La scoperta: "That's funny..."

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Finita la guerra ritornò nel suo laboratorio di Londra e iniziò il lavoro di ricerca che, seppure in modo parzialmente fortuito lo portò ad effettuare nel 1922 una grande scoperta.

Fleming aveva un forte raffreddore che durava da parecchi giorni: decise allora di prelevare un campione delle proprie secrezioni nasali e di incubarli su piastre per la coltura batterica, al fine di valutare l'eventuale crescita di qualche colonia batterica.

Figura 3: Sir Alexander Fleming (3\ Time100 Time.com)

Il giorno seguente, mentre stava analizzando le colonie dei batteri cresciuti, una sua lacrima cadde inavvertitamente sulla piastra di coltura: all'inizio Fleming non diede alcun peso all'accaduto, e dopo aver compiuto le sue osservazioni ripose la piastra.

Il giorno dopo, riprendendo in esame la medesima coltura, si accorse con molto stupore che i batteri erano cresciuti ovunque, tranne che in un punto, dove si poteva scorgere chiaramente un'area tondeggiante e chiara, proprio dove il giorno precedente era caduta la lacrima. Pensò allora che nella lacrima potesse esserci una sostanza ad azione antibiotica naturale, responsabile della morte dei batteri o dell'inibizione della loro crescita: in effetti verificò in seguito che si trattava di un enzima capace di distruggere le cellule batteriche e lo battezzò, lisozima, a causa della sua caratteristica attività che cercò di sfruttare per la cura delle malattie infettive.

Purtroppo però il lisozima, che è normalmente presente nelle lacrime, presenta solo una blanda attività antimicrobica e non è in grado di uccidere i microrganismi patogeni più aggressivi e resistenti, quali sono ad esempio quelli responsabili delle infezioni suppurative: l'idea di trovare un antibiotico efficace venne perciò per il momento accantonata.

Intanto nel 1924 Alexander e Sarah ebbero un bambino, che chiamarono Robert, il quale sarebbe poi diventato un fisico affermato.

Nel 1928 Fleming divenne titolare della cattedra di batteriologia e, durante l'estate dello stesso anno, mentre stava svolgendo ricerche sul presunto agente patogeno dell'influenza (che solo in seguito si scoprì essere di natura virale e non batterica), si assentò dal suo laboratorio per un breve periodo di vacanza di circa tre giorni, dimenticando di distruggere alcune colture di Staphilococcus aureus.

 

Figura 4: Penicillium notatum (24\ La scoperta della penicillina)

Al suo ritorno, il 3 settembre, riprese in mano le colture che aveva preparato prima di partire e che avrebbe dovuto gettare via tre giorni prima e, con un "That's funny..." ("è buffo..."), espresse al collega Pryce tutta la propria meraviglia nel constatare che in una piastra di Petri c'era un alone chiaro inusuale: in quella zona, vicino a colonie fungine contaminanti (in seguito identificate come colonie di Penicillium notatum) le colonie di Staphilococcus aureus non erano cresciute.

L'anedottica riferisce che invece avrebbe avuto a che fare o con la muffa Penicillium chrisogenum, proveniente da un ananas andato a male abbandonato in laboratorio o con un'altra muffa, sempre del genere Penicillium, proveniente dal piano sottostante in cui si svolgevano ricerche sulle muffe in cui, come riferito dal prof. Robert Hare, che lavorava nello stesso ospedale, si studiavano le muffe prelevate dalle abitazioni dei pazienti asmatici.

Pare che Fleming non sia stato subito in grado di riprodurre il fenomeno originale, probabilmente avvenuto in coincidenza di particolari condizioni meteorologiche. L'estate del 1928 fu infatti molto fredda ed i batteri crescevano lentamente sulle piastre, dal momento che non si usavano ancora incubatori termostatati.

L'inibizione della crescita batterica in una limitata porzione della piastra assomigliava al fenomeno che aveva osservato sei anni prima e che era stato provocato dalla lacrima caduta casualmente sulla piastra di coltura: questa volta, però, al centro dell'area più chiara non c'era una lacrima, ma una muffa, contaminante.

Fleming intuì subito l'importanza della sua osservazione e la collegò a quella fatta anni prima e invece di eliminare la coltura contaminata, fece ulteriori esperimenti.

Figura 5: Sir Alexander Fleming (1\ A Science Odyssey People and Discoveries)

 

In seguito dichiarò: "Se non fosse stato per la mia precedente esperienza, avrei subito buttato via la piastra perché contaminata, come molti batteriologi devono aver fatto prima di me. E' molto probabile che altri ricercatori abbiano visto in una coltura gli stessi cambiamenti che ho osservato io, ma, in assenza di un interesse particolare per le sostanze antibatteriche naturali, le colture andate a male siano state immediatamente gettate. Invece di eliminare la coltura contaminata, io feci alcuni esperimenti".

Il merito di Fleming fu di riconoscere ed interpretare adeguatamente osservazioni frutto di circostanze fortuite, aprendo in questo modo le porte allo sviluppo della moderna terapia antibiotica, permettendo di iniziare ad affrontare malattie che per lungo tempo erano risultate molto gravi ed in alcuni casi mortali: la tubercolosi, le broncopolmoniti e le infezioni suppurative postoperatorie.

Fleming identificò in un secondo momento la muffa come appartenente al genere Penicillium. Se nei punti in cui la muffa era accidentalmente caduta sul terreno di coltura i batteri scomparivano, significava che questa conteneva qualche sostanza in grado di distruggerli. Quando riuscì ad isolare ed estrarre, anche se non totalmente, questo nuovo composto, lo chiamò penicillina: ne descrisse la stabilità a pH neutro ed acido, l'attività selettiva sui Gram positivi e su alcuni Gram negativi ed iniziò a studiarne la tossicità in animali da esperimento.

Egli fu sempre conscio del ruolo avuto dalla casualità nella sua scoperta e riconobbe alla sorte parte del merito, sostenendo che "Ci sono migliaia di muffe differenti e ci sono migliaia di batteri differenti, e che la sorte abbia messo la muffa giusta nel punto giusto è stato come vincere alla Irish Sweep" (ovvero la grande lotteria irlandese abbinata alle corse dei cavalli).

La preparazione e la conoscenza di Fleming giocarono un ruolo fondamentale per l'avanzamento delle conoscenze scientifiche, ponendo in giusta luce l'evento e la sua interpretazione.

Con la stesura di un articolo "Sull'azione batterica delle colture di Penicillium con un attenzione particolare al loro impiego all'isolamento del B. influenzae" sul "British Journal of Experimental Pathology" aveva richiamato l'attenzione sul fenomeno dell'antibiosi che era già stato usato precedentemente per indicare l'azione di un organismo che distrugge la vita di un altro per mantenere la propria.

Malgrado la disapprovazione dei suoi oppositori, Fleming proseguì i suoi studi fino al termine degli anni Venti, ma la storia della penicillina doveva essere ancora molto lunga e travagliata prima di approdare alla utilizzazione clinica. I tentativi di Fleming di usarla come un antibiotico furono infatti del tutto fallimentari. I primi sperimentazioni cliniche condotte sull'uomo non portarono ad alcun apprezzabile risultato, tanto che Fleming decise di non proseguire oltre, convinto che, prima di passare alla fase di applicazione clinica, occorresse trovare il modo di concentrare la penicillina, per renderla più efficace: solo in questo modo, infatti, si poteva sperare di osservare nel vivente i medesimi effetti di straordinaria potenza sui batteri visti nelle colture di laboratorio. Così, all'inizio degli anni Trenta, le sue ricerche vennero interrotte, e si dedicò all'insegnamento della biologia presso l'università di Londra, fino al 1948.