UN ELEFANTE SOTTO IL MICROSCOPIO: una storia di misure
- B4Biology
- 5 apr 2018
- Tempo di lettura: 3 min
L'argomento di cui voglio parlare è la microscopia. Sono consapevole che questo inizio sembra molto un tema delle elementari, ma gli scienziati sono dei bambini quando si ha a che fare con la scienza, parafrasando molto Marie Sklodowska Curie.
I nostri occhi, allo stesso modo di ogni sistema ottico, hanno la capacità di vedere due punti come separati finché questi ultimi non si trovano troppo vicini tra di loro (questa distanza è detta risoluzione laterale e più questa è piccola più è grande il potere risolutivo del sistema). Nel caso degli occhi questa distanza è circa il diametro di un capello.
L'argomento principe della biologia è la cellula, ma gran parte delle cellule non sono visibili ad occhio nudo (box 1).
L'invenzione che ha permesso di superare questo limite è il microscopio ottico, ma anche questo strumento oltre ad un certo limite non riesce a farci distinguere nulla. A risolvere questo problema ci viene incontro il microscopio elettronico - strumento che teoricamente riuscirebbe a lambire gli atomi.
Il poter osservare oggetti così piccoli da quasi non riuscire a capirne le dimensioni dà una certa soddisfazione (inserire battuta scontata e infantile su genitali maschili e dimensioni).
Il nostro desiderio di spingere la nostra visione oltre ogni limite sempre più verso l’estremamente piccolo ha permesso l’instaurarsi di una branca della biologia, la biologia strutturale. Questo campo è l’unico a darci un’immagine, nel senso vero della parola, della struttura delle macromolecole biologiche. I modelli strutturali si ottengono grazie alle metodiche di NMR, cristallografia a raggi X e microscopia elettronica.
Tra queste una particolare tecnica di microscopia elettronica, la Cryo-TEM detta anche Cryogenic transmission electron microscopy, ha vinto il premio nobel per la chimica nel 2017.
A differenza della cristallografia a raggi X, la Cryo-TEM supera il limite di dover cristallizzare una proteina. La cristallizzazione non è facile da ottenere e per alcune proteine può risultare impossibile.
Mi innamorai della cryo-EM quando lessi l’articolo del Professor Amunts sulla struttura del ribosoma, una proteina non cristallizzabile. La struttura ottenuta ha una risoluzione laterale di 3.2 Angstrom (Box 2).
Alcuni (forse molti) biologi non hanno idea delle dimensioni delle cose quando le studiano. Avere in mente delle caratteristiche cellulari come la grandezza ci da un tassello in più per capire al meglio ciò che studiamo. Capisco che la specializzazione è necessaria e ovviamente chi è un esperto in un campo raramente può diventarlo in un altro. Però questo non esclude che tra biologi altamente specializzati dovrebbe esistere dialogo. In questo modo ognuno potrebbe aggiungere un po' del proprio sapere parziale, ma a suo modo completo, su un argomento.
Esiste una parabola indiana molto interessante su questo e racconta di come sei uomini ciechi che non avevano mai incontrato un elefante a un certo punto vengono inviati separatamente ad investigare questo strabiliante animale e ognuno tocca una parte limitata dell'elefante facendosi un'idea sbagliata di cosa fosse: chi aveva toccato una delle zampe giurava fosse un albero, mentre chi aveva toccato la proboscide pensava fosse una fune e così via. Ognuno, a modo suo, aveva ragione e sapeva di cosa parlava ma solo intrecciando questi racconti fatti di verità parziali riuscirono finalmente a capire come fosse fatto questo animale.
Allo stesso modo siamo tutti in qualche modo un po’ ciechi e solo attraverso il dialogo riusciremo a decifrare il sorprendente animale che è la biologia. Quale modo migliore di vedere se non usare un microscopio?
Per chi volesse una rapida rassegna della biologia strutturale consiglio l’articolo “Structural biology: Past, present, and future” di Peter B. Moore
Bibliografia:
Box 1. Alcuni esempi di cellule mastodontiche: il batterio Thiomargarita namibiensis il cui diametro varia tra i 0,1 mm e i 0,3 mm; il diametro dell’ameba Gromia sphaerica varia tra 4,7 mm fino all’incredibile misura di 38 mm e il classico esempio dell’uovo di struzzo che è la cellula più grande conosciuta con i 16 cm di altezza e 12 cm di diametro.
Box 2. Per avere un’idea delle grandezza di un Angstrom: un capello umano misura circa 65-70 micrometri; un globulo rosso circa 8 micrometri; 1 Angstrom è 10000 volte più piccolo di un micrometro, cioè 80000 volte più piccolo del globulo rosso.
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