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Fig. 10
Gli esperimenti (
a
) di Griffith e (
b
) di Avery
portarono a identificare nel DNA il misterioso “agente
trasformante” che rendeva virulenti i batteri di ceppo R.
2. La ricerca del materiale
genetico
Nel 1869 Miescher isolò la nucleina, sostanza
acida e ricca di fosforo
Nel 1869 il medico svizzero
Friedrich Miescher
isolò dai
nuclei di globuli bianchi e di spermatozoi umani una sostanza
acida e contenente fosforo, che chiamò
nucleina
(in seguito
denominata
acido nucleico
). Tuttavia, prima di averne un’ac-
curata descrizione chimica trascorsero circa ottant’anni. Si
riconobbe, in un primo tempo, l’esistenza di due acidi nucleici
indicati con le sigle DNA e RNA, rispettivamente da
deoxyri-
bonucleic acid
, “acido desossiribonucleico”,
e ribonucleic acid
,
“acido ribonucleico”.
Le analisi chimiche eseguite sul nucleo e sui cromosomi
isolati permisero di osservare che il DNA rappresenta una co-
spicua frazione dei cromosomi, cioè di quelle entità che già da
tempo venivano indicate quali portatrici dei geni, responsabili
dei caratteri ereditari. Oltre alla sua presenza pressoché esclu-
siva nel nucleo, vi erano numerosi altri elementi a favore del
C
apitolo 12
j
Le basi molecolari dell’ereditarietà
13
DNA quale materiale genetico. Per esempio:
•
il
contenuto nel nucleo
di cellule di tessuti diversi dello stes-
so individuo è praticamente costante, il che si contrappone
alla variabilità osservata in organismi diversi;
•
la
quantità di DNA
nella cellula appare
proporzionale al
numero di copie del genoma
: una cellula aploide ha un con-
tenuto di DNA dimezzato rispetto a quello della corrispon-
dente cellula diploide.
•
la macromolecola di DNA è
metabolicamente stabile
, cioè
non soggetta a continui processi di degradazione e di sin-
tesi, come avviene di norma per le altre macromolecole
cellulari. Se ciò avvenisse, si avrebbe un grave rischio per
l’integrità e il mantenimento delle informazioni specifiche
di cui è portatore il materiale ereditario.
Nel 1928 Griffith scoprì il “principio
trasformante” e nel 1944 Avery lo identificò
con il DNA
Nel 1928, il batteriologo britannico
Frederick Griffith
fece un importante esperimento sulla
trasformazione bat-
terica
: una componente di un batterio patogeno poteva tra-
sformare un batterio di per sé innocuo. L’agente che
causa la polmonite nel topo è un batterio (
pneumo-
cocco
), di cui esistono varietà
virulente
e
non virulen-
te
. Le colonie di pneumococchi virulenti hanno una
superficie liscia e viscosa e vengono designate con
la lettera
S
(dall’inglese
smooth
, “liscio”); le colonie
di batteri non virulenti hanno una superfìcie ruvida
e opaca e sono designate con la lettera
R
(da
rough
,
“ruvido”).
Griffith osservò che i topi, uccisi da un’iniezione
di batteri
S
, sopravvivevano invece all’iniezione sia
di colonie
R
vive, sia di colonie
S
uccise con il calore.
Se si iniettavano insieme colonie
R
vive e
S
uccise, i
topi contraevano la polmonite e morivano: dal loro
sangue venivano isolati batteri
S
vivi.
La conclusione era che un misterioso “principio
trasformante”, presente nelle cellule
S
uccise, era ca-
pace di trasferirsi nei batteri
R
trasformandoli da non
virulenti in virulenti: da qui, il nome del fenomeno di
“trasformazione batterica” (
fig. 10 a
).
Nel 1944 il batteriologo statunitense
Oswald
Theodore Avery
e i suoi collaboratori riuscirono a
stabilire che quel “principio trasformante” era pro-
prio il DNA. Infatti estrassero il DNA da pneumo-
cocchi
S
uccisi col calore, eliminando le proteine,
e lo iniettarono in topi insieme a batteri vivi non
patogeni. Anche in questo caso i topi morivano di
polmonite. La spiegazione sembrava ovvia: il DNA
patogeno nei batteri vivi, si integrava col DNA dei
batteri fornendo loro i geni per la virulenza in modo
permanente (
fig. 10 b
).
GRIFFITH scopre il fattore trasformante
AVERY ne individua la natura chimica
il topo muore
il topo vive
il topo vive
il topo muore
iniezione
il topo muore
batteri vivi,
virulenti
S
miscela di batteri
S
virulenti uccisi col calore
e di batteri
R
non virulenti vivi trasformazione
(le cellule vive
R
diventano virulente)
batteri vivi,
non virulenti
R
batteri virulenti
S
uccisi con il calore
cellule trasformate
in virulente
DNA isolati da cellule
virulente
S
uccise con
il calore
batteri vivi non
virulenti
R
DNA batteri
R
+ DNA
S
= virulenza
R + DNA
S
Fig.11.02 topo
a
b
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