Osamu Shimomura: O químico que extraiu luz das águas-vivas

No verão de 1961, nas águas de Friday Harbor, Washington, um químico japonês e seu mentor americano coletaram de duas a três mil águas-vivas por dia em Puget Sound e continuaram até terem processado aproximadamente cinquenta mil animais em sua bancada de trabalho. "Nosso laboratório parecia uma fábrica e estava cheio de cheiro de água-viva", lembrou Shimomura. Ele repetiu uma versão desse ritual por dezenove verões, trazendo centenas de milhares de espécimes. O que ele finalmente extraiu daquela lama deu à biologia sua lâmpada mais útil.

Um flash sobre Nagasaki

Ele era filho de um oficial do Exército Imperial Japonês, nascido em 27 de agosto de 1928 em Fukuchiyama, Quioto, e foi transferido de acordo com os postos de seu pai — Manchukuo, depois Osaka — antes que a família se estabelecesse em Isahaya, na prefeitura de Nagasaki. Ele tinha dezesseis anos em agosto de 1945, quando a guerra chegou do céu. A vinte e cinco quilômetros do epicentro, ele ouviu o bombardeiro Bockscar antes da detonação; o clarão o deixou cego por cerca de trinta segundos, e a chuva negra radioativa caiu sobre ele depois. Sua educação escolar já havia sido destruída pela guerra. Sua avó, que o criou com noções samurais de honra e fortaleza, forneceu o temperamento que a sala de aula não havia dado.

A faculdade que o aceitou sem diploma

Em 1948, o Colégio de Farmácia de Nagasaki o admitiu sem um diploma de ensino médio, um ato de misericórdia institucional que decidiu o resto de sua vida. Ele obteve um diploma de farmácia em 1951 do que hoje é a Escola de Ciências Farmacêuticas da Universidade de Nagasaki e permaneceu como assistente de laboratório até 1955, um trabalho sem um teto óbvio. O que mudou as coisas foi uma apresentação a Yoshimasa Hirata na Universidade de Nagoya, que o aceitou e lhe entregou um problema que havia derrotado químicos com melhores credenciais: por que os restos triturados e secos do vaga-lume-do-mar Vargula hilgendorfii brilham em azul quando você os molha.

Dez meses, um cristal

A tarefa foi feita para ocupá-lo. Ocupou-o por dez meses, ao final dos quais ele tinha luciferina cristalina pura — a própria molécula emissora de luz, isolada em 1957 a partir de um extrato notoriamente instável que oxidava no momento em que era manuseado. O artigo, "Crystalline Cypridina luciferin" no Bulletin of the Chemical Society of Japan, foi um feito técnico que circulou muito além do Japão. Nagoya lhe deu um mestrado em química orgânica em 1958 e, em 1960, um doutorado por uma dissertação sobre a estrutura da luciferina do vaga-lume-do-mar. Ele havia entrado em uma universidade sem um certificado de ensino médio e a deixou com um doutorado e uma reputação internacional por fazer o impossível manualmente.

A fábrica de águas-vivas

Frank Johnson, em Princeton, leu o artigo sobre a luciferina e o recrutou; Shimomura chegou em 1960 com uma bolsa Fulbright. Johnson o colocou para trabalhar com Aequorea victoria, a água-viva cristalina, cujo brilho na borda ninguém conseguia explicar. Os animais tinham que ser capturados na natureza, então o trabalho mudava todo verão para os Laboratórios Friday Harbor da Universidade de Washington. A escala era industrial e a química era miserável — o material produtor de luz se degradava rapidamente e os rendimentos eram minúsculos.

Em 1962, o trabalho valeu a pena duas vezes. Shimomura isolou a aequorina, uma proteína que emite luz azul quando o cálcio se liga a ela, e ao lado dela uma segunda proteína, menor, que fluorescia em verde. A verde foi, por anos, uma reflexão tardia — uma curiosidade notada enquanto se perseguia a azul. Era a proteína verde fluorescente.

A proteína que carregava sua própria lâmpada

A percepção decisiva veio mais tarde, quando Shimomura resolveu a química em vez de apenas a existência da GFP, mapeando a estrutura das proteínas em 1972. Ele mostrou que o cromóforo emissor de luz da GFP é embutido em sua própria cadeia peptídica — a proteína fabrica sua própria lâmpada, não exigindo substrato externo, nenhum cofator, nenhuma molécula emprestada. Esse único fato estrutural é o que tornou tudo o que veio depois possível. Como o aparelho de luz estava codificado na sequência proteica, o gene poderia ser clonado e inserido em qualquer organismo, onde brilharia por conta própria. Martin Chalfie demonstrou a GFP como uma etiqueta viva; Roger Tsien projetou a paleta de cores que a transformou em um instrumento geral. Em 2008, os três compartilharam o Prêmio Nobel de Química, no valor de cerca de 1,4 milhão de dólares, "pela descoberta e desenvolvimento da proteína verde fluorescente, GFP".

Shimomura também doou seu material arduamente conquistado. Antes que a engenharia genética tornasse a GFP reprodutível, ele distribuía seus estoques de proteína, colhidos laboriosamente, para laboratórios ao redor do mundo de graça.

O professor mais ausente de Boston

Ele passou a maior parte de sua carreira como cientista sênior no Marine Biological Laboratory em Woods Hole, com um cargo de professor de fisiologia na Faculdade de Medicina da Universidade de Boston que ele tratava como uma formalidade: segundo a própria universidade, ele pisou no campus três vezes entre 1982 e 2001, e os administradores só descobriram que ele havia se aposentado quando o anúncio do Nobel forçou a questão. Ele continuou trabalhando em bioluminescência muito depois de o campo ter avançado para as ferramentas que ele tornou possíveis, e escreveu a monografia padrão, Bioluminescence: Chemical Principles and Methods, juntamente com um livro de memórias japonês, Learning from Jellyfish: The Path to the Nobel Prize. Sua esposa Akemi, uma química orgânica que ele conheceu em Nagasaki, foi sua parceira de pesquisa por décadas. Seu filho Tsutomu tornou-se um especialista em segurança de computadores conhecido por ajudar a capturar o hacker Kevin Mitnick; sua filha Sachi é medievalista na Virginia Commonwealth University.

Por que Osamu é chamado de gênio

A qualidade em exibição aqui não são fogos de artifício conceituais. É uma capacidade quase patológica para a purificação — a habilidade de extrair uma molécula frágil e autodestrutiva de um oceano de lama biológica, e fazê-lo repetidamente, em escala, quando o material de todos os outros já havia oxidado. Cristalizar a luciferina de Cypridina em dez meses, depois que outros falharam por anos, é uma conquista de artesanato em primeiro lugar e intelectual em segundo, e Shimomura teria sido o primeiro a dizer isso. Sua própria explicação de sua carreira foi perseverança pura: "Aprendi que qualquer problema difícil pode ser resolvido com grande esforço".

A pretensão intelectual repousa em uma coisa, e é grande. Reconhecer que a GFP contém seu próprio cromóforo dentro de sua cadeia peptídica — que nenhuma outra molécula é necessária — foi o passo conceitual que ninguém mais havia dado sobre nenhuma proteína, e é a razão pela qual o gene pôde ser clonado mais tarde e usado como um repórter universal. Tudo o que o mundo da biotecnologia faz com marcadores fluorescentes descende dessa observação.

O contra-argumento honesto é que Shimomura fez isso sozinho. Ele reiterou repetidamente que "não tentou nem pretendia descobrir" um marcador biológico, e usou seu próprio Nobel para defender o valor da pesquisa básica sem propósito prático. Ele não construiu a ferramenta; Chalfie e Tsien o fizeram. Colegas descreveram um homem humilde e de fala mansa que pensava que a serendipidade e a resistência explicavam mais do que a genialidade. Chame isso de gênio das mãos e de atenção implacável, não de teoria.

Legado

A GFP é agora tão comum em laboratórios que sua história de origem desapareceu: cada neurônio brilhante, célula tumoral e ensaio de expressão gênica remonta a baldes de águas-vivas em um cais de Washington. Shimomura recebeu honrarias tardiamente — o Prêmio Pearse em 2004, o Prêmio Asahi em 2006, a Ordem da Cultura do Japão em 2008, o Prêmio Golden Goose em 2012, eleição para a Academia Nacional de Ciências dos EUA em 2013. Ele morreu de câncer em 19 de outubro de 2018 em Nagasaki, aos 90 anos, na cidade cuja destruição ele havia observado quando menino.