Carl Woese

Biografia

Carl Richard Woese nasce il 15 luglio del 1928 a Syracuse, negli Stati Uniti, da una famiglia agiata: il padre, Carl F. Woese, era un ingegnere e la madre, Gertrude Nadler, una casalinga. Sin dall’infanzia è alla ricerca di risposte sulla realtà che lo circonda e capisce che la via migliore per ottenerle sia proprio quella delle scienze. Quindi, non ha dubbi su quale sarà la sua professione: essere uno scienziato.

Frequenta una scuola pubblica e, nel periodo della Seconda Guerra Mondiale, frequenta per un anno una scuola militare. Gli ultimi due anni li passerà presso una prestigiosa scuola privata, la Deerfield Academy, in Massachussets. Si laurea nel 1950, presso l’Amherst College (Massachussets), in Matematica e Fisica, poiché la biologia non rappresentava ancora un ambito di suo interesse. È a questo punto che, un professore, Bill Fairbank, gli suggerisce l’emergente campo della biofisica, poiché più interessante rispetto alla fisica classica. Seguendo il consiglio, consegue, nel 1953, il dottorato in Biofisica presso la Yale University. È negli anni del dottorato che capisce di essere affascinato dall’evoluzione della vita. Sempre nel 1953, sposa Gabriella Haws, da cui ha due figli: Gabriella e Robert.

Successivamente, si dedica allo studio della medicina presso la University of Rochester, per poi tornare a Yale, dove, per cinque anni, si concentra sui batteriofagi (i virus che infettano i batteri). I successivi quattro anni li passa presso il General Electric Research Laboratory, dove si occupa di ricerca di base. Nel 1963, trascorre alcuni mesi presso il Pasteur Institute di Parigi. Infine, nel 1964, infine, si trasferisce presso la facoltà di microbiologia della University of Illinois di Urbana-Champaign, dove rimarrà per più di quarant’anni, fino al suo ottantesimo compleanno.

Muore il 30 dicembre 2012, all’età di 84 anni, a Urbana (Illinois) a causa di un tumore al pancreas.

Focus: La scoperta del dominio degli Archaea

La classificazione degli organismi: da Aristotele agli anni Sessanta

La classificazione degli organismi ha origini antiche. Il primo ad occuparsene fu Aristotele, nel IV secolo a.C., che classificò gli animali sulla base delle caratteristiche condivise. Egli riuscì ad identificare ben 11 gruppi, che chiamò genus. Fu anche il primo a comprendere che i delfini non fossero pesci, perché, come poté osservare, a differenza dei pesci, hanno i polmoni e i loro cuccioli vengono allattati dalla madre.

Il metodo di Aristotele è stato utilizzato dai biologi fino agli anni ’60. Nel 1962, Linus Pauling e Emile Zuckerkandl proposero l’idea che la storia della vita avesse le sue basi nelle molecole di DNA e RNA. Per cui, il modo migliore per classificare gli organismi è quello di comparare RNA e DNA.

Il contributo di Carl Woese: lo studio dell’rRNA 16S

Questa idea piacque molto a Carl Woese, che si chiese se la vita sulla Terra avesse avuto origine da un ancestore comune. Il problema era però come poter rispondere a questa domanda. Egli decise di studiare l’RNA ribosomiale (rRNA) perché sicuramente più semplice da analizzare rispetto al DNA ed è il principale costituente dei ribosomi, che non differiscono molto tra i vari organismi. In particolar modo, il suo interesse ricadde sull’rRNA 16S, che muta molto lentamente e che probabilmente è stato la prima molecola della vita (ipotesi del mondo a RNA).

Nel 1966, Carl Woese e i suoi studenti si occuparono di raccogliere questo marcatore molecolare (rRNA 16S) da un numero elevato di organismi. Per studiarlo, utilizzarono il metodo della “catalogazione degli oligonucleotidi”, un adattamento del metodo ideato dal Premio Nobel Frederick Sanger (da lui considerato come la figura più importante nella biologia del ventesimo secolo).

Nel 1975, osservando l’rRNA 16S di un metanogeno (microrganismo che produce metano, Figura 1) vide come questo fosse marcatamente differente dai 60 rRNA batterici che aveva già analizzato. All’inizio pensò di aver commesso un errore e ripeté l’analisi, che diede lo stesso risultato. Capì di aver individuato una forma di vita differente da quelle fino a quel momento classificate: aveva scoperto gli Archaea (dal greco “archaios”, antico)! Questo nome non è casuale, poiché fa riferimento all’antichità del gruppo, che probabilmente ha avuto origine dalle prime cellule evolutesi sul nostro pianeta.

Si tratta di microrganismi molto simili ai batteri dal punto di vista delle caratteristiche cellulari (entrambi sono privi di nucleo), ma allo stesso tempo molto diversi. Addirittura, alcuni dati hanno evidenziato come gli Archaea siano più simili agli eucarioti che ai procarioti.

Contributo scientifico

L’avversione del mondo scientifico

Carl Woese informò della sua scoperta la NASA, che aveva finanziato il lavoro. Questa convocò una conferenza stampa e il 3 novembre 1977 la scoperta di Woese finì sulle prime pagine dei giornali mondiali. Questa cosa non piacque al mondo scientifico, che criticò la scelta di pubblicare questa notizia prima sui giornali piuttosto che su riviste scientifiche e criticò anche lo stesso Woese, che, ai loro occhi, non poteva essere definito un “vero biologo”.

Nonostante il rifiuto, egli continuò il suo lavoro di ricerca. Grazie anche alla lettura del saggio di Thomas Samuel Kuhn, intitolato “La struttura delle rivoluzioni scientifiche”, comprese come un’idea come la sua così innovativa, così radicale, avrebbe richiesto molto tempo prima dell’accettazione da parte del mondo scientifico, poiché i biologi avrebbero dovuto cambiare il proprio “paradigma” prima di poterla accettare – cosa che, alla fine, è avvenuta!

Una fonte di speranza proveniva, però, dalla Germania, dove le sue idee furono immediatamente accettate e, proprio a Monaco, nel 1978 (un anno dopo la pubblicazione della sua scoperta) si tenne la prima conferenza sugli Archaea. A partire da quel momento le sue idee cominciarono pian piano ad essere accettate a livello mondiale.

Cosa è cambiato dopo la sua scoperta

Prima della scoperta di Carl Woese, i biologi di tutto il mondo ritenevano che ci fossero due grandi domini in cui suddividere tutto il vivente:

• i procarioti: a cui appartenevano tutti gli organismi unicellulari privi di nucleo;
• gli eucarioti: a cui appartenevano gli organismi unicellulari e pluricellulari, le cui cellule sono dotate di nucleo.

Dopo la sua scoperta, divenne necessario disegnare un nuovo albero della vita, costituito da tre domini: Archaea, Batteri ed Eucarioti (Figura 2).

Riconoscimenti

• 1983: riceve il Bergey Award, riconoscimento che viene assegnato per il contributo alla tassonomia batterica;
• 1984: riceve il MacArthur Fellows Program, un premio istituito dalla Fondazione MacArthur che viene attribuito ad un gruppo di 20-30 individui per l’originalità e la dedizione nel perseguire degli obiettivi creativi;
• 1988: diventa membro della National Academy of Science;
• 1992: riceve la Medaglia Leeuwenhoek, il più alto riconoscimento in ambito microbiologico;
• 1995: riceve il Premio Selman A. Waksman, assegnato ogni due anni ad un’eccellenza della microbiologia;
• 2000: riceve la National Medal of Science per le scienze biologiche;
• 2003: riceve il Premio Crafoord per le bioscienze (l’equivalente, nell’ambito delle bioscienze, di un Premio Nobel), assegnato una volta ogni tre anni.

Emanuela Pasculli

Fonti

• https://www.famousscientists.org/;
• https://it.wikipedia.org/;
• Woese, Carl R. “A new biology for a new century.” Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68.2 (2004): 173-186;
• Woese, Carl R. “Q & A. Carl R. Woese.” [interview]. Curr Biol. 2005;15(4):R111‐R112. doi:10.1016/j.cub.2005.02.003;
• Campbell N.A., Reece J.B., Simon E.J., “L’essenziale di biologia”, Pearson, gennaio 2008, 3 edizione.