Le foto che hanno fatto la scienza
Giuliano Aluffi , di GIULIANO ALUFFIDai raggi X in poi, la ricerca deve molto alle immagini. In un libro il genetista Edoardo Boncinelli spiega l'importanza degli scatti. Anche quando mostrano male quello che vediamo bene
Nel 1895 il fisico tedesco Wilhelm Röntgen si accorse che, se si poggiava una mano su una lastra fotografica in presenza di una sorgente di radioattività e poi si sviluppava la lastra, nella foto non appariva una mano ma la mano di uno scheletro: il proprio. "Ho visto la mia morte!" commentò Anna Bertha, moglie di Röntgen, vedendo le ossa delle sue dita con la fede all'anulare, in una delle immagini più importanti nella storia della scienza. Ma la scoperta di Röntgen - che gli valse nel 1901 il primo Nobel per la fisica - più che con la morte aveva a che fare con la vita: quella di milioni di persone che, da allora, sono stati salvati dalle radiografie.
Fu così chiaro che la fotografia può contribuire alla ricerca, catturando anche ciò che è invisibile all'occhio umano. Oggi si va dagli infinitamente piccoli virus (immortalati dalla microfotografia elettronica a scansione) alle sterminate nebulo…
Fu così chiaro che la fotografia può contribuire alla ricerca, catturando anche ciò che è invisibile all'occhio umano. Oggi si va dagli infinitamente piccoli virus (immortalati dalla microfotografia elettronica a scansione) alle sterminate nebulo…
Nel 1895 il fisico tedesco Wilhelm Röntgen si accorse che, se si poggiava una mano su una lastra fotografica in presenza di una sorgente di radioattività e poi si sviluppava la lastra, nella foto non appariva una mano ma la mano di uno scheletro: il proprio. "Ho visto la mia morte!" commentò Anna Bertha, moglie di Röntgen, vedendo le ossa delle sue dita con la fede all'anulare, in una delle immagini più importanti nella storia della scienza. Ma la scoperta di Röntgen - che gli valse nel 1901 il primo Nobel per la fisica - più che con la morte aveva a che fare con la vita: quella di milioni di persone che, da allora, sono stati salvati dalle radiografie.
Fu così chiaro che la fotografia può contribuire alla ricerca, catturando anche ciò che è invisibile all'occhio umano. Oggi si va dagli infinitamente piccoli virus (immortalati dalla microfotografia elettronica a scansione) alle sterminate nebulose galattiche (mostrate dal telescopio Hubble). Ce lo ricorda il maggiore genetista italiano, biologo molecolare e divulgatore di successo, Edoardo Boncinelli, nel saggio Vedere il mondo. Cinque lezioni su scienza e fotografia (Contrasto, pp. 144, euro 22).
Che rapporto c'è tra fotografia e scienza?
"Soprattutto nel secolo scorso, per la fotografia si è verificato il passaggio dal semplice "documentare" allo "scoprire". E oggi assistiamo al trionfo, soprattutto nella biologia, ma anche nella fisica, di immagini che sono sì la certificazione di quello che diciamo, ma anche un'esplorazione di quello che non eravamo sicuri che esistesse o che avesse la forma che immaginavamo. Basta pensare alla recentissima prima immagine di un buco nero distante 55 milioni di anni luce. O alla "foto 51", ottenuta nel 1952 con i raggi X dalla biochimica britannica Rosalind Franklin, che immortalando una molecola di Dna cristallizzata permise a James Watson di confermare la sua intuizione sulla struttura a doppia elica di questa molecola. Un'immagine che mi è cara anche per via degli anni che ho dedicato alla biologia molecolare".
A proposito, quanto ha contato la fotografia nelle sue ricerche?
"Molto, un esempio è quello degli studi sul moscerino della frutta. Dagli ingrandimenti della Drosophila melanogaster si vedono con chiarezza le mutazioni che possono verificarsi nell'aspetto esterno di questo animale. Possono capitare moscerini con quattro ali invece di due, o con un paio di zampette che sostituiscono, sulla testa, le antenne. Confrontando i moscerini mutanti e gli altri, negli anni 80 si è intuita l'esistenza di otto geni - detti "omeogeni" - che funzionano da interruttori e decidono quante ali o zampe debba avere un dato segmento del corpo del moscerino. Gli omeogeni hanno una posizione alta nella gerarchia della regolazione genica: a seconda del segmento del corpo in cui sono, danno gli ordini appropriati ad altri gruppi di geni "esecutori", che configurano le caratteristiche di quel segmento. Per esempio l'omeogene Bithorax comanda agli altri geni di costruire le ali, e l'omeogene Antennapedia ordina di realizzare le antennine. Se un omeogene è attivo nel segmento sbagliato del suo corpo, il moscerino può avere, per esempio, un paio d'ali in più. Il mio contributo è stato individuare, nel 1985, la presenza di geni che hanno la stessa funzione regolatrice nell'uomo".
Un risultato scientifico considerato tra i più rilevanti nella storia della scienza italiana. Come ci riuscì?
"Il rilievo della scoperta consiste nel fatto che per la prima volta si è capito che certi geni importanti sono uguali praticamente in tutte le specie animali. Come ci arrivai? I geni che regolano lo sviluppo del corpo della drosofila hanno una parte in comune, una specie di "firma" genetica. Io cercai questa stessa "firma" tra i geni dei mammiferi topo e uomo. E la trovai: ciò indica che il nostro corpo, così come quello di tutti gli animali superiori, viene messo insieme da una famiglia di geni che esisteva già nella drosofila. Questi geni, che chiamammo "Hox", attivi tutta la vita, sono centrali nei primi 14 giorni di vita dell'embrione. Nell'uomo ne trovai 38, mentre nei moscerini sono 8. È probabile che questa più che quadruplicazione risalga alla comparsa dei pesci, che hanno quattro copie di molti geni. Poi trovai che esiste un gruppo di geni comuni anche per il cervello, benché tra il nostro e quello di un moscerino ci sia una bella differenza".
Che cosa fanno i geni Hox?
"Si attivano in modo sequenziale durante lo sviluppo embrionale, guidandolo. In pratica costituiscono un "canovaccio" per il corpo. O una sua micro-rappresentazione: si attivano secondo un preciso ordine temporale e comandano lo sviluppo nello spazio delle varie parti del corpo".
Una delle immagini spettacolari del libro è proprio la microfotografia di un embrione di quaranta giorni...
"Faccio una premessa: per capire quanto le immagini siano cruciali per la scienza basta pensare che prima della scoperta del microscopio si ignorava che la donna contribuisse sostanzialmente al patrimonio genetico del figlio, perché senza microscopio non si vedevano gli ovuli, né si immaginava la loro esistenza: si pensava che fosse importante solo il seme maschile. Tornando alla sua domanda, la cosa più interessante è paragonare fotografie dell'embrione prese anche a pochi giorni di distanza l'una dall'altra, che ci mostrano come ogni giorno ci sia una novità: grazie all'azione ordinata dei geni Hox, ciò che all'inizio somiglia a una minuscola palla ovale, poi assume una forma allungata, quindi mette fuori manine e piedini, mentre il cervello diventa sempre più grande rispetto al resto. Lo sviluppo del cervello e dei neuroni è guidato da un altro gruppo di geni regolatori che riuscimmo a isolare per primi negli anni Ottanta: quelli delle famiglie Emx e Otx".
Il sequenziamento del genoma diventa sempre più accessibile. È un bene sapere che cosa ci riservano i nostri geni o ci influenza eccessivamente?
"Direi di non correre troppo. Oggi, nei geni, alcune predisposizioni le sappiamo vedere - soprattutto per le malattie che dipendono da un solo gene - altre no. Altre ancora è persino dubbio che riusciremo a vederle mai. E poi il genoma non è destino, anche perché ci sono dei fattori, detti epigenetici (ovvero "in aggiunta" al genoma), che dipendono dall'ambiente esterno e possono influenzare l'espressione dei geni. Ma, anche dando per scontato che si possa prevedere il futuro genetico personale, tutto dipenderà dall'individuo. Perché in fondo guardare il proprio Dna non è diverso dal fare l'analisi del sangue, che ormai è routine per tutti. Insomma è anche una questione di abitudine. Io sono sempre dell'idea che sapere è meglio di non sapere".
Un'ultima domanda: lei dice che la fotografia può rivelarci perfino cose che non ritrae. Cosa intende?
"La fotografia può rivelarci che il cervello compie una serie di operazioni che influenzano ciò che vediamo con gli occhi. Io vedo bene il quadro nella mia stanza anche in penombra, perché il mio cervello sa che c'è. La macchina fotografica, invece, queste cose non le sa ed è di una sincerità spietata. Ci rivela, facendoci vedere che in penombra il quadro è irriconoscibile, quale sia il lavoro nascosto che il nostro cervello compie per aggiustare la realtà che ci circonda".
Sul Venerdì del 31 maggio 2019
Fu così chiaro che la fotografia può contribuire alla ricerca, catturando anche ciò che è invisibile all'occhio umano. Oggi si va dagli infinitamente piccoli virus (immortalati dalla microfotografia elettronica a scansione) alle sterminate nebulose galattiche (mostrate dal telescopio Hubble). Ce lo ricorda il maggiore genetista italiano, biologo molecolare e divulgatore di successo, Edoardo Boncinelli, nel saggio Vedere il mondo. Cinque lezioni su scienza e fotografia (Contrasto, pp. 144, euro 22).
Che rapporto c'è tra fotografia e scienza?
"Soprattutto nel secolo scorso, per la fotografia si è verificato il passaggio dal semplice "documentare" allo "scoprire". E oggi assistiamo al trionfo, soprattutto nella biologia, ma anche nella fisica, di immagini che sono sì la certificazione di quello che diciamo, ma anche un'esplorazione di quello che non eravamo sicuri che esistesse o che avesse la forma che immaginavamo. Basta pensare alla recentissima prima immagine di un buco nero distante 55 milioni di anni luce. O alla "foto 51", ottenuta nel 1952 con i raggi X dalla biochimica britannica Rosalind Franklin, che immortalando una molecola di Dna cristallizzata permise a James Watson di confermare la sua intuizione sulla struttura a doppia elica di questa molecola. Un'immagine che mi è cara anche per via degli anni che ho dedicato alla biologia molecolare".
A proposito, quanto ha contato la fotografia nelle sue ricerche?
"Molto, un esempio è quello degli studi sul moscerino della frutta. Dagli ingrandimenti della Drosophila melanogaster si vedono con chiarezza le mutazioni che possono verificarsi nell'aspetto esterno di questo animale. Possono capitare moscerini con quattro ali invece di due, o con un paio di zampette che sostituiscono, sulla testa, le antenne. Confrontando i moscerini mutanti e gli altri, negli anni 80 si è intuita l'esistenza di otto geni - detti "omeogeni" - che funzionano da interruttori e decidono quante ali o zampe debba avere un dato segmento del corpo del moscerino. Gli omeogeni hanno una posizione alta nella gerarchia della regolazione genica: a seconda del segmento del corpo in cui sono, danno gli ordini appropriati ad altri gruppi di geni "esecutori", che configurano le caratteristiche di quel segmento. Per esempio l'omeogene Bithorax comanda agli altri geni di costruire le ali, e l'omeogene Antennapedia ordina di realizzare le antennine. Se un omeogene è attivo nel segmento sbagliato del suo corpo, il moscerino può avere, per esempio, un paio d'ali in più. Il mio contributo è stato individuare, nel 1985, la presenza di geni che hanno la stessa funzione regolatrice nell'uomo".
Un risultato scientifico considerato tra i più rilevanti nella storia della scienza italiana. Come ci riuscì?
"Il rilievo della scoperta consiste nel fatto che per la prima volta si è capito che certi geni importanti sono uguali praticamente in tutte le specie animali. Come ci arrivai? I geni che regolano lo sviluppo del corpo della drosofila hanno una parte in comune, una specie di "firma" genetica. Io cercai questa stessa "firma" tra i geni dei mammiferi topo e uomo. E la trovai: ciò indica che il nostro corpo, così come quello di tutti gli animali superiori, viene messo insieme da una famiglia di geni che esisteva già nella drosofila. Questi geni, che chiamammo "Hox", attivi tutta la vita, sono centrali nei primi 14 giorni di vita dell'embrione. Nell'uomo ne trovai 38, mentre nei moscerini sono 8. È probabile che questa più che quadruplicazione risalga alla comparsa dei pesci, che hanno quattro copie di molti geni. Poi trovai che esiste un gruppo di geni comuni anche per il cervello, benché tra il nostro e quello di un moscerino ci sia una bella differenza".
Che cosa fanno i geni Hox?
"Si attivano in modo sequenziale durante lo sviluppo embrionale, guidandolo. In pratica costituiscono un "canovaccio" per il corpo. O una sua micro-rappresentazione: si attivano secondo un preciso ordine temporale e comandano lo sviluppo nello spazio delle varie parti del corpo".
Una delle immagini spettacolari del libro è proprio la microfotografia di un embrione di quaranta giorni...
"Faccio una premessa: per capire quanto le immagini siano cruciali per la scienza basta pensare che prima della scoperta del microscopio si ignorava che la donna contribuisse sostanzialmente al patrimonio genetico del figlio, perché senza microscopio non si vedevano gli ovuli, né si immaginava la loro esistenza: si pensava che fosse importante solo il seme maschile. Tornando alla sua domanda, la cosa più interessante è paragonare fotografie dell'embrione prese anche a pochi giorni di distanza l'una dall'altra, che ci mostrano come ogni giorno ci sia una novità: grazie all'azione ordinata dei geni Hox, ciò che all'inizio somiglia a una minuscola palla ovale, poi assume una forma allungata, quindi mette fuori manine e piedini, mentre il cervello diventa sempre più grande rispetto al resto. Lo sviluppo del cervello e dei neuroni è guidato da un altro gruppo di geni regolatori che riuscimmo a isolare per primi negli anni Ottanta: quelli delle famiglie Emx e Otx".
Il sequenziamento del genoma diventa sempre più accessibile. È un bene sapere che cosa ci riservano i nostri geni o ci influenza eccessivamente?
"Direi di non correre troppo. Oggi, nei geni, alcune predisposizioni le sappiamo vedere - soprattutto per le malattie che dipendono da un solo gene - altre no. Altre ancora è persino dubbio che riusciremo a vederle mai. E poi il genoma non è destino, anche perché ci sono dei fattori, detti epigenetici (ovvero "in aggiunta" al genoma), che dipendono dall'ambiente esterno e possono influenzare l'espressione dei geni. Ma, anche dando per scontato che si possa prevedere il futuro genetico personale, tutto dipenderà dall'individuo. Perché in fondo guardare il proprio Dna non è diverso dal fare l'analisi del sangue, che ormai è routine per tutti. Insomma è anche una questione di abitudine. Io sono sempre dell'idea che sapere è meglio di non sapere".
Un'ultima domanda: lei dice che la fotografia può rivelarci perfino cose che non ritrae. Cosa intende?
"La fotografia può rivelarci che il cervello compie una serie di operazioni che influenzano ciò che vediamo con gli occhi. Io vedo bene il quadro nella mia stanza anche in penombra, perché il mio cervello sa che c'è. La macchina fotografica, invece, queste cose non le sa ed è di una sincerità spietata. Ci rivela, facendoci vedere che in penombra il quadro è irriconoscibile, quale sia il lavoro nascosto che il nostro cervello compie per aggiustare la realtà che ci circonda".
Sul Venerdì del 31 maggio 2019