Roma, 5 ottobre 2026 (Matilde Andolfo) – Un’alga verde unicellulare, una proteina di membrana, un fascio di luce blu. Da qui parte il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2026, assegnato questa mattina a Peter Hegemann, Georg Nagel e Karl Deisseroth “per le loro scoperte relative ai canali ionici attivati dalla luce e all’optogenetica”. L’annuncio è arrivato dal Karolinska Institutet di Stoccolma, per voce del segretario generale dell’Assemblea dei Nobel, Thomas Perlman.
Ai tre andranno 12 milioni di corone svedesi, un milione in più rispetto alle ultime edizioni: poco più di un milione di euro da dividere in parti uguali. Due tedeschi e uno statunitense, una catena di scoperte che lega un microrganismo d’acqua dolce al cervello dei mammiferi.
Per i biologi è un Nobel dal sapore particolare. Al centro c’è una domanda di pura fisiologia cellulare, posta senza alcuna ambizione clinica: come fa una cellula priva di occhi a orientarsi verso la luce? La risposta, vent’anni dopo, illumina letteralmente i circuiti della memoria, delle emozioni e del movimento.
L’uomo della Chlamydomonas
Il cuore della scoperta batte in un Istituto di Biologia. Peter Hegemann, nato a Münster l’11 dicembre 1954, guida il gruppo di Biofisica sperimentale dell’Institut für Biologie della Humboldt-Universität di Berlino, nella Facoltà di Scienze della vita. Dal 2016 è titolare della cattedra Hertie Senior Professor of Neuroscience.
Chimico di formazione, studi a Münster e Monaco, Hegemann si è addottorato con una tesi sull’alorodopsina, la pompa per il cloruro attivata dalla luce dell’archeobatterio Halobacterium halobium. Poi un gruppo di ricerca indipendente al Max-Planck-Institut für Biochemie di Martinsried, dove affondano le radici del lavoro premiato. Nel 1993 la cattedra di Biochimica a Regensburg, nel 2004 la chiamata come ordinario di Biofisica a Berlino.
Il suo modello sperimentale è sempre stato lo stesso: Chlamydomonas reinhardtii, alga verde biflagellata. La cellula legge la luce attraverso lo stigma, la macchia oculare arancione, e modula di conseguenza il battito dei flagelli. È la fototassi. Registrando con pipette a suzione le fotocorrenti di un mutante privo di parete cellulare, il gruppo di Hegemann ricostruì gli spettri d’azione: il fotorecettore era una rodopsina.
C’era però un dettaglio che non tornava. La corrente compariva troppo in fretta per una cascata di secondi messaggeri, come quella della rodopsina dei vertebrati. L’ipotesi di Hegemann fu audace: sensore e canale ionico dovevano coincidere in un’unica proteina.
Dimostrarlo per via biochimica si rivelò impossibile per anni, perché quelle proteine erano scarse, instabili ed eterogenee. La svolta arrivò dalla genomica. Nel 2001 Suneel Kateriya, nel laboratorio di Hegemann, individuò in una banca di cDNA di Chlamydomonas le sequenze di grandi rodopsine di tipo microbico. Erano loro, le canalorodopsine.
Dall’alga alla cellula animale
A trasformare una sequenza in una prova funzionale è stato Georg Nagel, nato a Weingarten il 24 agosto 1953, all’epoca nel gruppo di Ernst Bamberg al Max-Planck-Institut für Biophysik di Francoforte. Oggi insegna all’Università di Würzburg, al Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften.
Nagel espresse i geni delle canalorodopsine in sistemi eterologhi, a cominciare dagli oociti di Xenopus laevis, e ne misurò le correnti. Il risultato confermò l’intuizione di Hegemann. Nel 2003 il lavoro firmato da Nagel, Hegemann e Bamberg descrisse la canalorodopsina-2 come un canale di membrana selettivo per i cationi, aperto direttamente dalla luce. Già l’anno prima i tre avevano depositato una domanda di brevetto che ne prefigurava l’uso in neurobiologia.
Il punto decisivo era uno solo. La proteina funzionava in qualunque cellula la ospitasse e le bastava un cofattore, il retinale, già presente nei tessuti dei vertebrati. Un singolo gene, nessun altro ingrediente: la cellula diventava fotosensibile e, alla luce blu, si depolarizzava.
L’interruttore nel cervello
Il salto dal laboratorio di fisiologia vegetale alle neuroscienze porta la firma di Karl Deisseroth, nato a Boston il 18 novembre 1971, psichiatra e bioingegnere alla Stanford University e all’Howard Hughes Medical Institute. Nel 2005 il suo gruppo introdusse il gene della canalorodopsina-2 in neuroni di ratto in coltura: un impulso di luce blu bastava a evocare un potenziale d’azione, con precisione del millisecondo.
Seguirono le prove in vivo, nel cervello di topi liberi di muoversi, con la luce condotta da fibre ottiche fino ai circuiti bersaglio. È Deisseroth a coniare il termine optogenetica. E a completare la cassetta degli attrezzi con l’operazione inversa: silenziare i neuroni con una pompa per il cloruro, parente stretta di quell’alorodopsina su cui Hegemann aveva costruito il suo dottorato.
La collaborazione tra Berlino e Stanford è proseguita per anni. Con un ampio ventaglio di tecniche genomiche, biofisiche, elettrofisiologiche e strutturali, e decine di mutanti, i due gruppi hanno decifrato il meccanismo del canale: come un fotone apre il poro e come la proteina seleziona gli ioni.
Dai circuiti alla clinica
Oggi l’optogenetica è uno strumento standard nei laboratori di tutto il mondo. Il Comitato Nobel le riconosce il merito di aver aperto una nuova era nelle neuroscienze. Che cosa ha reso possibile?
• Mappatura funzionale: individuare i circuiti neurali che sostengono specifici ricordi, emozioni e comportamenti, compresi quelli coinvolti nelle patologie neurologiche e psichiatriche.
• Modelli di malattia: studiare, nell’animale, i meccanismi di disturbi come il morbo di Parkinson e l’epilessia, attivando o inibendo popolazioni neuronali definite.
• Terapia della vista: in ambito clinico, le opsine microbiche vengono impiegate per restituire fotosensibilità alla retina nei pazienti con deficit visivi da degenerazione dei fotorecettori.
Le applicazioni sull’uomo restano in larga parte sperimentali. Ma la direzione è tracciata.
Nessuno, osservando un’alga nuotare verso la luce, cercava una cura per il cervello. Il Nobel 2026 lo ricorda a chi decide dove investire in ricerca: la biologia di base non è un lusso da laboratorio, è la radice da cui germoglia la medicina di domani.
