Genetica: l’identificazione del DNA come la molecola ereditaria
Nel corso del tempo gli studiosi avevano identificato i possibili responsabili delle informazioni ereditarie. Da un lato potevano essere le proteine e dall’altro gli acidi nucleici. Nel primo caso gli scienziati avevano venti amminoacidi che potevano trasmettere le informazioni genetiche, dall’altro solo quattro acidi nucleici o basi azotate. Gli esperimenti nel corso di un secolo dimostrano inequivocabilmente che il responsabile della trasmissione ereditaria fossero gli acidi nucleici con le loro basi azotate.
L’esperimento di Griffith
Nel 1928 Griffith utilizzò il batterio streptococcus pneumoniae, che causa la polmonite nei mammiferi, per i suoi studi atti ad ottenere un vaccino. Utilizzò due ceppi del batterio. Il primo liscio, “S” cioè con una capsula polisaccaridica che circonda il batterio, molto virulento che uccideva i topi in uno due giorni. Il secondo ceppo “R”, ruvido, senza capsula protettiva e non virulento. Iniettato nei topi di laboratorio non provocava la morte dei topi. Evidentemente la capsula era responsabile della virulenza del ceppo “S”.
Quando Griffith uccideva con il calore il ceppo “S” e lo iniettava nei topi questi restavano vivi. Però, se iniettava il ceppo “S” morto insieme al ceppo “R” vivo nei topi, questi morivano e isolando il batterio aveva notato come il batterio avesse prodotto la capsula polisaccaridica. Questo indicava che il batterio ruvido “R” veniva trasformato in liscio “S” da qualcosa che era presente nel batterio morto “S”. Questo venne chiamato “principio trasformante”. I candidati erano le proteine oppure gli acidi nucleici.
Gli esperimenti di Avery
Negli anni quaranta del secolo scorso Avery e i suoi collaboratori condussero esperimenti per identificare chi fosse il responsabile del principio trasformante di Griffith. Partirono da colonie di batteri di streptococcus di tipo “S” uccise dal calore e trattarono i batteri del ceppo “R” per separare le macromolecole candidate e cioè il DNA, le proteine e l’RNA; quando distruggevano le proteine e l’RNA i batteri “R” si trasformarono lo stesso in batteri del tipo “S”. Quando, invece, distruggevano il DNA la trasformazione non avveniva e nessun batterio si trasformava in tipo “S”.
Quando nel 1944 presentavano le loro conclusioni molti scienziati erano ancora legati alle proteine come veicolo delle informazioni ereditarie. La comunità scientifica non era convinta che tutte le proteine venissero distrutte e che possibili residui potessero essere comunque responsabili della trasformazione. Ci vogliono altre esperimenti per la definitiva risoluzione.
Gli esperimenti di Hershey e Chase.
Furono gli esperimenti condotti da Hershey e Chase nel 1952 ad eliminare ogni dubbio sul fatto che fosse il DNA il veicolo delle informazioni ereditarie. I due studiosi utilizzarono il batterio Escherichia coli e un virus che infetta il batterio (batteriofago T2). Il virus non può riprodursi al di fuori della cellula ospite. Il virus T2 si attacca alla cellula del batterio che smette così di produrre le proteine per sé, ma produce progenie del fago. Quando all’interno della cellula sono presenti venti trenta fagi, un enzima del virus rompe le pareti cellulari liberando i nuovi fagi. Il ciclo si compie in circa 90 minuti.
Il fago T2 consiste soltanto in un core di DNA è di proteine che lo circondano. Quindi, una di queste due molecole deve essere il materiale genetico che entra nella cellula batterica e dirige il ciclo infettivo. Per identificarla i due studiosi utilizzarono due elementi radioattivi: uno lo utilizzarono per marcare le proteine e, in particolare, un isotopo del zolfo (35 S) , mentre l’altro per marcare il DNA con un isotopo del fosforo (32P).
Ottenuti i due fagi radioattivi infettarono due colonne di Escherichia coli distinte. Dopo il tempo necessario al ciclo, estrassero il materiale interno alla cellula batterica, dall’analisi del materiale e della progenie i due studiosi stabilirono inequivocabilmente che fosse il DNA a trasmettere il materiale genetico e non le proteine.
