Dopo il bosone di Higgs, quali grandi domande ci restano?

Dopo il bosone di Higgs, quali grandi domande ci restano?

Perché abbiamo così pochi geni e così tanto dna spazzatura? Quando potremo prevedere i terremoti? E
come è nata la vita? Perché il lavoro degli scienziati non si ferma col bosone

06 luglio 2012 di Daniela Cipolloni

Le grandi questioni aperte della scienza

Esiste una teoria del tutto?

Il bello della scienza è che non finisce mai di scoprire. “ Ciò che sappiamo è una goccia, ciò che
ignoriamo è un oceano”, diceva Isaac Newton. Dopo l’ annuncio del bosone Higgs, ecco un elenco di
alcune delle grandi sfide ancora aperte, non solo in fisica, ma anche nelle altre discipline:
biologia, genetica, medicina, chimica, neuroscienze, geologia, paleoantropologia e così via. C’è
abbastanza lavoro per i prossimi secoli.

Esiste una teoria del tutto?

La meccanica quantistica e la teoria della relatività generale sono i due pilastri della fisica del
Novecento. L’una descrive bene la materia su scala subatomica, l’altra su scala cosmologica. Il
problema è che queste due teorie non vanno d’accordo tra loro: o vale la prima, o vale la seconda,
ma non contemporaneamente, come se le regole della natura cambiassero dall’infinitamente piccolo
all’infinitamente grande. Sanare questa incompatibilità è uno dei problemi più complessi della
fisica moderna. Persino Albert Einstein, che pure si è cimentato nell’impresa, ne è uscito
sconfitto. Oggi tra le teorie del tutto più gettonate c’è la teoria delle stringhe, della quale,
però, è stato impossibile finora trovare conferma sperimentale.

Da cosa è composto il 95% dell’Universo?

Solo una piccola frazione dell’Universo, pari a circa il 5%, è composto da materia ordinaria
(protoni, elettroni, neutroni e le altre particelle fondamentali, a cui si è appena aggiunto il
bosone di Higgs). Il resto è fatto di materia oscura ed energia oscura, in cima alla lista degli
enigmi dell’astronomia. La materia oscura invisibile, non emette radiazioni, ma è rilevabile
indirettamente per gli effetti gravitazionali che esercita, per cui gli scienziati sanno che c’è ma
non sanno come sia fatta e da dove salti fuori. L’energia oscura è una componente che
rappresenterebbe circa il 70% dello Spazio e sarebbe responsabile dell’accelerazione delle galassie,
ma sulla sua natura gli scienziati brancolano nel buio.

Siamo soli nel Cosmo?

Con 10 miliardi di pianeti abitabili soltanto nella Via Lattea e miliardi di galassie nell’Universo,
è mai possibile che la vita si sia sviluppata solo su questo insulso puntino roccioso che è la
Terra? Se così fosse, diceva Carl Sagan, sarebbe davvero un enorme spreco di spazio. Ma se non siamo
soli, come la matematica ci porterebbe a pensare, allora dove sono tutti quanti? Al paradosso di
Fermi, rimasto insoluto dopo oltre mezzo secolo dall’avvio del programma Seti di ricerca di forme di
vita intelligente, sperano di rispondere ambiziose missioni spaziali, come il fortunato cacciatore
di pianeti extrasolari Kepler della Nasa.

Come è iniziata la vita?

Nessuno lo sa, e forse nessuno saprà mai cos’è successo all’incirca quattro miliardi e mezzo di anni
fa sul nostro pianeta, quando dalla materia inanimata si sono formati i primi organismi unicellulari
e da lì, nel lunghissimo corso dell’evoluzione, la moltitudine e varietà di tutte le specie viventi.
In che modo molecole semplici hanno dato origine a composti via via più complessi? E com’è successo
che alcuni di questi composti hanno poi acquisito la capacità di replicarsi e processare energia,
dando origine alla vita? Diversi gruppi di ricerca stanno lavorando per assemblare in laboratorio i
componenti fondamentali della materia nel tentativo di ricreare una proto-cellula artificiale, ma il
segreto della vita sembra incraccabile.

Come funziona il cervello?

Nonostante gli enormi progressi nelle neuroscienze, il cervello è ancora largamente sconosciuto.
Tutto quello che siamo, pensiamo, facciamo, come esseri umani, ogni gesto, ogni parola, ogni
pensiero, è merito di un pugno di cellule nella scatola cranica. Conosciamo solo marginalmente i
complessi meccanismi biochimici che regolano le funzioni cerebrali, dall’apprendimento al
linguaggio, dalla coordinazione motoria alla coscienza, non sappiamo come si formino i ricordi o
quale sia l’origine delle malattie psichiatriche, quali la depressione, la schizofrenia, o
neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer e il Parkinson. Non sappiamo come si creino le
dipendenze e come curarle. Neppure abbiamo idea del perché sogniamo. Con 100 miliardi di neuroni, e
un numero di sinapsi mille volte superiore, il nostro cervello è infinitamente più complesso di
qualunque super computer che l’uomo possa costruire.

Che cosa causò l’esplosione del Cambriano?

Le testimonianze fossili ci dicono che circa 530 milioni di anni fa, nel Cambriano, l’evoluzione
portò a una rapida diversificazione degli organismi pluricellulari, con la nascita dei maggiori
phyla di animali. Diverse teorie hanno provato a spiegare che cosa causò la cosiddetta esplosione
cambriana, ma il mistero persiste.

Come si crea l’embrione da una cellula?

A pensarci, è davvero incredibile che una singola cellula uovo fecondata si moltiplichi,
differenziandosi e producendo tutte le cellule del corpo: pelle, capelli, ossa, muscoli, neuroni
fino a creare un intero organismo. Qual è il programma di un set così complesso di regole che
permette la costruzione di ogni organo e tessuto? Scoprirlo porterebbe a progressi rivoluzionari nel
campo della medicina rigenerativa, permetterebbe di riprogrammare le cellule staminali e ottenere,
virtualmente, una fabbrica di ricambio dell’organismo.

Sarà mai possibile prevedere i terremoti?

Che i terremoti, oggi, non si possano prevedere è pacifico. Il dibattito scientifico è un altro. Gli
esperti oggi si chiedono se sia un fenomeno effettivamente prevenibile, che non riusciamo ancora ad
anticipare a causa delle conoscenze troppo scarse sulla dinamica terrestre, o se piuttosto sia un
fenomeno che, per sua natura, non può essere previsto.

Perché abbiamo così pochi geni e così tanto dna spazzatura?

Prima del progetto Genoma Umano, si scommetteva che l’uomo avesse almeno100.000 geni. Invece ne
abbiamo relativamente pochi, appena 25mila, circa lo stesso numero di una piccola pianta floreale
chiamata Arabidopsis e poco più del verme Caenorhabditis elegans. Circa il 95% del dna è spazzatura
cioè non codifica per alcun gene o non ha apparentemente alcuna funzione di regolazione genetica. Di
qui, la domanda più difficile: che cosa ci rende umani?

daily.wired.it