Fred Sanger, studente ordinario, due volte Premio Nobel

I biologi si dividono fra chi si emoziona davanti a un gene e chi ama le proteine. Di rado le passioni e i saperi convivono. Fred Sanger, che è morto il 19 novembre 2013 a 95 anni, è stato una felice, inusuale eccezione a questa “regola”.

Sanger era poco più di uno studente quando con il suo capo, Charles Chibnall, aveva cercato di ottenere un finanziamento per studiare la struttura delle proteine. Fra gli scienziati dell’epoca, però, era opinione comune che i mattoni di cui sono fatte le proteine, chiamati amminoacidi, fossero distribuiti in modo casuale, e che per questo non avesse senso cercarvi un ordine.

Il finanziamento fu rifiutato, ma Sanger non si perse d’animo. Nessuno aveva idea di quanti amminoacidi esistessero in generale (oggi ne conosciamo 22) e di come fossero disposti in ciascuna proteina, e lui voleva scoprirlo, con o senza finanziamento.

Scelse l’insulina per ragioni pratiche. Ce n’era tanta a disposizione, perché l’ormone veniva estratto dal maiale per curare i malati di diabete. Sanger aveva l’obiettivo di scoprire come erano costruite in generale le proteine, e da questo punto di vista una proteina valeva l’altra, ma lui sapeva  che se avesse decifrato la struttura dell’insulina avrebbe cambiato in meglio la vita di  milioni di pazienti. Con un’insulina sintetica sarebbero infatti finiti i problemi di chi non poteva avvicinarsi alla molecola suina per ragioni di allergie o di religione.

Il “metodo a incastro” che Sanger ideò consisteva nel rompere l’insulina in pezzi maneggevoli per i sistemi di analisi disponibili allora, per poi rimettere gradualmente insieme i pezzi, via via che la composizione di ciascuno si chiariva. La tecnica era un po’ come quella che si usa per scomporre e ricomporre un puzzle, e impiegava uno speciale agente, oggi noto come reagente di Sanger, che è in grado di rompere le lunghe catene di amminoacidi in piccoli frammenti.

A fare questo lavoretto Sanger impiegò dieci anni. Quando finì, nel 1953, aveva finalmente ottenuto non soltanto la sequenza esatta degli amminoacidi dell’insulina, ma anche le differenze, piccole ma significative, fra le insuline delle diverse specie di mammifero. Per questi risultati meritò il premio Nobel per la chimica nel 1958.

Ventidue anni dopo Sanger tornò per la seconda volta a Stoccolma, per avere scoperto un modo di stabilire l’ordine dei nucleotidi in una molecola di DNA. Un adattamento di questa procedura, conosciuto come metodo di sequenziamento di Sanger, è stato usato per leggere il DNA nel progetto genoma umano.

Prima di queste scoperte gli scienziati sapevano che il DNA aveva una struttura a catena, ma la sfida era determinare l’ordine in cui sono disposte l’adenina, la timina, la guanina e la citosina, ossia le “parole” del codice genetico di ogni essere vivente.

Sanger si rese conto immediatamente che al DNA non poteva applicare il metodo a incastro usato per le proteine, perché i pezzi di DNA contengono migliaia di “lettere” e le dimensioni erano un ostacolo. Per molto tempo gli mancò una buona idea per risolvere il problema, ma Sanger continuò a pensarci.

Finché arrivò al metodo Sanger, un approccio che permetteva di leggere contemporaneamente pezzi da 500 a 800 basi, aumentando di circa 1000 volte la velocità con cui gli scienziati potevano leggere fino ad allora la sequenza del DNA. Per capire nei dettagli come funziona potete guardare questa animazione.

Nel 1977 Sanger aveva decifrato il genoma completo di un virus lungo più di 5000 basi. Era la prima volta che il genoma di un intero organismo veniva sequenziato. La tappa successiva fu il DNA dei mitocondri, le centrali energetiche della cellula, con le loro 16.000 basi. E così via, fino alle miriadi di letture di genomi dei giorni nostri.

Che il metodo Sanger si prestasse all’automazione computerizzata fu chiaro fin da subito, permettendo agli scienziati di dipanare genomi sempre più complicati. Incluso, nel 2003, il genoma umano con le sue tre miliardi di basi.

Grazie alle invenzioni di Sanger è nata una nuova era per leggere dentro il DNA e le proteine. In questa nuova era è ormai banale cercare differenze fra geni nella norma e sequenze anomale, e usare le informazioni per offrire benefici ai pazienti. Ma questa banalità non sarebbe con noi senza la testa geniale di uno come Fred Sanger.

Fred Sanger è l’unica persona ad avere ricevuto due volte il premio Nobel per la chimica, e soltanto altri due scienziati hanno preso due volte il premio nelle scienze: Marie Curie (in fisica nel 1903 e in chimica nel 1911) e John Bardeen (in fisica nel 1956 e nel 1972).

Anche nella modestia era un gigante, al punto che il suo nome è ignoto a molti che invece conoscono, per esempio, Jim Watson o Francis Crick (io stessa confesso con vergogna di avere conosciuto il metodo e l’Istituto che portano il suo nome prima di avere mai visto la sua fotografia). Eppure, senza il contributo concreto e pragmatico di quest’uomo timido, la biologia e la medicina sarebbero ben diverse da come le conosciamo, e verosimilmente indietro di qualche decennio.

Brillantissimo e schivo, Sanger non ha mai desiderato dirigere un istituto di ricerca o avere altri incarichi prestigiosi. Perfino dopo il secondo Nobel, il posto dove si divertiva di più era il bancone del laboratorio che non ha mai abbandonato. “Delle tre attività principali che riguardano la ricerca scientifica – pensare, parlare e fare – io preferisco di gran lunga la terza, ed è quella che mi riesce meglio delle tre. A pensare me la cavo, ma a parlare non sono molto bravo” aveva scritto nel 1988 nell’Annual Review of Biochemistry. Forse è per questa riservatezza, unita a una preferenza per i problemi pratici, che Sanger è ancora oggi poco conosciuto al grande pubblico. Se vi viene voglia di conoscerlo un po’, potete guardare questo vecchio video.

Da ragazzo Sanger è stato uno studente ordinario. Trovava la fisica troppo difficile e per questo si buttò sulla biochimica, in cui invece riuscì benissimo. Oggi studenti ordinari, come era Sanger, o addirittura mediocri, com’era Sir John Gurdon, premio Nobel per la medicina 2012, non entrerebbero nei migliori licei o nelle ottime università (Gurdon ha raccontato questa vicenda come monito persino alla cerimonia del Nobel).

Dato che siamo in periodo di orientamento e di iscrizioni alle scuole superiori, permettetemi una digressione. A molti tredicenni che vogliono iscriversi in scuole superiori particolarmente richieste si chiede ormai da diversi anni di superare alcuni test e di sottomettere articolate domande di ammissione.

Premetto che non ho nulla contro la valutazione e la selezione per merito. Ma forse perché di questo mi occupo tutti i giorni per lavoro, credo che sia saggio andarci veramente piano ed essere certi di rispettare certe condizioni. Innanzitutto i metodi di selezione devono essere seri e validati internazionalmente e devono essere applicati gradualmente, più a persone il cui cervello è maturato a sufficienza che a teste immature.

Il cervello dei ragazzi cambia enormemente dai 13 ai 20 anni e né la scienza, né tanto meno i test di ammissione, hanno alcun modo di prevedere quando, come e se si accenderà una lampadina. La storia è piena di percorsi scolastici accidentati che finiscono in gloria e, viceversa, di studenti irreprensibili che nella vita adulta non emergono.

Con consigli orientativi che mancano della sfera di cristallo e test di dubbia validazione, come si possono chiudere delle porte? Va bene, i posti sono limitati, ma se proprio non è possibile rispondere alla domanda con una maggiore offerta, e creare altre classi, è meglio essere onesti e dire: “Prendiamo studenti fino a un certo numero soltanto perché abbiamo posti limitati, e non perché sappiamo prevedere se gli studenti ce la faranno o meno a frequentare questo liceo”.

Non solo per non rischiare di essere ricordati come gli improvvidi professori che hanno tagliato la strada, se non a futuri Fred Sanger o John Gurdon, a onesti studenti che desiderano formarsi in un buon liceo. Ma soprattutto per non dare ai ragazzi false evidenze,  sulle  presunte probabilità di riuscire o meno in una scuola superiore. False evidenze che però possono condizionare la mente con un forte senso di insicurezza (“Se non mi hanno preso è perché non valgo abbastanza”).

Ogni metodo di selezione, anche il più serio e validato, ha forti limiti soprattutto quando cerca di prevedere il futuro. Quanto più un consiglio orientativo, o l’esito di un test, hanno il potenziale di cambiare drammaticamente il destino di un individuo, tanto maggiori devono essere il senso di responsabilità e di umiltà di chi li somministra. Un’umiltà grandiosa, come quella di Fred Sanger.

Fred Sanger ha lavorato fino a 65 anni, poi è andato in pensione per occuparsi delle piante del suo giardino e per “fare cavolate in barca”. Fra le onorificenze che ha ricevuto (Fellow della Royal Society nel 1954, Comandante dell’Ordine dell’impero nel 1963 dell’Ordine di merito nel 1986), ha declinato il titolo di cavaliere.

Per scrivere questo post ho letto Fred Sanger: a maker of modern genetics sul sito della Wellcome Library; Frederick Sanger: Method Man, Problem Solver su Nature; Fred Sanger (1918 – 2013), sul sito del MRC dove Sanger ha lavorato; Winning two Nobel Prizes, turning down knighthoods: The legacy of Fred Sanger (1918-2013), su Scientific American; Frederick Sanger, 95, Twice a Nobel Laureate and a Genetics Pioneer, Dies, sul New York Times. Per chi desidera approfondire, la Wellcome Library ha digitalizzato e pubblicato online tutti gli scritti di Fred Sanger.

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