Premi Nobel scientifici 2019: un riassunto

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Per gli scienziati affermati, ottobre è un mese speciale. Ogni anno, la commissione per il conferimento del premio Nobel tenta di raggiungere i vincitori del premio. La chiamata non riesce sempre, complice è spesso la differenza in fusi orari: molti vincitori statunitensi hanno semplicemente ignorato la chiamata nel cuore della notte e un duo di scienziati australiani nel 2005 ha addirittura ricevuto la chiamata mentre si trovava in un pub. Quest’anno, a ricevere l’onore del premio sono stati, in ordine: William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe e Gregg L. Semenza per il premio alla medicina e fisiologia, James Peebles, Michel Mayor e Didier Queloz per la fisica e John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino per la chimica.

Sfide da premio Nobel…

Medicina e fisiologia

Il fatto che le informazioni fondamentali per l’esistenza di (quasi) ogni essere vivente risiedano nel DNA presente nel nucleo di ogni cellula è sapere comune, risultato delle ricerche dei celeberrimi premi Nobel Watson, Crick e Wilkins. Estrarre e decodificare queste informazioni è però un’impresa titanica che coinvolge armate di fisici, chimici, biologi, informatici e medici e che è lontana dal potersi dire conclusa. Semplificando brutalmente, il DNA dentro ognuno di noi è un romanzo e le parole che lo compongono sono le proteine prodotte dagli apparati interni alle nostre cellule. E come ogni parola che si rispetti, le proteine hanno un proprio significato, la funzione che svolgono, e interagiscono in concerto con le altre parole andando così comporre tutti i meccanismi alla base della vita. L’analogia con il linguaggio non ci porta molto oltre. Le proteine possono agire sul DNA, andando a decidere quali altri proteine vengono espresse, come se le parole nel testo riuscissero a determinare se le altre parole sono leggibili o meno. Si delinea così una fitta rete di interazioni, complessa al punto che determinarne piccole porzioni sia un risultato da Nobel. Porzioni che nascondono sapere sull’evoluzione degli esseri viventi, sulla natura dei vari tumori e delle malattie che ci affliggono più in generale.

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Foto: Niklas Elmehed/The Nobel Assemlby at Karolinska Institutet.

Fisica

La natura dell’universo è un argomento che da sempre affascina l’uomo, che nel corso del tempo ha posto la questione al centro di riflessioni filosofiche e religiose. Una proprietà che è stata attribuita per molto tempo all’universo è la sua staticità: ciò che è creato da Dio è immutabile nel tempo, e questo ha influenzato per molto tempo la nostra visione sia della biologia che del cosmo. Il primo caso fu scardinato da Darwin con la teoria dell’evoluzione, mentre il secondo dalle scoperte di Hubble, che implicavano che l’universo fosse in espansione. Einstein stesso, prima di venirne a conoscenza, corresse le sue equazioni per fare in modo che le soluzioni non prevedessero un universo in espansione. Un altro esempio viene dai tempi di Galileo, in cui si dava per scontato che i corpi celesti fossero fondamentalmente differenti dalla Terra e che seguissero leggi proprie e imperscrutabili dettate dal volere divino. Il progresso scientifico ha poco alla volta dimostrato che il sapere che abbiamo accumulato nell’ambito limitato del nostro pianeta ci consente di avere informazioni anche sul funzionamento del resto dell’universo. Però il quesito è rimasto, portando a chiederci se sia il nostro sistema solare ad essere speciale nell’universo, e se esistano pianeti al di fuori di esso.

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Foto: Niklas Elmehed/The Nobel Assemlby at Karolinska Institutet.

Chimica

L’energia, le sue forme e trasformazioni sono da sempre al centro della ricerca della chimica e della fisica: una delle sfide più grandi del nostro tempo sta nel scoprire come immagazzinarla. Per gran parte della storia umana, l’energia alla base di quasi ogni azione è stata immagazzinata da altri esseri viventi: basti pensare al cibo o alla legna da bruciare. Anche quando la tecnologia si è evoluta, il processo di accumulazione dell’energia è stato svolto in larga parte da esseri viventi e ancora oggi siamo tragicamente dipendenti da carbone e petrolio. Il primo passo di questa sfida è stato compiuto da Alessandro Volta con la sua celebre pila e il percorso dello sviluppo di batterie è stato lungo e tortuoso, spesso determinato dal profitto economico di sviluppo di batterie contro alternative più comode come i combustibili fossili. Un adeguato sviluppo delle batterie però è imprescindibile per la transizione verso le fonti di energia rinnovabili che, al di là dei problemi legati alla loro efficiente estrazione, sono spesso molto variabili nel tempo. Se vogliamo emanciparci dai combustibili fossili risulta perciò fondamentale ridurre questa instabilità, creando metodi di immagazzinamento di energia.

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Foto: Niklas Elmehed/The Nobel Assemlby at Karolinska Institutet.

… e scoperte da premio Nobel

Il meccanismo al centro del Nobel per la medicina di quest’anno è quello del rilevamento e della regolazione della quantità di ossigeno a disposizione delle cellule nel corpo umano. Il meccanismo è abbastanza complicato,e regola l’interazione tra l’ossigeno e l’eritropoietina (EPO), famosa anche per il suo abuso in alcuni sport. Gregg Semenza ha appunto studiato il gene che codifica per l’EPO, scoprendo un complesso di proteine che ne regola i livelli. William Kaelin a sua volta scoprì, ricercando una malattia genetica che aumenta il rischio di vari tumori, una proteina che regola la creazione del complesso proteico scoperto da Semenza. Il quadro completo è stato dipinto da Peter Ratcliffe, che ha scoperto come la seconda proteina agisca in concerto con l’ossigeno per regolare la prima. Il tutto ha permesso di elucidare il meccanismo, con risvolti pratici riguardanti appunto vari tumori, e un buon numero di meccanismi dipendenti dall’ossigeno e le loro degenerazioni. William Kaelin, Peter Ratcliffe e Gregg Semenza hanno condiviso in parti uguali il premio.

Il premio per la fisica rappresenta invece un caso più raro, sia nella suddivisione del premio che nella natura. Sebbene sia frequente che i premi Nobel siano elargiti in diverse proporzioni, il premio di quest’anno è stato attribuito per due tematiche separate, seppur entrambe legate all’astrofisica. Inoltre, il premio a James Peebels è stato più un premio alla carriera, cosa inusuale in quanto i premi Nobel tendono a venire assegnati per scoperte precise.  Peebels è uno dei fondatori della cosmologia moderna e uno dei frutti più noti del suo lavoro è l’interpretazione della radiazione cosmica di fondo.

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La radiazione cosmica di fondo è stata al centro di un altro premio Nobel da parte degli astronomi Penzias e Wilson: essa rappresenta il segnale che arriva direttamente dalla nascita dell’universo, un vero e proprio eco del Big Bang. Lo studio di Peebles ha dimostrato che le microscopiche variazioni di intensità nell’immagine corrispondono a punti più o meno densi di materia nel nostro universo, andando a fornire informazioni fondamentali sul processo di espansione dell’universo. Peebles ha ricevuto metà del premio: l’altra metà è stata spartita da Michel Mayor e Didier Queloz per la prima scoperta di un esopianeta orbitante una stella. Scoperta che ha seriamente messo in discussione il sapere riguardante alla formazioni di sistemi analoghi al Sistema Solare, dato che il pianeta scoperto aveva proprietà particolarmente inusuali, come una grande massa (paragonabile a quella di Giove) e un’orbita eccezionalmente piccola, tanto piccola che un anno di questo pianeta dura solo quattro giorni terrestri.

Infine il premio per la chimica è stato spartito in parti uguali da John Goodenough, Stanley Whittingham e Akira Yoshino, ed è stato il premio più calzante alla consegna di Alfred Nobel, che richiede che sia assegnato a coloro che hanno portato i più grandi benefici al genere umano. Effettivamente, la scoperta delle batterie al litio ha decisamente rivoluzionato la società e la tecnologia che ci circondano. Stanley Wittingham cominciò a lavorare alla batteria al litio finanziato dal gigante petrolifero Exxon durante la crisi petrolifera negli anni Settanta. Wittingham successe nel suo intento ed Exxon commercializzò la batteria, ma gli sforzi furono resi vani dalla ridiscesa dei prezzi del petrolio, che portarono la compagnia a perdere interesse nel prodotto. Il progetto fu ripreso da John Goodenough che ne migliorò la progettazione, arrivando a raddoppiarne il voltaggio in uscita. Infine, Akira Yoshino prese a sua volta il progetto in mano e, cambiando i materiali alla base della batteria, riuscì a renderla più sicura e più durevole, trasformandola nel prodotto odierno, adatto a rendere possibile la rivoluzione energetica di cui così tanto necessitiamo al giorno d’oggi.

Una curiosità finale

Una storia spesso raccontata riguardo alla nascita del Premio Nobel è che Alfred Nobel creò il premio per redimersi della pessima reputazione dovutagli dall’invenzione e commercializzazione della dinamite, scoperta alla lettura del suo stesso necrologio, in cui era scambiato per suo fratello, morto durante una visita a Cannes. Da quanto si dice, Nobel fu dipinto come un mercante di morte e questo lo sconvolse, convincendolo a redimersi. Purtroppo nessuna fonte è stata mai trovata riguardo questo preciso necrologio, che probabilmente è una esagerazione della vera storia: il 15 aprile 1888, il quotidiano francese Le Figaro ne riportò erroneamente la morte, scambiandolo appunto per il fratello. Ciò che scrisse il quotidiano, in maniera molto più moderata della versione odierna, è che il defunto inventore della dinamite sarebbe mancato a pochi. Pare però che Nobel fosse un convinto pacifista e che ambisse a creare armi così spaventose da agire da deterrente per le guerre. E sebbene la dinamite non fosse abbastanza potente per diventarlo, se guardiamo indietro al secolo successivo e alle guerre mondiali risulta difficile dire che avesse torto.

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Denny Trimcev

Fisico alle prime armi, su theWise mi (pre)occupo delle implicazioni della tecnologia sulle nostre vite. Al momento sono dottorando in Biofisica teorica all'Università di Colonia, dove studio il legame tra Fisica e Teoria dell'Evoluzione.