Credito: Cyril Frésillon/CNRS Fototeca
Martin Karplus era un chimico teorico che si proponeva di esplorare i fondamenti della sua materia, ma sempre con un occhio alle più ampie applicazioni possibili nel mondo reale. Ha colto il potenziale dei computer per simulare le interazioni tra le molecole su scale rappresentate sia dalla fisica classica che dalla meccanica quantistica. Le sue simulazioni di sistemi biologici complessi hanno rivelato i dettagli atomici di come funzionano le macromolecole come le proteine. Sin dalle loro origini negli anni ’70, i metodi teorici sviluppati da Karplus e altri sono stati notevolmente estesi e applicati in biologia, chimica, fisica chimica e biofisica. Il Premio Nobel per la Chimica 2013 è stato assegnato a Karplus, Arieh Warshel e Michael Levitt per il loro sviluppo di metodi multiscala. Karplus è morto all’età di 94 anni.
Karplus è nato a Vienna, in una famiglia con una lunga storia di scienziati, medici e psichiatri. Nel 1938 fuggirono dal regime nazista, stabilendosi finalmente nella zona di Boston, nel Massachusetts. Alla scuola secondaria, ha sviluppato una curiosità per la biologia, stimolata dal suo interesse per il birdwatching, che includeva una gita in Alaska. Pubblicò il suo primo articolo, sull’ornitologia, nel 1947 all’età di 17 anni. Lo stesso anno vinse il concorso nazionale Westinghouse Science Talent Search, per un progetto sulla vita delle alche della costa orientale degli Stati Uniti.
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Come studente universitario presso l’Università di Harvard a Cambridge, Massachusetts, rinunciò al suo progetto iniziale di studiare medicina, conseguendo invece una laurea in chimica e fisica nel 1951. Desideroso di perseguire la ricerca sulle basi molecolari della vita, Karplus andò al California Institute of Technology a Pasadena, dove ha applicato un approccio quantomeccanico ai legami idrogeno per il suo dottorato, sotto la guida di Linus Pauling.
Durante due anni presso l’Università di Oxford, nel Regno Unito, Karplus si interessò allo studio delle basi teoriche della risonanza magnetica nucleare (NMR) applicata alla chimica. Nel 1955 entrò a far parte dell’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign (UIUC), che aveva un programma sperimentale di NMR. Intraprese la sua fondamentale indagine sulla meccanica quantistica, che portò a quella che oggi viene chiamata l’equazione di Karplus. Questa equazione utilizza i dati degli esperimenti NMR per descrivere come l’entità degli spin nucleari di determinati insiemi di atomi è collegata alle loro relazioni spaziali tra loro. Questa equazione fornisce informazioni sulla struttura delle sostanze chimiche, dalle piccole molecole organiche alle macromolecole, e viene utilizzata ancora oggi per determinare le strutture di proteine, acidi nucleici e carboidrati.
Il trasferimento al Watson Scientific Laboratory dell’IBM presso la Columbia University di New York City nel 1960 diede a Karplus l’accesso ai migliori supercomputer scientifici disponibili all’epoca. Iniziò con gli studi sulla cinetica delle reazioni chimiche, indagando la semplice reazione H + H2 utilizzando le classiche equazioni del moto di Newton. Questi sforzi hanno preceduto gli studi di meccanica quantistica su questo sistema di quasi un decennio, dimostrando la potenza degli approcci classici più approssimativi nel campo della chimica teorica.
