Il genetista e biologo statunitense Michael W. Young, vincitore del Nobel 2017 in medicina e fisiologia insieme a Jeffrey C. Hall e Michael Rosbash, ha scoperto i meccanismi molecolari che regolano l’”orologio biologico” degli organismi viventi

Un vero e proprio orologio. Che non si trova al polso o appeso a una parete, ma è invisibile, nascosto all’interno di tutti gli organismi viventi — dalle piante, agli animali, agli esseri umani. È il cosiddetto orologio biologico, che si adatta alle ore della giornata, ai cambiamenti dell’ambiente e all’alternarsi della luce e del buio. E che regola precisamente alcuni tra i più importanti processi fisiologici che riguardano da vicino gli organismi umani, come il sonno, la fame, il rilascio di ormoni e la pressione sanguigna. I ritmi di questo orologio naturale, battezzati cicli circadiani (dal latino circa diem, ossia “intorno al giorno”), ci aiutano, per esempio, a capire quando è il momento di dormire o il momento di svegliarci, oppure provocano la sensazione di confusione quando si verifica un “jet lag” e viene meno l’equilibrio tra l’ambiente esterno e il ritmo interno.

Ma come funziona questo meccanismo? Qual è il comportamento biologico del ritmo circadiano? A questo proposito, di cruciale importanza è stato il lavoro di ricerca del biologo e genetista statunitense Michael W. Young. Grazie al suo viaggio alla scoperta dei geni “timeless” e “doubletime” che regolano l’orologio circadiano del moscerino della frutta, Drosophila Melanogaster, si aggiudica il premio Nobel 2017 in medicina e fisiologia. Inoltre, le sue ricerche hanno fornito importanti contributi al vasto campo di ricerca della cronobiologia.

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Michael Warren Young nasce nel 1949 a Miami. Si appassiona alla scienza già in tenera età, giocando con microscopi e telescopi. Ripercorrendo la sua biografia, c’è chi lo definisce un ragazzo “dall’indole da Archimede” per le sue piccole invenzioni con materiali riciclati. In un’autobiografia pubblicata in occasione dello Shaw Prize (premio Nobel per l’Oriente vinto nel 2013 con Jeffrey C. Hall e Michael Rosbash) racconta la sua infanzia trascorsa tra gli inseguimenti di animali e le avventure da chimico supportate dai suoi genitori :“C’era una descrizione degli orologi biologici che controllavano i movimenti dei fiori e guidavano gli spostamenti di insetti e uccelli. Mi fu chiaro che molto era ancora da scoprire”. È questa illuminazione che porta Young a iscriversi alla facoltà di biologia alla University of Texas, ad Austin e a indagare per i trent’anni successivi l’orologio biologico della Drosophila. Completa gli studi con il dottorato di ricerca in genetica nel 1975. 

In questo contesto avviene la grande esplorazione che porterà Young al conseguimento del premio Nobel nel 2017. Negli anni Ottanta Michael W. Young, con i suoi collaboratori, si dedica allo studio del gene “period circadiano”, in competizione con i colleghi J. Hall e M. Rosbash della Brandeis University di Boston; i loro lavori di ricerca “si incastrano come pezzi di un puzzle” — ricorderà più tardi Young. I ricercatori hanno chiarito come il misterioso timer funzioni in maniera ciclica, in un processo a catena infinito, in cui gene e proteina  sono perfettamente sincronizzati. Durante la notte il gene period sintetizza la proteina Per che, in seguito, blocca l’attività del gene. Durante il giorno la proteina viene degradata, e, successivamente, si attiva ancora una volta il gene per riprodurla di notte. Un processo ciclico, insomma.

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Tuttavia, ci sono ancora degli elementi da inserire nel puzzle. Per bloccare l’attività del gene period, la corrispettiva proteina, prodotta nel citoplasma, deve raggiungere il nucleo cellulare, dove si trova il Dna. E Michael Young trova ancora due pezzi mancanti. Nel 1994 scopre un secondo gene, il cosiddetto — “timeless” (senza tempo), che codifica la proteina Tim. Lo scienziato comprende che le proteine Tim e Per si legano ed entrano nel nucleo cellulare riuscendo a inibire l’attività del gene period. Nel 1998 Micheal Young e il suo team della Rokefeller University identificano altri importanti attori di questo potente sistema: il gene “doubletime” (doppio tempo) e la rispettiva proteina (Dbt). Il compito del gene doubletime è quello di sorvegliare e regolare la frequenza dei ritmi circadiani nel processo di sintesi e distruzione facendo in modo che la loro alternanza coincida esattamente a un ciclo di 24 ore. Ciò dimostra come l’orologio naturale abbia la precisione di un cronometro, sincronizzando al meglio le funzioni fisiologiche degli organismi viventi.