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Donne eccellenti

Che cos’è l’evoluzione diretta che ha fatto vincere il Nobel della tecnologia a Mrs Arnold

25 Mag 2016

Frances Arnold, ingegnere biochimico americano, è nota a livello internazionale per la riproduzione in laboratorio dell’evoluzione naturale. Obiettivo: la creazione di nuove proteine di migliore qualità. Le sue ricerche sono state usate per energia pulita e chimica verde

Frances Arnold
Il Millenium Technology Prize 2016, il prestigioso premio dedicato alle innovazioni tecnologiche in grado di migliorare la qualità della vita, va a una donna: l’ingegnere biochimico americano Frances Arnold. Il riconoscimento le è stato assegnato per le sue scoperte nel campo della “evoluzione diretta”.

Chi è Frances Arnold
Classe ’56, scienziata di fama internazionale, è professore di ingegneria chimica, bioingegneria e biochimica alla California Institute of Technology. Si è laureata in ingegneria meccanica e aerospaziale a Princeton e ha conseguito la specializzazione in ingegneria chimica alla Berkeley University. Fin dall’inizio della sua carriera ha svolto un ruolo pionieristico in un settore in precedenza tipicamente maschile. Per esempio, è stata la prima donna a diventare membro di tutte e tre le accademie scientifiche statunitensi. Ed è la prima donna a essere insignita del Millennium Technology Prize, affermando così il suo ruolo di modello di riferimento per le donne che operano in campo tecnologico. “Spero fortemente che un giorno le donne più giovani riescano a immaginarsi nella mia stessa posizione. Spero che l’assegnazione di questo premio sia un forte segnale del fatto che le donne possono farcela, possono ottenere ottimi risultati, offrire il proprio contributo al mondo e ricevere un riconoscimento per il proprio lavoro”, dice Arnold.

Per quale tecnologia è diventato un punto di riferimento a livello internazionale
Frances Arnold è nota a livello mondiale per i suoi studi nell’ambito della “evoluzione diretta”, una riproduzione in laboratorio dell’evoluzione naturale finalizzata alla creazione di nuove proteine di migliore qualità. La tecnologia sfrutta le proprietà della biologia e dell’evoluzione per trovare soluzione a molti problemi di grande portata, spesso sostituendosi a tecnologie meno efficienti e talvolta addirittura dannose. Grazie all’evoluzione diretta, è stato possibile introdurre soluzioni di sviluppo sostenibile e tecnologie pulite in molti settori industriali che non sono più quindi costretti a utilizzare materie prime non rinnovabili.

A cosa serve l’evoluzione diretta
Grazie all’evoluzione diretta è possibile creare proteine dotate di proprietà utili che non sarebbe possibile sviluppare senza l’intervento umano. Il metodo di Frances Arnold induce mutazioni casuali nel DNA, proprio come accade in natura. I geni modificati producono proteine con proprietà nuove: i ricercatori possono quindi selezionare quelle utili e ripetere il processo fino al raggiungimento del livello di prestazione richiesto dal settore di applicazione. “Non siamo mai stati in grado di spiegare in che modo le mutazioni influiscano sul comportamento delle proteine e tantomeno di prevedere quali fossero quelle utili: l’evoluzione diretta ci consente di superare questa nostra mancanza. Tutto ciò che di più bello, complesso e funzionale esiste sul nostro pianeta è frutto dell’evoluzione. Ora anche noi possiamo servirci dell’evoluzione per creare cose che nessun uomo sarebbe in grado di progettare. L’evoluzione è il metodo tecnico progettuale più efficace del mondo, e noi dovremmo servircene per individuare nuove soluzioni biologiche ai problemi esistenti”, spiega Frances Arnold.

Che effetto hanno le innovazioni introdotte da Frances Arnold
Le sue innovazioni hanno rivoluzionato il lungo processo di modifica delle proteine e oggi i suoi metodi impiegati in centinaia di laboratori e aziende in tutto il mondo. Le proteine modificate consentono di sostituire i processi molto costosi o quelli che utilizzano materie prime fossili per la produzione di carburanti, prodotti in carta, farmaci, prodotti tessili e prodotti chimici agricoli. La tecnologia messa a punto dalla scienziata consente l’ingegnerizzazione degli enzimi, ossia le proteine la cui funzione naturale è accelerare o catalizzare la conversione dei composti chimici. “Dal momento che le reazioni biochimiche si basano sugli enzimi, l’evoluzione diretta può essere impiegata nei settori che utilizzano le biotecnologie”, spiega il professor Jarl-Thure Eriksson, presidente del Comitato di selezione internazionale.

Che applicazioni ha avuto la nuova tecnologia
Questa nuova tecnologia è già stata applicata nei settori della chimica verde e delle energie rinnovabili. L’evoluzione diretta consente di migliorare gli enzimi che convertono la cellulosa o altri zuccheri vegetali in biocarburanti e sostanze chimiche. Agevolare lo sviluppo di un’industria chimica verde, basata su materie prime rinnovabili e sulle biotecnologie, è stato infatti uno degli obiettivi primari di Arnold. “Nell’arco di tutta la mia carriera mi sono sempre preoccupata per i danni che stiamo arrecando al nostro pianeta e a noi stessi. La scienza e la tecnologia possono svolgere un ruolo importante e attenuare l’impatto negativo dell’uomo sull’ambiente. Tuttavia, è ancora più importante modificare il nostro comportamento e ritengo sia più facile raggiungere questo obiettivo se vengono messe a disposizione alternative valide ed economicamente attuabili in grado di sostituire le abitudini dannose”, spiega Arnold. L’innovazione di Arnold è stata ampiamente utilizzata anche per creare catalizzatori enzimatici per la produzione di farmaci. Il suo metodo ha già consentito lo sviluppo di processi più efficienti per la produzione di numerosi medicinali, fra cui un farmaco per il diabete di tipo 2.

Il premio
Il Millennium Technology Prize è riconoscimento molto prestigioso in campo scientifico e tecnologico. È assegnato ogni due anni dall’ente indipendente finlandese Technology Academy Finland (TAF). L’innovazione vincente viene eletta dal Consiglio dell’accademia su raccomandazione del suo Comitato di selezione internazionale. Il concorso, nato nel 2004, è giunto ora alla sua settima edizione e al vincitore viene assegnato un premio del valore di 1 milione di euro. Tra i precedenti vincitori del premio ci sono stati il creatore del world wide web Tim Berners-Lee, l’inventore dei LED blu e bianchi Shuji Nakamura e il pioniere delle cellule staminali Shinya Yamanaka. Frances Arnold ha ricevuto il riconoscimento durante la cerimonia di premiazione che si è svolta a Helsinki, in Finlandia. “La premiazione di Frances Arnold avviene in un momento molto significativo: molti paesi, fra cui la Finlandia, stanno puntando sulle tecnologie pulite e su una crescita rispettosa dell’ambiente”, afferma la professoressa Marja Makarow, presidente della TAF.

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