Genetica molecolare

I cromosomi, come tutte le altre parti di una cellula vivente, sono formati da atomi disposti in molecole. Alcuni scienziati, tra cui personalità eminenti nel campo della genetica, pensavano che sarebbe stato impossibile capire la complessità dei meccanismi ereditari sulla base della struttura di sostanze chimiche «inanimate». Altri ritenevano che, una volta chiarita la struttura chimica dei cromosomi, sarebbe stato possibile capire il loro ruolo come portatori delle informazioni genetiche; questa intuizione segnò l'inizio di un fruttuoso campo di ricerche, la genetica molecolare. Le prime analisi chimiche del materiale ereditario rivelarono che il cromosoma eucariote è costituito da acido deossiribonucleico (DNA) e da proteine, sostanze presenti più o meno in uguale quantità; perciò entrambe avrebbero potuto avere il ruolo di materiale genetico. Le proteine sembravano essere la soluzione più probabile a causa della loro maggiore complessità chimica; le proteine infatti sono polimeri di amminoacidi di cui nelle cellule, se ne conoscono 20 diversi tipi. Il DNA, invece, è un polimero formato solamente da quattro differenti tipi di nucleotidi. ALLA SCOPERTA DEL DNA LA NATURA DEL DNA Il DNA era stato isolato per la prima volta dal medico tedesco Friedrick Miescher nel 1869, nello stesso importante decennio in cui Darwin pubblicava L'Origine delle Specie e Mendel comunicava i suoi risultati alla Società di Storia Naturale di Brùnn. La sostanza isolata da Miescher era bianca, zuccherina, leggermente acida e conteneva fosforo. Poiché era stata trovata soltanto nei nuclei delle cellule, venne chiamata acido nucleico. Tale nome fu in seguito modificato in acido deossiribonucleico (DNA) per distinguere questa sostanza da una simile, l'acido ribonucleico (RNA). Ogni nucleotide è formato da una base azotata, dallo zucchero deossiribosio e da una base azotate e un gruppo fosfato. Vi sono due tipi di basi azotate: le purine, che presentano una struttura a due anelli e le pirimidine che hanno un solo anello. Nel DNA vi sono due tipi di purine, l'adenina (A) e la guanina (G) e due tipi di pirimidine, la citosina (C) e la timina (T). Così il DNA è costituito da quattro tipi di nucleotidi che differiscono soltanto per tipo di purine o di pirimidine contenenti azoto. Nel 1940 ebbe inizio una serie di esperimenti fondamentali che utilizzavano un altro «materiale adatto», destinato a diventare tanto importante nella ricerca quanto la pianta di pisello e il moscerino della frutta. Tale materiale era un gruppo di virus che attaccano i batteri e sono pertanto detti batteriofagi. («mangiatori di batteri»). I batteriofagi scelti inizialmente per questi studi furono quelli che attaccano Escherichia coli uno tra i più comuni batteri dell'intestino umano. L'analisi clinica dei batteriofagi rivelò che essi sono costituiti quasi esclusivamente da DNA e proteine, le due sostanze che negli anni '40 erano i principali concorrenti al ruolo di materiale gen