Rosalind Franklin e la doppia elica del DNA

«Molti aspetti di La doppia elica suggeriscono la necessità di un riesame delle circostanze che hanno portato alla scoperta della struttura del DNA, non da ultimo il trattamento straordinariamente insultante che Watson ha riservato a Rosalind Franklin»

(Evelyn Fox Keller, Watson’s Needle, Change/Winter 1975-76)

 

I morti non possono dire la loro, ma a volte trovano difensori appassionati e, quasi sempre, la Storia ristabilisce le giuste proporzioni, assegnando a ognuno il proprio ruolo e togliendo a chi ha esagerato i propri meriti. Il 10 dicembre del 1962 tre scienziati hanno ritirato il premio Nobel per la Medicina “per le loro scoperte riguardo la struttura molecolare degli acidi nucleici e i loro significati per il trasferimento di informazione nel materiale vivente”, in pratica per aver scoperto la struttura del DNA e il suo meccanismo di replicazione. I loro i nomi sono Francis Harry Compton Crick, James Dewey Watson e Maurice Hugh Frank Wilkins. Ma, come hanno scritto nel 2002 Katrin Rittinger e Annalisa Pastore, «alla lista manca un nome, quello di Rosalind Franklin. Le sue fotografie ai raggi X del DNA sono state descritte come “le più belle fotografie ai raggi X di qualsiasi sostanza che siano mai state fatte” e hanno fornito la prova chiave per il modello della doppia elica di Watson e Crick». Nella corsa alla scoperta del segreto della vita, che ha coinvolto grandi istituzioni inglesi e americane e ha visto la partecipazione indiretta di molti altri personaggi di spicco, Rosalind Franklin ha giocato un ruolo determinante senza che le sia stato direttamente riconosciuto in vita. In parte perché è scomparsa a soli 37 anni nel 1958, e in parte perché la ragione di menti brillanti può essere offuscata da sentimenti umani, come l’invidia e il rancore, o distorta da sete di gloria e pregiudizi nei confronti delle donne.

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Rosalind Franklin durante il suo soggiorno parigino (Immagine: MentalFloss)

 

Chi era Rosalind Franklin?

Rosalind Franklin nasce in Inghilterra il 25 luglio del 1920 da una famiglia ebrea benestante. Fin dai dodici anni, come indicano i suoi scritti, il suo desiderio è quello di “fare scienza” e la famiglia, pur non condividendo del tutto quella che viene vista come un’eccessiva emancipazione femminile, la iscrive a una scuola superiore che le permette di proseguire gli studi al Newnham College di Cambridge, uno dei pochi femminili dell’epoca. Se è vero che l’università inglese è particolarmente conservatrice, è anche vero che prima della Seconda guerra mondiale, nemmeno all’interno della comunità scientifica, le donne venivano considerate pari agli uomini. Per esempio, solo nel 1945 la Royal Society, una delle più prestigiose società scientifiche del mondo, ha ammesso due donne: Kathleen Lonsdale, un’esperta cristallografa, e Marjoire Stephenson, pioniera della microbiologia chimica.

Fin da giovane interessata alla politica, durante la guerra Rosalind mette le proprie competenze di chimica al servizio del Regno Unito, prestando servizio alla British Coal Utilisation Research Association (BCURA). Qui si costruisce il primo pezzo di reputazione scientifica, studiando la microstruttura di diversi tipi di carbone e il modo in cui questa determina proprietà come la permeabilità ai gas e ai liquidi a diverse temperature. Questi anni di studio si traducono in un dottorato, conseguito proprio nel 1945 presso l’università di Cambridge. Due anni più tardi si sposta a Parigi, al Laboratoire Central des Services Chimique de L’Etat. In Francia, l’ambiente è più aperto nei confronti delle donne professioniste e, oltre a guadagnare fiducia in sé, si trova per la prima volta in contatto con le tecniche di cristallografia a raggi X: le vuole applicare allo studio del carbone.

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La prima rappresentazione della struttura a doppia elica del DNA apparsa sul numero di Nature del 25 aprile 1953 è opera di Odile Crick, la moglie di Francis Crick, che era pittrice

 

Perché si è messa a studiare la struttura del DNA?

Nel 1951, Rosalind Franklin ha già prodotto ricerca di alto livello internazionale nel settore dello studio del carbone, ma anche nel campo della cristallografia. La sua formazione e le sue competenze le aprono così le porte del King’s College di Londra. Le sue conoscenze sembrano al direttore delle ricerche in fisica, John T. Randall, un piccolo patrimonio da mettere al servizio di uno dei settori più effervescenti di quel periodo: lo studio della struttura del DNA.

Nel 1943, grazie all’esperimento che ha poi preso il suo nome, Oswald Avery insieme ai suoi colleghi Colin MacLeod e Maclyn McCarty aveva dimostrato che il principio trasformante, ovvero quella “cosa” che permette il passaggio dell’informazione genetica da un cellula a un’altra, era il DNA. Ma nessuno aveva idea di che struttura avesse. Non solo, comprenderne la struttura molecolare significava anche capire il segreto che permetteva il trasporto dell’informazione (quello che oggi chiamiamo replicazione).

Maurice Wilkins, che già lavorava al King’s College, aveva iniziato a impiegare la diffrazione dei raggi X per studiare la struttura del DNA e Randall sperava che l’esperienza della Franklin potesse essere un buon completamento del progetto di ricerca. Le cose non sono andate così, anche perché sul piano caratteriale e personale i due non sono mai andati d’accordo. Secondo alcune testimonianze di colleghi, Rosalind Franklin era piuttosto brusca nei modi e intransigente sul lavoro, ma questo può essere almeno in parte spiegato con il fatto che era una donna in un ambiente maschile estremamente competitivo. Lei e Wilkins si ritrovano, quindi, a lavorare praticamente ignorandosi.

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La photograph 51 originale conservata tra i documenti di Linus Pauling (Immagine: Oregon State University Special Collections & Archive Research Center)

 

Che cosa ha scoperto?

Mentre Rosalind Franklin mette a punto la strumentazione e la tecnica per riuscire a ottenere immagini sempre più nitide del DNA, a Cambridge Francis Crick e James Watson cominciano a elaborare ipotesi sulla struttura del DNA in base ai dati a disposizione a quei tempi. Lo fanno costruendo veri e propri modelli tridimensionali in scala, come se stessero giocando a un enorme meccano della biologia.

Alcune caratteristiche della molecola, comunque fosse organizzata nello spazio tridimensionale, erano note. Dal 1950, grazie soprattutto al lavoro di Erwin Chargaff, si sapeva che il numero di guanine è sempre uguale al numero di citosine, e che quello delle adenine è sempre pari a quello delle timine. E si sapeva anche che il DNA presenta sempre un qualche tipo di struttura circondata da gruppi fosfato. Era una specie di puzzle, in cui tutti questi elementi dovevano essere legati tra di loro (senza ovviamente violare alcuna delle leggi della chimica), ma bisognava riuscire a “immaginare” quale potesse essere la soluzione. Oppure, bisognava trovare il modo, come tentavano di fare Wilkins e la Franklin, di “fotografare” questa struttura.

Tra la fine del 1951 e l’inizio del 1952, Rosalind Franklin ottiene una serie di foto straordinariamente nitide del DNA, tra cui la famosa Photograph 51, quella diventata vera e propria icona della caccia alla struttura del DNA. La foto è ottenuta con un’esposizione lunghissima (circa 100 ore) di una singola fibra di DNA posta a una distanza di 15 millimetri dalla fonte di raggi X in una piccola camera a umidità controllata. Quelle che vediamo sulla lastra fotografica sono macchie scure determinate dalla massa degli atomi che compongono la molecola di DNA: la foto 51 mostra una caratteristica distribuzione spaziale che è compatibile solamente con una struttura a doppia elica.

Rosalind Franklin è convinta che questa sia la struttura del DNA: tutto torna con quello che sa della sua composizione chimica. Tuttavia, lontana dalla “gara” che si sta svolgendo tra Watson e Crick a Cambridge e Linus Pauling in California, ritiene che sia necessario realizzare nuove immagini, raccogliendo così dati sufficienti a trarre delle conclusioni sensate. È un approccio induttivo, che permette di andare dall’osservazione alla regola generale.

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Uno schema dell’apparato sperimentale usato da Franklin e Gosling per ottenere la foto 51. Il filamento di DNA viene posto in verticale su di un sostegno (all’interno di una camera a umidità costante al 92%) e irradiato con raggi X da una distanza di 15 mm. Quello che vediamo sulla lastra fotografica è, semplificando, una sorta di “ombra”. Le macchie scure si generano dove i raggi X vengono deviati dagli atomi che compongono la molecola di DNA. più è scura la macchia, tanto più è la massa corrispondente (Immagine: King’s College London Archive Project blog).

 

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La foto 51 ottenuta con la diffrazione a raggi X permette di individuare dieci “macchioline” scure per ogni braccio della croce al centro dell’immagine. Il fatto che le macchie siano di intensità variabile, ma in uno schema simmetrico, permette di capire che questa fotografia può essere generata solamente da una struttura a doppia elica (Immagine: InTech).

Che cosa è successo nel 1953?

Maurice Wilkins è al corrente di quello che Franklin sta facendo nel suo laboratorio e lo racconta, in modo un po’ eterodosso, a Crick e Watson. Loro sono preoccupati, perché Linus Pauling ha mandato ai Proceeding of the National Academy of Sciences (PNAS) un articolo in cui ipotizza che il DNA abbia una forma a elica composta da tre filamenti. Watson sa che è un modello ragionevole, ma che non può stare in piedi. Però capisce anche che se loro due non trovano una soluzione rapidamente, qualcun altro lo farà e addio sogni di gloria. Sulla scorta di quello che ha capito dalle parole di Wilkins, decide di andare a Londra di persona. Si reca direttamente al King’s College, nella stanza della Franklin, che non ha intenzione di mostrargli le fotografie. Lui, come racconta nella sua autobiografia (La doppia elica, pubblicato nel 1968), praticamente gliele toglie di mano: «Nell’esatto momento in cui ho visto la foto la bocca mi si spalancò e il polso cominciò ad accelerare». Aveva capito: la foto 51 era la prova mancante che il modello costruito da lui e Crick a Cambridge era corretto.

Qui la storia accelera come in un thriller mozzafiato; Watson e Crick sanno di dover pubblicare velocemente. D’altronde, hanno il modello e, con la foto 51, la conferma di quello che hanno dedotto lavorando su un piano quasi astratto. Nel numero di Nature pubblicato il 25 aprile del 1953, la letter di Watson e Crick svela la struttura del DNA per la prima volta. L’articolo che segue porta la firma principale di Maurice Wilkins, ed è uno studio sulla diffrazione a raggi X di un acido nucleico, con una fotografia simile a quelle della Franklin, ma non così nitida. Ironia, l’articolo ancora successivo è firmato proprio da Franklin e dal suo collega Gosling, che mostrano i risultati ottenuti sempre grazie alla diffrazione a raggi X con una fibra di DNA.

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Foto della cerimonia per il ritiro dei premi Nobel del 1962. Da sinistra: Maurice Wilkins, Max Perutz, Francis Crick, John Steinbeck, James Watson e John Kendrew (Immagine: archivio Keystone/Getty)

Che cosa è successo dopo?

Rosalind Franklin muore nel 1958, a soli 37 anni, per un tumore all’ovaio, dovuto probabilmente all’eccessiva esposizione ai raggi X. Non può sapere, quindi, che quattro anni dopo Watson, Crick e Wilkins avrebbero vinto il Nobel per la Medicina proprio grazie agli articoli pubblicati nel 1953. Avrebbe dovuto esserci anche lei? A rigore di logica sì, perché i suoi dati sperimentali hanno confermato il modello del duo di Cambridge, che senza prova sperimentale non sarebbe stato sufficiente come dimostrazione della struttura del DNA.

Bisogna anche dire, però, che per una serie di ragioni, alcune delle quali rimarranno per sempre un mistero, Rosalind Franklin non ha mai fatto l’ultimo passaggio del ragionamento, almeno pubblicamente. Come ha detto lo storico della scienza Horace Freeland Judson: «è facile provare simpatia per la Franklin, resta il fatto che non ha mai compiuto il salto induttivo».

Nel 1975 esce la prima biografia della Franklin scritta da Anne Sayre, amica della scienziata. Il suo è il primo tentativo di ristabilire la verità, ma il libro non riesce a eguagliare l’impatto di La doppia elica che nel frattempo si è imposto come narrazione vincente. Nel suo libro, Watson ha parole di spregio per “Rosy”, che ritiene incapace di comprendere fino in fondo la diffrazione e le sue leggi fisiche, e quindi non sarebbe abbastanza intelligente da capire la struttura del DNA. Una serie di giudizi che Watson non ha mai ritrattato, ma anzi rincarato nel corso degli anni.

Nemmeno Watson e Crick hanno mai pubblicamente fatto ammenda. C’è stato qualche timido tentativo a mezza voce, ma non si è mai sentita da parte loro una frase chiara di scuse. A ristabilire equilibrio nella vicenda è Brenda Maddox, giornalista e scrittrice americana, che nel 2002 pubblica Rosalind Franklin: The Dark Lady of DNA, dove ‘dark’ è contemporaneamente sinonimo di oscura e sconosciuta, ma è anche l’aggettivo di Watson, che pensa alla Franklin come a un’arpia la quale, parole sue, “non sarebbe neanche male se solo cambiasse modo di vestire”.

Rosalind Franklin è stata vittima di pregiudizi e invidie? Sicuramente sì, e la sua scomparsa prematura le ha impedito di battersi in prima persona per il giusto riconoscimento del proprio valore. Ma non sembra giusto nemmeno lasciarsi trasportare da una forma di pietismo, come accaduto negli anni Settanta, quando il movimento femminista ha cercato di trasformarla in un’eroina sfortunata. Non le sarebbe piaciuto e non lo avrebbe voluto. Rosalind Franklin, come ha fatto in vita, avrebbe preferito che fossero i fatti a parlare per lei.

Per approfondire:

Brenda Maddox, Rosalind Franklin. La donna che scoprì la struttura del DNA, Mondadori 2004 (fuori catalogo)

Anne Sayre, Rosalind Franklin and DNA, Norton 1975 (l’ultima edizione aggiornata è del 2000)

Utilissimo progetto della National Library of Medicine, The Rosalind Franklin Papers contiene una serie di materiali biografici (inglese) di libera consultazione

James D. Watson, La doppia elica, Garzanti (ne sono state stampate diverse edizioni, l’ultima è del 2016)

James Watson, Francis Crick, Molecular structure of nucleic acids: la letter originale pubblicata su Nature il 25 aprile 1953 è disponibile in pdf.

 

 

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