Negli stagni e nel terreno umido vive un’alga verde fatta di una sola cellula, la Chlamydomonas. Non ha occhi né cervello, eppure sa dov’è la luce e ci nuota incontro. Trent’anni fa un biologo tedesco si è chiesto come facesse. La risposta ha portato, il 5 ottobre, al premio Nobel per la Medicina 2026, e nel frattempo ha dato ai neuroscienziati qualcosa che somiglia a un interruttore per il cervello.
Mezzo millesimo di secondo
Il biologo era Peter Hegemann, oggi all’Università Humboldt di Berlino. Negli anni Novanta misurò la reazione dell’alga alla luce e trovò che arrivava in mezzo millesimo di secondo, molto più in fretta di quella dell’occhio umano. Hegemann ne dedusse che un’unica proteina facesse due cose insieme, catturare la luce e lasciar passare una corrente elettrica.
La trovò all’inizio degli anni Duemila con Georg Nagel, che ora insegna a Würzburg. La chiamarono canalrodopsina. È una specie di cancello nella parete della cellula: quando la colpisce la luce blu si apre, entrano particelle cariche e nasce un impulso elettrico. Nel 2003 i due dimostrarono che la proteina funzionava anche dentro cellule umane coltivate in laboratorio, rendendole sensibili alla luce.
L’idea di metterla nei neuroni
Gli impulsi elettrici sono la lingua con cui parlano le cellule nervose, e a Stanford uno psichiatra e bioingegnere, Karl Deisseroth, vide l’occasione. Nel 2005 inserì il gene della canalrodopsina in neuroni di ratto e li illuminò di blu. Si accesero a comando. Due anni dopo, attraverso una fibra ottica sottilissima, riuscì a pilotare gruppi precisi di neuroni nel cervello di topi vivi, facendo muovere loro i baffi o svegliandoli dal sonno.
La tecnica ha preso il nome di optogenetica. Fino ad allora per stimolare il cervello c’erano elettrodi e farmaci, che agiscono su zone intere senza distinguere. Con la luce si accende un solo tipo di cellule, in un punto preciso, per un istante. Da qui sono arrivate molte delle cose che oggi sappiamo sui circuiti dei ricordi, della paura, della fame e del sonno.
Un uomo cieco che torna ad afferrare gli oggetti
Nella maggior parte dei laboratori l’optogenetica resta uno strumento per capire, usato per studiare depressione, ansia, Parkinson e Alzheimer. Un primo passo verso i malati però c’è già stato, e riguarda la vista. A un uomo reso cieco dalla retinite pigmentosa, una malattia che distrugge le cellule della retina sensibili alla luce, i medici hanno inserito nell’occhio una proteina simile alla canalrodopsina. Con l’aiuto di occhiali speciali è tornato a distinguere gli oggetti posati su un tavolo e a prenderli in mano.
Si lavora anche a protesi per l’udito più precise di quelle attuali. Sono ricerche sperimentali, e ci vorranno anni per sapere quante diventeranno cure. Intanto Hegemann, Nagel e Deisseroth si divideranno 12 milioni di corone svedesi, poco più di un milione di euro, che riceveranno a Stoccolma il 10 dicembre.
