Osamu Shimomura (下村 脩)

Il padre era ufficiale dell’esercito giapponese, che prestò servizio in Manciuria durante l’occupazione giapponese nel 1933; in quegli anni passò l’infanzia tra la Manciuria e la casa dei nonni a Sasebo, dove iniziò la scuola per poi trasferirsi ad Osaka all’inizio della Seconda Guerra mondiale in Pacifico nel 1941. Durante la scuola nel periodo di guerra erano comuni le esercitazioni militari e in una marcia notturna in montagna notò degli animaletti luminescenti sul sentiero.

Al peggiorare dell’andamento della guerra per il Giappone, nel 1944 il padre consigliò alla famiglia di trasferirsi nell’interno per evitare i bombardamenti americani, per cui si trasferirono a Isayaha, vicino a Nagasaki, ma il primo giorno di scuola la sua classe fu mobilitata all’Arsenale Aeronavale di Omura e da quel giorno, invece di lezioni o studio, dovettero lavorare. L’Arsenale fu bombardato e distrutto dai B-29 americani con numerosi morti e feriti e i superstiti studenti furono trasferiti su una vicina collina in una fabbrica, dove erano addetti alla riparazione dei caccia danneggiati. Qui, senza esami né cerimonie, ottennero il diploma nel marzo 1945.

Il 6 agosto arrivò la notizia che la città di Hiroshima era stata completamente distrutta da un nuovo tipo di bomba; tre giorni dopo le sirene annunciarono un nuovo raid aereo e, con alcuni compagni, invece di andare nel rifugio sotterraneo, si recarono su una vicina collina dove videro un singolo B-29 volare verso Nagasaki, a 15 km di distanza, e sganciare alcuni paracadute seguito subito da un altro aereo. Sembrava tutto finito quando un grande lampo li accecò per parecchi secondi, seguito da un forte rumore e uno spostamento d’aria; mentre correva verso casa una pioggia nera lo investì e a casa la madre gli preparò immediatamente un bagno che probabilmente lo salvò dalle conseguenze del fallout radioattivo che lo aveva colpito.

Non furono informati subito dell’entità dei danni subiti dalla città e dalla popolazione, però qualche giorno dopo partecipò a missioni per il trasferimento dei feriti in località vicine e restò per sempre fortemente impressionato da quella vista.

Il 15 agosto, Hirohito dichiarò la resa incondizionata per radio ed era la prima volta che la gran parte dei giapponesi sentiva la voce dell’Imperatore.

Nel Giappone distrutto dalla guerra non era facile continuare i suoi studi e finalmente, nel 1948, si iscrisse al College di Scienze Farmaceutiche di Nagasaki, pur non avendo nessun interesse per la farmacia, solo perché questo era stato temporaneamente trasferito vicino a casa sua dopo che la bomba atomica aveva completamente distrutta la sede in città.

Le attrezzature erano scarse, con grande difficoltà si potevano effettuare esperimenti, tuttavia portandosi anche a casa reagenti e strumenti riuscì ad effettuare una ricerca che pubblicò nel 1953 sul Journal of the Pharmaceutical Society of Japan.

Nel 1951 ottenne il B.Sc. in Farmacia e continuò a lavorare come assistente del laboratorio di chimica analitica nel nuovo Dipartimento di Farmacia della Università di Nagasaki. Il suo professore gli propose di trasferirsi all’Università di Nagoya e il prof. Yoshimasa Hirata lo accolse nel suo laboratorio di chimica organica, di cui ignorava praticamente tutto, nel 1955.

Qui iniziò a lavorare con la Cypridina hilgendorfii (ora denominata Vargula hilgendorfii), un crostaceo luminescente, che emette luce blu grazie a un composto, la luciferina, e a un enzima, la luciferasi. Ebbe l’incarico di purificare e cristallizzare la luciferina, estremamente instabile e mai ottenuta pura. Riuscì nel quasi impossibile compito e ne studiò la struttura pubblicando i risultati nel 1957.

Ottenne il M.Sc. in chimica organica nel 1958 e il Ph.D. nel 1960 dalla Università di Nagoya (pur non essendo mai stato iscritto ad un corso di dottorato) prima di partire per Princeton, invitato da Frank Johnson al Dipartimento di Biologia, con una borsa di studio Fulbright. Sempre poco prima di partire sposò Akemi Okubo, laureata allo stesso Dipartimento di Farmacia.

A Princeton, nei primi mesi, iniziò purificando luciferasi da una grande quantità di Cypridina che era stata accumulata nel laboratorio in più di venti anni.

Dopo l’arrivo della moglie e della ricercatrice Yo Saiga partirono tutti in camper per Friday Harbor, nello stato di Washington, sul Pacifico, per pescare grandi quantità di Aequorea victoria, una medusa bioluminescente che emette luce blu, ospiti del Friday Harbor Laboratory di biologia marina dell’Università di Washington.

Tornati a Princeton, cominciarono a purificare l’estratto, ottenendo una proteina fotoluminescente, chiamata aequorina che emette luce in presenza di ioni calcio; ottennero anche una proteina che emetteva per fluorescenza una luce verde, da loro chiamata green fluorescent protein (GFP), che ha la fondamentale caratteristica di emettere per fluorescenza intrinseca non stimolata da enzimi.

Studiò poi altri tipi di organismi luminescenti, in Giappone, alla Università di Nagoya dove tornò nel 1963, ma decise di ritornare a Princeton per continuare le ricerche sul meccanismo chimico della aequorina, visto che molti dubitavano dell’esistenza stessa di questa proteina.

Nel 1967 tuttavia Ellis Ridgway e Christopher Ashley, dell’Università dell’Oregon, dimostrarono il ruolo dello ione calcio nella contrazione dei muscoli usando aequorina come indicatore, e voleva quindi chiarire il meccanismo della sua luminescenza per favorirne l’uso.

Ottenne alla fine nel 1978 un modello della struttura della proteina, dopo una ricerca durata 12 anni, che necessitava di grandi quantità di Aequorea procurata con dieci estati di raccolta a Friday Harbor (si calcola più di un milione di esemplari catturati).

Chiarì poi la fluorescenza della GFP e, quando Frank Johnson andò in pensione nel 1981, si trasferì al Marine Biological Laboratory (MBL) a Woods Hole, Massachusetts, fondato nel 1888, con la moglie Akemi sua assistente di ricerca.

Qui continuò a lavorare su organismi luminescenti di vario tipo e a fornire aequorina, ormai comunemente usata da biologi cellulari e fisiologi come indicatore per il calcio, a vari ricercatori e laboratori.

Furono poi prodotte aequorine semisintetiche clonando il DNA nel 1985 e nel 2000, con diffrazione X, riuscì ad ottenere la sua struttura tridimensionale.

Nel 1992 fu clonato il DNA della GFP da Douglas Prasher e il lavoro di Martin Chalfie dimostrò che clonando geni di GFP in altri organismi si aveva ancora fluorescenza della GFP così ottenuta, aprendo la strada all’uso della GFP per studiare il comportamento di cellule viventi.

Roger Tsien, della University of California, San Diego, modificò la GFP ottenendo proteine fluorescenti di vari colori, dal blu al rosso e ora la GFP è diventata un marcatore fluorescente di svariate molecole e cellule e uno strumento essenziale in biologia, fisiologia e medicina, ma anche in altri campi, con nuovi e inaspettati usi.

È andato in pensione dal Marine Biological Laboratory nel 2001, a 73 anni, ma volendo continuare a fare ricerca e procurare aequorina dietro richiesta, ha trasferito i suoi strumenti a casa attrezzando un Laboratorio di Fotoproteine.

Alla sua conferenza di pensionamento nel 2002 al MBL erano presenti tra gli altri Martin Chalfie e Roger Tsien, che si sarebberoo ritrovati ancora insieme per la cerimonia del Nobel nel 2008. Ha raccolto I suoi lavori in un libro, Bioluminescence: Chemical Principles and Methods (World Scientific Press, 2006, edizione rivista 2012).

Tornando nel 2004 a Friday Harbor per una conferenza mondiale sulla bioluminescenza, tenuta in suo onore, notò come la presenza delle meduse Aequorea era drasticamente crollata fino quasi alla sua scomparsa, forse per l’inquinamento o per cause naturali e rifletteva che se fosse successo 20 anni prima non avrebbero mai scoperto la GFP.

Nel 2008 gli fu conferito il Premio Nobel per la Chimica, unitamente a Martin Lee Chalfie e Roger Yonchien Tsien, for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP.

Ha avuto due figli: Tsutomu, laureato in fisica a Caltech, ed esperto di sicurezza informatica, coinvolto per la Agenzia di Sicurezza Nazionale (NSA) nelle indagini per l’arresto dell’hacker Kevin Mitnick – sulla vicenda scrisse un libro da cui fu tratto il film Takedown; mentre la figlia Sachi, laureata in letteratura inglese, insegna alla Virginia Commonwealth University.

Ha sempre mantenuto la cittadinanza giapponese affermando: sono giapponese, non ho bisogno di essere un americano.

Ha ottenuto oltre al Nobel vari premi e l’Ordine della Cultura dall’Imperatore del Giappone nel 2008. È membro della Accademia Nazionale delle Scienze USA dal 2013.