Confermata la teoria di Turing sulla morfogenesi

Un nuovo studio conferma l’ipotesi di Alan Turing sul modo in cui le cellule morfologicamente identiche si differenziano tra loro (ad esempio, in un organismo con le braccia e gambe, testa e coda). Ricordato più che altro per le sue geniali intuizioni in campo logico ed informatico, Turing ci aveva visto giusto anche in biologia.

Poco prima di morire, esattamente nel 1952, Turing aveva dato alle stampe un articolo sulle basi chimiche della morfogenesi. Una teoria che finalmente oggi trova conferma grazie ad una ricerca congiunta delle università di Brandeis e di Pittsburgh che hanno fornito la prima prova sperimentale che valida le predizioni di Turing. Il lavoro è stato pubblicato il 10 marzo sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Ricostruzione della figura 4 del ‘Testing Turing’s Theory of Morphogenesis in Chemical Cells’ sulle basi chimiche della morfogenesi. (Crediti: Seth Fraden).

Turing fu il primo ad offrire una spiegazione della morfogenesi attraverso la chimica. Teorizzò che le cellule biologiche identiche per differenziarsi, ovvero per cambiare forma e creare modelli complessi, passano attraverso un processo chiamato reazione-diffusione intracellulare In questo modello teorico, un sistema di sostanze chimiche reagisce tra loro e si diffondono all’interno di uno spazio circoscritto, ad esempio le cellule in un embrione. Queste reazioni chimiche necessitano di un agente inibitorio per sopprimere la reazione e di un agente eccitatorio, per attivarla.

Questo processo garantisce la creazione di modelli di cellule differenti sul piano chimico (Turing stesso ne predisse sei). Irv Epstein e Seth Fraden, due autori della ricerca, hanno creato anelli sintetici di strutture similcellulari e li hanno fatti interagire secondo il modello sopra descritto. Il risultato non solo ha confermato le intuizioni di Turing, ma ha messo in luce l’esistenza di un settimo pattern cellulare, fino ad ora sconosciuto, anche questo differenziato sia in termini di forma e dimensione che in termini di composizione chimica, grazie a meccanismi osmotici.

La ricerca, osservano gli scienziati, potrebbe avere un impatto nei campi dello sviluppo cellulare e della scienza dei materiali. E ribadisce ulteriormente la levatura scientifica di Turing, autentico pioniere in moltissimi ambiti scientifici, che ha decifrato il codice tedesco Enigma, accelerando la vittoria degli Alleati nella seconda guerra mondiale, morto suicida a 41 anni dopo la condanna alla castrazione chimica per omosessualità da parte del governo britannico. 

Paper di riferimento:

Nathan Tompkins, Ning Li, Camille Girabawe, Michael Heymann, G. Bard Ermentrout, Irving R. Epstein, e Seth Fraden. Testing Turing’s theory of morphogenesis in chemical cells in PNAS, 2014 DOI: 10.1073/pnas.1322005111