Hans Christian Gram: L'uomo modesto dietro la colorazione

Hans Christian Gram inventò uno dei test diagnostici più importanti nella storia della medicina e, nell'articolo in cui lo annunciava, sminuì la sua stessa scoperta. «Ho quindi pubblicato il metodo», scrisse, «sebbene sia consapevole che sia ancora molto difettoso e imperfetto». Centoquaranta anni dopo, i medici di tutto il mondo lo usano ancora, immutato nei suoi elementi essenziali, prima di sapere quale antibiotico prescrivere.

Un'educazione a Copenaghen tra scienza e legge

Gram nacque il 13 settembre 1853 a Copenaghen, in Danimarca, figlio di Frederik Terkel Julius Gram, professore di giurisprudenza, e di Louise Christiane Roulund. Si orientò presto verso le scienze naturali piuttosto che verso il campo di suo padre, conseguendo la maturità presso la Scuola Metropolitana di Copenaghen nel 1871 e lavorando poi come assistente dello zoologo Japetus Steenstrup, il che gli diede una base pratica precoce in botanica, farmacologia e microscopia: l'esatta combinazione di competenze che la sua scoperta successiva avrebbe richiesto. Entrò alla facoltà di medicina nel 1878, trascorse diversi anni viaggiando e studiando in tutta Europa e completò la laurea in medicina all'Università di Copenaghen nel 1883. Lungo il percorso aveva già dimostrato capacità di ricerca, vincendo una medaglia d'oro nel 1882 per il lavoro sui globuli rossi in pazienti affetti da anemia clorotica.

Una scoperta fatta lavorando al problema di qualcun altro

La svolta arrivò quasi come sottoprodotto di altre ricerche. Nel 1884, lavorando a Berlino al fianco del patologo Carl Friedländer, Gram stava cercando di migliorare la visualizzazione microscopica dei batteri nel tessuto polmonare di pazienti affetti da polmonite. Applicò il colorante cristalvioletto (violetto di genziana) a campioni batterici, fissò il colore con una soluzione di iodio e poi lavò la preparazione con alcol; notò che alcuni batteri trattenevano ostinatamente il colorante viola dopo il lavaggio con alcol, mentre altri lo perdevano completamente e dovevano essere rivelati con un colorante di contrasto rosa, la safranina. Quell'osservazione semplice, quasi accidentale, espose una divisione strutturale fondamentale che attraversa l'intero regno batterico: quelli che sarebbero stati chiamati organismi Gram-positivi, con pareti cellulari spesse che intrappolano il colorante, e organismi Gram-negativi, con pareti più sottili che lo rilasciano.

Basandosi su Ehrlich, spiegando la divisione

Gram non inventò la colorazione con coloranti all'anilina dal nulla; si basò sulle tecniche che il medico tedesco Paul Ehrlich aveva già sviluppato per colorare tessuti e batteri con il violetto di genziana, e i resoconti successivi gli danno atto di aver riconosciuto apertamente Ehrlich per aver aperto quella strada, rivendicando solo la sequenza specifica (cristalvioletto, poi iodio, poi un lavaggio con alcol) come suo contributo personale, arrivato attraverso prove empiriche nel laboratorio di Friedländer piuttosto che attraverso una teoria sull'anatomia batterica. Il motivo per cui la sua sequenza funzionava non fu compreso per gran parte del secolo successivo: gli organismi Gram-positivi portano una spessa parete esterna di peptidoglicano che si disidrata sotto il risciacquo con alcol, chiudendo i suoi pori e intrappolando all'interno il complesso cristalvioletto-iodio, mentre gli organismi Gram-negativi hanno uno strato di peptidoglicano più sottile avvolto in una membrana lipidica esterna che l'alcol dissolve, rilasciando il colorante viola e lasciando che la cellula assorba invece il colorante di contrasto rosa. Gram non ebbe accesso a questa spiegazione e, secondo tutti i resoconti, non considerò la distinzione su cui era inciampato come un grande risultato: dopo il ritorno a Copenaghen non perseguì ulteriormente la tecnica, trattandola come un modesto strumento clinico piuttosto che come una scoperta su cui valesse la pena costruire una carriera di ricerca.

Un test che dimezza il problema

Il valore pratico della distinzione fu immediato e duraturo. Di fronte a un'infezione batterica non identificata, una singola colorazione di Gram restringe istantaneamente il campo dei sospettati a circa la metà (separando, ad esempio, lo Staphylococcus Gram-positivo dall'E. coli Gram-negativo) prima ancora che una coltura abbia finito di crescere. In un'epoca in cui gli antibiotici non esistevano affatto, questa classificazione fornì a medici e ricercatori la loro prima mappa strutturale affidabile del mondo batterico; una volta arrivati gli antibiotici decenni dopo, la stessa colorazione divenne la guida più rapida disponibile su quale classe di farmaci avesse maggiori probabilità di funzionare, poiché i batteri Gram-positivi e Gram-negativi rispondono in modo caratteristicamente diverso a molti agenti antimicrobici. Rimane, invariata nei suoi passaggi fondamentali, una pratica standard nei laboratori ospedalieri di tutto il mondo, apprezzata soprattutto per la velocità: una colorazione di Gram può guidare la scelta di un antibiotico ore o giorni prima che una coltura batterica confermi una diagnosi, anche se rimane molto meno specifica rispetto alle moderne tecniche molecolari e di sequenziamento genetico.

Una carriera oltre la colorazione

Gram non costruì la sua carriera solo sulla colorazione e, in effetti, in seguito si allontanò in gran parte dalla batteriologia. Tornò a Copenaghen per esercitare la professione medica, divenne professore di farmacologia all'Università di Copenaghen nel 1891 e nel 1900 passò a una cattedra ordinaria di medicina, prestando contemporaneamente servizio come primario di medicina interna presso il Royal Frederiks Hospital dal 1892 al 1923. Ha presieduto la Commissione della Farmacopea danese dal 1901 al 1921 e ha pubblicato un'opera in quattro volumi sulla farmacoterapia clinica tra il 1902 e il 1909 che divenne un testo standard per i medici danesi, oltre a svolgere un'importante attività privata. Sposò Louise I. C. Lohse nel 1889; lei morì solo undici anni dopo. Le onorificenze si accumularono costantemente nonostante il suo basso profilo pubblico: membro onorario di società mediche svedesi e tedesche, una laurea in medicina honoris causa dall'Università di Kristiania (Oslo) nel 1912 e la Croce di Commendatore del Dannebrog e la Medaglia d'oro al merito della Danimarca.

Perché Hans Christian è chiamato genio

L'argomento a favore del genio si basa su un'unica, limitata e straordinariamente duratura osservazione piuttosto che su un ampio corpo di lavoro teorico. Gram non era, secondo il suo stesso resoconto o quello dei suoi colleghi, un teorico straordinariamente brillante; la sua umiltà dichiarata riguardo all'imperfezione del metodo appare autentica piuttosto che falsa modestia, e trascorse il resto della sua carriera principalmente nella medicina clinica e nell'amministrazione farmacologica piuttosto che perseguire ulteriori scoperte batteriologiche: secondo diversi resoconti, non pensava nemmeno che la distinzione che aveva trovato meritasse un'ulteriore indagine una volta tornato a casa. Ciò che possedeva, secondo le prove, era un genio osservativo: il tipo che nota un'anomalia che altri ricercatori avrebbero archiviato come un fallimento tecnico (alcuni batteri semplicemente non si pulivano come previsto) e riconosce invece che l'anomalia stessa era la scoperta. È un tipo di dono intellettuale diverso e più ristretto rispetto al brillante talento teorico sostenuto: più vicino a Fleming che nota la muffa che uccide i batteri che a uno scienziato che costruisce un quadro completo. Il resoconto onesto è che Gram fece esattamente una scoperta di grande importanza in una lunga carriera medica spesa altrimenti nella pratica clinica di routine e nell'amministrazione della farmacopea: un genio di una singola osservazione ben temporizzata piuttosto che di una vita intera di esse.

Eredità

Gram andò in pensione nel 1923 e trascorse i suoi ultimi anni a studiare la storia della medicina, una svolta appropriata per un uomo il cui nome era già diventato permanentemente incorporato nel vocabolario medico. Morì il 14 novembre 1938 a Copenaghen all'età di ottantacinque anni e fu sepolto nel cimitero di Assistens della città accanto a Hans Christian Andersen e Niels Bohr. La sua pronipote, Lone Gram, continua la linea scientifica della famiglia come microbiologa all'Università tecnica della Danimarca. La colorazione che porta il suo nome è ancora il primo test eseguito su un campione batterico non identificato in cliniche e ospedali di tutto il mondo, un raro caso di tecnica di laboratorio del XIX secolo che la medicina moderna non ha mai trovato motivo di sostituire.