LA DOPPIA ELICA E L’ULTIMA OMISSIONE DI WATSON E CRICK

Un attento lettore critico dei post che vado scrivendo mi ha rampognato per non avere ancora ricordato una delle più gravi omissioni da parte di Watson e Crick sui fondamentali contributi di idee da loro utilizzati per scoprire la struttura a doppia elica del DNA, scoperta che fruttò loro, nel 1962, il premio Nobel per la Medicina. Questo post rievoca il contributo di Erwin Chargaff alla scoperta.

Erwin Chargaff

Ghargaff è stato un personaggio di prima grandezza nel mondo della chimica e della biochimica. Il suo contributo alla scoperta della struttura del DNA è stato essenziale ma Watson e Crick – c’era da aspettarselo – non ne hanno mai fatto menzione. Dal canto suo, Chargaff è stato un tipo estremamente critico nei confronti della scienza contemporanea, e per questo poco amato dalla comunità scientifica (al suo spirito critico e ai suoi modi detestabili dedicherò in futuro una paginetta ad hoc).

In precedenti post, ho ricordato due scienziati alle cui scoperte e alle cui esperienze i due vincitori del Nobel hanno attinto, senza ricordarsi, però, di ringraziarli per il loro essenziale contributo alla scoperta di quella che è diventata la più famosa icona delle scienze moderne: la doppia elica del DNA.        

DNA: rappresentazione iconografica

Questi due scienziati sono Rosalind Franklin (vedi al link) e James Michael Creeth (vedi al link). E veniamo dunque all’ultima delle smemoratezze dei due vincitori di Nobel, quella che riguarda Erwin Chargaff.

Chi fu costui e quale fu il suo contributo alla scoperta che ha portato Watson e Crick sul palcoscenico mondiale?

Chargaff nacque nel 1905 a Czernowitz, una cittadina che oggi appartiene all’Ucraina – al confine tra Ucraina, Romania, Moldavia – e che all’epoca apparteneva all’Impero asburgico. Si trattava di un impero nel suo momento di massima decadenza, dilaniato da tensioni indipendentiste: un impero che imploderà di lì a poco, con la prima guerra mondiale. Di cultura borghese, crebbe culturalmente a Vienna e la sua formazione fu eminentemente umanistica: frequentava letterati, commediografi, filosofi. Intellettuale di largo respiro, fu letterato egli stesso e tale si considerò sempre, anche quando professionalmente frequentava la chimica. Si diede alla chimica non per vocazione ma perché nel dopoguerra con la letteratura era difficile guadagnarsi il pane. Una volta intrapresa la via della chimica, amò la ricerca: una ricerca romantica, fonte di domande sulla natura del mondo, sulla natura dell’uomo e della scienza medesima. Quanto alle risposte, a quelle di natura materialistica ne abbinava altre di natura umanistica e morale, dando alla sua ricerca un’ampiezza che andava ben oltre il mero razionalismo scientifico. Ma restiamo nell’ambito della chimica.     

Nei primi anni cinquanta c’era un grande fermento nell’ambito della biologia perché era stato chiarito che l’ereditarietà era strettamente correlata all’acido nucleico, una molecola di grandi dimensioni che stava nel nucleo delle cellule. Era stato il medico canadese Oswald Theodore Avery, nel 1943, a scoprire, con un elegante esperimento, la connessione tra acido nucleico (DNA) ed ereditarietà. Lavorando con ceppi batterici della famiglia dello streptococco, egli aveva visto che ceppi non letali lo diventavano se messi a contatto con il lisato di ceppi letali (il lisato è quanto rimane dopo avere ucciso i batteri disciogliendoli con solventi che ne distruggono la membrana cellulare). Aggiungendo al lisato un enzima in grado di spezzare il DNA in piccoli frammenti, la caratteristica aggressività dei ceppi letali non era più trasmissibile ai ceppi non letali. L’esperimento dimostrava che le caratteristiche trasmissibili ai discendenti sono veicolate dal DNA. Dopo questo esperimento, in tutto il mondo si scatenò la ricerca per caratterizzare chimicamente e strutturalmente la molecola in questione. Da bravo chimico, anche Chargaff si impegnò in questa appassionante ricerca. Esaminando le sostanze azotate del DNA – le purine Adenina (A) e Guanina (G), e le pirimidine Citosina (C) e Timina (T) – egli fece una scoperta che era insieme inattesa e di estremo interesse. Scoprì che il rapporto tra la purina C e la pirimidina G era uguale a 1; e il rapporto tra la purina A e la pirimidina T era anch’esso uguale a uno. Questo poteva significare una sola cosa: che nella molecola del DNA ad ogni purina corrispondeva una pirimidina: più precisamente, ad ogni Citosina si legava una Guanina e a ogni Adenina si legava una Timidina. Questo stretto e specifico rapporto tra purine e pirimidine fu chiamato Regola di Chargaff. Una regola è una legge da cui non si scappa.

Regola di Chargaff

EMBÈ?? – si chiederà taluno. Ebbene, un legame paritetico 1:1 può voler dir niente, ma può voler dire molto. Nel caso del DNA, voleva dire molto. Quel fatidico rapporto di 1:1 forniva indizi preziosi riguardo alla domanda che tutti in quel momento si ponevano: come è fatto il DNA, che struttura ha? Chargaff aveva gettato luce su entrambe le questioni. Per capire meglio le conseguenze della sua scoperta riguardo la struttura della molecola, la cosa migliore è leggere direttamente le sue parole sulla questione. In un’opera autobiografica (Il Fuoco di Eraclito. Garzanti, 1985), Chargaff scrive: “Quando discussi per la prima volta in pubblico le nostre primissime osservazioni [1947], il DNA apparve come un nastro di Möbius. In qualche modo mi spiace ancora che questa concezione sia rimasta soltanto una concezione campata in aria […] Questo è probabilmente il primo puerile abbozzo della divisione dei filamenti del DNA”. [Nastro di Möbius: Striscia di carta completamente ruotata (360°) le cui estremità vengono incollate tra loro. Se a striscia viene tagliata lungo la linea centrale, si ottengono due anelli intrecciati l’un l’altro, entrambi i quali hanno ereditato la rotazione originaria].

Nastro di Möbius 

Da un risultato di pura analisi chimica quantitativa, egli aveva estrapolato un concetto qualitativo sulla struttura del DNA: una struttura organizzata in maniera nastriforme con molecole appaiate (una purina con una pirimidina), ma anche una struttura che, dividendosi a metà (staccando ogni purina dalla sua pirimidina) dà luogo a nastri dimezzati coerenti con la divisione cellulare e con la trasmissione dell’informazione ereditabile. Egli definisce questa ipotetica struttura come “campata in aria” nonché come “puerile abbozzo di divisione”, per il semplice fatto che poi egli e il suo gruppo di ricerca proseguirono le indagini sulla composizione chimica della molecola ma non sulla sua struttura.  

Questi studi di Chargaff risalgono ai primi anni cinquanta: 1951 e 1952, per l’esattezza. Erano molti e di gran calibro i chimici che in quegli anni indagavano la struttura del DNA. Uno di questi era Linus Pauling (1901-1904), ricercatore americano che riceverà a sua volta il premio Nobel per la Chimica nel 1954. Lavorando sui legami dei gruppi fosfato della molecola del DNA e ispirandosi alla forma elicoidale di proteine più semplici, nel 1953 aveva proposto un modello ad elica con una triplice catena.

Elica a triplice catena
Fonte İnfoCan - Opera propria, CC BY-SA 3.0
URL della fonte

Questo modello (abbastanza vicino al vero) confliggeva però con alcuni riscontri, per esempio con le foto eseguite in difrazione dei raggi X scattata da Rosalind Franklin nel 1952, la quale mostra una simmetria binaria, incompatibile con un modello a tripla elica.

  

Photo 51, scattata da Rosalind Franklin nel 1952

In questa situazione assai fluida e di grande competitività fra grandi gruppi di ricerca, accadde che Chargaff – che era in Inghilterra per una serie di convegni – incontrasse Watson e Crick a Cambridge. Mostrando un’ingenuità pari solo al suo delirio di grandezza, in quell’occasione egli li rese partecipi delle sue intuizioni. Qui di seguito alcuni brani (da accogliere con beneficio d’inventario) in cui egli rievoca quei momenti: “Incontrai per la prima volta Watson e Crick a Cambridge negli ultimi giorni di maggio del 1952 […] La prima impressione non fu certo buona […] I due, non gravati da alcuna cognizione chimica sull’argomento, volevano in qualche modo definire il DNA come un’elica; il principale motivo di ispirazione sembrava il modello a elica di una proteina […] Dissi loro tutto ciò che sapevo. Se avevano già sentito qualcosa sulle regole di appaiamento [le succitate Regole di Chargaff], essi non me lo dicevano, ma poiché sembrava che non sapessero gran che di qualsivoglia cosa, non mi stupivo troppo […] Quando, un anno più tardi, Watson e Crick pubblicarono la loro prima comunicazione sulla doppia elica, ignorarono il mio apporto…” (da: Il Fuoco di Eraclito: pag. 134-7). Il risentimento di Chargaff viene qui espresso con l’eloquio corrosivo che gli è tipico e che gli ha alienato le simpatie dell’intera comunità scientifica: quel che conta, però, per gli intenti di questo post. è la dimostrazione di come Watson e Crick fossero estremamente abili nel carpire informazioni a proprio ed esclusivo beneficio. Per completezza d’informazione, bisogna aggiungere che Watson e Crick non hanno mai negato l’episodio narrato da Chargaff.

Credo che il contributo di idee di Chargaff sia stato essenziale per mettere sulla giusta via Watson e Crick. Senza nulla togliere alla loro indubbia capacità di condensare in un ottimo modello le conoscenze che si erano rese disponibili, mi chiedo ancora una volta perché essi non abbiano mai sentito il dovere morale di citare le fonti delle idee che hanno consentito loro di formalizzare la scoperta.

Chargaff meritava di essere citato e forse lo meritava anche Avery, senza la cui scoperta sarebbe forse passato molto tempo prima che il DNA diventasse l’oggetto di ricerca più ambito. E qui sorge una domanda di carattere generale: se la scienza è un’impresa collettiva dove chi viene dopo sfrutta il lavoro di tutti coloro che sono venuti prima, fino a dove corre l’obbligo della riconoscenza? A questa domanda non c’è, ovviamente, una risposta univoca. Bisogna giudicare di volta in volta quali sono i contributi più vicini e quelli che sono stati davvero fondamentali per far nascere la nuova intuizione. In una nuova scoperta di astronomia non si può risalire ogni volta a Keplero, a Copernico, a Galilei: ci si deve limitare ai contributi più prossimi che hanno consentito di scoprire qualcosa di nuovo. A volte può essere molto difficile individuare quanto indietro si deve andare per riconoscere il debito di riconoscenza. Nell’incertezza su chi fosse meritevole della loro riconoscenza, Watson e Crick risolsero salomonicamente il dilemma: non ringraziarono nessuno, riconoscendo unicamente di essersi ispirati al modello a elica suggerito da Pauling (James D. Watson. Nobel Lecture, 11 dicembre 1962: pag. 785-786 à vedi al link).

Corre l’obbligo di notare che solamente Maurice Wilkins, che ricevette il Nobel assieme a Watson e Crick, fu l’unico, nella sua Nobel Lecture, a menzionare i meriti di Rosalind Franklin, sua collega di laboratorio, e a ringraziare esplicitamente Erwin Chargaff per la sua scoperta riguardante l’equilibrio tra purine e pirimidine (Maurice H.F. Wilkins. Nobel Lecture,11 dicembre 1962: pag. 757 e 781 à vedi al link).    

Rosalind Franklin è in scena

Chi mi ha seguito su questo blog sa che ho nominato più di una volta Rosalind Franklin, la scienziata autrice della famosa Photograph 51 che ha consentito a Watson e Crick di essere ricordati per sempre come quelli che hanno decifrato la struttura del DNA. Verosimilmente, senza il lavoro cristallografico di Rosalind, essi  sarebbero riusciti assai più difficilmente nell'impresa. 

La cosa triste è che il lavoro essenziale della Franklin non fu riconosciuto pubblicamente se non decenni dopo la sua prematura scomparsa. L'anno scorso ho nominato Rosalind in due post: il primo in giugno, DNA-Nuova icona della cultura pop, e il secondo, in dicembre, Donne da Nobel.

Chi avesse la ventura di passare di fronte al Waterloo Campus del King's College di Londra, si troverebbe a vedere questa foto di Rosalind e della sua Photograph 51.

I miei affezionati lettori sanno che Rosalind è per me un'icona – nel bene e del male – della ricerca (mi astengo dall'aggiungere "al femminile" perché Rosalind è un'icona della ricerca, punto e basta).

Nel 2008, la commediografa americana Anna Ziegler ha scritto una pièce teatrale su Rosalind, intitolandola Photograph 51. L'anno scorso, questa riduzione teatrale dell'avventura scientifica di Rosalind ha vinto un importante premio teatrale in Inghilterra (paese che –  Brexit inclusa – di teatro se ne intende): il WhatsOnStage Award 2016.

Ora, con la regia di Filippo Dini, il Teatro Eliseo di Roma porta in scena quest'opera col titolo italiano Rosalind Franklin - Il segreto della vita. Rosalind è interpretata da Asia Argento.

  

Se abitassi a Roma o dintorni mi sarei già precipitato a vederlo. Lo spettacolo resta in scena fino al 16 aprile 2017.

L'Ufficio stampa Teatro Eliseo – che qui ringrazio per la collaborazione – mi ha gentilmente fornito del materiale che condivido molto volentieri con i miei, pochi ma buoni, affezionatissimi lettori. 

Qui di seguito, la nota del regista, Filippo Dini, che è anche l'interprete della figura di Maurice Wilkins. 

La grande Storia, la scoperta della struttura del DNA e il piccolo straordinario racconto degli ultimi anni di vita della scienziata Rosalind Franklin. Ci troviamo di fronte ad uno degli avvenimenti più sconvolgenti e controversi nella storia del pensiero e delle conoscenze scientifiche. Tutta l’umanità si inchina e si compiace in un unico trionfale applauso nei confronti dei grandi scienziati che sono riusciti a decifrare quello che comunemente era definito “il segreto della vita”. La vicenda tuttavia fu tutt’altro che epica e nobile. I personaggi coinvolti in questa scoperta furono molti, tutti scienziati autorevoli che collaborarono in diverse fasi alla stessa ricerca, ma che furono vittime e carnefici, a seconda delle alterne fortune, delle reciproche invidie e desideri di riscatto personali.

Tutti lottarono per avere un personale posto di rilievo nella Storia, ognuno con le proprie capacità e spinto da personali motivazioni, talvolta anche nobili, ma sempre e comunque a discapito del sesto personaggio di questa storia, dell’unica donna di questa favola, una donna meravigliosa e detestabile, una persona limpida e contradditoria, ambiziosa e vigliacca, insomma una donna fuori dalle umane catalogazioni e impossibile da raccontare: Rosalind Franklin. Il testo si avvolge proprio come una doppia spirale intorno a lei, intorno alle sue brutture e alla sua grazia. Il suo merito fu quello di fotografare un campione di DNA con una tecnica delicatissima e complessa che sfruttava la diffrazione a raggi X. In particolare, la fotografia numero 51, riuscì a immortalare in modo più nitido la X della doppia elica del DNA. Un grande dono che Rosalind fece alla scienza, all’umanità e a sé stessa. L’ambiziosissimo James Watson, con la complicità del suo collega Francis Crick, sfruttò la fotografia per costruire un modellino del DNA, passare alla storia come il vero responsabile della “grande scoperta” e vincere anche il Nobel, nove anni dopo, quando ormai la povera Rosalind era già prematuramente scomparsa all’età di 37 anni.

Nel corso della pièce, i personaggi saltano continuamente da un presente, che non è definito, ad un passato, che è quello del ricordo, quello delle “scene”, in cui la Storia della scoperta del DNA si interseca con la storia di Rosalind. Le scene, quindi, si alternano con i commenti e le dissertazioni dei personaggi al presente, in un continuo susseguirsi di immagini che risultano distorte, non verosimili o non coerenti a giudizio della nostra logica educata, ma che inevitabilmente contribuiscono ad arricchire e a comporre quel film o quel sogno che lentamente si srotola sereno e perfettamente compiuto nella nostra mente.

Immaginando che la cosa faccia piacere a chi è arrivato a leggere fin qui, un'ulteriore chicca: l'intervista con l'autrice, Anna Ziegler, che ci dice molte cose: a) che la Franklin condivide con molti scienziati di talento il destino di rimanere del tutto sconosciuti ai più; b) che molti scienziati di talento hanno un carattere difficile e spigoloso (un motivo, per questo, ci sarà); c) nella scienza, la vita privata, il carattere e relazioni personali giocano ruoli decisivi anche se quasi mai hanno visibilità pubblica (ovvero, anche gli scienziati sono persone con i loro bravi difetti); d) che le etichette che appiccichiamo alle persone (di successo o meno, scienziati o meno) sono spesso frutto di semplificazioni eccessive e raramente corrispondo a ciò che le persone sono e sentono davvero.

Intervista con Anna Ziegler su Rosalind Franklin

Rosalind Franklin è stata protagonista nella scoperta della struttura del DNA. Si tratta di un personaggio realmente vissuto. Quale è stato lo stimolo per scrivere la sua storia?

Non avevo mai sentito parlare di Rosalind Franklin prima che mi venisse chiesto di scrivere un’opera su di lei da un piccolo teatro vicino a Washington. Da principio decisi di scrivere un testo che raccontasse la storia della Franklin, di Rachel Carson e del biologo Roger Young. Dopo la prima stesura però mi accorsi (e insieme a me il committente) che la figura della Franklin meritava una pièce tutta per sé, per cui ricominciai a scrivere. La sua vicenda era naturalmente teatrale e fui attratta dalla complessità e dalle contraddizioni del suo carattere che si rivelarono poi proprio il suo più grande ostacolo. Lei stessa era così teatrale. Il fatto stesso che morì molto giovane e con tali prospettive – era considerata una scienziata geniale quasi da tutti, uomini e donne – è quel potenziale troncato presto che è sempre struggente, senza contare quello che avrebbe potuto scoprire avendo il tempo per farlo. Ho trovato affascinanti anche le circostanze che l’hanno portata alla delusione, le stesse che hanno innescato la sua personalità e che poi ad un certo punto della storia l’hanno portata a scontrarsi con Maurice Wilkins.

Perché il pubblico dovrebbe interessarsi ad una personalità simile?

Il testo illustra principalmente quanto la personalità, più di qualunque altra cosa, possa guidare l’esito degli eventi, in questo caso il risultato di ricerche essenziali che avrebbero portato ad una svolta nella comprensione dell’essere umano. In questo senso il pubblico dovrebbe avvicinarsi alla pièce per riflettere su come la natura particolare e complessa di Rosalind (risultato essa stessa delle circostanze e del DNA la cui struttura lei cercò di scoprire) e la natura particolare e complessa di Maurice Wilkins si respinsero, mentre le personalità di Watson e Crick furono complementari, in grado di convogliare le energie. Alla luce di ciò, sono rimasta incantata nell’osservare come la doppia elica fosse perfetta metafora degli eventi al momento della scoperta. Dopotutto, la doppia elica è essa stessa una coppia. Una coppia che lavora armoniosamente e crea la vita, mentre nella storia abbiamo due coppie: una che lavora insieme – Watson e Crick – e una che non ci riesce – Franklin e Wilkins. E sarà ovviamente la coppia affiatata che finirà per scoprire la vita in maniera nitida e bellissima. Il fallimento dell’altra coppia credo che sia il riflesso di due filamenti appaiati che in verità non si toccano mai (non sono una esperta ma credo sia così). Quindi esiste una parte essenziale della vita che si basa su una fragile collaborazione e su quanto facilmente può andare storta.

Come ha deciso di descrivere una donna reale, con vizi e virtù, punti di forza e punti deboli?

Non desideravo edulcorare nulla. Siamo tutti imperfetti. Mettendo in risalto i difetti di Rosalind, permetto al pubblico di identificarsi in lei.

La storia è ancora moderna?

Sono rimasta colpita dalla quantità di scienziate che, dopo aver visto lo spettacolo, mi hanno riferito quanto il mondo in cui vivono ora non sia tanto diverso. Penso anche che la società occidentale si focalizzi molto sul come vengono percepite le donne oggi – cioè può una donna essere forte senza sembrare fredda? Potremo mai vedere al di là di come una donna appare? Se una donna mostra emozioni, ciò la rende debole? E così via. La commedia esplora alcuni di questi quesiti e ciò, temo, la rende moderna.

Pensa che possa essere considerate una sostenitrice dei diritti delle donne?

È abbastanza interessante, le persone che hanno conosciuto Rosalind Franklin mi hanno raccontato di quanto si opponesse ad essere vista come un’icona femminista. Non era sua intenzione battersi per le donne, voleva essere una grande scienziata. E ci è riuscita. Si rivolterebbe nella tomba se sapesse di essere ricordata per altri motivi. Ciò detto, posso dire che è stata davvero un esempio, proprio perché voleva fare solo il suo lavoro e voleva farlo bene, cercando di ignorare tutto ciò che le era estraneo. È impossibile non ammirare quella determinazione quasi maniacale, soprattutto in questi tempi di social media e di click su internet su cui spalmiamo i nostri interessi. Io la ammiro ogni giorno di più, e la frequento ormai da tanti anni…

Rosalind Franklin - Il segreto della vita