Peter D. Mitchell: L'uomo che aveva ragione da solo

Nel 1961 Peter Mitchell propose che le cellule producano ATP pompando protoni attraverso una membrana e lasciandoli ricadere attraverso di essa. L'idea era così estranea alla biochimica dominante che la maggior parte del settore la rifiutò semplicemente. Due anni dopo, esaurito dall'opposizione istituzionale e da cattive condizioni di salute, si dimise dal suo posto universitario, ristrutturò una dimora fatiscente in Cornovaglia e vi costruì dentro il proprio laboratorio. Diciassette anni dopo, il Premio Nobel per la chimica.

Mitcham

Peter Dennis Mitchell nacque il 29 settembre 1920 a Mitcham, nel Surrey, figlio di Christopher Gibbs Mitchell, un impiegato statale, e di Kate Beatrice Dorothy Taplin. Suo zio era Sir Godfrey Mitchell, presidente dell'impresa di costruzioni George Wimpey: un legame familiare con grandi disponibilità economiche che sarebbe tornato utile in seguito, quando Mitchell ebbe bisogno di finanziare una ricerca scientifica che nessun altro avrebbe finanziato.

Studiò al Queen's College di Taunton e poi al Jesus College di Cambridge, dove seguì il Natural Sciences Tripos e si specializzò in biochimica.

Cambridge e la penicillina

Nel 1942 Mitchell accettò un incarico di ricerca presso il Dipartimento di Biochimica di Cambridge. Il suo dottorato arrivò lentamente: gli fu assegnato nel 1951 per un lavoro sul meccanismo d'azione della penicillina, vale a dire su come una molecola agisce su una membrana batterica. Le membrane sarebbero rimaste il suo campo di studio per il resto della vita.

Nel 1955 il professor Michael Swann lo invitò a Edimburgo per fondare un'Unità di Biologia Chimica nel Dipartimento di Zoologia. Fu promosso a Senior Lecturer nel 1961 e a Reader nel 1962. Nel 1963 si dimise.

L'ipotesi chemiosmotica

L'idea che pubblicò su Nature nel 1961 affrontava la più grande domanda senza risposta della biochimica. Tutti sapevano che l'ATP era la valuta energetica della cellula. Nessuno sapeva come le cellule lo producessero effettivamente. L'assunto dominante era che un qualche intermedio chimico ad alta energia dovesse accoppiare l'ossidazione del cibo alla sintesi di ATP, e i laboratori di tutto il mondo cercavano quell'intermedio, senza successo.

Mitchell affermò che non esisteva un tale intermedio. L'accoppiamento, sosteneva, non era chimico ma spaziale. La respirazione pompa protoni attraverso una membrana, costruendo un gradiente elettrochimico, ovvero una differenza sia di concentrazione che di voltaggio tra un lato e l'altro. Quel gradiente è l'energia immagazzinata. L'ATP viene prodotto quando i protoni rifluiscono attraverso di esso tramite uno specifico enzima nella membrana.

Questa fu una proposta provocatoria in due modi. Spostava il problema dalla chimica in soluzione alla struttura della membrana, che la maggior parte dei biochimici dell'epoca considerava un contenitore inerte piuttosto che una macchina. Ed era stata avanzata principalmente su basi teoriche da un uomo con un modesto curriculum di pubblicazioni.

Glynn House

Dopo aver lasciato Edimburgo nel 1963, Mitchell trascorse due anni a supervisionare il restauro di Glynn House a Cardinham, in Cornovaglia. Nello stesso periodo fondò la Glynn Research Ltd con Jennifer Moyle, sua collaboratrice di lunga data, per portare avanti la ricerca biologica fondamentale alle sue condizioni e a sue spese.

È il caso più letterale nella scienza moderna di un ricercatore che si costruisce la propria istituzione perché quelle esistenti non lo avrebbero ospitato. Da Glynn elaborò la teoria, pubblicando il principale sviluppo su Biological Reviews nel 1966 e passando poi al lavoro teorico sulle catene di trasporto degli elettroni e sul ciclo Q, il meccanismo di trasporto dei protoni all'interno della catena respiratoria.

La rivendicazione

Le prove si accumularono contro gli scettici. Gli esperimenti di André Jagendorf sui cloroplasti mostrarono che una differenza di pH artificialmente imposta attraverso una membrana — un gradiente di protoni e nient'altro — poteva guidare la sintesi di ATP. Successivamente fu identificata l'ATP sintasi: l'enzima di membrana richiesto dallo schema di Mitchell, che fungeva da canale attraverso il quale il ritorno dei protoni guida la produzione di ATP.

La Royal Society lo elesse membro (Fellow) nel 1974. Il premio Rosenstiel arrivò nel 1976. Nel 1978 ricevette il Premio Nobel per la chimica — non condiviso — "per il suo contributo alla comprensione del trasferimento di energia biologica attraverso la formulazione della teoria chemiosmotica". Nello stesso anno seguirono la medaglia Sir Hans Krebs e, nel 1981, la medaglia Copley della Royal Society. Morì il 10 aprile 1992.

Perché Mitchell è importante

La chemiosmosi viene ora insegnata come un dato di fatto in ogni corso introduttivo di biologia, il che oscura quanto fosse radicale. Mitchell spiegò la transazione energetica centrale della vita — come i mitocondri e i cloroplasti convertono cibo e luce solare in energia utilizzabile — e lo spiegò correttamente mentre quasi tutti i soggetti qualificati per giudicare pensavano che avesse torto.

Il modo in cui è avvenuto è istruttivo quanto il contenuto. Si è dimostrato nel giusto partendo da un laboratorio privato in una casa della Cornovaglia ristrutturata, finanziato al di fuori del sistema dei sussidi, lavorando con un unico collaboratore principale. Il consenso, dimostra la sua carriera, è la descrizione di ciò che un campo crede attualmente, non la misura di ciò che è vero.