Alla scoperta della struttura della vita
Scopri la storia dello scienziato visionario JD Bernal e le rivoluzionarie tecniche di cristallografia a raggi X sviluppate alla Birkbeck, Università di Londra.
Che cosa c'è sotto
Anche se potrebbe sembrare incomprensibile, la cristallografia a raggi X ha aiutato a capire perché i diamanti sono duri, come scorrono i liquidi, perché il vetro è così fragile e come i nostri muscoli riescono a contrarsi.
Atomic model of liquid (1958)Birkbeck, University of London
La grande innovazione del XX secolo
Questa tecnica scientifica ci aiuta a vedere la struttura atomica delle minuscole molecole che costituiscono quasi tutto ciò che ci circonda. È stata così rivoluzionaria che sono stati assegnati ben 28 premi Nobel a progetti legati alla cristallografia.
Rosalind Franklin Laboratory at Birkbeck (c 1997)Birkbeck, University of London
Ha permesso la scoperta di strutture biologiche cruciali, dalle proteine al DNA, aiutandoci a capire e potenzialmente a modificare il loro funzionamento. Questa tecnica aiuta inoltre gli scienziati a scoprire nuovi farmaci e a combattere i virus.
Diagram showing the process of X-ray crystallography (2017)Birkbeck, University of London
Il processo della cristallografia a raggi X
1. La molecola viene cristallizzata.
2. Viene sparato un fascio di raggi X sul cristallo.
3. Il cristallo divide il fascio in più raggi, che vengono diffratti su una pellicola fotografica.
A diffraction pattern (1960s)Birkbeck, University of London
4. Gli scienziati misurano la dispersione dei raggi X e ricorrono a complesse equazioni matematiche per elaborare la struttura molecolare del campione.
5. La struttura viene quindi visualizzata in un modello 3D.
Tocca per esplorare
La cristallografia a raggi X alla Birkbeck
Gli scienziati iniziarono a sperimentare questa tecnica intorno al 1900. Un importante passo avanti arrivò nel 1913, quando Lawrence Bragg capì che il modello di diffrazione dei raggi X conteneva indizi sulla struttura atomica del campione di cristallo stesso. Molte scoperte e innovazioni fondamentali sono state fatte da scienziati collegati alla Birkbeck, Università di Londra.
J D Bernal (late 1950s)Birkbeck, University of London
John Desmond Bernal è stato uno dei pionieri della cristallografia a raggi X. Fu uno scienziato visionario che capì che la tecnica poteva essere applicata alla biologia o, come la chiamava, allo studio della vita stessa.
Birkbeck's Crystallography staff (1946)Birkbeck, University of London
Fu il primo a usare la cristallografia per scoprire la struttura delle proteine.
Bernal lavorò alla Birkbeck dal 1937 al 1968 come professore di fisica e, in seguito, di cristallografia.
The Biomolecular Research Laboratory at Birkbeck (1947)Birkbeck, University of London
Creò un nuovo laboratorio per lavorare sulle strutture proteiche, apportando anche un notevole contributo alle conoscenze sulla struttura dei liquidi.
Crystallography laboratory at Birkbeck (1968)Birkbeck, University of London
Bernal si assicurò che i laboratori della Birkbeck fossero ampiamente equipaggiati con tutto il necessario per condurre esperimenti sulla cristallografia a raggi X.
Protein crystal viewed under a microscope (1960s)Birkbeck, University of London
"Il segreto della vita sta nella struttura delle proteine ed esiste un solo modo per risolverlo: la cristallografia," affermò Bernal.
J D Bernal with his model of liquid (1958)Birkbeck, University of London
Creò propri modelli 3D, come questo, che dimostra la "casualità perfetta" delle molecole d'acqua.
Electron Spectroscopy of molecules (1973)Birkbeck, University of London
All'inizio, poteva volerci un anno o più per determinare una struttura proteica.
Bernal è stato il primo a ricorrere ai computer per agevolare i calcoli cristallografici. Il dipartimento di Scienze informatiche dell'università è nato infatti come ramo del dipartimento di Cristallografia di Bernal.
J D Bernal teaching students at Birkbeck (c 1960)Birkbeck, University of London
Bernal fu un insegnante che ispirò e fece da mentore a studiosi di cristallografia che lavorarono in seguito a una vasta gamma di molecole.
Tra i suoi studenti ricordiamo Dorothy Crowfoot Hodgkin, che vinse il premio Nobel nel 1964 per aver risolto la struttura della vitamina B12, e Rosalind Franklin, che ricoprì un ruolo importante nella scoperta della doppia elica del DNA, con ogni probabilità il risultato più famoso della cristallografia.
Particle structure of the TMV virus (c 1956)Birkbeck, University of London
Rosalind Franklin svolse un lavoro pionieristico sulla struttura dei virus alla Birkbeck, prima della sua scomparsa prematura avvenuta nel 1958.
Questa è la sua visualizzazione del virus del mosaico del tabacco.
Poster for an exhibition celebrating Bernal's life and work (1972)Birkbeck, University of London
Bernal fu uno degli scienziati più influenti della sua generazione. Credeva che la scienza fosse essenziale nella società e un mezzo per migliorare le condizioni della vita.
Scrisse un gran numero di testi sull'argomento e portò avanti una campagna per la responsabilità sociale tra gli scienziati, aumentando anche il sostegno del governo nel campo della ricerca scientifica.
Diede anche importanti contributi durante la seconda guerra mondiale.
In qualità di consigliere scientifico governativo, collaborò alla mappatura delle spiagge della Normandia e progettò un porto di gelso artificiale, utilizzato durante gli sbarchi del D-Day.
Cover of 'The Social Function Of Science' by J D Bernal (1939)Birkbeck, University of London
"The Social Function of Science", pubblicata nel 1939, fu la sua opera più celebre.
Bernal's Picasso (1950)Birkbeck, University of London
Bernal fu marxista e attivista per la pace. Nel novembre 1950, Pablo Picasso andò in Inghilterra per partecipare a una conferenza sulla pace mondiale. Durante una cena nell'appartamento di Bernal, sopra il laboratorio della Birkbeck, Picasso realizzò un murale raffigurante un uomo e una donna, a significare la pace. Si tratta dell'unico murale creato da Picasso in Inghilterra.
Quando l'appartamento di Bernal fu demolito per far posto a un nuovo edificio universitario, il murale fu salvato e ora fa parte della Wellcome Collection.
Birkbeck's Crystallography staff (1964)Birkbeck, University of London
Sotto la guida di Bernal, il dipartimento di cristallografia della Birkbeck divenne un centro di eccellenza mondiale.
Detail of a powder diffractometer (1997)Birkbeck, University of London
La cristallografia a raggi X è ancora la tecnica principale per rivelare la struttura di quasi tutto.
I cristallografi di oggi svolgono lo stesso lavoro di Bernal, ma su scala più ampia e con metodi e macchinari più sofisticati.
X-ray machine (late 1980s)Birkbeck, University of London
Gran parte del processo è ora automatizzato. Gli scienziati hanno anche sviluppato nuove tecniche a completamento della cristallografia a raggi X, in particolare la diffrazione da polveri e la microscopia elettronica.
Questa macchina a raggi X degli anni '80 aveva molta più potenza di elaborazione.
Crystallography laboratory at Birkbeck (c 2000)Birkbeck, University of London
Alcuni lavori precedentemente effettuati mediante diffrazione a raggi X vengono ora eseguiti tramite la microscopia elettronica.
Inspecting electron density maps using a light box (c 2000)Birkbeck, University of London
Gli scienziati confrontano le mappe di densità elettronica per creare modelli 3D…
Computer visualization of protein structures (2016)Birkbeck, University of London
… e visualizzano le strutture atomiche con software per computer.
X-ray machine (2016)Birkbeck, University of London
Al giorno d'oggi la Birkbeck ha macchine a raggi X più moderne.
Cover of BBK magazine (Autumn 2010)Birkbeck, University of London
Lo staff della Birkbeck ha di recente risolto la tossina batterica che causa la gangrena gassosa, una malattia che può portare all'amputazione.
La scoperta della struttura di questa tossina è un passo fondamentale verso la sua prevenzione tramite farmaci.
Questa esposizione è stata realizzata con fotografie provenienti dagli archivi universitari e dal dipartimento di Cristallografia della Birkbeck, Università di Londra.
A cura di Victoria Rea.
Un ringraziamento ad Ambrose Cole.
