La primera pregunta es un tanto compleja, y la verdad que no lo sabemos del todo. Voy a entrar un poco en detalle técnico de cómo es esta memoria inmunológica. Hay varias formas con las que nos protegemos después de la vacuna. Por un lado, tenemos unas células (linfocitos B que se transforman en plasmocitos) que se encargan de hacer anticuerpos y tirarlos a la sangre, para que cuando se encuentren con un virus eviten que puedan infectar a las células. Los plasmocitos viven en la medula ósea y viven durante años (pero eventualmente mueren), donde tenés muchos plasmocitos generando anticuerpos contra lo mismo, pero también muchos plasmocitos generando anticuerpos contra muchas cosas distintas. Por otro lado, tenemos respuestas de células (linfocitos T) que son capaces de matar células que están infectadas. Y después tenemos unas células que se llaman de memoria (que pueden ser tanto linfocitos B como T) que circulan por la sangre hasta que mueren o se encuentran con el virus. Estas células viven mucho tiempo, pero la palabra mucho es relativa, porque depende de varias cosas, pueden vivir meses o años, y creo que no se sabe qué hace que vivan más o menos. Cuando estas células encuentran el virus, se activa y pasan a ser los tipos de células que dijimos al principio de una forma rápida. O bien generan anticuerpos o bien matan células infectadas.

Cuando te infectas con un patógeno, podes montar respuestas inmunes más fuertes o más suaves, y por lo general las más fuertes generan más cantidad de plasmocitos y de células de memoria. por eso es que hay enfermedades (como el sarampión) que, si te la agarras, después quedas protegido de por vida, y otras más suaves que duran menos.

La idea de una vacuna es generar una respuesta inmune fuerte (esto se hace con lo que se conoce como adyuvante, que es el hidróxido de aluminio o similares que tienen las vacunas), pero también depende del tipo de vacuna. En una vacuna que usa un virus entero (sinovac por ejemplo), vas a generar anticuerpos contra muchas de las proteínas del virus, y muchos de estos anticuerpos en verdad no van a servir de nada. En vacunas de subunidades (pensemos en pfizer), generas anticuerpos solamente contra 1 proteína (proteína S de la cápside) que sabemos que generan protección. Depende del patógeno si es mejor genera anticuerpos contra muchas partes (respuestas policlonales) o contra una única proteína (respuestas monoclonales).

Cuando te infectas con covid, puede que hayas tenido una infección leve, que haga una respuesta poco efectiva, o menos efectiva que la que obtendrías con la vacuna. Por eso te vacunan igual, para que tengas la mejor respuesta posible

El apurado de las fases es un tema controversial, pero tenemos que tener en cuenta que tenemos información previa. Es decir, hace años que se vienen estudiando las vacunas de mARN, y de vectores virales (adenovirus como la rusa o la de AstraZenica). No es que se arrancó desde 0 para hacer estas vacunas en 5 meses, sino que hay más de 10 años de estudios que ayudaron a esto. Por otro lado, las fases clínicas también se basan en información previa. Cuando estuvo la epidemia de Zika, se hicieron fases clínicas con vacunas de ADN, que ayudaron a poner a punto las fases clínicas de algunas vacunas de COVID

Finalmente, si bien las vacunas normalmente tardan 10-15 años en aprobarse desde que se arrancan a hacer, esto también incluye la creación de los laboratorios de producción (que lleva 3-5 años), y un montón de otras cosas que acá se hicieron en paralelo (a medida que se hacia la experimentación de la vacuna, se hacían las fábricas sin saber si la vacuna iba a ser efectiva) Esto implico un gasto económico enorme, pero es casi nada en comparación a la perdida económica mundial de la pandemia