5. Mutazione e travestimento, 1945-1975

 

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5.0 Il periodo

Rendo subito chiaro il titolo sotto cui intendo discutere questo periodo: "Mutazione e travestimento". Esso è ancora più esplicitamente interpretativo dei precedenti, ma mi pare perfettamente giustificato dai caratteri generali del trentennio 1945-1975. Al contrario degli anni fra le due guerre mondiali, non abbiamo la nascita di intere nuove discipline, se non in chimica analitica con la diffusione a macchia d'olio delle tecniche legate a cromatografia ed elettroforesi; ma qui il problema è piuttosto complesso ed è in buona parte legato allo sviluppo di ricerche biochimiche, del tutto indipendenti dalle attività istituzionali dei chimici analitici. La chimica organica coglie successi strepitosi nel campo della sintesi di composti naturali; i contributi di Robert B. Woodward sono di tale eleganza che si deve spendere la parola 'genio', una parola resa quasi ridicola da un uso inflativo. Tuttavia, nello stesso periodo, si assiste ad una totale trasformazione del laboratorio organico, destinata ad incidere pesantemente sulla professione stessa del chimico organico.

I due temi che ho enfatizzato in grassetto saranno presentati nelle sezioni 5.1 e 5.2. Non tratterò invece un processo che pure è molto significativo dal punto di vista filosofico ed epistemologico: la chimica quantistica diventa la chimica teorica, come se i problemi teorici della chimica si esaurissero nelle applicazioni della meccanica quantistica. Come controprova basta citare un tema di termodinamica come quello delle strutture dissipative, tema che si sviluppa appunto in questo periodo ma di cui darò un cenno più oltre, alla sezione 6.3.

 Vengo infine al termine 'travestimento' inteso qui anche con le sue connotazioni più volgari. Per me è un fatto che per decenni gran parte della biologia molecolare non è stata altro che biochimica travestita. Nella sezione 5.3 porterò qualche argomento favore di questa tesi, che - per altro - richiederà più di una ricerca in profondità per essere ritenuta storiograficamente valida.

5.1 Cromatografia ed elettroforesi

Nell'agosto 2000 ho presentato ad una Conferenza internazionale un ampio lavoro sull'impatto che le tecniche cromatografiche ed elettroforetiche hanno avuto sulla biochimica e, attraverso questa, su importanti settori della biologia. Nel contesto abbreviato di questa relazione riporto solo alcune date di riferimento, con i relativi protagonisti, e qualche valutazione sul rapporto fra queste tecniche e certe discipline biologiche.

 

Tabella 2

Cronologia delle tecniche cromatografiche ed elettroforetiche

 

1941

Martin e Synge, cromatografia di partizione

1944

Consden, Gordon e Martin, cromatografia su carta

1948-1950

Elettroforesi su carta

1952

James e Martin, gas-cromatografia

1953

Grabar e Williams, elettroforesi su agar, immuno-elettroforesi

1958

Stahl presenta il Grundausrüstung per la cromatografia su strato sottile

 

Il contributo potente di Archer Martin allo sviluppo delle cromatografie è ben noto, e la Tabella 2 ne segnala le tre tappe principali. Meno nota è la totale disponibilità di Martin a condividere con qualsiasi collega ogni segreto delle nuove pratiche cromatografiche. Un'apertura insolita se non addirittura eccezionale nell'ambito dell'innovazione di laboratorio, dove si tende a sfruttare al massimo le novità, prima che le applicazioni più ghiotte diventino alla portata di altre sedi concorrenti.

         Qualche punto della Tabella 2 merita un minimo di commento. R.Consden, A.H.Gordon, and A.J.P.Martin svilupparono la cromatografia su carta in piena economia di guerra - ma l'economia inglese, non quella americana. Le condizioni di lavoro erano veramente drammatiche, e il trio di ricercatori ricorse ai tubi di grès dei canali di scolo per costruire le prime 'vasche' per cromatografia. A patrocinare lo sviluppo della elettroforesi su carta non ho messo nomi specifici, perché la tecnica fu applicata con continui miglioramenti in parecchi laboratori e nello stesso lasso di tempo.

P.Grabar and C.A.Williams lavoravano nel Service de Chimie Microbienne dell' Institut Pasteur di Parigi, un ambiente ben lontano da un Istituto di chimica analitica. In 1953 essi pubblicarono un articolo di una sola pagina sui Biochimica et Biophysica Acta, con ci resero pubbliche due nuove tecniche: l'elettroforesi su agar e l'immuno-elettroforesi. Entrambe le tecniche dilagarono nei laboratori biochimici.

Dai casi precedenti si stacca quello della cromatografia su strato sottile. Egon Stahl presentò il Grundausrüstung (apparato di base) per la cromatografia su strato sottile alla Ausstellung chemischer Apparate (ACHEMA) che si tenne fra maggio e giugno 1958, a Francoforte. L'apparato era commercializzato dalla Desaga di Heidelberg, e la silice d'elezione era il Silica gel G della Merck. Ma il contributo di Stahl andò ben oltre questo rapporto efficace con l'industria. La tecnica della cromatografia su strato sottile era già utilizzata in decine di laboratori, così Stahl non ne fu l'inventore, ma in realtà fece di più. Attraverso i suoi contributi furono standardizzati i materiali, le procedure e la nomenclatura, e con la descrizione di sistemi di solventi selettivi il suo lavoro permise la risoluzione cromatografica di parecchie importanti classi di composti organici.

La cromatografia su carta e le diverse tecniche di elettroforesi furono applicate ovunque fosse necessario ottenere delle separazioni fra sostanze che fossero delicate e (quasi) esaustive. Il campo in cui colsero un successo strepitoso, con effetti al di là del prevedibile, fu quello della separazione di proteine e di peptidi. I risultati sconvolsero interi settori della biologia. Nel 1957 Vernon M. Ingram utilizza una combinazione bidimensionale di cromatografia ed elettroforesi su carta per studiare gli idrolizzati (circa trenta frammenti) dell'emoglobina normale e di individui affetti da anemia falciforme. Ottenne delle macchie sui fogli di carta con una risoluzione sufficiente da fargli individuare la causa molecolare dell’anemia falciforme, dovuta ad una singola sostituzione nella catena proteica (un residuo di valina invece di un residuo di acido glutamico). Le ricerche di Ingram spinsero Harry Harris a formulare un nuovo programma di ricerca, che lo portò a scoprire un "nuovo polimorfismo umano", ossia che esistevano molte varianti di enzimi trasmesse in modo mendeliano all'interno delle popolazioni umane. Harris utilizzò essenzialmente l'elettroforesi su gel d'amido con opportuni coloranti per evidenziare i diversi gruppi di peptidi separati. I primi risulati importanti cominciarono ad essere ottenuti nel 1963 e nel 1966 il nuovo polimorfismo umano era un fatto acquisito.

Harris studiò le popolazioni umane della Gran Bretagna, il suo Paese natale; oltre Atlantico, ancora nel 1966,  R. C. Lewontin pubblicò degli studi che sommati a quelli di Harris sconvolsero la genetica delle popolazioni. Lewontin aveva preso in considerazione cinque popolazioni naturali di Drosophila pseudoobscura, una scelta classica nel campo della genetica, scoprendo un polimorfismo enzimatico di entità totalmente insospettata. Infine i nuovi dati sul polimorfismo penetrarono fino al cuore della biologia, e cioè nella teoria dell’evoluzione, per opera di un genetista teorico giapponese, Motoo Kimura che nel febbraio 1968 pubblicò su Nature una nota di meno di due pagine dal titolo Evolutionary rate at the Molecular Level. In questo articolo veniva formulata una teoria dell'evoluzione molecolare che fu detta 'neutrale' in quanto ammetteva che si verificassero e che fossero mantenute nelle popolazioni naturali mutazioni che, di per sé, non davano alcun 'vantaggio evolutivo' ai portatori degli alleli mutanti. La teoria neutrale dell'evoluzione è tuttora uno dei punti più caldi del dibattito teorico in biologia.

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