La struttura del DNA, abbreviazione di acido desossiribonucleico, la conosciamo tutti. E’ una molecola complessa che porta le informazioni genetiche di tutti gli organismi viventi, scoperta 70 anni fa, dai ricercatori premi nobel Watson e Crick.

La scoperta del DNA ha rappresentato una svolta epocale per la biologia e per la scienza in generale. In questo testo mi concentrerò sulla scoperta del DNA, sulla sua struttura, su cosa abbiamo imparato, su come è utile e su quali prospettive per il futuro ci si aprono.

La scoperta del DNA

Era il 1869, quando il biochimico svizzero Friedrich Miescher isolò per la prima volta una sostanza che chiamò “nucleina”. Miescher stava studiando il contenuto chimico dei globuli bianchi (leucociti) estratti da pus proveniente da bendaggi medici. Dopo aver analizzato il materiale, notò la presenza di una sostanza insolita, che chiamò “nucleina”, perché proveniva dal nucleo delle cellule. Egli scoprì che la nucleina era costituita da due componenti principali: una base azotata, chiamata adesso acido nucleico, e un gruppo fosfato. Questi due componenti si combinavano per formare una struttura a doppia elica, che Miescher riconobbe come la base molecolare dell’ereditarietà.

Inizialmente, la scoperta della nucleina non suscitò un grande interesse, ma successivamente si rivelò una pietra miliare nella storia della biologia, in quanto rappresentava il primo passo verso la comprensione del codice genetico e del DNA. Infatti, nel 1953 che due ricercatori, James Watson e Francis Crick, scoprirono la struttura a doppia elica del DNA, per la quale vinsero il Premio Nobel per la Medicina nel 1962.

La loro scoperta fu basata sui risultati di numerosi studi condotti da molti altri scienziati, tra cui Rosalind Franklin e Maurice Wilkins. Con il loro supporto produssero immagini di diffrazione dei raggi X del DNA, che utilizzarono per sviluppare un modello tridimensionale della struttura a doppia elica del DNA.

La foto seguente mostra la famosa Foto 51, ottenuta da Rosalind Franklin nel 1952 mentre lavorava al King’s College di Londra. La foto rappresenta un’immagine a raggi X di una doppia elica di DNA.

La struttura a doppia elica del DNA

La struttura a doppia elica del DNA è una delle più importanti scoperte della biologia del XX secolo. Essa è costituita da due filamenti di nucleotidi, uniti tra loro da legami idrogeno. Ogni nucleotide è composto da un gruppo fosfato, uno zucchero a cinque atomi di carbonio e una base azotata. Ci sono quattro basi azotate nel DNA: adenina, citosina, guanina e timina. Gli accoppiamenti tra le basi azotate sono sempre gli stessi: adenina si accoppia con timina, e citosina si accoppia con guanina. Questo sistema di accoppiamenti è alla base della capacità del DNA di replicarsi.

Cosa abbiamo imparato

La scoperta del DNA ha avuto un impatto significativo sulla nostra comprensione dell’ereditarietà e della genetica. Gli organismi viventi trasmettono le loro caratteristiche genetiche ai loro discendentiattraverso la trasmissione del materiale genetico, ovvero il DNA, che contiene le istruzioni per la formazione e lo sviluppo di un organismo, dal colore degli occhi alla forma del naso, per esempio.

La comprensione della struttura del DNA ci ha permesso di comprendere come queste informazioni siano conservate e trasmesse di generazione in generazione.

L’ereditarietà si verifica quando un organismo riceve i suoi tratti ereditari dai suoi genitori. Ogni organismo ha due copie di ogni gene, una ereditata dal padre e una dalla madre. Questi geni possono essere dominanti o recessivi, e determinano le caratteristiche fisiche e fisiologiche dell’organismo.

La genetica è lo studio di come i geni e l’ereditarietà influenzano gli organismi viventi. I ricercatori della genetica studiano come i geni si esprimono in un organismo, come le mutazioni genetiche possono causare malattie o altre caratteristiche, e come l’ereditarietà influenza la variazione nella popolazione.

La scoperta del DNA ha inoltre portato alla scoperta della replicazione del DNA, un processo fondamentale per la crescita e la riproduzione degli organismi. La replicazione del DNA avviene quando il DNA viene copiato in modo da generare due copie identiche di se stesso. Questo processo è essenziale per la crescita e lo sviluppo degli organismi, nonché per la riparazione dei danni al DNA.

L’utilità del DNA

La scoperta del DNA ha avuto un impatto significativo sulla medicina, l’agricoltura e l’industria. La conoscenza del DNA ha permesso lo sviluppo di test genetici che possono essere utilizzati per diagnosticare malattie genetiche, identificare i portatori di malattie genetiche e prevenire malattie ereditarie.

Inoltre, la conoscenza del DNA ha aperto la strada allo sviluppo di nuovi farmaci e terapie per molte malattie, tra cui il cancro. La terapia genica, che prevede l’inserimento di un gene funzionante in un organismo che ne è privo o che ne ha una copia non funzionante, è una delle terapie promettenti basate sulla conoscenza del DNA.

Il DNA è anche fondamentale per l’agricoltura, poiché le informazioni genetiche contenute nel DNA delle piante e degli animali possono essere utilizzate per migliorare le colture e gli animali da allevamento. Ad esempio, gli agricoltori possono utilizzare la conoscenza del DNA per creare colture resistenti alle malattie e alle condizioni climatiche avverse.

Infine, la conoscenza del DNA ha avuto un impatto significativo sull’industria, poiché il DNA può essere utilizzato per creare prodotti biotecnologici come enzimi, proteine e anticorpi.

Prospettive per il futuro

Le prospettive per il futuro della ricerca sul DNA sono promettenti. Uno dei campi più interessanti riguarda la modifica genetica, che prevede la modifica del DNA di un organismo in modo da migliorarne le caratteristiche o risolvere problemi di salute. La tecnologia CRISPR-Cas9, che permette di “tagliare” il DNA in posizioni specifiche e sostituirlo con DNA modificato, è una delle tecniche più promettenti per la modifica genetica.

Inoltre, la ricerca sul DNA potrebbe aiutare a risolvere alcuni dei problemi ambientali più urgenti del nostro tempo. Ad esempio, la conoscenza del DNA potrebbe essere utilizzata per creare piante e animali resistenti alle malattie e alle condizioni climatiche avverse, contribuendo a garantire la sicurezza alimentare in un mondo sempre più instabile dal punto di vista climatico.

La ricerca sul DNA sta inoltre portando alla scoperta di nuovi trattamenti per le malattie ereditarie e acquisite, che potrebbero salvare molte vite e migliorare la qualità della vita di milioni di persone.

Conclusioni

In sintesi, la scoperta del DNA rappresenta una delle pietre miliari della biologia e della scienza in generale. La conoscenza del DNA ha permesso lo sviluppo di nuovi trattamenti per le malattie, ha migliorato la produttività agricola e ha aperto la strada allo sviluppo di nuove tecnologie. Le prospettive per il futuro della ricerca sul DNA sono promettenti, e la sua scoperta continuerà a influenzare la scienza e la tecnologia per molti anni a venire.

---

Credit: Photo 51 By Raymond Gosling/King’s College London – http://www-project.slac.stanford.edu/wis/images/photo_51.jpg, Fair use, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=38068629