James Watson - biografia e scoperte, Appunti di Scienze della Terra

Scarica James Watson - biografia e scoperte e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! James Dewey Watson è un biologo statunitense. Scoprì la struttura della molecola del DNA insieme a Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalind Franklin. Assieme a Crick e Wilkins ricevette anche il Premio Nobel Per la Medicina nel 1962, per le scoperte sulla struttura molecolare degli acidi nucleici e il suo significato nel meccanismo di trasferimento dell'informazione negli organismi viventi. Grazie alla politica liberale di Robert Hutchins, a 15 anni entrò nella University of Chicago. Dopo aver letto nel 1946 il libro What Is Life? di Erwin Schrodinger, cambiò il suo indirizzo da ornitologia a genetica. Conseguì il bachelor of science in Zoologia nel 1947all'università di Chicago e un dottorato di ricerca in zoologia nel 1950 all'università dell'Indiana. All'inizio del 1948 Watson cominciò le ricerche per il suo Dottorato di Ricerca nel laboratorio di Luria e ciò fece sì che incontrasse anche Delbrück, in particolare presso il Cold Spring Harbor Laboratory di New York. Il "Phage Group" sarà il mezzo mediante il quale Watson potrà diventare uno scienziato professionista. Nel 1949 Watson tenne un corso con Felix Haurowitz, riportando le idee sulla genetica ritenute corrette a quel tempo: che cioè le proteine fossero in grado di autoreplicarsi e che, in questo modo, fossero esse stesse i geni. L'altro principale tipo di macromolecola biologica, il DNA, era considerato alla stregua di uno "stupido tetranucleotide" di supporto strutturale per le proteine. Watson tuttavia, sotto l'influenza del "Phage Group", era ben conscio dei limiti di questo modello e conosceva il lavoro di Oswald Avery, che aveva suggerito che potesse essere il DNA il "contenitore" dei geni. Il progetto di ricerca per il Ph.D. di Watson consisteva nell'utilizzo di raggi X per inattivare l'attività infettiva dei fagi. Dopo aver conseguito il Ph.D. in Zoologia alla Indiana University nel 1950, Watson partì per l'Europa per svolgere le sue ricerche post-dottorato. Sviluppò ulteriore interesse per i fagi nello studio degli acidi nucleici presso il laboratorio del biochimico Herman Kalckar a Copenaghen. Il periodo in Danimarca fu importante per Watson, dal momento che gli permise di entrare in contatto con Ole Maaloe, un membro del "Phage Group", che gli permise di sviluppare ulteriormente le sue teorie sui geni. Nella primavera del 1951, durante un meeting alla Stazione zoologica di Napoli, poi, Watson entrò in contatto con Maurice Wilkins, che stava presentando alla comunità scientifica i suoi primi dati sulla diffrazione a raggi X del DNA. L'impegno di Watson sarebbe stato d'ora in poi quello di risolvere la struttura tridimensionale di questa molecola. Linus Pauling, il noto chimico insignito del Premio Nobel, pubblicò nel 1951 il suo modello 3D delle eliche alfa presenti all'interno delle proteine, ponendo fine ai suoi frenetici sforzi per mettere a punto la cristallografia a raggi X al fine di effettuare predizioni della struttura 3D delle macromolecole biologiche. Watson maturò immediatamente il desiderio di imparare queste tecniche al fine di utilizzarle per individuare la struttura del DNA. Attraverso Luria, Watson ebbe dunque la possibilità di ottenere un nuovo lavoro post-dottorato all'università di Cambridge, nel Regno Unito, ove conobbe Francis Crick. Nell'ottobre del 1951, Watson iniziò, la sua collaborazione al Cavendish Laboratory, il noto dipartimento di fisica dell'Università di Cambridge, dove incontrò, Francis Crick . Watson e Crick avviarono una intensa collaborazione intellettuale che portò alla risoluzione della struttura del DNA in meno di un anno e mezzo. Avevano infatti le qualifiche e le motivazioni necessarie per sostenere un tale lavoro: Crick avrebbe risolto le equazioni matematiche che governano la struttura a doppia elica; Watson portava con sé l'esperienza del "Phage group". Nell'aprile del 1952, Luria avrebbe dovuto tenere un discorso ad un meeting nel Regno Unito, ma dovette rinunciare al viaggio per motivi di salute. Watson pensò dunque di utilizzare lo spazio originariamente riservato a Luria per presentare il suo lavoro con DNA radioattivo e le varie prove a favore della localizzazione dei geni negli acidi nucleici. In quel periodo stavano avendo grande risonanza le scoperte di Maurice Wilkins (con cui Watson collaborerà) come il calcolo della larghezza del filamento di DNA di tipo B, individuato proprio attraverso studi di diffrazione a raggi X (stimato essere pari a 2 nanometri). Nel 1952, Watson e Crick beneficiarono in modo fortunoso delle conseguenze di due viaggi. Per prima cosa, Erwin Chargaff visitò l'Inghilterra in quell'anno e fornì importanti delucidazioni ai due riguardo alla biochimica dei nucleotidi, di cui conoscevano pochissimo. In secondo luogo, Linus Pauling visitò l'Inghilterra. Il suo viaggio, già pianificato, fu annullato per ragioni di tipo politico; non poté così avere accesso ai dati sulla diffrazione a raggi X del DNA portata a termine dal King's College fino alla loro pubblicazione nel 1953, assieme al modello della doppia elica. Nel corso del 1952, in ogni caso, a Watson e Crick fu richiesto di non lavorare sui modelli molecolari della struttura di DNA. L'attività ufficiale dei due sarebbe stata l'analisi con diffrazione a raggi X del virus del mosaico del tabacco, il primo organismo virale ad essere stato individuato (1886) e purificato (1935). Attraverso la microscopia elettronica, infatti, erano stati individuati cristalli di virus all'interno delle piante di tabacco. Nel 1954, Watson scoprirà dalla diffrazione a raggi X che la struttura del virus è di tipo elicoidale. Nonostante questa assegnazione, in ogni caso, Watson e Crick continuarono a lavorare sulla struttura del DNA, senza peraltro alcun tipo di sanzione. I due ricercatori sognavano di divenire per il DNA quello che Pauling era stato l'anno prima per le proteine. Pauling, tuttavia, era giunto alla struttura delle proteine applicando la sua notevole esperienza nel campo chimico: né Watson né Crick, invece, erano molto ferrati in materia. I due biologi si rivolsero così a Rosalind Franklin, che aveva già portato a termine notevoli lavori sul DNA e poté fornire loro numerose conoscenze chiave per portare a termine il lavoro. Servendosi dei lavori non ancora pubblicati della Franklin e di Wilkins, i due poterono dedurre la struttura a doppia elica, che pubblicarono sulla rivista Nature il 25 aprile 1953. In particolare, Rosalind Franklin contribuì nell'individuare la funzione dei gruppi fosfato degli acidi nucleici. La ricercatrice chiarì la loro posizione esterna, suggerendone la funzione di supporto. Watson e Crick ne conclusero dunque che l'informazione risiedesse nell'ordine delle quattro basi azotate. Watson ebbe invece un ruolo chiave nella scoperta dell'appaiamento delle basi azotate, il fondamento della stessa struttura e funzione del DNA. In seguito al fondamentale contributo di Jerry Donohue, che gli spiegò la corretta struttura chimica delle quattro basi, Watson provò a "giocare" con i modelli delle quattro basi azotate. Poté rendersi così conto che le coppie A:T e C:G, tenute insieme da ponti idrogeno, sono strutturalmente similari. Watson fu in grado di spiegare le cosiddette regole di Chargaff, secondo cui la quantità di guanina è pari a quella di citosina e quella di adenina è uguale a quella di timina. Watson, Crick e Wilkins ricevettero il Premio Nobel per la Medicina nel 1962 per la scoperta della struttura del DNA. Rosalind Franklin venne esclusa dal premio malgrado il suo apporto fondamentale per il raggiungimento della scoperta. Nel frattempo la scienziata era morta di cancro, nel 1958, ma tale esclusione venne vissuta come una ingiustizia da una parte del mondo scientifico e in tempi successivi, da casi come questo, venne formulata la teoria dell'effetto Matilda. In effetti si erano già avute in precedenza due assegnazioni postume del premio: Erik Axel Karlfeldt ottenne il Nobel per la letteratura nel 1931 e Dag Hammarskjöld ottenne il Nobel per la pace nel 1961. Occorre aggiungere che nell'immaginario collettivo la scoperta della struttura del DNA è legata ai soli Watson e Crick.