Cristallografia on Melabit

Bastardi con tanta gloria (seconda parte)

Tue, 20 Mar 2018 06:00:00 +0000

Nella prima parte di questa storia abbiamo visto quello che è successo ai veri ideatori del metodo di calcolo noto come il metodo Rietveld, il cui contributo è stato fino ad oggi totalmente disconosciuto, ma che almeno hanno potuto continuare a svolgere la loro attività accademica e di ricerca.

Molto peggio è quello che è successo a Rosalind Franklin, le cui immagini a raggi X fornirono a James Watson e Francis Crick la chiave per comprendere la struttura a doppia elica del DNA, una scoperta che dieci anni dopo gli valse il Premio Nobel per la Medicina.

All’inizio degli anni ‘50, dopo aver trascorso alcuni anni a Parigi ad occuparsi di cristallografia a raggi X, Rosalind Franklin si trasferì al King’s College di Londra, dove avrebbe dovuto dirigere e potenziare il laboratorio di cristallografia a raggi X con lo scopo di studiare la struttura ancora ignota del DNA. Ma il direttore del progetto, Maurice Wilkins, la pensava diversamente e considerava la Franklin solo una sua assistente, non una collaboratrice di pari livello.

La cosa generò un fortissimo attrito fra i due, che si parlavano a malapena, tanto che secondo James Watson, “Se appena avesse potuto, Wilkins avrebbe cacciato via la Franklin a calci”.

In questo clima gelido avvenne la famosa visita di James Watson al King’s, durante la quale Wilkins, senza preoccuparsi minimamente di chiedere il permesso alla collega, mostrò a Watson le immagini a raggi X del DNA realizzate dalla Franklin. Fra queste c’era l’immagine chiave, la famosa Fotografia 51, dalla quale un occhio esperto poteva facilmente riconoscere la presenza di una doppia elica (per tutti gli altri, questa analisi dettagliata della Fotografia 51 risulterà illuminante).¹

– R. Franklin, Immagine a raggi X della molecola del DNA (forma B), meglio conosciuta come “Fotografia 51”.

Dopo aver visto questa immagine e aver letto di nuovo di straforo un articolo non ancora pubblicato della stessa Franklin, Watson e Crick ebbero la conferma di essere sulla strada giusta giusta e riuscirono a completare in pochi mesi il famoso modello strutturale a doppia elica del DNA, che gli valse nel 1962 il Premio Nobel per la Medicina insieme a Maurice Wilkins, l’ex “capo” di Rosalind Franklin.

Nel frattempo la Franklin – fuggita dal King’s College per lavorare in un ambiente più congeniale ed adatto a valorizzarne le capacità – si era ammalata di tumore alle ovaie, causato forse dalle radiazioni a raggi X assorbite durante la sua attività di ricerca (in quegli anni l’attenzione alle questioni relative alla sicurezza era pressoché nulla), ed era deceduta nel 1958, ad appena 37 anni.

Perché il Nobel non venne dato anche a lei? Le spiegazioni sono diverse: c’è chi ricorda che lo statuto del premio Nobel impedisce di attribuire premi postumi e che comunque il riconoscimento può andare al massimo a tre ricercatori. C’è chi invece ritiene che la Franklin sia stata vittima delle misoginia degli anni ‘50 e del disprezzo per le scienziate donne tanto comune in quegli anni. Lo stesso James Watson, nel famoso libro che racconta i retroscena della scoperta del DNA, La doppia elica, descrive la Franklin come

il prodotto di una madre insoddisfatta che aveva sottolineato eccessivamente l’opportunità di una carriera professionale che la potesse salvare dal matrimonio con un uomo ottuso. – James Watson, La doppia elica.

Misoginia o no, Watson e Crick si guardarono bene di inserire Rosalind Franklin fra gli autori dell’articolo sulla struttura del DNA, nonostante fosse stato proprio il lavoro sperimentale della Franklin a metterli sulla strada giusta.

E non c’è dubbio che i due fossero ben consapevoli della grave scorrettezza fatta, tanto che nel 1999 James Watson ammise pubblicamente che

Sapete, c’è una specie di mito [sul fatto] che Francis [Crick] e io abbiamo rubato la struttura dalla gente del King’s. Mi avevano mostrato la foto a raggi X di Rosalind Franklin e, wow!, quella era un’elica, e un mese dopo avevamo la struttura e Wilkins non mi avrebbe mai dovuto mostrare quella roba. [Sia chiaro], non sono andato [a rubare] nel cassetto [della Franklin], mi è stata mostrata, mi hanno [perfino] detto le dimensioni, si ripeteva ogni 34 Angstrom, e sapete, io sapevo più o meno quello che significava, e quella foto della Franklin è stato l’evento chiave. È stato quello che, psicologicamente, ci ha messo in moto…
– James Watson, Inaugurazione del Centro James Watson di Ricerca Genomica, Harvard, 30 Settembre 1999.

There’s a myth which is, you know, that Francis and I basically stole the structure from the people at King’s. I was shown Rosalind Franklin’s x-ray photograph and, Whooo! that was a helix, and a month later we had the structure, and Wilkins should never have shown me the thing. I didn’t go into the drawer and steal it, it was shown to me, and I was told the dimensions, a repeat of 34 angstroms, so, you know, I knew roughly what it meant and, uh, but it was that the Franklin photograph was the key event. It was, psychologically, it mobilised us…
– James Watson, James Watson Center for Genomic Research Inauguration, Harvard, September 30, 1999.

Non saranno adatte a Quentin Tarantino, ma queste storie lasciano lo stesso l’amaro in bocca.

Bibliografia

[1] James Watson, La doppia elica, Garzanti, 2016.

[2] Anne Sayre, Rosalind Franklin and DNA, W. W. Norton & Company, 1975.

[3] Brenda Maddox, The dark lady of DNA?, The Guardian, 5 marzo 2000.

[4] Brenda Maddox, The double helix and the ‘wronged heroine’, Nature 421, 2003.

Purtroppo richiede Flash. ↩︎

Bastardi con tanta gloria (prima parte)

Wed, 07 Mar 2018 06:00:00 +0000

– Nanoscale-Ordered Materials Diffractometer (NOMAD), Oak Ridge National Laboratory, USA.

Gli articoli scientifici, ammettiamolo, possono anche essere molto interessanti, ma raramente riescono a catturare l’attenzione di chi li legge più di un giallo ben congegnato.

È proprio quello che mi è successo mentre leggevo The development of powder profile refinement at the Reactor Centre Netherlands at Petten di Bob van Laar e Henk Schenk, appena pubblicato su Acta Crystallographica Section A, la più importante rivista scientifica di cristallografia (l’articolo può essere letto o scaricato da qui).

L’articolo di van Laar e Schenk vuole fare chiarezza sulle vere origini di uno dei metodi di calcolo più usati e celebrati della cristallografia, il cosidetto metodo Rietveld, uno degli strumenti principali per la determinazione accurata della struttura cristallina di un materiale a partire da misure di diffrazione a raggi X o a neutroni.¹

L’importanza del metodo è data dal fatto che la maggior parte dei materiali di interesse pratico cresce solo sotto forma di cristalli di dimensioni così piccole, vere e proprie polveri cristalline, da non poter essere analizzate mediante le normali tecniche di diffrazione per cristallo singolo, che richiedono cristalli di almeno alcune decine di micrometri per lato. D’altra parte, le polveri cristalline producono uno spettro di diffrazione con picchi fortemente sovrapposti, un cosa che complica moltissimo la determinazione della struttura cristallina del materiale. Il metodo Rietveld riesce a separare virtualmente (o meglio matematicamente) questi picchi, consentendo di calcolare in modo completo ed accurato la struttura del cristallo sotto esame. Ancora più importante dal punto di vista pratico è il fatto che il metodo Rietveld consente anche di individuare rapidamente le componenti presenti in una miscela di prodotti chimici e viene utilizzato non solo in un grandissimo numero di processi industriali, ma anche in settori apparentemente molto lontani come l’arte, l’archeologia o le scienze forensi.

Insomma, Hugo Rietveld, lo scienziato olandese che ha ideato e messo a punto una tecnica così utile, merita senz’altro gli apprezzamenti e gli onori (tanti!) che gli sono stati attribuiti.

Ma a leggere l’articolo di van Laar e Schenk sembra che non sia proprio così.

Anzi, i due autori lo accusano senza mezzi termini di essersi impossessato di idee ed informazioni sviluppate da Brett Loopstra (deceduto nel 1998) e dallo stesso Bob van Laar, uno dei due autori dell’articolo in questione.

La storia è più o meno questa. All’inizio degli anni ‘60 Brett Loopstra e Bob van Laar iniziano a lavorare presso un nuovo centro di ricerca in fisica nucleare, l’RCN di Petten in Olanda, occupandosi di diffrazione da neutroni. I due collaborano alla costruzione di un nuovo strumento di misura, un diffrattometro a neutroni per polveri cristalline, che utilizzano per la determinazione della struttura di materiali a base di uranio o con caratteristiche magnetiche.

Questa attività li porta a comprendere che il motivo principale che impedisce la corretta determinazione della struttura cristallina dei materiali di cui si occupano risiede proprio nel fatto che i picchi degli spettri di diffrazione misurati sono tanto sovrapposti da rendere difficile stimare l’ampiezza di ciascuno di essi. E anche se conoscono bene, van Laar in particolare, le tecniche matematiche che possono essere usate per separarli, non hanno le competenze tecniche per scrivere un programma per i rudimentali computer dell’epoca che possa effettuare i calcoli di cui hanno bisogno.

A un certo punto al gruppo si aggiunge un terzo ricercatore, Hugo Rietveld, nato in Olanda ma che aveva vissuto a lungo in Australia. Sembra l’occasione giusta, perché anche se Rietveld non sa nulla di cristallografia per polveri, è un vero esperto nella programmazione dei computer. I due lo mettono a parte delle loro idee e in poco tempo Rietveld scrive un programma che le implementa, descrivendo le basi del suo funzionamento in un brevissimo articolo (appena due pagine) pubblicato solo a suo nome nel 1967. La nuova tecnica di calcolo viene presentata in modo più ampio in un articolo successivo, scritto in collaborazione da Loopstra e Rietveld e pubblicato nel 1969, che però passa praticamente inosservato.

Non passa inosservato, invece, un altro articolo dello stesso anno a firma del solo Rietveld, che descrive il programma di calcolo e le sue basi matematiche, esattamente come gli erano state spiegate da Loopstra e van Laar. Ci vuole un po’, è vero, ma fra gli anni ‘70 e ‘80 questo articolo diventa il lavoro fondamentale della cristallografia per polveri cristalline, citato e ricitato da chiunque si occupi di questo tema di ricerca. Fino ad oggi l’articolo di Rietveld ha ricevuto quasi 14.000 citazioni, un numero enorme se si tiene conto del fatto che la diffrazione per polveri è tutto sommato un settore di ricerca relativaemnte di nicchia.

Perché Rietveld fa una cosa così scorretta? Perché non riconosce il contributo fondamentale dei due colleghi? Perché non li invita a firmare l’articolo insieme a lui, ma si limita solo a ringraziarli, in due brevissime righe, per avergli fornito degli utili suggerimenti (e critiche)?

Le conseguenze sono inevitabili: i due colleghi si sentono traditi, l’aria nel laboratorio diventa sempre più tesa e Rietveld decide di lasciare la ricerca e di passare ad occuparsi della biblioteca dell’RCN, cosa che farà fino al momento di andare in pensione.

È possibile, come ipotizzano con eleganza gli stessi van Laar e Schenk, che Rietveld all’inizio sottovaluti l’importanza del lavoro e le conseguenze che avrà nel suo settore di ricerca. Però è altrettanto vero che quando il suo articolo diventa una pietra miliare della cristallografia non fa nulla per correggere l’eventuale errore iniziale.

Anzi, con il passare degli anni, diventato famoso nonostante non faccia più ricerca attiva, rimarca sempre di più di aver fatto tutto il lavoro da solo. Arriva persino a modificare il testo di un breve capitolo di un libro di divulgazione scientifica, rimuovendo ogni menzione del contributo dato dai suoi due ex-colleghi allo sviluppo del metodo che porta il suo nome. E fino alla morte, avvenuta nel 2016, cerca strenuamente di impedire la pubblicazione di qualunque articolo che cerchi di fare chiarezza sulla vicenda.

Totò aveva ragione, signori si nasce.

Determinare la struttura cristallina di un materiale significa calcolare la posizione relativa degli atomi che lo costituiscono all’interno della cella elementare che, ripetuta un enorme numero di volte nello spazio, compone il cristallo stesso. ↩︎