L’importanza del fallimento: intervista a Paul Nurse Inspire article

Tradotto da Cristina Benedetti. L'esperimento fallito di Paul Nurse ha ispirato una carriera da premio Nobel.

Sir Paul Nurse
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Quando Paul Nurse era uno studente negli anni ’60, gli scienziati sapevano che le cellule si dividono e fanno copie di se stesse. Tuttavia alcune domande chiave rimanevano un mistero: cosa induce le cellule a dividersi? Che cosa controlla queste divisioni? Come è innescata la replicazione del DNA? Intrigato da queste questioni irrisolte, Nurse ha dedicato gran parte della sua carriera a individuare i meccanismi fondamentali alla base del processo di divisione cellulare – lavoro che alla fine gli è valso il premio Nobel. Tuttavia le cose sarebbero potute andare in modo molto diverso.

“Avevo ottimi voti a scuola e mi fu offerto un posto in ogni università a cui avevo fatto richiesta”, dice Nurse, che ora dirige il Francis Crick Institute a Londra, Regno Unito. “Tuttavia, era condizione necessaria che passassi un esame di francese molto elementare che ho fallito per sei volte – non è che non mi impegnassi, ma sono totalmente incompetente nelle lingue.”

Contro ogni previsione

Ancora in difficoltà con il francese, Nurse lasciò la scuola e trascorse del tempo a lavorare come tecnico in un laboratorio gestito da un locale produttore di birra Guinness. Ogni settimana finiva rapidamente il suo lavoro e aveva così molto tempo libero per i progetti di ricerca, che amava. Ma nonostante i ripetuti tentativi, non riusciva a superare l’esame di francese. Ci volle un incontro casuale con il professore di genetica John Jinks per avviare la carriera scientifica di Nurse. Jinks riconobbe il suo potenziale e lo fece iscrivere come studente di biologia all’Università di Birmingham, Regno Unito. “C’era una brutta sorpresa però, perché l’università insistette che studiassi il francese durante il primo anno!” Ricorda Nurse.

Seguirono altre difficoltà. “Inizialmente mi interessai all’ecologia, ma un viaggio sul campo per raccogliere esemplari in acque gelide mi fece capire che ero più adatto all’ambiente più caldo del laboratorio”, racconta Nurse. Fu lì, sotto la guida di un eccentrico docente di zoologia, Jack Cohen, che intraprese un progetto per misurare il tasso di respirazione delle uova di pesce in divisione.

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“La divisione cellulare è la base di tutta la crescita e lo sviluppo – mi affascinò subito”, ricorda Nurse. Nel corso dei mesi successivi, raccolse accuratamente le uova dall’acquario universitario, posizionando campioni in una camera sigillata. Quindi misurò i livelli di ossigeno ambientali, osservando scrupolosamente gli effetti di diversi inibitori. “Vidi subito che il tasso di respirazione oscillava ogni quindici minuti circa, che è anche più o meno il tempo necessario perché le uova di pesce si dividano”, racconta. “Stranamente questo schema persisteva qualsiasi cosa facessi al sistema – sembrava incredibilmente stabile.”

Ma una settimana prima che Nurse dovesse consegnare il lavoro, un test di controllo apparentemente di routine lo lasciò sbalordito. “Condussi l’esperimento senza uova nella camera e misurai la stessa, perfetta, oscillazione”, racconta. “Ho ripetuto diverse volte l’esperimento, convinto che ci fosse un errore. Ma alla fine ho capito che piuttosto che misurare il tasso di respirazione delle uova, stavo ogni volta monitorando gli effetti di un termostato nel mio apparato. È stato un fallimento completo dall’inizio alla fine.”

Con i suoi voti in gioco e solo una settimana rimanente prima di presentare il lavoro, Nurse doveva affrontare un grosso problema. “L’unica cosa che ho potuto pensare per salvare la mia laurea è stato un pezzo di teatro”, ricorda. “Nella mia presentazione ho rivissuto l’intero studio, dai suoi emozionanti inizi alla sua disastrosa conclusione – e in qualche modo il pubblico è rimasto impressionato. Un messaggio chiave è stato: fai subito dei controlli nel tuo studio non appena diventa interessante!”

Durante la fase M del ciclo
cellulare, i cromosomi si
separano mentre si formano
le cellule figlie.

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Perseverare

“Nei momenti di difficoltà, ho pensato a carriere alternative”, racconta, “ma sono uno sperimentatore nel cuore e sono stato fortunato nel corso della mia carriera ad avere colleghi che mi hanno supportato molto.” Alla fine imperterrito Nurse ha completato con successo la laurea e il dottorato. Come postdoc, ha visto il ciclo cellulare come un modo per capire meglio ciò che lo affascinava di più: la natura della vita. “La cellula è la cosa più semplice che dimostra la vita”, dice. “La chiave per comprenderlo è scoprire come vengono gestite le informazioni nella cellula per generare ordine nello spazio e nel tempo.”

Ispirato da studi che mostravano come la genetica potesse essere utilizzata per studiare il ciclo del lievito gemmante, Nurse tornò a un soggetto di ricerca che aveva incontrato per la prima volta nel laboratorio della Guinness: il lievito di birra. “Volevo un organismo modello semplice ed efficace”, ricorda. Condusse uno studio in cui trattava il lievito in modo da indurre mutazioni casuali nei geni dell’intero genoma di lievito.

Nurse capì che la chiave per identificare i geni che controllano la divisione cellulare nel lievito sarebbe venuta dallo studio delle cellule che si dividono molto lentamente (creando cellule più grandi) o molto rapidamente (creando cellule più piccole). La seconda categoria fu scoperta per caso quando Nurse osservò alcune cellule insolitamente piccole che si dividevano più rapidamente prima di poter crescere. Identificò una mutazione in un gene chiamato cdc2 che sembrava svolgere un ruolo nell’avvio di fasi chiave del ciclo di divisione cellulare. “A volte la natura fornisce la migliore guida”, afferma Nurse.

Dopo aver scoperto che un gene simile a cdc2 era presente anche in un altro tipo di lievito, Nurse si chiese se il gene potesse esistere in tutti gli organismi – una questione che iniziò ad affrontare nel 1984 nei laboratori dell’Imperial Cancer Research Fund nel Regno Unito. “C’era un certo scetticismo su cosa esattamente ci facesse un ricercatore di lievito in un centro di ricerca sul cancro”, afferma Nurse. Il suo gruppo prese una libreria genetica umana e la aggiunse a un lievito privo del gene cdc2. Incredibilmente, dopo che uno dei geni umani venne aggiunto al lievito, la cellula si divise come normalmente. Questa osservazione ha permesso a Nurse di trarre la stupefacente conclusione che un motore fondamentale alla guida del ciclo cellulare era lo stesso in tutte le specie, un meccanismo che aveva attraversato 1-1,5 miliardi di anni di evoluzione.

Il lavoro portò alla scoperta, con l’amico e collega Tim Hunt, di molecole di messaggeri cellulari chiamate proteine chinasi ciclina-dipendenti che trasmettono i segnali, e di altre informazioni sulla natura del ciclo cellulare, tutte cruciali per la comprensione della salute e della malattia. Nel 2001, Nurse, Hunt e Leland H Hartwell hanno ricevuto il premio Nobel per la fisiologia o la medicina per le loro scoperte dei regolatori chiave del ciclo cellularew1.

“È importante conoscere le reali storie dietro la scienza e i fallimenti e i successi che sono parte integrante del nostro lavoro per ispirare la prossima generazione di scienziati”, aggiunge Nurse. “C’è ancora molto che non sappiamo su come le cellule si organizzino nello spazio e nel tempo, ma credo che faremo un reale progresso nel prossimo mezzo secolo grazie alle metodologie che abbiamo sviluppato negli ultimi cinquant’anni. E, naturalmente – come ho imparato dai miei inutili esperimenti sulla respirazione delle uova di pesce – dagli innumerevoli fallimenti che abbiamo fatto lungo la strada.”

Nurse, Hunt e Hartwell hanno usato metodi di genetica e biologia molecolare per scoprire i meccanismi che controllano le diverse fasi del ciclo cellulare. G1 (fase di crescita gap 1): la cellula cresce; S (fase di sintesi): i cromosomi sono duplicati nella sintesi del DNA; G2 (fase di crescita gap 2): la cellula si prepara per la divisione; M (fase mitotica): i cromosomi sono separati durante la mitosi e segregati alle cellule figlie.
Immagine gentilmente concessa da Nicola Graf

Ringraziamenti

La versione originale di questo articolo è stata pubblicata su EMBLetc, la rivista dell’European Molecular Biology Laboratory (EMBL)w2.

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Web References

  • w1 – Nel 2001 il premio Nobel per la fisiologia o la medicina è stato assegnato congiuntamente a Leland H Hartwell, Tim Hunt e Sir Paul M Nurse. Per saperne di più su Sir Paul Nurse leggi sul sito web del premio Nobel.

  • w2 – EMBL è uno degli istituti di ricerca più importanti del mondo, dedicato alla ricerca di base nelle scienze della vita. L’EMBL è membro di EIROforumw3, l’editore di Science in School.

  • w3 – EIROforum è una collaborazione tra otto delle più grandi organizzazioni europee intergovernative di ricerca scientifiche che uniscono le loro risorse, strutture e competenze per sostenere la scienza europea nel raggiungere il suo pieno potenziale. Nell’ambito della sua attività di educazione e sensibilizzazione, EIROforum pubblica Science in School.

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Author(s)

Adam Gristwood è un giornalista e responsabile editoriale presso l’European Molecular Biology Laboratory (EMBL)w2. Occupandosi principalmente di scienze della vita, ha anche riportato storie dal deserto di Atacama, dal Large Hadron Collidere e da un elicottero.




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