Si può «suonare» una molecola?

SI può «suonare» una molecola? Johann Sebastian Bach non ci avrebbe neanche pensato, anche perché nel Settecento non si sapeva che cosa fosse una molecola. Ma a partire dagli Anni ‘80 del XX secolo molti scienziati ci sono riusciti, a sorpresa.

Facendosi aiutare da musicisti curiosi, hanno «trasformato» proteine e DNA in fantasiose melodie. Come hanno fatto? È semplice: una composizione musicale è una sequenza di note su un pentagramma, una molecola di DNA è costituita da una sequenza di nucleotidi e una proteina da una sequenza di aminoacidi.

Si tratta sempre di sequenze! Basta quindi creare delle regole che permettano di trasformare una in un'altra e il gioco è fatto. Per il passaggio da DNA a proteina ci ha già pensato la natura: il codice genetico assegna a ogni tre nucleotidi uno specifico aminoacido. Per le altre regole, invece, i ricercatori si sono dovuti sbizzarrire. Come la biologa Mary Anne Clark della Texas Wesleylan University, che ha avuto l'idea di assegnare ciascuno dei 20 aminoacidi che formano le proteine alle note di una lunga scala musicale. Ma la ricercatrice non è andata a caso: ha assegnato la nota più bassa all'aminoacido più idrofobico e la più alta al più idrofilico, ordinando gli altri di conseguenza. Poi ha applicato questi accorgimenti alla sequenza di una proteina e, grazie al software ideato dal musicista John Dunn, è riuscita ad ascoltarne la versione musicale.

Che cosa ha sentito? Una melodia ottenuta dal «suono» della semplice successione di aminoacidi, cioè della struttura primaria di quella proteina. Ma non solo: durante l'esecuzione le note basse «dicono» che stanno suonando gli aminoacidi idrofobici, normalmente posizionati all'interno della struttura tridimensionale.
Le note alte, invece, «dicono» che siamo sulla superficie. Quindi la studiosa ha trovato un metodo per percepire la struttura della proteina in modo alternativo alla semplice osservazione dei modelli tridimensionali. È come se si «vedesse» la molecola con le orecchie anziché con gli occhi. Ma non si è fermata. Gli aminoacidi si dispongono nello spazio formando geometrie regolari, le strutture secondarie, come le eliche o i foglietti. Una proteina è costituita dall'insieme di queste strutture e la ricercatrice ha voluto ascoltarle.

Come? Scritturando un'intera orchestra... virtuale, naturalmente. Con i violini alle eliche e i fiati ai foglietti, la musica fornisce un'immagine ancora più precisa della proteina. Provare per credere: sul sito di M.A. Clark si possono ascoltare numerosi esempi, a volte molto particolari. Non ci si deve stupire quindi di un curioso quartetto che suona simultaneamente l'emoglobina appartenente a quattro specie diverse: tigre, uomo, elefante e toporagno. Questo «ensemble» ci permette di percepire le differenze evolutive tra le specie, facendoci ascoltare questa proteina del sangue.

E il DNA, la molecola definita il «libro della vita», può diventare lo «spartito della vita»? I quattro nucleotidi (Adenina, Citosina, Timina e Guanina), che formano le lunghe catene dei geni, possono diventare note musicali? Sembra proprio di sì. L'idea più fantasiosa è stata della compositrice americana Susan Alexjander, che ha utilizzato le frequenze ottenute dagli spettri dei nucleotidi per generare suoni. Ma alcuni studiosi hanno addirittura utilizzato le melodie del DNA per fare ipotesi sull'origine della vita.
È il caso del giapponese Nobuo Munakata, che ci lavora dall’84, quando ha pubblicato un suo lavoro su «Nature». Oppure Susumo Ohno, anche lui giapponese, che ha riconosciuto grazie alla musica una serie di «elementi ripetitivi» nella sequenza dei geni, che risalirebbero all'origine dei geni stessi. La musica può davvero farci capire meglio la scienza? E la scienza può ispirare gli artisti? Questi musicisti e ricercatori rispondono di sì. Forse come chi partecipA a Roma, fino al 15 giugno, alla seconda edizione di «Arte Scienza», il festival biennale dedicato all'arte e alle applicazioni scientifiche. Dal confronto tra artisti e scienziati potrebbe anche nascere una scienza più divertente, soprattutto quando diventa musica.

Però!