La scoperta del DNA

È un malinteso comune che James Watson e Francis Crick abbiano scoperto il DNA negli anni 50. In realtà, il DNA è stato scoperto decenni prima. È stato seguendo il lavoro dei pionieri prima di loro che James e Francis sono stati in grado di arrivare alla loro rivoluzionaria conclusione sulla struttura del DNA nel 1953.

La storia della scoperta del DNA inizia nel 1800…

La molecola della vita

La molecola ora conosciuta come DNA fu identificata per la prima volta nel 1860 da un chimico svizzero chiamato Johann Friedrich Miescher. Johann si mise alla ricerca dei componenti chiave dei globuli bianchi, parte del sistema immunitario del nostro corpo. La fonte principale di queste cellule erano le bende ricoperte di pus raccolte da una vicina clinica medica.

Johann chiamò questa misteriosa sostanza ‘nucleina’. A sua insaputa, Johann aveva scoperto la base molecolare di tutta la vita: il DNA.

Johann fece degli esperimenti con soluzioni saline per capire meglio cosa compone i globuli bianchi. Notò che, quando aggiungeva acido ad una soluzione di cellule, una sostanza si separava dalla soluzione. Questa sostanza si dissolveva di nuovo quando veniva aggiunto un alcali. Studiando questa sostanza si rese conto che aveva proprietà inaspettate, diverse da quelle delle altre proteine con cui aveva familiarità. Johann chiamò questa misteriosa sostanza “nucleina”, perché credeva che provenisse dal nucleo della cellula. A sua insaputa, Johann aveva scoperto la base molecolare di tutta la vita: il DNA. Poi si mise a cercare il modo di estrarlo nella sua forma pura.

Chimico svizzero, Friedrich Miescher.
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Johann era convinto dell’importanza della nucleina e arrivò molto vicino a scoprire il suo ruolo sfuggente, nonostante i semplici strumenti e metodi a sua disposizione. Tuttavia, gli mancavano le competenze per comunicare e promuovere ciò che aveva scoperto alla comunità scientifica più ampia. Sempre perfezionista, esitò per lunghi periodi di tempo tra un esperimento e l’altro prima di pubblicare i suoi risultati nel 1874. Prima di allora discusse le sue scoperte principalmente in lettere private ai suoi amici. Di conseguenza, passarono molti decenni prima che la scoperta di Johann Friedrich Miescher fosse pienamente apprezzata dalla comunità scientifica.

Per molti anni, gli scienziati continuarono a credere che le proteine fossero le molecole che contenevano tutto il nostro materiale genetico. Credevano che la nucleina semplicemente non fosse abbastanza complessa per contenere tutte le informazioni necessarie a comporre un genoma. Sicuramente, un tipo di molecola non poteva spiegare tutte le variazioni che si vedono all’interno delle specie?

I quattro mattoni del DNA

Albrecht Kossel era un biochimico tedesco che fece grandi progressi nella comprensione dei mattoni fondamentali della nucleina.

Albrecht Kossel isolò le cinque basi nucleotidiche che sono i mattoni del DNA e dell’RNA: adenina, citosina, guanina, timina e uracile.

Nel 1881 Albrecht identificò la nucleina come un acido nucleico e fornì il suo attuale nome chimico, acido desossiribonucleico (DNA). Ha anche isolato le cinque basi nucleotidiche che sono gli elementi costitutivi del DNA e dell’RNA: adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) e uracile (U).

Questo lavoro è stato premiato nel 1910 quando ha ricevuto il premio Nobel per la fisiologia o la medicina.

Biochimico tedesco, Albrecht Kossel.
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La teoria dei cromosomi dell’eredità

All’inizio del 1900, il lavoro di Gregor Mendel fu riscoperto e le sue idee sull’ereditarietà iniziarono ad essere adeguatamente apprezzate. Di conseguenza, iniziò una marea di ricerche per provare o confutare le sue teorie su come le caratteristiche fisiche vengono ereditate da una generazione all’altra.

A metà del XIX secolo, Walther Flemming, un anatomista tedesco, scoprì una struttura fibrosa nel nucleo delle cellule. Chiamò questa struttura “cromatina”, ma ciò che aveva effettivamente scoperto è ciò che ora conosciamo come cromosomi. Osservando questa cromatina, Walther capì correttamente come i cromosomi si separano durante la divisione cellulare, nota anche come mitosi.

Walter Sutton e Theodor Boveri presentarono per primi l’idea che il materiale genetico trasmesso dai genitori ai figli si trova all’interno dei cromosomi.

La teoria cromosomica dell’eredità fu sviluppata principalmente da Walter Sutton e Theodor Boveri. Hanno presentato per la prima volta l’idea che il materiale genetico trasmesso da genitore a figlio è all’interno dei cromosomi. Il loro lavoro aiutò a spiegare i modelli di eredità che Gregor Mendel aveva osservato più di un secolo prima.

È interessante notare che Walter Sutton e Theodor Boveri stavano lavorando indipendentemente durante i primi anni del 1900. Walter studiava i cromosomi delle cavallette, mentre Theodor studiava gli embrioni dei vermi. Tuttavia, il loro lavoro si riunì in un’unione perfetta, insieme alle scoperte di alcuni altri scienziati, per formare la teoria cromosomica dell’eredità.

Walter Sutton (a sinistra) e Theodor Boveri (a destra) lavorarono indipendentemente per arrivare alla teoria dei cromosomi dell’eredità.
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Sulla base delle scoperte di Walther Flemming sulla cromatina, l’embriologo tedesco Theodor Boveri fornì la prima prova che i cromosomi all’interno delle cellule uovo e sperma sono collegati alle caratteristiche ereditate. Dai suoi studi sull’embrione del verme rotondo ha anche capito che il numero di cromosomi è inferiore nelle cellule uovo e sperma rispetto alle altre cellule del corpo.

Il laureato americano Walter Sutton ha ampliato l’osservazione di Theodor attraverso il suo lavoro con la cavalletta. Trovò che era possibile distinguere i singoli cromosomi in fase di meiosi nei testicoli della cavalletta e, attraverso questo, identificò correttamente il cromosoma sessuale. Nella dichiarazione conclusiva del suo articolo del 1902 riassunse la teoria cromosomica dell’eredità basata su questi principi:

  • I cromosomi contengono il materiale genetico.
  • I cromosomi vengono trasmessi dai genitori alla prole.
  • I cromosomi si trovano a coppie nel nucleo della maggior parte delle cellule (durante la meiosi queste coppie si separano per formare cellule figlie).
  • Durante la formazione degli spermatozoi e delle cellule uovo negli uomini e nelle donne, rispettivamente, i cromosomi si separano.
  • Ogni genitore contribuisce un set di cromosomi alla sua prole.

Questa pagina è stata aggiornata l’ultima volta il 2018-02-26