Max Delbrück: Il fisico che andò in cerca del salto quantico della vita

Si formò con Wolfgang Pauli e frequentò Niels Bohr e, secondo ogni ragionevole aspettativa, avrebbe dovuto trascorrere la sua carriera occupandosi di fisica teorica. Invece, Max Delbrück colse la speculazione di Bohr secondo cui la complementarietà quantistica potesse estendersi ai sistemi viventi e la usò come scusa per abbandonare la fisica in favore dei virus che infettano i batteri, un cambio di genere così completo da aver contribuito a inventare il campo della biologia molecolare quasi come un effetto collaterale.

Berlino, fisica e un suggerimento fatale

Delbrück nacque il 4 settembre 1906 a Berlino in una famiglia di grande rilievo intellettuale e, in seguito, politico: sua madre discendeva dal chimico Justus von Liebig e suo padre, Hans Delbrück, era professore di storia all'Università di Berlino. Studiò astrofisica e poi fisica teorica all'Università di Gottinga durante il rivoluzionario periodo iniziale della meccanica quantistica, completando il dottorato nel 1930, per poi trascorrere anni formativi di post-dottorato in Inghilterra, Svizzera e Danimarca, dove incontrò Pauli e Bohr. Fu l'idea di Bohr secondo cui il principio di complementarietà che governa la meccanica quantistica potesse avere un analogo in biologia a volgere l'attenzione di Delbrück verso i sistemi viventi.

Tornato a Berlino nel 1932, Delbrück lavorò come assistente di Lise Meitner su esperimenti di irradiazione dell'uranio e, nel 1935, fu coautore di un articolo con Nikolay Timofeev-Ressovsky e Karl Zimmer in cui si proponeva un modello fisico del gene come struttura molecolare discreta suscettibile di mutazione tramite radiazioni. L'articolo ebbe un impatto immediato modesto ma una lunga portata: Erwin Schrödinger vi attinse direttamente nel suo influente libro-conferenza del 1944 Che cos'è la vita?, che a sua volta contribuì ad attrarre una generazione di fisici verso la biologia.

Dalla Drosophila al batteriofago

Una borsa di studio della Rockefeller Foundation nel 1937 portò Delbrück al Caltech per studiare la genetica dei moscerini della frutta, ma egli si dedicò rapidamente ai batteriofagi, virus che infettano i batteri, come sistema più pulito per studiare l'ereditarietà a livello molecolare. Lavorando con Emory Ellis, pubblicò "La crescita del batteriofago" nel 1939, dimostrando che le popolazioni di fagi si moltiplicano in raffiche sincronizzate discrete piuttosto che attraverso una crescita esponenziale continua, una scoperta che diede alla biologia dei virus il suo primo metodo sperimentale genuinamente quantitativo.

Il Gruppo dei Fagi e l'esperimento Luria-Delbrück

Dal 1940 al 1947 Delbrück insegnò fisica alla Vanderbilt University gestendo al contempo un programma di ricerca biologica parallelo, ed è durante questo periodo che costruì le collaborazioni che avrebbero definito la sua carriera: con Salvador Luria a partire dal 1941 e con Alfred Hershey dal 1943. Nel 1942 Luria e Delbrück pubblicarono quello che divenne noto come esperimento Luria-Delbrück, utilizzando un "test di fluttuazione" statistico su colture batteriche per mostrare che la resistenza all'infezione virale nasce da mutazioni spontanee preesistenti piuttosto che come risposta indotta al virus stesso: una conferma rigorosa e quantitativa della variazione darwiniana operante a livello microbico, fornita da un fisico che applicava il ragionamento statistico a una questione biologica su cui i biologi avevano discusso inconcludentemente per anni.

Nel 1945, Delbrück, Luria e Hershey istituirono un corso estivo di genetica dei batteriofagi presso il Cold Spring Harbor Laboratory che divenne il centro organizzativo di quello che i ricercatori chiamarono Gruppo dei Fagi, una rete informale ma altamente influente di scienziati i cui metodi condivisi e sistemi sperimentali standardizzati sono ampiamente accreditati per aver accelerato l'emergere della biologia molecolare come disciplina distinta nel decennio successivo.

Caltech e una seconda vita scientifica

Delbrück tornò al Caltech come professore di biologia alla fine del 1947 e vi rimase fino al suo pensionamento come professore emerito nel 1977, salvo per un periodo in cui fondò e diresse anche un istituto di genetica molecolare all'Università di Colonia, inaugurato formalmente nel 1962. Nei suoi ultimi anni di ricerca si allontanò dalla genetica dei fagi verso la fisiologia sensoriale, utilizzando il fungo Phycomyces come organismo modello per studiare come i sistemi biologici semplici rilevano e rispondono alla luce, un secondo perno scientifico deliberato quanto il primo.

Famiglia, guerra e perdita

La famiglia di Delbrück pagò un prezzo straordinario sotto il regime nazista: sua sorella Emmi sposò Klaus Bonhoeffer, e sia Klaus che suo fratello Dietrich Bonhoeffer furono giustiziati nel 1945 per il loro ruolo nella resistenza a Hitler dopo il complotto del 20 luglio, mentre il fratello di Delbrück, Justus, morì in custodia sovietica lo stesso anno. Delbrück stesso aveva lasciato la Germania prima degli anni peggiori della guerra e divenne cittadino degli Stati Uniti nel 1945, costruendo la sua vita scientifica in un continente a cui la resistenza dei suoi fratelli al nazismo era costata la loro.

Perché Max è chiamato un genio

Il caso del genio di Delbrück poggia su un atto insolitamente deliberato di trasferimento intellettuale: non si è imbattuto nella biologia, ma ha importato coscientemente le abitudini della fisica di rigore quantitativo, test statistici e progettazione sperimentale a sistema minimo in un campo che, prima del Gruppo dei Fagi, operava spesso su metodi osservativi più blandi. Il comitato Nobel, assegnandogli il Premio per la Fisiologia o la Medicina nel 1969 congiuntamente a Luria e Hershey "per le loro scoperte riguardanti il meccanismo di replicazione e la struttura genetica dei virus", gli ha attribuito specificamente la trasformazione della ricerca sui batteriofagi "da empirismo vago a scienza esatta", un linguaggio che definisce precisamente il trapianto della disciplina del fisico nella biologia come il risultato. L'elezione a Membro Straniero della Royal Society e la denominazione del Centro Max Delbrück per la Medicina Molecolare a Berlino in suo onore riflettono lo stesso consenso. La complicazione onesta è che il rendimento sperimentale individuale di Delbrück fu comparativamente modesto se misurato puramente dal numero di scoperte; il suo contributo più duraturo fu probabilmente istituzionale e pedagogico: costruire la cultura del Gruppo dei Fagi e formare i ricercatori che hanno compiuto molte delle scoperte successive del campo, il che è un genio del metodo e del tutoraggio piuttosto che dell'intuizione solitaria.

Eredità

Delbrück morì il 9 marzo 1981 a Pasadena, in California, dopo aver trascorso tre decenni al Caltech e aver contribuito a stabilire la metodologia fondante di un intero campo scientifico. Il Premio Max Delbrück e il Centro Max Delbrück per la Medicina Molecolare portano avanti il suo nome, ma la sua eredità più diffusa è la cultura di lavoro della biologia molecolare moderna stessa (quantitativa, a sistema minimo, statisticamente rigorosa) che un fisico formatosi a Gottinga ha trapiantato nella biologia quasi come un esperimento in sé.