Mano sinistra, mano destra: come un Nobel ha finalmente risolto il problema dello specchio molecolare

Alcune molecole si presentano in coppie che sono immagini speculari l’una dell’altra, come una mano sinistra e una mano destra. Sembrano quasi identiche, eppure la biologia le tratta in modo molto diverso. Una versione di un farmaco può guarire; il suo gemello speculare può essere inutile, o pericoloso.

È il problema che il Premio Nobel per la Chimica di quest’anno si proponeva di risolvere. Il riconoscimento è andato a Henri B. Kagan e Kenso Soai per aver scoperto gli effetti non lineari e l’autocatalisi nella sintesi organica asimmetrica. In parole semplici, hanno trovato modi per spingere una reazione chimica a favorire una forma speculare rispetto all’altra, e per lasciare che quella preferenza si amplifichi da sola.

La posta in gioco non è astratta. Alla fine degli anni ‘50 e all’inizio degli anni ‘60, un sedativo chiamato talidomide fu somministrato alle donne incinte per alleviare la nausea mattutina. Una forma speculare della molecola aiutava contro la nausea; l’altra poteva interferire con lo sviluppo fetale. Migliaia di bambini in decine di paesi sono nati con gravi differenze agli arti. Il disastro ha rimodellato la regolamentazione dei farmaci in tutto il mondo e ha reso impossibile ignorare la questione della chiralità molecolare.

I chimici sapevano da tempo che in teoria si potevano progettare reazioni che producessero una sola forma speculare. Il mistero era come farlo in modo affidabile. Una reazione che inizia con un piccolo squilibrio tra le due forme spesso rimane piccola. Il lavoro di Kagan ha dimostrato che in certe reazioni lo squilibrio può crescere in modo sproporzionato, un effetto non lineare. Soai in seguito ha dimostrato l’autocatalisi, in cui il prodotto di una reazione accelera la propria formazione e si blocca su una chiralità, una sorta di memoria chimica.

Insieme, queste idee hanno dato ai chimici strumenti per guidare le reazioni con un controllo molto maggiore. Ciò è importante per i farmaci, dove le autorità di regolamentazione ora richiedono dati dettagliati su quale forma speculare contenga un farmaco. È importante anche per l’agricoltura e i materiali, ovunque la forma di una molecola decida se funziona.

Il riconoscimento segue un modello in questa stagione dei Nobel. Il premio per la medicina ha onorato l’optogenetica, una tecnica che usa la luce per accendere e spegnere le cellule cerebrali. Il premio per la fisica è andato ai costruttori di IceCube, un rivelatore di neutrini di un chilometro cubo sepolto nel ghiaccio antartico. Come ha detto un editoriale scientifico cinese, i premi continuano a trasformare l’invisibile in visibile e l’impossibile in possibile.

Anche i ricercatori cinesi sono attivi in questo campo. Istituzioni in tutto il paese studiano la chimica chirale e la catalisi asimmetrica, e l’argomento è un pilastro dei programmi di specializzazione in sintesi organica. La citazione del Nobel probabilmente spingerà più studenti verso di esso.

Per il resto di noi, la lezione è più semplice. La forma di una molecola non è un dettaglio. Può decidere se un farmaco aiuta una madre o danneggia suo figlio. Due chimici hanno passato la carriera a imparare a controllare quella forma, e il premio è un promemoria del perché il lento lavoro di comprensione della materia conta ancora.