Gli esperimenti per capire che il DNA è il materiale ereditario

 

Nel 1869 è stata scopetta ad opera di un medico svizzero di nome Miescher la presenza all’interno dei nuclei dei globuli bianchi di una sostanza ricca di fosfato che chiamò nucleina. Tale sostanza era bianca, zuccherina, acida e conteneva fosforo e poichè si trovava solo nel nucleo delle cellule fu anche chiamata acido nucleico.

Dopo tale scoperta non si avevano ancora notizie certe su cosa portasse l’informazione genetica. L’attenzione dei biologi era concentrata sulle proteine perchè hanno una grande varietà di strutture, sono presenti nei cromosomi e nel citoplasma e inoltre era dimostrato che molte malattie genetiche erano dovute alla variazione della produzione di alcune di esse.

A questo punto iniziarono una serie di esperimenti per dimostrare la loro ipotesi. Scelsero degli organismi particolarmente adatti per la sperimentazione, come aveva fatto Mendel con le piante di pisello; tali organismi erano i virus che hanno la caratteristica di aggredire i batteri e per questo sono detti batteriofagi o fagi, nello specifico per gli esperimenti scelsero quelli che infettano Escherichia coli. I fagi sono poco costosi, possono essere conservati facilmente in laboratorio e si riproducono in tempi brevissimi, circa 25 minuti dopo l’attacco del virus, dando vita a centinaia di nuovi virus identici al batteriofago infettante. Un’altra cosa di cui tennero conto nella scelta, che i fagi hanno una forma particolare che li rende facilmente identificabili al microscopio.

Nel 1928 un medico inglese stava studiando lo pneumococco, agente patogeno della polmonite umana. Usò due ceppi differenti per i suoi esperimenti: il ceppo S (smooth) che produceva colonie con la superficie liscia e poichè erano rivestite da una capsula di polisaccaride erano protette dall’attacco del sistema immunitario dell’ ospite; l’altro ceppo R (rough) produceva colonie con superficie irregolare e non avevano una capsula protettiva e quindi veniva attaccate dal sistema immunitario dell’ospite.

Inoculò il ceppo S con batteri uccisi con il calore all’interno di un topolino e notò che i batteri non producevano l’infezione, poi somministrò a un topolino una miscela di batteri S uccisi e di batteri R e notò che i topini contraevano la polmonite e morivano. Esaminando il sangue delle cavie vide che era pieno di batteri vivi con le caratteristiche del ceppo S, quindi i fagi R si erano trasformati nel ceppo virulento S.

Studi successivi  dimostrarono che la trasformazione del ceppo R poteva avvenire anche se insieme ad esso venivano inoculati frammenti del ceppo S.

Quindi questo dimostrava che c’era qualche sostanza (chiamata fattore di trasformazione) che agiva sul ceppo R portando un cambiamento ereditario. Ancora però non si era capito quale fosse questa sostanza.

A scoprirlo fu Oswald Avery con i suoi collaboratori. Essi in modo alternato oltre al ceppo R inoculavano il fattore di trasformazione, inattivando con il calore ogni volta una molecola diversa quindi proteine, acidi nucleici, carboidrati ecc. Scoprirono che solo con l’assenza del Dna non avveniva la trasformazione. Oggi sappiamo che durante la trasformazione del ceppo viene trasferito il gene preposto all’enzima che catalizza la reazione che porta alla formazione della capsula polisaccaridica.

Quando il lavoro de Avery fu pubblicato non fu accolto come meritava perchè molti scienziati pensavano ancora che il DNA fosse troppo semplice per essere il materiale genetico, invece le proteine erano formate da aminoacidi che potevano disporsi in modi diversi.

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