A cosa serve? Confronto fra ricerca di base e ricerca applicata Teach article

Author(s): Martin McHugh, Marcus Baumann, Sarah Hayes, F. Jerry Reen, Laurie Ryan, Davide Tiana, Jessica Whelan
Translator(s): Anna Caruso

La ricerca di base è spesso mal interpretata dal pubblico e fraintesa dai media. Prova questo gioco di ruolo per scoprire come viene finanziata la ricerca e come la ricerca di base avanza e protegge la società.

Nel 2019, un gruppo di ricerca internazionale ha pubblicato un articolo che esaminava gli effetti della canzone Scary Monsters and Nice Sprites di Skrillex sui comportamenti riproduttivi delle zanzare.^[1] La notizia riguardante lo studio è diventata virale, con diversi mezzi di informazione che hanno utilizzato la storia della ricerca “oscura” per generare clic. Tuttavia, lo studio concludeva che, quando le zanzare venivano esposte alla canzone, pungevano meno ed evitavano l’accoppiamento. Lo studio ha ricevuto lodi e critiche in egual misura, ma mette in luce il potenziale della ricerca di base e del pensiero creativo nella scienza. Il problema della ricerca di base, infatti, è sempre stato la mancanza di obiettivi commerciali immediati. Per i non addetti ai lavori, la ricerca di base potrebbe sembrare uno spreco di denaro, al contrario della ricerca applicata che, in quanto concepita per la risoluzione di problemi pratici con evidenti benefici scientifici e sociali, costituirebbe un migliore impiego di risorse.

L’attività che segue porterà il dibattito in classe e consentirà agli studenti di esplorare i pro e i contro di ricerca di base e ricerca applicata. Utilizzando un quadro di argomentazione, gli studenti discuteranno i meriti di vari progetti di ricerca, con aggiornamenti che mostreranno come alcuni di questi siano risultati essere importanti in seguito per lo sviluppo del vaccino per COVID-19.

Quali tipi di ricerche dovrebbero essere finanziati?

In questa attività, gli studenti saranno divisi in gruppi di finanziatori e ricercatori. Utilizzando i materiali forniti, i ricercatori presenteranno le proprie proposte di ricerca ai finanziatori, che avranno a disposizione 100.000 €. L’attività fornirà inoltre spunti per agevolare la discussione tra gli studenti perché sviluppino capacità di pensiero critico, di argomentazione, capacità comunicative e competenze scientifiche.^[2]

Ricercatori mentre utilizzano un moderno strumento cromatografico
*Kinga Lubowiecka/EMBL/Photolab*, *©EMBL 2019*

Obiettivi e contesto di apprendimento

Al termine dell’attività, gli studenti dovrebbero comprendere

in che modo la ricerca scientifica viene finanziata e che ciò comporta prendere decisioni difficili;
la differenza tra ricerca di base e applicata;
in che modo la ricerca applicata fa affidamento sulle scoperte della ricerca di base e che è difficile prevedere cosa potrebbe rivelarsi utile in futuro.

In preparazione, chiedere agli studenti chi, secondo loro, finanzia la ricerca scientifica. Le risposte saranno molteplici, dai governi alle università e all’industria. In realtà, i finanziamenti possono provenire da diverse fonti e possono essere pubblici, privati, nazionali o internazionali.

La domanda successiva è come fanno gli organismi di finanziamento a scegliere quale ricerca finanziare. La ricerca scientifica viene spesso generalmente divisa in due tipi: ricerca di base (chiamata anche ricerca fondamentale) e ricerca applicata

La ricerca di base si concentra sull’andare oltre i confini della nostra comprensione e generare nuove conoscenze. Un esempio è lo studio del funzionamento di un processo fisiologico a livello molecolare.
La ricerca applicata si concentra sull’applicazione delle conoscenze esistenti per la creazione di soluzioni a problemi specifici. Un esempio è lo sviluppo di una cura per una malattia.

Tuttavia, molti progetti di ricerca hanno sia elementi di ricerca di base che di quella applicata. I ricercatori di tutto il mondo devono competere e spingere i meriti del proprio lavoro per poter ottenere finanziamenti.

La seguente attività costringerà gli studenti a mettersi nei panni dei ricercatori e degli organismi di finanziamento. In gruppi, gli studenti dovranno presentare la propria proposta di progetto ai finanziatori, che dovranno poi decidere come distribuire 100.000 € tra i diversi progetti.

Un elemento fondamentale di questa lezione è incoraggiare il dibattito e l’argomentazione. I ricercatori devono tentare di convincere i finanziatori a parole. Devono essere incoraggiati a effettuare richieste, contestazioni e portare dati a supporto delle loro affermazioni, se possibile. Tutti i ricercatori avranno a disposizione un testo con le informazioni che consentiranno loro di dibattere in modo efficace. A supporto del dibattito, i finanziatori avranno a disposizione una lista di domande chiave e domande più inquisitorie. Questa attività si può estendere su più lezioni per consentire agli studenti di avere tempo a sufficienza per dibattere.

Materiali

Procedimento

Per questa attività, formare gruppi di cinque o sei studenti. Ogni gruppo sarà composto da quattro ricercatori e almeno un finanziatore.
Distribuire le schede delle proposte di progetto ai quattro ricercatori di ogni gruppo. Ogni ricercatore deve avere una delle quattro proposte di progetto. Una delle proposte è altamente applicata, mentre le altre sono più di base. Tutti i finanziatori ricevono la stessa scheda informativa e hanno a disposizione 100.000 € da distribuire. Se in un gruppo vi sono due finanziatori, devono trovare un accordo.
Lasciare 10 minuti agli studenti per leggere la documentazione. I finanziatori devono conoscere le domande chiave (nella scheda informativa) che possono utilizzare per valutare le proposte. I ricercatori devono conoscere le argomentazioni chiave che devono esporre per ricevere i finanziamenti (sulle schede delle proposte di progetto).
Ogni ricercatore ha a disposizione 2 minuti senza interruzioni per presentare la propria proposta per ricevere il finanziamento. Scaduto il tempo, i finanziatori devono porre domande chiave e tutti i ricercatori hanno la possibilità di discutere le proprie posizioni uno contro l’altro. Per fare questo, avranno a disposizione 15 minuti.
Al termine dell’attività, i finanziatori devono compilare la tabella che si trova in fondo alla scheda informativa, indicando come suddividere i finanziamenti. Non devono mostrarla a nessuno.
A turno, chiedere ai finanziatori di ogni gruppo di mettersi di fronte al resto della classe. Copiare la tabella sulla lavagna e farla compilare ai finanziatori. Al termine, dovranno spiegare brevemente alla classe cosa li ha portati a prendere quella decisione.
Durante questo processo, chiedere agli studenti se notano tra i gruppi schemi ricorrenti di finanziamento.
Domandare agli studenti se ritengono che i progetti siano di ricerca applicata o di base.
In seguito, distribuire ad ogni gruppo le schede di discussione. Il progetto 3 è di ricerca applicata ed è strettamente correlato ai vaccini, ma queste schede illustrano come le proposte 1, 2 e 4 si siano rivelate fondamentali nello sviluppo del vaccino COVID-19 in modi inaspettati.
La classe deve dibattere se queste nuove informazioni avrebbero influito sulle scelte di finanziamento.
Discutere se le applicazioni immaginate dai ricercatori fossero quelle che si sono rivelate importanti in seguito.

Discussione

Come menzionato in precedenza, l’obiettivo di questa attività è far comprendere agli studenti in che modo viene finanziata la ricerca e le differenze esistenti tra ricerca applicata e di base. L’attività evidenzia come la ricerca di base getti spesso le fondamenta per la ricerca applicata. Entrambi i tipi di ricerca sono importanti, ma la ricerca di base può essere percepita negativamente dall’opinione pubblica. È spesso impossibile prevedere come le conoscenze ottenute attraverso un progetto di ricerca di base possano essere essenziali per un’applicazione futura. Spesso è necessario combinare più progressi scientifici per ottenere un impatto applicato. Talvolta i ricercatori devono accettare che potrebbero non essere in grado di individuare un’applicazione immediata per le nuove conoscenze ottenute. Tuttavia, senza nuove conoscenze non esisterebbero le basi per applicazioni future che potrebbero avvenire a distanza di anni.

Un gruppo di ricercatori al lavoro in laboratorio
*Image: Trust Katsande/Unsplash.com*

In questo esempio, le tre proposte di ricerca di base si sono rivelate essenziali per l’applicazione finale. Ciò può essere facilmente illustrato con le schede delle proposte 1 e 3. La scheda della proposta 1 tratta l’mRNA modificato e questa ricerca ha supportato la produzione del vaccino COVID-19. Le due proposte sono talmente correlate che è possibile sostituire il termine “polinucleotidi” con mRNA sulla scheda della proposta 3 e il documento continua ad avere senso.

In seguito a questa attività, chiedere agli studenti di cercare online la ricerca scientifica di base più oscura e strana che riescono a trovare (che sia stata pubblicata su una rivista scientifica con revisori). I Premi Ig Nobel sono una buona fonte di ispirazione. Chiedere agli studenti di trovare applicazioni pratiche dietro ai titoli e agli articoli, come hanno fatto con l’esempio delle zanzare utilizzato per introdurre questa attività.

References

[1] Dieng H et al. (2019). The electronic song “Scary Monsters and Nice Sprites” reduces host attack and mating success in the dengue vector Aedes aegypti. Acta tropica 194:93–99. doi: 10.1016/j.actatropica.2019.03.027

[2] Erduran S, Ozdem Y, Park JY (2015). Research trends on argumentation in science education: a journal content analysis from 1998–2014. International Journal of STEM Education, 2:5. doi: 10.1186/s40594-015-0020-1.

Resources

Scopri CRISPR-Cas9 e in che modo ha rivoluzionato la manipolazione genetica: Chan H (2016) Più veloce, più economica, più incisiva. È CRISPR, la nuova rivoluzione dell’ingegneria genetica. Science in School 38:18–21.
Leggi un articolo sulle diverse tecniche per risolvere e prevedere le strutture delle proteine: Heber S (2021) Dal gioco alla biologia d’avanguardia: l’Intelligenza Artificiale e il problema del ripiegamento delle proteine. Science in School 52.
Leggi un articolo sul funzionamento dei vaccini moderni: Paréj K (2021) Vaccini sotto i riflettori. Science in School 53.
Visita la pagina degli Annali della Ricerca Improbabile, che ospita gli Ig Nobel, per sapere di più sulla ricerca che fa prima sorridere, poi riflettere.
Leggi una spiegazione semplice sulla ricerca di base e la sua importanza da parte dei National Institutes of Health.
Leggi un breve articolo della Harvard University sull’importanza della ricerca di base.
Guarda un video sui potenziali usi di CRSPR oltre alla manipolazione genetica.
Guarda un video su come 50 anni di ricerca fondamentale hanno permesso un rapido sviluppo dei vaccini a mRNA per COVID-19.
Leggi un articolo di STAT in cui si descrivono i passaggi principali che, 50 anni più tardi, hanno portato ai vaccini a mRNA COVID-19.
Guarda un video sull’ESRF e le sue 41 beamline.
Leggi un articolo di Scientific American che sottolinea l’importante questione del finanziamento della ricerca e dei profitti finali.
Leggi un articolo della rivista c&en sui sincrotroni e i loro utilizzi.
Leggi un’intervista a Katalin Karikó su Scientific American che illustra il suo ruolo nello sviluppo della tecnologia a mRNA utilizzata nei vaccini COVID-19.

Author(s)

Il dottor Martin McHugh è il responsabile dell’istruzione e public engagement per SSPC, il Science Foundation Ireland (SFI) Research Centre for Pharmaceuticals presso l’Università di Limerick. È stato ricercatore in apprendimento informale e docente part-time di educazione scientifica, ha conseguito la laurea presso l’Università Nazionale d’Irlanda a Galway e l’Università di Edimburgo in scienze ambientali e insegnamento. È inoltre un insegnante qualificato di scienze e biologia nelle scuole secondarie di secondo grado.

Il dottor Marcus Baumann è un ricercatore alla School of Chemistry dell’Università di Dublino. È a capo di un gruppo di ricerca il cui obiettivo è quello di sviluppare nuovi metodi per la creazione sostenibile di molecole simili a farmaci attraverso l’utilizzo di tecnologie a flusso continuo. Questi metodi si basano sull’utilizzo di luce ed enzimi in combinazione con macchine per sintetizzare molecole biologicamente attive.

La dottoressa Sarah Hayes è la Direttrice operativa (COO) dell’SSPC. Ha una formazione in chimica fisica e ha ottenuto il dottorato di ricerca in Scienze dell’educazione. Ha molti anni di esperienza nell’insegnamento di fisica e chimica. Attraverso i suoi vari ruoli, è stata coinvolta nella ricerca, nello sviluppo del curriculum e in corsi di sviluppo professionale continuo. Il suo obiettivo più importante è stato l’apprendimento e coinvolgimento informale e non formale.

Il dottor Jerry Reen è docente di ecologia microbica molecolare presso lo University College Cork. Il suo gruppo di ricerca studia le comunità di biofilm polimicrobici per comprendere i sistemi di comunicazione molecolare tra le specie nelle malattie e nella biotecnologia. Applica inoltre tecnologie molecolari per sfruttare le proteine biocatalitiche e i composti bioattivi di origine marina.

Laurie Ryan è assistente docente di scienze generali presso l’Istituto di tecnologia di Athlone (AIT). È un’ex insegnante di scienze della scuola secondaria e conduce ricerche nell’area dell’istruzione e divulgazione delle STEM. Attualmente sta terminando il dottorato di ricerca che esamina le argomentazioni in ambienti di apprendimento non formali.

Il dottor Davide Tiana è docente di chimica inorganica presso lo University College Cork. Il suo gruppo indipendente utilizza la chimica computazionale per studiare, comprendere e spiegare la chimica. Gli obiettivi di ricerca spaziano dallo sviluppo di nuovi modelli per spiegare meglio le interazioni chimiche (ad es., legame chimico, forze di dispersione) alla progettazione di nuove molecole, come i nanofarmaci.

La dottoressa Jessica Whelan è docente presso lo University College Dublin School of Chemical and Bioprocess Engineering. La sua ricerca si concentra sullo sviluppo di strumenti e approcci per ottimizzare la produzione di proteine, vaccini e terapie cellulari e geniche. L’obiettivo è mettere a disposizione dei pazienti farmaci di massima qualità al minor costo possibile.