Matematico con ambizioni biologiche

Tanja Stadler è una di quei matematici che applicano le loro conoscenze a problemi del mondo reale, nel suo caso a questioni di biologia. Tuttavia, non può quasi mai osservare direttamente i processi che studia. Stadler si interessa di macroevoluzione, filogenesi ed epidemiologia: studia come si formano o scompaiono le specie nella filogenesi e come si sviluppano le malattie infettive epidemiche.

"Cerco di capire cosa è successo nel passato per fare previsioni sul futuro", dice Stadler. A differenza della paleontologia classica, non scava per trovare fossili, ma utilizza informazioni genetiche, modelli matematici e competenze statistiche. E con successo: in estate, Stadler ha ottenuto una delle ambite ERC Starting Grant. E ora è stata premiata per i suoi contributi alla ricostruzione filogenetica con il Premio Latsis, il più prestigioso riconoscimento per i giovani ricercatori dell'ETH.

Affascinato dalla filogenesi

"La cosa che mi fa più piacere è che il mio lavoro sia stato riconosciuto da un comitato di esperti indipendente", afferma la 32enne tedesca, entrata all'ETH di Zurigo come postdoc nel 2008. Tuttavia, aveva già trovato la sua nicchia di ricerca in precedenza. Nel 2005, verso la fine dei suoi studi di matematica applicata all'Università Tecnica di Monaco, ha letto un libro sulla filogenesi del matematico neozelandese Mike Steel. L'argomento l'ha affascinata così tanto che ha preso contatto e si è recata in Nuova Zelanda per iniziare un soggiorno di ricerca di tre mesi presso l'Università di Canterbury. Stadler ha poi prolungato il suo soggiorno e ha scritto la sua tesi presso Steel: Chi siamo sulla modellazione statistica della crescita e della morte delle specie nella filogenesi. Ha portato a casa non solo un bagaglio di esperienze, ma anche un campo di ricerca in cui ha successivamente completato il suo dottorato presso l'Università Tecnica di Monaco.

Dopo la tesi di dottorato, Stadler ha voluto avvicinarsi alla biologia. All'ETH di Zurigo ha trovato l'Istituto di biologia integrativa (IBZ), specializzato in ecologia ed evoluzione. "L'ambiente perfetto per la mia ricerca come postdoc", riassume. Dal 2011, Stadler è capogruppo junior all'IBZ sotto la guida di Sebastian Bonhoeffer, professore di biologia teorica.

Approfondimento sull'evoluzione

La base concettuale della ricerca di Stadler è l'albero filogenetico, un diagramma che raffigura le relazioni evolutive, simile al nostro albero genealogico. La scienziata ricava questi alberi dalle informazioni genetiche sequenziate. Per esempio, ha analizzato la storia filogenetica delle specie di mammiferi oggi viventi. Le sue analisi indicano che l'evoluzione dei mammiferi deve essere iniziata molto prima dell'estinzione dei dinosauri. In questo modo, l'autrice sfida la saggezza convenzionale della paleontologia che, basandosi sui dati fossili, afferma esattamente il contrario. "Non è chiaro quale sia la fonte che racconta la vera storia: i fossili o i geni", afferma Stadler. Il suo approccio consiste nel combinare le due fonti: Stadler sta lavorando per combinare le informazioni genetiche con i dati paleontologici, ad esempio quelli provenienti dai fossili, al fine di identificare i fattori chiave dei processi evolutivi.

Sulle tracce delle epidemie

La scienziata utilizza un approccio simile per determinare le forze trainanti delle epidemie. Grazie all'IBZ, Stadler ha accesso alle banche dati sull'HIV, che utilizza per testare i suoi modelli. "Il virus HI muta così rapidamente che, in linea di principio, ogni paziente porta con sé la propria popolazione di virus", spiega la scienziata. Gli alberi filogenetici che Stadler ricava dai geni virali riflettono la storia della trasmissione e permettono di trarre conclusioni sulla diffusione o sul declino dell'epidemia, sulla velocità con cui lo fa e sul tasso di infezione. Questi parametri possono essere utilizzati per migliorare i modelli epidemiologici: Insieme a Gabriel Leventhal, dottorando del gruppo di Bonhoeffer, è riuscita recentemente a sviluppare un nuovo modello realistico per la diffusione dell'HIV.

Tali scoperte sono interessanti anche per le autorità sanitarie, in quanto possono aiutare a formulare misure per affrontare le malattie infettive, ad esempio contro gli agenti patogeni resistenti. Stadler vuole che la sua ricerca le permetta di valutare rapidamente se e quanto sia pericoloso un agente patogeno e come si diffonda in caso di future malattie infettive.

I segnali di successo sono buoni. L'ETH ha appena offerto alla giovane ricercatrice ambiziosa un posto di professoressa assistente presso il Dipartimento biosistemi e ingegneria (D-BSSE) di Basilea. Stadler potrà quindi continuare la sua ricerca. "Sono al settimo cielo", afferma felice.