L'industria della doppia elica
GILBERTO CORBELLINI

Tutto il mondo (occidentale) celebra quest'anno l'evento scientifico che non pochi considerano come il più importante del Novecento: la scoperta della struttura a doppia elica del DNA. Per soli due anni la celebrazione non ha coinciso con l'annuncio del sequenziamento del genoma umano. Si è probabilmente pensato che assumesse un maggior valore simbolico e fosse politicamente più conveniente associare il preteso sequenziamento allo scadere del secondo millennio. Comunque, la comunità globale dei biologi impegnati a sviluppare la ricerca genomica sta celebrando in tutto il mondo la scoperta della doppia elica come se si fosse trattato dell'origine di quella che oggi è la nuova big science.

Mentre il mondo scientifico si preparava a ricordare un evento che secondo la vulgata tutti sembravano aspettare e dopo il quale nulla fu più come prima, la ricerca storica ha cominciato a documentare con dovizia di testimonianze il contesto della scoperta di Watson e Crick. Quel che sta emergendo con chiarezza è che l'enfasi sulla doppia elica, e quindi la trasformazione del DNA in un'icona della biologia, è stato il prodotto di una serie di dinamiche socioculturali che hanno sovrinterpretato la valenza di un avvenimento importante, che tutto sommato ha acquisito un senso solo con la scoperta di altri fatti, non meno rilevanti, e pur tuttavia largamente ignorati in quanto non sono stati oggetto di drammatizzazioni né esposti con retorica enfasi.

Questa osservazione non vuole certo avallare la tesi di chi nega l'originalità del contributo di Watson e Crick. Intende soltanto sottolineare il fatto che la storiografia agiografica e divulgativa sulla scoperta della struttura a doppia elica del DNA, e sul ruolo di tale scoperta nella creazione della biologia molecolare, ha prodotto effetti del tutto identici a quelli causati da quelle forme di divulgazione che semplificano o enfatizzano eccessivamente i contenuti conoscitivi di una scoperta, diffondendo presso l'opinione pubblica, così come tra i giovani scienziati, una mitologia che oscura la percezione obiettiva, cioè sobria e realistica, dei fenomeni scientifici.

Non vi è dubbio che la storiografia della biologia molecolare aveva inizialmente assecondato le dinamiche autopromozionali e interpersonali dei protagonisti, sulla scia dell'operazione di immagine che James Watson realizzò pubblicando il provocatorio "resoconto personale della scoperta della struttura del DNA". Nel volgere di pochi anni dalla pubblicazione della Doppia elica — che per il modo disinvolto di trattare un'esperienza scientifica e i giudizi sferzanti sui protagonisti indusse Crick a scrivere una minacciosa lettera a Watson con lo scopo di cercare di fermarne la pubblicazione — cominciò a comparire una serie di messe a punto. La rivista Nature "bucò" il ventennale della scoperta, per celebrare nel 1974 il "ventunesimo" dall'avvenimento con alcuni contributi che di fatto rispondevano alla ricostruzione di Watson. Nello stesso anno veniva pubblicato lo studio di Robert Olby, Storia della doppia elica e nascita della biologia molecolare, a cui seguiva cinque anni dopo la poderosa inchiesta storica di Horace Freeland Judson, The Eighth Day of Creation. Da quel momento la storiografia della scoperta della struttura a doppia elica e del ruolo che l'evento ha giocato nel processo che vedeva emergere la biologia molecolare come nuovo ambito disciplinare è diventata un filone di ricerca tra i più fiorenti e diversificati. In qualche modo, si tratta ormai di un'industria storiografica che non ha nulla da invidiare in termini di produttività alla più famosa "industria darwiniana", cioè alla storiografia dedicata a Darwin e al darwinismo.

Negli ultimi anni la ricerca storica ha progressivamente ampliato, dal punto di vista tematico e geografico, il quadro degli eventi che precedettero e seguirono la scoperta della doppia elica. E quello che ne è emerso è che, in quanto tale, l'evento assunse il suo significato solo col tempo, e non rappresentò al momento, tranne che per pochi intimi, una scoperta immediatamente percepita come destinata a cambiare la storia della biologia. Come Olby ha riconosciuto nello speciale di Nature del 23 gennaio scorso, dedicato all'evento, l'accoglienza alla pubblicazione della scoperta della struttura a doppia elica fu piuttosto fredda. Perché dunque la cosa acquistasse un senso, ovvero potesse indurre chi già lavorava sulla chimica e la biochimica del DNA e della sintesi proteica a modificare la lista di priorità degli obiettivi da perseguire, fu necessario attendere la dimostrazione, nel 1958, da parte di Matthew Meselson e Franklin Stahl, che il DNA si replica in modo semiconservativo; e l'isolamento, nel 1959, da parte di Arthur Kornberg, dell'enzima DNA polimerasi, che sintetizza nuovi filamenti di DNA in direzioni opposte a partire da ognuna delle catene della molecola. Insomma, la struttura doveva assumere finalmente un senso funzionale sulla base di dati non solo speculativi, ma anche sperimentali.

Che la scoperta della doppia elica non sia stata un evento così sconvolgente è confermato dallo studio di Soraya de Chadarevian, che al di là del titolo un po' generico — Designs for Life. Molecular Biology after World War II — è la storia delle origini e dell'evoluzione scientifico-istituzionale del Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology di Cambridge. L'intento è quello di situare geograficamente e politicamente l'origine della "biologia molecolare", dimostrando come la scienza bellica abbia prodotto un'unità di ricerche cristallografiche internazionalmente competitiva (queste erano appunto la specialità del gruppo di Cambridge nello studio della struttura delle macromolecole biologiche). L'autrice analizza il ruolo svolto dalla scoperta di Watson e Crick quando l'unità si chiamava ancora Medical Research Unit for the Study of the Molecular Structure of Biological Systems; ricostruisce le dinamiche metodologiche e concettuali che hanno determinato l'esigenza di delimitare nominalmente una nuova disciplina; si sofferma sui fattori che hanno reso pubblicamente visibile la nuova scienza, senza tralasciare eventuali interferenze da parte delle dinamiche istituzionali locali nell'orientare l'organizzazione e il funzionamento del laboratorio; infine, delinea i cambiamenti nelle strategie di ricerca dopo la trasformazione della biologia molecolare in big science.

Negli ultimi anni, De Chadarevian ha condotto e stimolato nuove ricerche sui contesti locali e i quadri istituzionali, a livello nazionale e internazionale, che hanno supportato il processo di molecolarizzazione della biologia e della medicina. Nella parte del libro dedicata alle ricerche sulla doppia elica, conferma con dovizia di dati che la datazione dell'origine della biologia contemporanea nel 1953 sia una "costruzione retrospettiva". Il libro mostra in modo convincente che la scoperta di Watson e Crick non ebbe alcuna influenza sugli sviluppi delle linee di ricerca successivamente intraprese dallo stesso Crick nell'ambito dell'unità (in particolare nel lanciarsi assieme a Sydney Brenner nello studio della genetica a livello molecolare), né che sia stata la scoperta della struttura a doppia elica l'argomento principale su cui i ricercatori di Cambridge fecero leva per farsi costruire il nuovo laboratorio di biologia molecolare inaugurato nel maggio del 1962 (pochi mesi prima dell'annuncio che ben tre componenti del gruppo erano stati insigniti del premio Nobel).

Designs for Life contiene un'interessantissima ricostruzione delle innovazioni metodologiche nello studio della struttura tridimensionale delle molecole. A proposito dell'introduzione del calcolatore digitale da parte di John Kendrew nello studio cristallografico delle proteine, fornisce un'importante discussione — aperta a ulteriori sviluppi — sull'accezione del termine "biofisica" utilizzato da fisici e biologi per caratterizzare una diversificata area di indagine sperimentale sull'organizzazione e il funzionamento dei sistemi viventi. L'autrice descrive efficacemente il ruolo dei modelli tridimensionali nella soluzione dei problemi riguardanti la definizione delle caratteristiche strutturali delle macromolecole biologiche. Descrive anche la dispersione dei materiali con cui fu realizzato il modello in metallo del DNA reso famoso dalle foto che ritraggono Crick e Watson mentre commentano la struttura a doppia elica. Ricostruisce inoltre l'instaurarsi dei primi rapporti con i media, che portarono alla realizzazione delle trasmissioni della BBC che fecero conoscere al largo pubblico i modelli delle macromolecole biologiche e, insieme, le nuove idee che stavano rivoluzionando la biologia.

La storia di come Watson e Crick arrivarono a ipotizzare la struttura a doppia elica per il DNA è largamente nota e, verosimilmente, non c'è più nulla da scoprire al riguardo. Agli inizi del 1953 la scoperta della doppia elica era ormai un evento necessario e se non ci fossero arrivati Watson e Crick lo avrebbero quasi certamente fatto Linus Pauling, Rosalind Franklin o Maurice Wilkins, nel giro di pochi mesi. I dati essenziali erano tutti disponibili. La natura dei legami chimici tra i nucleotidi era stata chiarita dal chimico di Cambridge Alexander Todd. Maurice Wilkins e R.G. Gosling avevano stabilito che le fibre cristalline del DNA sono costituite da basi impilate una sull'altra. Sven Furberg aveva invece dimostrato che le basi sono disposte perpendicolarmente rispetto allo zucchero. L'esistenza di legami idrogeno tra le basi era stata stabilita da John Masson Gulland. Rosalind Franklin e Gosling avevano ottenuto le prove cristallografiche del fatto che lo scheletro fosfato-zucchero della molecola era esterno, mentre le basi erano interne, e che la molecola era a doppia o tripla elica, con asse di simmetria duale. Infine, Edwin Chargaff aveva scoperto e spiegato a Watson e Crick il possibile significato dei rapporti quantitativi molto prossimi a 1 tra adenina e timina e tra guanina e citosina, le basi nucleotidiche del DNA: verosimilmente le basi dovevano trovare una corrispondenza nella struttura tale da dar conto di questi rapporti.

Watson e Crick furono in grado di attribuire a questi dati il giusto significato prima di altri. Essi furono avvantaggiati dal fatto che potevano vedere i dati raccolti da Franklin sulla diffrazione dei raggi X, da cui era possibile ricavare i valori fisico-strutturali riguardanti il passo e il diametro dell'elica. In particolare, poterono leggere la relazione del 15 dicembre 1952, inviata da Franklin ai membri del Medical Research Council, che fu loro mostrata nel febbraio 1953 da Max Perutz. Importante fu anche il suggerimento del chimico Jerry Donohue a Watson circa la corretta forma tautomerica delle basi da prendere in considerazione nella costruzione del modello e per la definizione dei legami idrogeno.

Nella nota pubblicata su Nature, con cui annunciavano la loro scoperta, Watson e Crick, dopo aver passato in rassegna le strutture del DNA proposte sino a quel momento e in particolare quelle di Furberg e di Pauling, presentavano la loro struttura basata su due catene avvitate intorno allo stesso asse e tenute insieme da legami idrogeno tra le basi puriniche e pirimidiniche, con l'adenina che si lega alla timina e la guanina alla citosina. Essi compresero immediatamente che quella struttura poteva rappresentare la base chimica del gene, ma, per motivi di prudenza (a quanto pare soprattutto da parte di Watson), attesero qualche settimana prima di pronunciarsi ufficialmente sulle implicazioni biologiche della loro scoperta.

Uno degli elementi che hanno contribuito a drammatizzare la ricostruzione della scoperta riguardava il modo in cui veniva ritratta all'epoca Rosalind Franklin, attraverso le battute scioviniste che Watson le dedicava nella Doppia elica e come icona del femminismo, vittima della misoginia dell'establishment scientifico inglese. Su Franklin è oggi possibile leggere qualcosa di più obiettivo, come il libro di Brenda Maddox recentemente pubblicato. Maddox mostra come Rosalind Franklin si sentisse a disagio al King's College soprattutto per motivi religiosi, e come i rapporti con Watson e Crick, dopo i primi burrascosi incontri, ebbero un'evoluzione del tutto positiva. Tra l'altro, lasciando il King's e passando al Birkbeck College per occuparsi della struttura del virus mosaico del tabacco, Franklin fu molto orgogliosa per i successi delle sue successive ricerche: mai avrebbe immaginato che per gli storici la sua figura sarebbe stata per sempre associata agli studi sulla struttura del DNA. Maddox considera giustamente sorprendente il fatto che, una volta diventati amici e nel tempo trascorso insieme, Watson e Crick abbiano apparentemente taciuto a Rosalind Franklin il fatto che, senza i suoi dati, non avrebbero mai risolto il rompicapo.

È stato fatto rilevare in più occasioni che l'enorme successo del modello della doppia elica ha prodotto l'idea "fuorviante che molti altri aspetti complessi della biologia potrebbero essere analogamente ridotti a elegante semplicità attraverso un'analisi intuitiva teorica e la costruzione di modelli … Oggi noi sappiamo che niente può sostituire le analisi sperimentali rigorose". La biologia molecolare e quella cellulare non sono in grado, con gli strumenti concettuali e tecnici di cui dispongono, di risolvere nei dettagli un problema come la replicazione del DNA e diverse altre questioni riguardanti il controllo dell'organizzazione del DNA nei cromosomi; o di dimostrare come questa organizzazione consenta una programmazione della replicazione e dell'espressione della molecola. Da qui l'invito, anche da parte del National Research Council degli Stati Uniti, a rinnovare le strategie di formazione dei futuri biologi (ma sarebbe forse anche il caso di rinnovare le strategie di comunicazione nei confronti del largo pubblico) per promuovere una più efficace integrazione della matematica, della chimica e della fisica, oltre che dell'informatica, negli approcci alla spiegazione dei processi elementari che governano la vita.

La celebrazione dei cinquant'anni dalla scoperta della doppia elica dovrebbe essere un'occasione per guardare avanti e per imparare proprio da quell'esperienza l'importanza delle contaminazioni tra diversi approcci disciplinari.

GILBERTO CORBELLINIinsegna Storia della medicina e bioetica presso l'Università di Roma "La Sapienza" ed è autore di Le grammatiche del vivente (Laterza, 1998; 2a ed. ampliata 1999).

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