Le nostre aule tematiche
Pannello Sanger
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.
Bibliografia: https://aulascienze.scuola.zanichelli.it/materie-scienze/biologia-aule/fred-sanger-studente-ordinario-due-volte-premio-nobel/
https://aulascienze.scuola.zanichelli.it/multimedia-scienze/come-te-lo-spiego-scienze/dal-metodo-sanger-a-oggi-40-anni-di-sequenziamento-del-dna/
Pannello Franklin
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. 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.
Bibliografia: https://aulascienze.scuola.zanichelli.it/materie-scienze/chimica-aule/rosalind-franklin-e-la-doppia-elica-del-dna/
Lavoisier
Nato a Parigi nel 1743, Antoine-Laurent Lavoisier fu indirizzato verso gli studi umanistici e giuridici dal padre, il quale, tuttavia, assecondò anche gli interessi del figlio per le scienze fisiche, naturali e sperimentali. Nel 1761 cominciò a seguire corsi privati di chimica, tra il 1763 e il 1764 effettuò un viaggio naturalistico in Francia con il geologo Étienne Guettard eseguendo i primi
esperimenti scientifici. Nel 1763 conseguì la laurea in legge presso l’Università della Sorbona. La carriera professionale di Lavoisier si svolse in ambito finanziario ed economico ma, in qualità di filosofo naturale, ebbe come principale campo d’interesse intellettuale le scienze, e la chimica in particolare. Nel 1768 entrò alla prestigiosa Accademia reale delle scienze di Parigi e sino alla morte svolse un ruolo centrale nella comunità scientifica francese del tempo. La fama di Lavoisier è affidata alla chimica, anche se egli non fu un chimico ‘professionista’ nel senso attuale del termine.
Nel corso del Settecento i naturalisti britannici avevano scoperto l’esistenza di arie o gas e avevano cercato di conciliare queste scoperte sperimentali con la concezione del flogisto (principio infiammabile, dal greco phlogistòs«arso»), che era ritenuto il responsabile dei processi di combustione. Si pensava infatti che un corpo bruciasse perché perdeva un principio invisibile denominato
appunto flogisto. Nel 1772 Lavoisier scoprì che zolfo e fosforo, bruciando, assorbivano aria, cioè che durante la combustione questi elementi si combinavano con un gas, mentre un metallo combusto (una calce) tornava; allo stato di semplice metallo liberando aria. Lavoisier capì che la scoperta dei gas imponeva una considerazione del tutto nuova dei principali processi chimici
e che era necessario dare grande importanza ai dati quantitativi (il peso delle sostanze in una reazione) nella sperimentazione chimica. Su queste basi Lavoisier ridisegnò l’intera teoria chimica, ignorando il flogisto e privilegiando invece il ruolo svolto dalle arie o gas. Fenomeni come la combustione dei corpi e dei metalli, la riduzione delle calci a metalli, la respirazione animale vennero
spiegati in base al ruolo chimico (combinazioni e liberazioni) di un gas che venne da lui denominato ossigeno.
https://www.treccani.it/enciclopedia/antoine-laurent-lavoisier_(Enciclopedia-dei-ragazzi)/
Montalcini Dolomieu
Déodat de Dolomieu
Cavaliere di Malta dal 1768 al 1790, abbandonò la carriera militare per
dedicarsi agli studî geologici e mineralogici. Durante questo periodo frequenti
furono i viaggi svolti in Italia meridionale e nelle isole, che gli permisero di
conoscere meglio la geologia e i vulcani e di acquisire così una solida
reputazione scientifica. Questa gli valse nel 1794 la nomina a professore
presso l'École centrale e nel 1795 a ispettore del Corps des mines, a professore
di geologia all'École des mines e a membro dell'Institut de France. Assertore
delle idee rivoluzionarie ma antigiacobino, militò agli ordini di Napoleone, che
seguì nella spedizione d'Egitto (1798) e dal quale fu incaricato, quale ex
appartenente all'Ordine di Malta, d'interporre i suoi buoni uffici per la
capitolazione dell'isola. Naufragato a Taranto, sulla via del ritorno, fu fatto
prigioniero (1799) dalle bande del card. Ruffo. Liberato (1801), rientrò in
Francia, dove ottenne la cattedra di mineralogia al Muséum di Parigi.
https://www.treccani.it/enciclopedia/deodat-guy-silvain-tancrede-gratet-de-
dolomieu/
https://aulascienze.scuola.zanichelli.it/materie-scienze/scienze-della-terra-
aule/dolomite-cercasi/
Rita levi Montalcini
Neurobiologa italiana (Torino 1909 – Roma 2012). Con Stanley Cohen, suo
collaboratore per le ricerche sull'NGF (nerve growth factor, fattore di
crescitanervoso), è stata insignita nel 1986 del premio Nobel per la fisiologia o
la medicina; dal 1974 membro dell'Accademia pontificia delle scienze e dal
1990 socio nazionale dei Lincei (socio straniero dal 1977). Ha ricoperto tra il
1993 e il 1998 la carica di presidente dell'Istituto della Enciclopedia
Italiana fondata da G. Treccani, istituzione che è riuscita a rilanciare in quegli
anni con l'allargamento della partecipazione societaria. È stata inoltre
presidente onoraria dell'Associazione italiana per la sclerosi multipla. Nel 1992,
insieme alla sorella ha costituito, sotto il motto "Il futuro ai giovani",
in memoria del padre Adamo Levi, la Fondazione Levi-Montalcini con lo scopo
di aiutare giovani donne africane, attraverso l’assegnazione di borse di studio
finalizzate alla formazione di dirigenti nella vita scientifica e sociale del proprio
Paese. Il 1º agosto 2001 la scienziata è stata nominata senatore a vita per i
suoi meriti scientifici e sociali. Tra i numerosi riconoscimenti prestigiosi a lei
conferiti: socio dell'Accademia delle scienze detta dei XL, della National
Academy of sciences statunitense e della Royal Society; ha ricevuto il Premio
Antonio Feltrinelli per le scienze mediche nel 1969 e la laurea honoris causa al
Politecnico della sua città natale nel 2006. Nel 2008 è stata insignita della
prima medaglia d’onore dell’Accademia di Francia a Roma.
Vita e attività
Di famiglia ebrea, sorella dell'architetto Gino e della pittrice Paola, L.-M. crebbe
nel vivace ambiente intellettuale torinese del primo dopoguerra; frequentò
l'istituto di anatomia umana dell'università di Torino diretto da Giuseppe Levi e
nel 1936 conseguì la laurea in medicina e chirurgia, iniziando sin da allora gli
studi sul sistema nervoso che avrebbe sviluppato con rilevanti risultati lungo
tutta la sua carriera di ricercatrice. Le leggi razziali promulgate dal regime
fascista nel 1938 diedero un duro e quasi inaspettato colpo alla comunità
ebraica italiana che aveva partecipato con entusiasmo e gran coinvolgimento al
periodo risorgimentale. Per l'esclusione da tutte le istituzioni pubbliche, L.-M.
non poté continuare i suoi studi nei laboratori universitari italiani. Si trasferì in
Belgio per frequentare un laboratorio neurologico a Bruxelles e lì proseguì le
sue iniziali ricerche sui processi del differenziamento del sistema nervoso. Tali
ricerche poté successivamente continuare a Torino, dove era rientrata nel
1940, allestendo un piccolo laboratorio "clandestino" di neurobiologia nella
casa familiare, in cui accolse anche il suo professore G. Levi. Dopo l'inizio
dell'occupazione tedesca, a seguito dell'armistizio dell'8 settembre 1943
dell'Italia con gli Alleati, L.-M. si trasferì a Firenze, dove tra il 1944 e il 1945
prestò servizio presso la Croce Rossa in un campo di rifugiati. Sono gli anni in
cui affiorò la grande determinazione che la avrebbe accompagnata per tutta la
vita nella scelta di coniugare impegno sociale e passione per
la ricerca scientifica. Alla fine della seconda guerra mondiale, nel 1945 assunse
il posto di assistente alla cattedra di anatomia di Torino. Già durante gli anni di
guerra era venuta a conoscenza di alcuni esperimenti sul differenziamento del
sistema nervoso condotti dall'embriologo statunitense V. Hamburger sugli
embrioni di pollo e lei stessa aveva approfondito le ricerche giungendo a diversi
risultati pubblicati su riviste scientifiche internazionali. Nel 1947, quando
raggiunse Hamburger alla Washington University di St. Louis, dove in seguito
fu nominata associated professor e poi full professor, portò sul terreno
sperimentale il problema delle relazioni tra neurosviluppo e periferia organica.
Innestando in embrioni di pollo frammenti di speciali tumori, poté osservare il
prodursi di un "gomitolo" di fibre nervose a carico delle cellule gangliari,
deducendone l'ipotesi di un fattore chimico, liberato dal tessuto ospite e attivo
sullo sviluppo dei neuroni. Tra la fine del 1950 e il 1951, agganciandosi alle
ricerche dell'embriologo E. Bueker, delineò l'idea di un nerve growth promoting
agent, presentando nel dicembre 1951 presso la New York Academy of science
la sua tesi che cercava di spiegare la differenziazione dei neuroni e la crescita
di fibre nervose, l'esistenza di fattori liberati da altre cellule capaci di
controllare questa differenziazione. La tesi venne approfondita e precisata con
nuove esperienze, condotte nel 1952 con la cultura in vitro all'Istituto di
biofisica dell'università di Rio de Janeiro, in collaborazione con H. Mayer, allieva
di E. Fisher. Tornata nel 1953 a St. Louis e nominata professore associato,
conobbe il biochimico S. Cohen, che iniziò a lavorare con lei. In quell'anno
riuscì a isolare una frazione nucleoproteica tumorale e in seguito a identificare
con la componente proteica il fattore attivo sulle cellule dei gangli nervosi.
Designata come nerve growth factor (NGF) in un articolo apparso nel 1954
su Proceedings of the National Academy of Science U.S., essa si sarebbe
dimostrata attiva sul differenziamento, il trofismo e il tropismo di determinati
neuroni del sistema nervoso periferico e del cervello: prima di una nuova
classe di sostanze fisiologicamente attive, i fattori di crescita. Presente anche
in organi e liquidi organici – ghiandole sottomascellari di ratto, veleno di
serpente, liquido seminale di toro – in cospicue quantità, l'NGF ha potuto
essere sottoposto ad analisi chimiche e fisiochimiche, fino alla determinazione
del peso molecolare e della sequenza di aminoacidi, a opera di allievi (V.
Bocchini, P. Angeletti, R. H. Angeletti, R. Bradshaw).
La sua carriera universitaria e di ricerca si è svolta tra gli USA e l'Italia:
professore ordinario, dal 1959 al 1977, nell'Istituto di biologia della Washington
University a St. Louis, dal 1961 al 1969 ha diretto il Centro di ricerca
neurobiologica, istituito dal Consiglio nazionale delle ricerche presso l'Istituto
superiore di sanità. Nel 1969, e fino al 1979, è passata a dirigere il Laboratorio
di biologia cellulare: professore ospite presso l'Istituto di neurobiologia, sempre
dell'area CNR, fino al 1989. Nel 2005 ha fondato lo European brain research
institute (EBRI), centro di ricerca scientifica internazionale per
lo studio delle neuroscienze.
È stata da sempre molto attiva in campagne di interesse sociale, per es. contro
le mine anti-uomo o per la responsabilità degli scienziati nei confronti della
società. La Fondazione Rita Levi-Montalcini, rivolta sin dalla costituzione
alla formazione e all'educazione dei giovani, ha ampliato nel 2001 la sua
finalità per "venire in aiuto alle donne dei paesi del Sud del mondo, in
particolare nel continente africano", favorendo l'accesso all'istruzione negato
"per creare una classe educata di donne in grado di assumere posizioni
direttive a livello sociale, politico e scientifico". Ha proseguito la sua attività di
ricerca presso l’EBRI, affiancata da un costante impegno in campo sociale e
politico e sostanziata dalla profonda riflessione etica che ne ha animato l’intero
percorso di vita.
https://aulascienze.scuola.zanichelli.it/materie-scienze/biologia-aule/addio-
alla-portavoce-nobile-della-scienza-italiana/