo superconduttore a temperatura ambiente da un team guidato da Ranga Dias presso l’Università di Rochester nello stato di New York-sulla base del lavoro del gruppo guidato da Mikhail Eremets presso il Max Planck Institute for Chemistry di Mainz.

Ma c’è un problema serio. Utilizzando una cella di incudine di diamante, pressioni estremamente elevate di circa 270 gigapascal – più di 2m volte quella dell’atmosfera terrestre – erano necessarie per spremere un composto di carbonio, zolfo e idrogeno per visualizzare la superconduttività., Mentre tali pressioni estreme significano che non possiamo lasciarci trasportare da alcuna applicazione pratica, questa scoperta è ancora un importante risultato scientifico.

Questo argomento mi porta indietro nel tempo – Ho bei ricordi di studiare superconduttori di ossido di rame alla fine del 1980 come ricercatore post-dottorato fresco di fronte presso i laboratori Eastman Kodak, anche a Rochester. La svolta di quest’anno è una pietra miliare importante, e la speranza ora è che un superconduttore a temperatura ambiente a pressioni molto più basse si troverà nel prossimo futuro., Saiful Islam

Saiful Islam, è professore ordinario di chimica dei materiali presso l’Università di Bath

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