Intervista a Meyerowitz e Somerville 13.06.2012

USA - USA/Canada

Elliot Meyerowitz e Christopher Somerville

Premio Balzan 2006 per la genetica molecolare delle piante

Per i risultati ottenuti nel promuovere Arabidopsis come organismo modello per la genetica molecolare delle piante. L’uso di Arabidopsis ha avuto implicazioni di amplissima portata, sia nella ricerca di base che nelle potenziali applicazioni, per la scienza dei vegetali.

Quello svolto da Meyerowitz e Somerville è un lavoro che ha fatto da apripista alle ricerche sull’Arabidopsis ed è diventato un modello per gli studi sulle piante, semplificando il campo e dando avvio a un effettivo perfezionamento che poteva così contare su un punto di riferimento riconosciuto.

Uno dei metodi innovativi del lavoro dei due premiati ha riguardato la realizzazione di una in vivo imaging dei processi dinamici, seguita dell’elaborazione computazionale della visualizzazione ottenuta. Due processi chiave oggetto dello studio sono stati la differenziazione cellulare nei meristemi apicali dei germogli (Meyerowitz) e la sintesi della cellulosa (Somerville).

Grazie alla metà del suo Premio Balzan, Meyerowitz ha lavorato con lo studente post-dottorato Marcus Heisler, un pioniere nel metodo in vivo imaging. Heisler ha operato sulla in vivo imaging della crescita dei meristemi apicali dei germogli e sul modello computazionale del comportamento delle cellule e della comunicazione da cellula a cellula durante la crescita dei meristemi. L’orientamento dei raggi di microtubuli corticali nelle cellule dei meristemi apicali dei germogli è stato oggetto di in vivo imaging in varie condizioni, e una serie di norme è stata elaborata per capire meglio come lo stress fisico regola tale orientamento. Un modello matematico dello stress dei meristemi è stato sviluppato a partire dai dati sperimentali. Heisler si è trasferito da Caltech al suo proprio laboratorio presso lo European Molecular Biology Laboratory di Heidelberg, e il progetto è continuato con due post-dottorati aggiunti: Wuxing Li e Paul Tarr.
Questi hanno compiuto ricerche sul meristema apicale dei germogli e sul coinvolgimento degli ormoni vegetali auxina e citochinina nel controllo dell’espansione della cellula, della divisione e dell’espressione genica e, quindi, sul contributo di questi ormoni della crescita all’interazione dei segnali fisici e chimici che controllano il comportamento della cellula del meristema.

Abbiamo incontrato i due scienziati per parlare dei loro progetti di ricerca e sapere come il Premio Balzan ha contribuito all’avanzamento del loro campo di studi.

«Il Premio Balzan mi ha consentito di mettere alla prova un’ipotesi basilare sulle cellule delle piante e sulla loro capacità di trasmettere segnali sia chimici che fisici. In pratica, siamo stati in grado di inseguire un sogno, il Dottor Heisler ha lavorato su questo – risponde Meyerowitz – e i due post-dottorati che mi hanno seguito, come destinatari della seconda metà del Premio Balzan, hanno studiato come gli ormoni regolano i tracciati di attività dei geni nelle cellule staminali delle piante».

In generale la ricerca [negli Stati Uniti n.d.t.] è portata avanti grazie ai fondi del governo. Tuttavia per avere questi finanziamenti bisogna presentare risultati documentati, cosicché può essere difficile accumulare fondi per condurre ricerche su un’idea. Il Premio Balzan, invece, non ha questi requisiti: ciò che richiede è semplicemente che metà del premio in denaro sia utilizzato per ricerche condotte da giovani, cosa che lo distingue da altri riconoscimenti.
«Il Premio Balzan mi ha offerto la libertà intellettuale di perseguire la ricerca in un’area che contribuirà a mostrare come le cellule staminali comunicano con le altre cellule delle piante. I nostri modelli originari avevano un approccio molto semplice alla questione dello sviluppo delle piante – osserva Meyerowitz -, ma poi abbiamo creato un modello computazionale che utilizza l’informatica per realizzare modelli di sviluppo più avanzati».

Se Meyerowitz e Somerville insieme sono stati premiati per il loro lavoro sulla genetica molecolare delle piante, Meyerowitz da solo ha dato vita a un nuovo campo di ricerca chiamato morfodinamica computazionale che, sottolinea lo scienziato, è stato finanziato, in parte, proprio grazie al Premio Balzan.
Meyerowitz, infatti, è attualmente a capo di un laboratorio a Cambridge: nominato direttore del Sainsbury Laboratory, è incaricato della docenza all’Università e della Professorial Fellowship al Trinity College, mentre è in aspettativa al California Institute of Technology. Altri laboratori sono stati creati, proprio per questa linea di ricerca, in alcune città come Freiburg, Montpellier, Edinburgo e Nottingham.

Sul Premio Balzan e il suo relativo progetto di ricerca abbiamo sentito anche il Professor Somerville, che concorda con il collega Meyerowitz sull’importanza della metà del Premio Balzan nel sostenere la ricerca intrapresa nel suo campo.
«Il procedimento per ottenere un fondo di ricerca è conservativo. Le proposte che riescono a ricevere finanziamenti sono, di norma, quelle che sono già in grado di offrire una prova di successo. È molto difficile trovare soldi per le nuove idee. Quando ho vinto il Premio ero in una momentanea crisi per quanto riguarda il finanziamento, perciò è arrivato proprio al momento giusto. Mi stavo interessando agli usi potenziali della cellulosa, un materiale organico molto abbondante del quale ignoravamo come fosse sintetizzato o come erano determinate le proprietà materiali – aggiunge Somerville -: i fondi Balzan, non vincolati, hanno rappresentato un’ancora di salvezza perché ci hanno permesso di fare ricerca scientifica nel modo più puro possibile».

Somerville ha coinvolto due post-dottorati negli studi sui meccanismi molecolari associati alla sintesi della cellulosa. Il progetto di ricerca nel laboratorio di Somerville si è incentrato sulla comprensione di diversi aspetti del controllo della sintesi della cellulosa. La post-dottorata Ying Gu ha studiato il ruolo del citoscheletro di microtubuli nell’orientare la deposizione delle microfibrille di cellulosa, analizzando i mutanti nei quali la deposizione è alterata; ha identificato una nuova proteina, chiamata CSI1, e ha scoperto che tale proteina è associata al complesso della sintasi della cellulosa, utilizzando la in vivo imaging delle cellule.
Ying è ora Assistant professor alla Pennsylvania State University.I fondi del Premio Balzan sono stati impiegati da Somerville anche per sostenere il lavoro del post-dottorato Seth DeBolt che ha indagato sul coinvolgimento degli sterol-glucosidi nella sintesi della cellulosa. In precedenza era stato suggerito che questa classe di composti funzionasse come innesco della sintesi della cellulosa. Seth è ora professore associato all’Università del Kentucky.

A proposito della collaborazione con Meyerowitz: «Abbiamo aiutato a stabilire linee di sperimentazione che rendono possibile risolvere un ampio spettro di problemi basati sulla disponibilità della sequenza genomica – dice Somerville -. Elliot ed io abbiamo interessi complementari e siamo stati capaci di organizzare un settore di studio intorno all’Arabidopsis. La nostra visione era quella di creare un sistema aperto per condividere informazioni, con centri di deposito e un database centrale. Il database ha circa 16.000 utenti registrati e 36 milioni di contatti all’anno».
Il lavoro di Somerville è ora concentrato sui biocombustibili. È direttore dell’Energy Biosciences Institute, con 500 addetti, di cui 127 professori. È anche professore al Department of Plant and Microbial Biology alla University of California, Berkeley.

Susannah Gold
New York