Da una lacrima alla penicillina
La terza edizione del Carnevale della Chimica sarà ospitata sul sito del Chimico impertinente e il tema, non vincolante, è l’acqua. Ho già scritto sull’acqua in passato; in particolare, in uno dei post parlavo della sua valenza culturale, evidenziando come il significato dell’acqua sia intrinsecamente legato al territorio. All’acqua è stato dedicato anche un concorso promosso dall’Ordine dei Chimici che mira a sviluppare la riflessione etica sulla distribuzione delle risorse idriche. Vi segnalo inoltre un filmato di una conferenza il cui tema è il ruolo dell’acqua nell’industria tessile, di cui potete trovare il link in questo post. Ho anche accennato all’acqua come solvente nelle sintesi organiche, tema caro a chi si occupa di Chimica Verde. E’ evidente come parlare di chimica sia quasi impossibile senza parlare di acqua.
In un articolo più datato mi soffermavo sull’acqua più diffusa del nostro pianeta, l’acqua marina. Tuttavia le soluzioni acquose con le quali abbiamo il legame più “intimo” non sono quelle di mari, fiumi o laghi, ma quelle presenti all’interno del nostro organismo come risultato di complesse reazioni biochimiche: il sudore, le urine, le lacrime. E’ proprio su queste ultime che vorrei soffermarmi per onorare questa terza edizione del Carnevale. Le lacrime hanno funzioni lubrificanti, igieniche, di difesa; garantiscono inoltre la trasparenza ottica e fungono da veicolo per numerose sostanze disciolte importanti per la nutrizione delle cellule della superficie oculare. Chi non si è mai chiesto di cosa sono fatte le lacrime?
La lacrima ha una struttura composta da più parti tra loro insolubili disposte a strati, formando il cosiddetto film lacrimale. Questo è composto da uno strato mucoso, uno strato acquoso e uno strato lipidico.
Lo strato mucoso è la componente più profonda del film lacrimale, quello a diretto contatto con la cornea. Il muco rende idrofila la superficie della cornea (altrimenti idrofoba) legandosi ai microvilli delle sue cellule superficiali.
La parte più esterna è costituita dallo strato lipidico, composto essenzialmente da grassi. La sua funzione è quella di formare una barriera idrofoba lungo la palpebra che impedisce l’uscita delle lacrime; questo consente di mantenere gli occhi idratati in particolare durante il sonno; la barriera lipidica esterna impedisce infatti allo strato acquoso intermedio di evaporare.
Lo strato acquoso si trova quindi in posizione intermedia tra uno strato di muco ed uno di grasso; esso costituisce la maggior parte del film lacrimale. Lo strato acquoso è prodotto principalmente dalle ghiandole lacrimali e risulta composto composto da sali, acidi organici, aminoacidi e proteine con funzioni antibatteriche. Proprio le funzioni battericide della parte acquosa del film lacrimale hanno consentito una delle più utili scoperte nella storia della scienza spesso annoverata tra i casi di serendipità : la penicillina.
Era il 1922, Alexander Fleming aveva 41 anni ed era ricercatore nel laboratorio di Sir Almroth Wright, celebre microbiologo del tempo. Fleming aveva un raffreddore che durava da alcuni giorni. Decise allora di prendere le proprie secrezioni nasali e di metterle su una piastra usata per coltivare i batteri e vedere se si sviluppava qualche germe. Il giorno seguente, mentre stava analizzando le colonie di batteri cresciute, una lacrima cadde inavvertitamente nella piastra di coltura. All’inizio Fleming non diede peso all’accaduto e, compiute le osservazioni, ripose la piastra. Il giorno dopo riprese la medesima piastra e con stupore si accorse che i batteri erano cresciuti tranne in un punto, dove si poteva scorgere chiaramente un’area tondeggiante, chiara, guarda caso proprio dove era caduta la lacrima. Pensò allora che nella lacrima potesse trovarsi una sostanza ad azione antibiotica naturale responsabile della morte dei batteri. Si trattava di un enzima capace di “lisare” i batteri, cioè di distruggerli per lisi. Fleming battezzò l’enzima con il nome lisozima, cercando di sfruttarne le caratteristiche per la cura delle malattie infettive. Purtroppo però il lisozima, normalmente presente nelle lacrime, è attivo contro germi che raramente provocano disturbi e quasi mai sono responsabili di malattie. L’idea di trovare un antibiotico efficace venne così accantonata, ma ritornò prepotentemente sei anni dopo.
Nel 1928, al ritorno da una vacanza estiva, Fleming riprese in mano delle colture che aveva fatto prima di partire, notando che in una piastra c’era un alone chiaro inusuale: in quella zona i batteri non erano cresciuti. Lo scienziato si ricordò dell’analogo fenomeno osservato anni prima provocato dalla lacrima caduta per caso nella coltura. Questa volta al centro dell’area più chiara non c’era una lacrima ma una muffa. Invece di eliminare la coltura contaminata, Fleming condusse alcuni esperimenti individuando la muffa, appartenente al genere Penicillum. Fleming chiamò penicillina la sostanza antibiotica isolata.
Fleming riconobbe alla sorte il proprio merito:
Ci sono migliaia di differenti muffe e ci sono migliaia di batteri differenti, e che la sorte abbia messo la muffa giusta nel posto giusto è stato come vincere alla Irish Sweep.
La Irish Sweep era la grande lotteria irlandese abbinata alle corse dei cavalli in Inghilterra. Tuttavia, analizzando l’evoluzione dei fatti, ci si rende conto che Fleming fu oltre misura umile nel considerarsi semplicemente fortunato come chi vince una lotteria: quanti, osservando quella muffa sulla piastra di coltura, si sarebbero ricordati di una lacrima di sei anni prima?
