Zanichelli: Chiavi di lettura

Il cancro è una malattia che sfida la scienza e il coraggio umano. Ogni cellula malata racchiude una storia di mutazioni, resistenza e adattamento. Ogni terapia nasce da anni di ricerca, dedizione e innovazione. Dalle intuizioni dei medici dell?antichità alle rivoluzioni dell?intelligenza artificiale, questo libro ripercorre le tappe fondamentali che ci permettono oggi di affrontare il cancro con strumenti sempre più precisi. Possiamo decifrare il DNA per individuare le mutazioni responsabili della malattia, sviluppare farmaci mirati, personalizzare le cure e persino addestrare il sistema immunitario a combattere i tumori. Questa seconda edizione si addentra nelle ultime frontiere della ricerca: il ruolo determinante del microambiente tumorale, l?ecosistema che circonda e modella il cancro, il rapporto tra microbiota e tumori e le straordinarie potenzialità dei sistemi di apprendimento automatico, capaci di accelerare la scoperta di farmaci e aprire nuove vie nella medicina. Solo attraverso la conoscenza e il metodo scientifico possiamo affrontare il cancro: le cure alternative e le false promesse non sono una soluzione, ma un pericolo. La scienza resta il nostro alleato più potente nella lotta per salvare vite e immaginare un futuro in cui il cancro sarà finalmente sconfitto.

Immunoterapie contro il cancro, trattamenti per ridurre il colesterolo, antivirali contro l?epatite C sono solo alcuni esempi di cure che hanno migliorato la salute di milioni di pazienti nel mondo negli ultimi decenni. Le novità sono state possibili grazie alla ricerca biomedica di base, alle biotecnologie e, più di recente, ai progressi dell?intelligenza artificiale. Anche i farmaci più innovativi non funzionano al meglio se le diagnosi sono tardive, possono avere effetti collaterali e la loro efficacia può svanire se insorgono resistenze. Per superare questi ostacoli è necessario continuare a sperimentare rimedi contro le malattie umane. Da anni di studi e ricerche emergono composti progettati su misura sulle caratteristiche molecolari degli individui e delle malattie. Si cerca di offrire benefici al maggior numero di pazienti, ma i prezzi sono spesso troppo alti per servizi sanitari in affanno. Come evitare che pochi possano beneficiare delle innovazioni e che la maggior parte dei pazienti riceva cure più economiche, ma obsolete e meno efficaci? Integratori, prodotti omeopatici, fiori di Bach: non ogni pillola è un farmaco e non ogni informazione pescata in rete è affidabile. Quando si tratta di prendere una medicina, è più prudente chiedere al medico che rivolgersi ai social.

Editing genetico, cambiamenti climatici, intelligenza artificiale, medicina personalizzata sono solo alcune delle scoperte su cui le nostre società sono chiamate a prendere decisioni che influenzeranno il futuro. È importante considerare le ricadute etiche delle scoperte scientifiche, ma è altrettanto indispensabile capire come funziona la scienza che le ha prodotte. Nell'etica come nella scienza, infatti, servono metodo e senso critico per giungere a conclusioni sensate. Armati di logica, cominciamo a costruire la nostra «cassetta degli attrezzi» del buon ragionare e, con l'aiuto della storia e della filosofia, riordiniamo le idee. Capiamo che l'etica entra in gioco ben prima delle scoperte e delle loro applicazioni. Perché le procedure con cui la comunità scientifica corregge i propri errori non sono perfette. A partire da queste premesse ragioniamo sulle implicazioni etiche delle scoperte. Allo stesso tempo la politica spesso impone restrizioni a ricerche su basi etiche, ma senza confrontarsi con esperti né con la cittadinanza. La democrazia deliberativa ci offre una via di uscita: un modo innovativo per intervenire nei dibattiti etici in modo informato e consapevole.

ll bestseller che racconta al grande pubblico la realtà della più grande transizione energetica della Storia. Le tecnologie che ci servono a completarla sono già a nostra disposizione. Ma il tempo stringe. La 28a conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici ha riconosciuto la necessità di «abbandonare i combustibili fossili». Fin dalla prima edizione nel 2008, questo libro spiega perché e come dobbiamo raggiungere questo obiettivo. Bisogna capire che cos'è l'energia: come la produciamo, come la consumiamo e quali sono i suoi impatti sulla salute e sull'ambiente. Il passo successivo è scegliere non se, ma come agire. La decarbonizzazione è già in corso, ma procede troppo lentamente. Non è un problema tecnologico: le rinnovabili sono un settore maturo, così come l'efficientamento energetico. La transizione energetica richiede decisioni e investimenti che non tutti, e non tutti i paesi, sono disposti a fare o hanno la possibilità di fare. Gli interessi in gioco sono molti. Spesso si dà fiducia a «innovazioni green» discutibili, che fanno il gioco dei maggiori inquinatori del pianeta. La crisi climatica, però, non aspetta. Vincitore del premio letterario Galileo per la divulgazione scientifica.

In natura ogni «rifiuto» diventa una risorsa: scarti e sprechi non esistono e tutto viene rimesso in circolo. Possiamo farlo anche noi? Il viaggio di un nostro rifiuto un tempo era di sola andata e senza tappe intermedie: dal cassonetto alla discarica. Da anni, per fortuna, le cose non sono più così semplici e alle discariche arriva solo quello che non è più possibile riutilizzare attraverso il riciclo, il compostaggio e il recupero di energia. Complesse filiere di trattamento si evolvono nel tempo, di pari passo con le nostre abitudini di consumo, con l'obiettivo di minimizzare l'impatto ambientale dei nostri scarti e massimizzare il loro valore. Eppure i nostri rifiuti, anche quando ben gestiti, sono ancora troppi: possiamo fare di meglio. L'economia circolare punta a chiudere tutti i processi produttivi, facendo in modo che lo scarto di un'attività diventi la materia prima a disposizione per un'altra. Questo però sarà possibile solo se impareremo che il miglior rifiuto è quello che non si produce: ci aiuterà l'ecodesign, cioè la progettazione di oggetti e imballaggi che considera il «fine vita» di ogni componente. Le miniere urbane, infine, potrebbero regalare un «viaggio di ritorno» ad alcune tipologie di rifiuti che abbiamo buttato nei decenni passati.

La chimica che ci serve per la nuova rivoluzione industriale deve trainare il pianeta lontano dal baratro della crisi climatica. Un cambiamento epocale che non riduca il nostro benessere e che, anzi, contrasti le disuguaglianze. Sostenibile, centrata sull'essere umano e resiliente: è quella che l'Unione europea chiama industria 5.0. Al suo cuore ci sarà la chimica 5.0: un metodo e una sfida a minimizzare i rifiuti, incluso il diossido di carbonio, e trarne il massimo valore col minor danno ambientale possibile. La chimica verde 5.0 crea nuovi processi produttivi che integrano tra loro diverse tecnologie: batteri ingegnerizzati che metabolizzano il CO2 e ne ricavano preziose molecole, bioraffinerie che trasformano rifiuti agricoli e urbani in plastica, combustibili ed elettricità rinnovabili, fotosintesi artificiale che sfrutta la luce del Sole per produrre composti utili a partire da acqua e CO2. Ma dobbiamo fare in fretta. La crisi climatica colpisce come quella economica, eppure la politica spesso fatica a cogliere l'urgenza degli obiettivi di sviluppo sostenibile. Come la chimica e l'industria, anche la nostra società deve prepararsi a cambiare passo.

Ci sono quasi sette miliardi di smartphone nel mondo, e ognuno è migliaia di volte più potente dei computer che ci portarono sulla Luna. Sono il simbolo più tangibile di una rivoluzione cominciata decenni fa nell’immaginazione degli scienziati che è proseguita nei laboratori di tutti il mondo: la rivoluzione delle nanotecnologie. Abbiamo imparato a costruire oggetti manipolando atomi e molecole. Mentre stiamo raggiungendo i limiti della miniaturizzazione dei circuiti elettronici, usiamo i punti quantici per fabbricare televisori e lampadine più efficienti. Con le nanoparticelle otteniamo superfici che «si mangiano» l’inquinamento, alimentate dalla luce del Sole. Useremo il grafene per migliorare le nostre batterie, diagnosticheremo malattie in laboratori costruiti su chip di pochi centimetri quadrati. Capiremo come per i ricercatori i successi sono importanti quanto i fallimenti, perché trasformare una scoperta scientifica in tecnologia è come camminare in un campo minato di imprevisti. Sapere come funzionano e cosa promettono le nanotecnologie del futuro è indispensabile per capire come possono migliorare la nostra vita, ridurre i nostri bisogni, mitigare le disuguaglianze.

Un viaggio che, tra una derivata e un limite, porta a tante applicazioni inaspettate del calcolo infinitesimale, dalle corde della chitarra alle previsioni del tempo. L’universo che ci circonda è in continuo cambiamento. Per questo in matematica applicata, in fisica e in ingegneria è spesso fondamentale studiare la variazione di una grandezza nel tempo.Lo strumento matematico che descrive come varia una funzione è il calcolo infinitesimale. Ecco perché il suo sviluppo, attribuito a Newton e Leibniz, è considerato una pietra miliare nella storia della scienza. Ma la storia del calcolo infinitesimale è anche una grande avventura matematica, ricca di colpi di scena e di applicazioni inaspettate: un viaggio che porta a capire come funzionano gli aerei supersonici, le chitarre elettriche e le previsioni del tempo.

È bastato un salto di specie a farci piombare per la terza volta in vent’anni in una nuova epidemia, provocata da un coronavirus contro il quale non esistevano né vaccini né terapie. Mentre riflettiamo su come cambiare il nostro modo di vivere, causa del degrado ecologico e ambientale che ha favorito la pandemia, disponiamo di tecnologie straordinarie contro le malattie infettive: in appena 11 mesi è stato possibile sviluppare, sperimentare e produrre vaccini che promettono di farci dimenticare SARS-CoV-2. I vaccinologi sfornano preparati sempre più precisi ed efficaci, la cui accettazione sembra però retrocedere, al punto che focolai di malattie prevenibili hanno costretto il legislatore a reintrodurre l’obbligo per le vaccinazioni infantili. Un pubblico capace di distinguere le voci autorevoli da quelle fuorvianti potrà godere più ampiamente dei vaccini di domani. I vaccini costano poco, salvano innumerevoli vite umane, sono più efficaci delle migliori medicine. Cerchiamo di farne il miglior uso possibile, per la salute di tutti.

Come facciamo a localizzare la posizione degli altri nello spazio? A ridere quando tutti ridono? A sentirci coinvolti dalle emozioni di persone reali o di fantasia? Ci aiutano i neuroni specchio, le cellule del sistema nervoso che, individuate vent’anni fa a Parma, si attivano in ciascuno di noi sia quando compiamo un’azione sia quando osserviamo qualcun altro compiere la stessa azione. Molte scoperte sono avvenute o si sono perfezionate dalla prima edizione di questo libro. Oggi sappiamo che i neuroni specchio ci fanno sentire al nostro interno, come fossero i nostri, i movimenti dei maestri quando impariamo per osservazione a danzare o a suonare uno strumento. Presenti in diverse specie e conservati nell’evoluzione di molti animali sociali, i neuroni specchio rappresentano un meccanismo automatico utile alla sopravvivenza, poiché permettono di capire le azioni degli altri e le loro intenzioni. Ci aiutano per esempio a cogliere se un gesto è eseguito in maniera brusca o gentile. Un fronte ancora aperto nelle ricerche sui neuroni specchio è il ruolo che hanno nell’empatia, ovvero la capacità di sentire che cosa provano gli altri e di mettersi nei loro panni.

Il consumo energetico è ridotto quasi a zero, il metabolismo rallenta, i neuroni si scollegano, i tumori cessano di crescere: il corpo va in letargo. Orsi, scoiattoli e ghiri sopravvivono così alla stagione invernale. E noi ci potremmo ibernare? Le ricerche degli ultimi 15 anni fanno pensare che sia possibile. I geni necessari a sopravvivere all’ibernazione dovrebbero essere presenti nell’uomo, anche se l’evoluzione ci ha fatto perdere la capacità di attivare questo stato. La medicina potrebbe trarne grandi benefici: riducendo il bisogno di ossigeno del cervello, avremmo più possibilità di sopravvivere dopo un ictus, un arresto cardiaco o uno shock settico. Anche le agenzie spaziali ne intravedono i vantaggi. Un equipaggio di astronauti ibernati potrebbe, infatti, raggiungere Marte con meno cibo e acqua, evitando anche alterazioni della psiche legate alla lunga permanenza in un ambiente ristretto. Gli astronauti sarebbero anche protetti dai danni delle radiazioni cosmiche, dall’astenia muscolare e dall’osteoporosi che potrebbero insorgere in condizioni di microgravità.

Come fa il motore di ricerca a trovare l’informazione che mi serve? E la pay-tv online a propormi un film che con ogni probabilità mi piace davvero? Sembra una magia, in realtà è il risultato di algoritmi che funzionano. Un algoritmo è una ricetta: istruzioni semplici, ma basta seguirle alla lettera, per fare cose ingegnose e complesse. Trovi l’informazione che cercavi o scopri il film che, senza saperlo, desideravi vedere. Ogni algoritmo nasce per risolvere un problema. La sfida degli informatici è trovare soluzioni ingegnose ed efficienti, da esprimere come algoritmi e da tradurre poi in un linguaggio di programmazione. Il coding, «scrivere codice», vuol dire proprio questo: sapere tradurre i passi dell’algoritmo in codice, cioè nei linguaggi che i computer comprendono. E questo è il pensiero computazionale: il processo che va dalla formulazione del problema all’esecuzione del programma, attraverso la definizione dell’algoritmo.