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Una scoperta “in punta di piedi”
Il 25 aprile 1953, un arti-
colo di una pagina comparso
sulla prestigiosa rivista
Natu-
re
propose per la prima volta
la struttura a doppia elica del
DNA, l’acido desossiribonu-
cleico, messaggero dell’infor-
mazione coinvolta nella tra-
smissione genetica.
Negli anni successivi
Francis Crick
e
James Watson
,
i due autori dell’articolo, e molti
altri ricercatori chiarirono i mec-
canismi alla base dell’espressione
del materiale ereditario, e cioè in che modo la doppia
elica si apre e si chiude e come i singoli filamenti fanno
da stampo per filamenti complementari. Nel 1962 i due
scienziati ricevettero il premio Nobel per la medicina e
la doppia elica divenne il simbolo incontrastato della
nascente
biologia molecolare
: una disciplina che,
nei decenni successivi, svelò i meccanismi dell’eredità
biologica, aprendo la strada a importanti applicazioni in
ambito biomedico, alimentare e farmaceutico.
Lo stato della genetica ai tempi
della scoperta
Ma quale clima culturale si respirava nelle universi-
tà, e a che punto erano gli studi di genetica negli anni ‘50
del secolo scorso, quando venne formulato il modello a
doppia elica? Da un secolo circa si conosceva l’esisten-
za del DNA. Nel 1944, i tre scienziati americani Avery,
McLeod e McCarthy avevano dimostrato che l’acido de-
ossiribonucleico è il custode dell’informazione genetica.
Questa scoperta però suscitò inizialmente perplessità e
resistenze nella comunità scientifica. Il DNA, composto
da soli 4 costituenti variabili, le 4 basi azotate, appariva
a molti una molecola troppo monotona e ripetitiva per
poter racchiudere tutte le istruzioni su cui si fonda la
costruzione di un vivente. Si trattava di un’idea infon-
data: dalla combinazione di
pochissimi elementi diversi è
infatti possibile ottenere mes-
saggi ricchissimi di informa-
zioni. Per esempio, il codice
musicale, costituito da sole 7
note, è alla base di miriadi
di composizioni complesse e
diversissime l’una dall’altra.
La varietà e la ricchezza di
informazioni viene ottenuta,
nel caso di codici con pochi
elementi, attraverso la produ-
zione di messaggi più lunghi.
Il fervore scientifico del secondo dopo-
guerra
Nel secondo dopoguerra, la scoperta della funzio-
ne svolta dal DNA e la disponibilità di nuovi strumenti
sviluppati nell’ambito della ricerca bellica aprirono la
“rincorsa” allo studio del DNA. Impegnati su questo
fronte furono in America i chimici Pauling e Chargaff.
In Europa, gli scienziati britannici
Maurice Wilkins
,
Raymond G. Gosling
e
Rosalind Franklin
, appli-
cando sui microcristalli di DNA la diffrazione ai raggi X
ricavarono le informazioni necessarie per delineare la
struttura dell’acido nucleico.
In particolare, i dati fondamentali per lo sviluppo
del modello a doppia elica furono ottenuti da Rosalind
Franklin (1921-1958), che nel 1951 realizzò una micro-
fotografia che rivelava la struttura elicoidale del DNA.
La Franklin non fece però in tempo a ricevere il Nobel
per i suoi meriti: morì di cancro prima che Stoccolma
prendesse una decisione in merito.
Dalle ricerche di Watson e Crick
il modello a doppia elica
Nel 1951 i dati cristallografici disponibili orienta-
rono verso un obiettivo comune gli sforzi del biologo
molecolare James Watson e del biofisico Francis Crick,
attivi presso il prestigioso Cavendish Laboratory di
Cambridge. I due ricercatori avevano formazioni diverse
e complementari: Crick era un esperto di cristallografia
a raggi X ma non conosceva la genetica, mentre Watson
non conosceva la cristallografia ma era un biologo
esperto in genetica. Per meglio verificare la validità delle
loro ipotesi, essi costruirono un modello in legno e in ra-
me che riproduceva la struttura molecolare del DNA in
conformità con le misurazioni da loro eseguite su scala
atomica. La struttura semplice ed elegante che ne derivò
passò alla storia come la doppia elica avvolta su se stessa
e caratterizzata da un’ampiezza costante di 2 nm.
Successivamente, Watson e Crick dimostrarono
che il loro modello a doppia elica spiegava con estrema
facilità ed eleganza la duplicazione del DNA e la sua
ripartizione nelle due cellule figlie. Ogni fila-
mento infatti contiene la stessa informazione
dell’altro filamento in modo complemen-
tare: ciascuna elica può dunque dirigere la
sintesi dell’altra elica trasmettendole intatta
la propria informazione. Per giungere a que-
sto risultato si erano resi necessari strumenti
potenti e immaginazione. Anche coloro i
quali avevano criticato Watson e Crick per
il modo di condurre le ricerche riconobbe-
ro l’importanza della scoperta: finalmente il
DNA aveva ottenuto una forma rappresen-
tabile, strettamente e visibilmente connessa
alla propria funzione.
La doppia elica... da strana ipotesi
a simbolo della biologia molecolare
s tor i E d i sc i enza e d i sc i enz i at i
Audio
James Watson e Francis Crick.
L’immagine del
DNA realizzata da
Rosalind Franklin.
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