Vite di persone di scienza: Stanley Falkow (1934-2018)
di Paolo Di Sia
Stanley Falkow, scopritore dei meccanismi molecolari attraverso i quali i batteri causano le malattie, ci ha lasciati il 5 maggio 2018.
Stanley Falkow
Falkow, figlio di immigrati ebrei, è nato il 24 gennaio 1934 ad Albany, New York, nel periodo del culmine della “Grande Depressione”. Da bambino era uno studente tremendo, specialmente in matematica e scienze, ma amava molto leggere.
All’età di 11 anni trovò nella biblioteca locale il libro “Microbe Hunters” di Paul de Kruif. Scritto non per un pubblico specialistico nel 1926, il libro descrive le personalità e le avventure di alcune delle figure più importanti della microbiologia. Falkow venne folgorato da questa lettura e decise di diventare un “cacciatore di microbi”, come i suoi eroi del libro.
“Microbe Hunters” inizia con Antonie van Leeuwenhoek, che nel 1670 fu il primo a realizzare lenti in vetro così potenti da essere in grado di visualizzare microscopici organismi. Falkow, affascinato, cercò di recuperare un microscopio, e lo trovò sugli scaffali del negozio di giocattoli locale. Non poteva permetterselo, ma il proprietario del negozio glielo regalò. Falkow iniziò così ad assistere ai guizzi delle ombre dei batteri che crescevano nel latte avariato che teneva nascosto sotto il suo letto.
Iniziò la sua carriera alla fine degli anni ’50, quando il DNA fu inizialmente riconosciuto come sostanza della vita, e si pensava che i batteri fossero validi sistemi per studiarlo. Il suo amore per la microscopia continuò per tutta la sua carriera, che iniziò con un dottorato di ricerca nel 1961 alla Brown University di Providence, Rhode Island.
Negli anni ’60 egli elaborò un meccanismo su come estrarre e isolare i pacchetti extracromosomici di DNA batterico che ora chiamiamo “plasmidi” (sono molecole di DNA circolare a doppio filamento, presenti nel citoplasma dei batteri e capaci di replicarsi indipendentemente dal cromosoma; contengono le informazioni genetiche per alcune caratteristiche specifiche, come la resistenza dei batteri agli antibiotici, e trovano largo impiego nella biologia molecolare per riprodurre indefinitamente frammenti di DNA e per inserire in un batterio uno o più geni estranei) e scoprì che questi trasportano informazioni da un microbo all’altro. Ciò ha fatto capire come i batteri possano acquisire la capacità di sopravvivere con nuove fonti di cibo o diventare resistenti ad un antibiotico.
Falkow imparò la microscopia elettronica e, negli anni ’70, alla University of Washington School of Medicine di Seattle, la utilizzò per visualizzare i geni di resistenza sui plasmidi. Negli anni ’80, presso i Rocky Mountain Laboratories nel Montana e alla Stanford University School of Medicine in California, dove è stato direttore del dipartimento di microbiologia e immunologia, ha realizzato micrografie dei batteri Yersinia e Salmonella che invadono l’intestino. È stato il primo a fare film con un videomicroscopio per mostrare come la salmonella invade le cellule epiteliali intestinali e ciò che causa.
Le domande che hanno iniziato la carriera di Falkow sono state:
– che cos’è un agente patogeno?
– cosa rende alcuni microbi degli agenti patogeni, mentre altri sono innocui o addirittura benefici?
Ipotizzò che i batteri abbiano geni che codificano per “fattori di virulenza specializzati”, gli equivalenti molecolari trasferibili di artigli, zanne, tossine, pelli e mimetismo, che consentono ai batteri patogeni di attaccare, nascondersi e sopravvivere in ambienti estremi. Ha trascorso la sua vita identificando i geni e le molecole dietro queste specifiche abilità.
Scoprì che alcuni batteri decoravano le loro superfici con molecole progettate per aderire alle cellule ospiti e persino ingannare l’ospite per permettere loro di invaderlo; altri batteri hanno aghi molecolari che disarmano i globuli bianchi, iniettando proteine che impediscono alle cellule di muoversi o per prevenire che “suonino l’allarme”.
Nel suo laboratorio ha chiarito i meccanismi della malattia non solo di molti batteri, ma anche di lieviti, e dei batteri che causano infezioni cutanee, del tratto urinario, trasmesse sessualmente, la pertosse, la polmonite, la sepsi, e anche il cancro allo stomaco.
Ha studiato e adattato diversi metodi di taggatura di molecole all’interno di batteri e cellule ospiti, per seguire il loro destino durante l’infezione e anche per trovare geni batterici che si attivano solo quando sono all’interno delle cellule. Un altro dei suoi eroi, Robert Koch, aveva stabilito una serie di linee guida nel 1880 (i “Postulati di Koch”) per definire quando un microbo è responsabile di un’infezione. Falkow estese questa idea negli anni ’80, sviluppando il “Postulato molecolare di Koch”.
Nel corso degli anni comprese pienamente il significato di “salute pubblica”, predicendo l’aumento dei batteri multiresistenti e si è battuto contro l’uso eccessivo degli antibiotici. Le sue scoperte sulla natura molecolare della resistenza agli antibiotici gli hanno valso il “Lasker-Koshland Special Achievement Award” nel 2008, in “Scienze Mediche”.
Falkow pensò anche allo “stile di vita patogeno” come elemento che non causa la malattia, ma piuttosto manipola in modo subdolo l’ospite. Nel corso del tempo ha parlato sempre più dei potenziali attributi benefici dei batteri che vivono sopra e nel nostro corpo, prevedendo lo studio del microbioma umano. Nonostante la sua fama, spesso diceva che i suoi più grandi successi erano quelli dei suoi studenti. Uno dei suoi doni più importanti fu la sua capacità di “contaminare” gli studenti, con lo stesso senso di stupore che provò quando guardò per la prima volta al microscopio. Più di 120 scienziati, tra cui alcuni dei più importanti microbiologi di oggi, sono stati addestrati nel laboratorio di Falkow.
Nonostante l’età e diversi problemi di salute, egli stava ancora insegnando a Stanford lo scorso semestre e videochiamando nelle discussioni e riunioni di laboratorio. La visione di Falkow ha fornito il quadro tecnico attraverso cui definire potenziali bersagli per vaccini, metodi di identificazione, come seguire l’evoluzione dei patogeni attraverso l’epidemiologia molecolare.
La sua visione microbica ha fornito le basi per la comprensione della storia naturale dei microbi patogeni e mutualistici. Persona generosità, ha lasciato un grande vuoto come scienziato e mentore (vedasi anche: Nature, vol. 558, p. 190 (Giugno 2018)).
Paolo Di Sia
Paolo Di Sia è attualmente professore aggiunto presso l’università degli studi di Padova e l’università degli studi di Bolzano. Ha conseguito una laurea (bachelor) in metafisica, una laurea (master) in fisica teorica, un dottorato di ricerca in fisica teorica applicata alle nano-bio-tecnologie e un dottorato di ricerca in matematica “honoris causa”. Si interessa del rapporto tra filosofia e scienza, di fisica alla scala di Planck, di nanofisica classica e quantistico-relativistica, di nano-neuroscienza, di fisica transdisciplinare e di divulgazione scientifica. È autore di 276 lavori distribuiti tra riviste nazionali e internazionali, capitoli di libri, libri, interventi accademici su web scientifici, pubblicazioni accademiche interne, lavori in stampa. È reviewer di vari international journals, membro di molte società scientifiche internazionali e international advisory/editorial boards, gli sono stati attribuiti vari riconoscimenti internazionali.
Paolo Di Sia
Università di Padova (Italy) & Libera Università di Bolzano (Italy)
E-mail: paolo.disia@libero.it
Webpage: www.paolodisia.com
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