BOICOTTA QUESTO. Israele, ovvero come muoversi con il DNA

A Rehovot, nei laboratori del Weizmann Institute of Science, è accaduta una cosa che fino a poco tempo fa sarebbe sembrata materia da fantascienza: alcuni ricercatori israeliani hanno insegnato a un materiale artificiale a muoversi, cambiare forma, fermarsi e ripartire seguendo le istruzioni contenute nel DNA.

La materia, naturalmente, non ha preso coscienza di sé. Nessuno ha creato una nuova forma di vita. Eppure il risultato è abbastanza sorprendente da meritare due pubblicazioni sulle prestigiose riviste scientifiche Nature Materials e Nature Physics. E potrebbe aprire la strada a una generazione di materiali capaci di modificare autonomamente il proprio comportamento.

Il lavoro è stato coordinato da Alexandra Tayar, ricercatrice del dipartimento di Fisica chimica e biologica del Weizmann, insieme a un gruppo di studiosi israeliani e americani. Per capire la scoperta bisogna partire da un fatto che spesso dimentichiamo: dentro il nostro organismo c’è un movimento incessante. Le cellule trasportano sostanze, cambiano forma, si dividono. Minuscoli motori molecolari trasformano energia chimica in movimento meccanico. È ciò che gli scienziati chiamano «materia attiva».

Da tempo i ricercatori cercano di riprodurre artificialmente questi meccanismi. Il problema è riuscire a controllarli. Un materiale può essere costruito per muoversi in determinate condizioni, ma ottenere che regoli da solo i propri movimenti è un’impresa ben più complicata. Il gruppo israeliano ha avuto un’intuizione: inserire nel materiale un sistema capace di leggere istruzioni genetiche e produrre le proteine necessarie al movimento.

Gli scienziati hanno costruito una rete di microtubuli, minuscole strutture proteiche presenti anche nelle cellule, e vi hanno incorporato DNA e un sistema di produzione delle proteine. Le istruzioni genetiche hanno così permesso al materiale di fabbricare i propri motori molecolari.

All’inizio la rete era immobile. Poi, aumentando la quantità dei motori prodotti, le forze generate hanno superato la resistenza della struttura. Il materiale ha cominciato a deformarsi, formando protuberanze sempre più grandi. Infine si è suddiviso in fasci di microtubuli che hanno continuato a ruotare in piccoli vortici per ore. Ma il risultato più interessante è arrivato quando i ricercatori hanno modificato le istruzioni genetiche.

Variando la quantità di DNA, hanno regolato il momento in cui il movimento cominciava e la sua velocità. Introducendo altre proteine, sono riusciti a programmare brevi movimenti seguiti da una pausa. Con un ulteriore sistema di regolazione hanno ottenuto movimenti intermittenti, ripetuti a intervalli. In sostanza, hanno trasformato alcune istruzioni biologiche in comandi meccanici.
La seconda ricerca, condotta nello stesso laboratorio, ha affrontato un’altra questione: come possono tanti movimenti microscopici, inizialmente disordinati, diventare un movimento collettivo e coordinato?

Questa volta il DNA è stato utilizzato come una specie di molla molecolare. Lunghe catene si sono intrecciate all’interno del materiale, accumulando e rilasciando energia meccanica. Il risultato è stato un movimento ritmico: i vortici hanno cominciato a sincronizzarsi, invertendo periodicamente la direzione di rotazione. Un fenomeno affascinante, perché dimostra che anche un sistema artificiale composto da elementi semplici può sviluppare comportamenti collettivi complessi. A che cosa servirà tutto questo?

Le applicazioni sono ancora lontane e richiederanno ulteriori ricerche. Ma le prospettive indicate dagli scienziati sono concrete: materiali morbidi capaci di cambiare forma quando necessario, piccoli dispositivi robotici che si adattano all’ambiente e sistemi per trasportare farmaci con maggiore precisione verso le cellule da trattare. Si potrebbe immaginare, per esempio, un dispositivo medico che modifica la propria struttura per raggiungere una zona del corpo difficilmente accessibile. Oppure un materiale che esegue una sequenza di movimenti senza bisogno di essere continuamente comandato dall’esterno.

Per ora siamo alla dimostrazione di un principio scientifico. La strada verso applicazioni cliniche o industriali è ancora lunga. Ma è proprio così che cominciano molte rivoluzioni tecnologiche: con un esperimento apparentemente lontano dalla vita quotidiana. E adesso un pensiero per gli instancabili sostenitori del boicottaggio accademico di Israele. Mentre loro discutono su come impedire agli scienziati israeliani di collaborare con le università del mondo, al Weizmann si studia come far collaborare molecole, proteine e DNA per costruire materiali che un giorno potrebbero migliorare la vita di milioni di persone.

C’è una differenza curiosa. Nei laboratori israeliani si cerca di capire come mettere in movimento la materia. In certe assemblee universitarie occidentali si continua a studiare il sistema migliore per tenere immobile il cervello. E, a giudicare dai risultati, anche questa seconda ricerca ha fatto passi da gigante.