Storia Di Una Rana Francesca Buoninconti
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micron / storia della scienza Storia di una rana Francesca Buoninconti La scienza è continuamente e dovessimo immaginare una vita Ma cominciamo dall’inizio. La rana S esaltante e piena di avventure, pro- artigliata africana è una specie origi- contraddistinta dalla ricerca babilmente ci immagineremmo quella naria dell’Africa meridionale, diffusa degli strumenti più adatti per di un astronauta. O di uno scienziato dall’Angola al Sudafrica. Ed è sempre che ha ricevuto il premio Nobel per rimasta lì, praticamente indisturbata, affrontare l’indagine scienti- le sue scoperte. O ancora di un im- fino agli inizi degli anni Trenta del fica: dai piselli di Mendel, al portante diplomatico. E perché no, Novecento, fino a quando, cioè, ha potremmo immedesimarci in qualche risvegliato l’interesse di un gruppo di riccio di mare passando per personaggio del passato, che ha lascia- scienziati che lavorava in Sudafrica: l’assone gigante del calamaro. to un segno nella storia. Di sicuro a l’inglese Lancillotto Thomas Hogben nessuno verrebbe in mente che tutto e i sudafricani Hillel Abbe Shapiro e Tra questi la rana artigliata questo potrebbe essere racchiuso nella Herry Zwarenstein. Saranno loro a africana si è ritagliata pagine storia di un animale, o meglio di una rendere lo xenopo liscio famoso in tut- specie che è diventa protagonista della to il mondo nel giro di qualche anno. importanti nei libri di medici- ricerca medica, ha viaggiato in lungo È infatti l’ottobre del 1933 quando, na e biologia e in largo per i continenti, è stata tra i in un rapporto alla Royal Society precursori degli esperimenti di clona- del Sudafrica, Shapiro e Zwarenstein zione e sulle cellule staminali e addi- annunciano che il mese precedente rittura è riuscita a imbarcarsi a bordo hanno condotto con successo ben 35 di uno Space Shuttle. test di gravidanza utilizzando le rane Di chi stiamo parlando? Della rana ar- artigliate africane. Il test messo a pun- tigliata africana Xenopus laevis, cono- to è molto semplice: basta iniettare un sciuta anche come xenopo liscio e ap- po’ di urina di una donna sottopelle, partenente alla famiglia dei Pipidi. Un nel sacco linfatico dorsale di una fem- anfibio completamente acquatico e mina di xenopo liscio e aspettare. Se che per la sua forma particolare sembra dopo 8-12 ore la rana depone le uova, uscito direttamente dal disegno di un la donna è sicuramente incinta. Un bambino. Ha zampe posteriori grosse e metodo rapido e indolore, affidabile e palmate, mentre quelle anteriori man- ripetibile infinite volte. Fino ad allora, cano del patagio e hanno dita molto infatti, i test di gravidanza erano con- lunghe. Il corpo è appiattito e la testa dotti sui topi, che però venivano uccisi triangolare, con occhi grandi e vicini, e sezionati e, dunque, il test poteva es- e manca di lingua e di denti. Xenopus sere fatto una sola volta. Il nuovo test, laevis, però, nella sua brillante “carrie- invece, aveva tutti i vantaggi possibili: ra”, non ha collezionato solo successi: è non solo lo xenopo non doveva esse- anche riuscita a cambiare per sempre e re sacrificato, ma poteva vivere fino in modo tremendo la storia degli anfi- a 30 anni. Insomma, Shapiro e Zwa- bi. È infatti la principale responsabile renstein avevano fatto centro. Inoltre della diffusione di un’epidemia che ha il loro metodo è all’avanguardia, ha messo in seria difficoltà gli anfibi di solidissime basi scientifiche e si avvale tutto il mondo: la chitridiomicosi. delle più recenti conoscenze di fisiolo- 10 micron / storia della scienza gia dell’epoca: gli ormoni. Appena qualche anno pri- ma, nel 1926, gli scienziati tedeschi Selmar Aschheim e Bernhard Zondek avevano scoperto le gonadotro- pine. Tra queste c’era ovviamente la gonadotropina corionica, detta hCG: un ormone prodotto dall’em- brione all’inizio della seconda settimana di sviluppo e rilevabile nelle urine delle donne incinte appena 10 giorni dopo il concepimento. Ebbene, proprio l’hCG stimola l’ovulazione e l’ovodeposizione delle femmine di xenopo liscio. Ormai è fatta: Shapiro e Zwarenstein hanno messo a punto un test praticamente infallibile e soprattutto rapidissimo. Il loro metodo viene pub- blicato il 19 maggio del 1934 su Nature 1e l’ignaro xe- nopo liscio viene in pratica consacrato come un test di gravidanza vivente. Da questo momento la rana artigliata africana viene richiesta in tutti i laboratori del mondo, inizia a viag- giare per i continenti: viene esportata in Europa, negli Stati Uniti, fino in Australia. Ben presto, però, Lancil- lotto Thomas Hogben rivendica la paternità del test accusando Shapiro, suo ex studente, di avergli rubato l’idea. Negli anni Venti, infatti, Hogben insegnava zo- ologia all’Università di Città del Capo e aveva iniziato a usare lo xenopo liscio come modello animale per al- cuni esperimenti con gli ormoni nel suo laboratorio. Si era accorto che, iniettando degli ormoni ipofisari del bue in uno xenopo, quest’ultimo deponeva le uova. Nel Fino agli anni Sessanta la rana artigliata africana è stata l’organismo modello principe per studi di biologia 1930, però, Hogben era di nuovo a Londra, proprio mentre Shapiro e Zwarenstein elaboravano lo Xenopus- test, che, secondo il genetista Francis Albert Eley Crew, doveva invece essere chiamato “Hogben test”. Inizia così un botta e risposta che si sposta poi sulle pagine del British Medical Journal: Hogben2 rivendica i suoi diritti, mentre Shapiro e Zwarenstein3, forti della pub- 11 micron / storia della scienza blicazione su Nature, non ci pensano proprio a ha una vita media molto lunga: circa 30 anni. È mollare la presa. La diatriba sarà definitivamente praticamente perfetta per studi di biologia del- chiarita molti anni più tardi, quando, nel 20034, lo sviluppo, di biologia cellulare, di tossicologia, il premio Nobel John B. Gurdon e Nick Hopwo- neurobiologia e tanto altro. od daranno definitivamente il merito a Shapiro e È così che dall’Africa meridionale Xenopus laevis Zwarenstein in un articolo pubblicato sull’Inter- finisce per attirare le attenzioni del britannico national Journal of Developmental Biology dove John Gurdon, futuro Sir e premio Nobel. Sono a pagina 45 si legge: “sebbene Hogben, nella sua gli anni Cinquanta e Gurdon è uno studente comunicazione del 19305, aveva dimostrato in venticinquenne alle prese con gli esperimenti linea di principio che Xenopus poteva essere usa- della sua tesi di dottorato nel laboratorio dell’U- to per testare la presenza di gonadotropine nelle niversità di Oxford, intento a manipolare alcu- urine di una donna in gravidanza, né questi, né ni embrioni di quella rana così speciale arrivata l’intero rapporto ha mai menzionato i test di gra- dall’Africa. Sta provando a ottenere un adulto vidanza. Sembra che inizialmente Hogben (ndr.) di Xenopus laevis trasferendo in una cellula uovo avesse avuto altre priorità, ed era tutt’altro che enucleata (a cui cioè è stato tolto il nucleo), il chiaro che sarebbe stato possibile fare di Xenopus nucleo di una cellula somatica. Gurdon, insom- l’animale perfetto per un test di gravidanza”. ma, si interessa alla clonazione e sta ampliando Comunque sia andata, lo xenopo liscio diven- l’esperimento condotto qualche anno prima da ta in pochissimo tempo la rana più ricercata in Robert Briggs e Thomas J. King sulla rana leo- tutti i laboratori del mondo e si diffonde a mac- pardo (Lithobates pipiens). Briggs e King avevano chia d’olio. Dal 1934 fino agli anni sessanta sarà prelevato il nucleo di una cellula embrionale di l’organismo modello principe utilizzato per i test rana allo stadio di blastula e lo avevano trasferi- di gravidanza, ma ben presto ci si accorge che to in una cellula uovo enucleata: il 60% di tutti quella rana africana ha embrioni grandi e facil- i nuclei trasferiti si svilupparono fino allo stadio mente manipolabili, non richiede grosse cure e di girino. Questi esperimenti erano iniziati per 12 micron / storia della scienza rispondere a una serie di domande, come “il nu- Ma l’avventura dello xenopo liscio nei laboratori cleo contiene l’intero corredo genetico?” o anco- di medicina e fisiologia non finisce qui. E anzi, ra “una cellula può essere riprogrammata?”. John a dirla tutta, il premio Nobel del 2012 non è il Gurdon si era quindi inserito in questo filone primo a essere ottenuto conducendo esperimenti di ricerca con i suoi xenopi lisci. Preleva alcune su Xenopus laevis. Negli stessi anni in cui Gur- cellule intestinali, ne estrae il nucleo e lo trasferi- don lavorava sugli embrioni di Xenopus laevis a sce in altre cellule uovo enucleate. Ripete questa Oxford, dall’altra parte dell’oceano il neurobio- operazione centinaia di volte, ma dei 726 nuclei logo Roger Wolcott Sperry è assorto in tutt’al- trasferiti solo 10 si svilupparono fino allo stadio tre domande. La sua vita in quegli anni ruota tra di girino. L’esperimento ha successo e nel luglio l’Università di Harvard e lo Yerkes Primate Re- del 1958 il suo studio viene pubblicato su Natu- search Center di Orange Park, in Florida: è qui re6. Per Gurdon è solo l’inizio di una carriera che che inizia a condurre una serie di esperimenti sui lo porterà a Stoccolma nel 2012 per ricevere il nervi ottici di salamandre e rane artigliate afri- premio Nobel per la fisiologia e la medicina, in- sieme a Shin’ya Yamanaka. Gurdon, infatti, sarà premiato per aver scoperto che le cellule mature, Ancora oggi Xenopus laevis è un organismo modello per lo studio dei già differenziate, possono essere riprogrammate meccanismi dell’apoptosi per diventare pluripotenti, che la specializzazio- ne delle cellule è quindi reversibile e il destino di una cellula può essere “riavvolto”. I suoi studi su cane. Sperry disegna un esperimento semplice ed Xenopus laevis, condotti a cavallo tra il 1958 e il elegante, in cui associa l’osservazione del com- 1962, hanno dato vita ad una rivoluzione che nel portamento allo studio dell’anatomia cerebrale: 1997 ha portato all’annuncio del primo grande taglia i nervi ottici di uno xenopo liscio e li ruota mammifero clonato a partire da una cellula adul- di 180° per capire se e come la vista della rana si ta: la pecora Dolly.