Questo giorno nella storia: 28/02/1953 - Scoperta la struttura del DNA

Questo giorno nella storia: 28/02/1953 - Scoperta la struttura del DNA


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Il 28 febbraio si sono verificati molti eventi storici. Questi eventi sono riassunti da Russell Mitchell in questo video clip da "This Day in History". La scoperta del DNA da parte di James Watson e Frances Crick è stata una scoperta importante per la comunità scientifica. Non solo è stato scoperto il DNA in questo giorno, ma il Partito Repubblicano è stato fondato nel Wisconsin. Il noto album Thriller di Michael Jackson ha vinto anche otto Emmy Awards.


Cos'è la doppia elica del DNA?

Gli scienziati usano il termine "doppia elica" per descrivere la struttura chimica a doppio filamento del DNA. Questa forma - che assomiglia molto a una scala attorcigliata - conferisce al DNA il potere di trasmettere istruzioni biologiche con grande precisione.

Per comprendere la doppia elica del DNA da un punto di vista chimico, immaginate i lati della scala come filamenti di zuccheri alternati e gruppi fosfato, filamenti che corrono in direzioni opposte. Ogni "piolo" della scala è costituito da due basi azotate, accoppiate tra loro da legami idrogeno. A causa della natura altamente specifica di questo tipo di accoppiamento chimico, la base A si accoppia sempre con la base T, e allo stesso modo C con G. Quindi, se conosci la sequenza delle basi su un filamento di una doppia elica del DNA, è un semplice importante per capire la sequenza di basi sull'altro filo.

La struttura unica del DNA consente alla molecola di copiarsi durante la divisione cellulare. Quando una cellula si prepara a dividersi, l'elica del DNA si divide a metà e diventa due singoli filamenti. Questi singoli filamenti fungono da modelli per la costruzione di due nuove molecole di DNA a doppio filamento, ciascuna una replica della molecola di DNA originale. In questo processo, viene aggiunta una base A dove c'è un T, una C dove c'è un G, e così via fino a quando tutte le basi hanno di nuovo dei partner.

Inoltre, quando vengono prodotte le proteine, la doppia elica si svolge per consentire a un singolo filamento di DNA di fungere da stampo. Questo filamento modello viene quindi trascritto nell'mRNA, che è una molecola che trasmette istruzioni vitali al macchinario per la produzione di proteine ​​​​della cellula.

Gli scienziati usano il termine "doppia elica" per descrivere la struttura chimica a doppio filamento del DNA. Questa forma - che assomiglia molto a una scala attorcigliata - conferisce al DNA il potere di trasmettere istruzioni biologiche con grande precisione.

Per comprendere la doppia elica del DNA da un punto di vista chimico, immaginate i lati della scala come filamenti di zuccheri alternati e gruppi fosfato, filamenti che corrono in direzioni opposte. Ogni "piolo" della scala è costituito da due basi azotate, accoppiate tra loro da legami idrogeno. A causa della natura altamente specifica di questo tipo di accoppiamento chimico, la base A si accoppia sempre con la base T, e allo stesso modo C con G. Quindi, se conosci la sequenza delle basi su un filamento di una doppia elica del DNA, è un semplice importante per capire la sequenza di basi sull'altro filo.

La struttura unica del DNA consente alla molecola di copiarsi durante la divisione cellulare. Quando una cellula si prepara a dividersi, l'elica del DNA si divide a metà e diventa due singoli filamenti. Questi singoli filamenti servono come modelli per la costruzione di due nuove molecole di DNA a doppio filamento, ciascuna una replica della molecola di DNA originale. In questo processo, viene aggiunta una base A dove c'è T, una C dove c'è G, e così via fino a quando tutte le basi hanno di nuovo dei partner.

Inoltre, quando vengono prodotte le proteine, la doppia elica si svolge per consentire a un singolo filamento di DNA di fungere da stampo. Questo filamento modello viene quindi trascritto nell'mRNA, che è una molecola che trasmette istruzioni vitali al macchinario per la produzione di proteine ​​​​della cellula.


Friedrich Miescher e la scoperta del DNA

Negli ultimi 60 anni, il DNA è passato dall'essere una molecola oscura con presunte funzioni accessorie o strutturali all'interno del nucleo all'icona della moderna bioscienza. La storia del DNA sembra spesso iniziare nel 1944 con Avery, MacLeod e McCarty che mostrano che il DNA è il materiale ereditario. Entro 10 anni dai loro esperimenti, Watson e Crick ne decifrarono la struttura e un altro decennio sul codice genetico fu decifrato. Tuttavia, la storia del DNA è già iniziata nel 1869, con il giovane medico svizzero Friedrich Miescher. Dopo aver appena completato la sua formazione come medico, Miescher si trasferì a Tubinga per lavorare nel laboratorio del biochimico Hoppe-Seyler, con l'obiettivo di chiarire gli elementi costitutivi della vita. Scegliendo i leucociti come materiale di partenza, in primo luogo ha studiato le proteine ​​in queste cellule. Tuttavia, durante questi esperimenti, notò una sostanza con proprietà inaspettate che non corrispondevano a quelle delle proteine. Miescher aveva ottenuto la prima grezza purificazione del DNA. Esaminò ulteriormente le proprietà e la composizione di questa sostanza enigmatica e mostrò che differiva fondamentalmente dalle proteine. A causa della sua presenza nei nuclei delle cellule, chiamò la nuova sostanza "nucleina" - un termine ancora conservato nel nome odierno di acido desossiribonucleico.


Questo giorno nella storia: 28/02/1953 - Scoperta la struttura del DNA - STORIA

In un articolo pubblicato oggi sulla rivista Nature, James D Watson e Francis Crick descrivono la struttura di una sostanza chimica chiamata acido desossiribonucleico, o DNA.

Il DNA è il materiale che costituisce i geni che trasmettono le caratteristiche ereditarie da un genitore all'altro.

In breve, è costituito da una doppia elica di due fili avvolti l'uno intorno all'altro. I fili sono costituiti da elementi complementari che si incastrano e una volta srotolati possono produrre due copie dell'originale.

Questa proprietà speciale per l'auto-replicazione accurata consente al DNA di duplicare i geni di un organismo durante le divisioni nucleari per la crescita e la produzione di cellule germinali per la generazione successiva.

Hanno iniziato il loro articolo con la modesta dichiarazione: "Vogliamo suggerire una struttura per il sale dell'acido desossiribosio nucleico (DNA). Questa struttura ha caratteristiche nuove che sono di notevole interesse biologico".

Il 28 febbraio, il signor Crick è entrato in un pub di Cambridge con il signor Watson per celebrare il fatto che avevano svelato la struttura del DNA, dicendo: "Abbiamo scoperto il segreto della vita!"

L'importante scoperta è stata il culmine della ricerca degli scienziati del Medical Research Council Maurice Wilkins e Rosalind Franklin a Londra, che hanno prodotto fotografie di diffrazione dei raggi X e altre prove.

La scoperta ha aperto alcune potenti e controverse tecnologie oggi disponibili, tra cui l'ingegneria genetica, la ricerca sulle cellule staminali e l'impronta digitale del DNA.

Il loro modello gigante di una sezione di DNA, costruito con morsetti da laboratorio e pezzi di metallo, è ora al Science Museum di Londra.

Il dottor Watson ha fornito un resoconto popolare della scoperta in The Double Helix pubblicato nel 1968.

Ha anche aiutato a lanciare il Progetto Genoma Umano che ha cercato di capire il significato del "codice della vita" contenuto nella lunga molecola che ricorda una scala attorcigliata.

Rosalind Franklin morì di cancro nell'aprile del 1958, all'età di soli 37 anni, e come tale non ricevette mai un premio Nobel per il suo lavoro cruciale nella scoperta del DNA.

Francis Crick è morto nel luglio 2004, all'età di 88 anni, e Maurice Wilkins è morto nell'ottobre 2004, anche lui all'età di 88 anni.


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1937 – Florence Bell arriva nel laboratorio di William Astbury e prende le prime immagini a raggi X del DNA. Astbury fa un tentativo di struttura l'anno successivo.

1944 – Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty dimostrano che il DNA è il materiale che controlla l'eredità.

1952 - Rosalind Franklin prende "Foto 51", un'immagine altamente dettagliata della "B" o forma idratata di DNA. La foto viene poi vista da James Watson a sua insaputa.

Leggi di più sulla scoperta del DNA:

1953 – James Watson e Francis Crick propongono un modello per la struttura della molecola del DNA.

Pubblicano la struttura sulla rivista scientifica Natura e suggeriscono che la struttura indica la funzione del DNA.

1972 – Il DNA di due diversi organismi viene unito per la prima volta da Paul Berg, aprendo la strada alla modificazione genetica e agli alimenti geneticamente modificati.

1996 – Nasce la pecora Dolly. Dolly è il primo mammifero clonato da una cellula non embrionale. Il suo DNA è identico alla pecora da cui è stata clonata.


Rosalind Franklin ha sviluppato il suo interesse per la scienza a scuola e all'età di 15 anni ha deciso di diventare una chimica. Ha dovuto superare l'opposizione di suo padre, che non voleva che frequentasse l'università o diventasse una scienziata, preferiva che si dedicasse al lavoro sociale. Ha conseguito il dottorato di ricerca. in chimica nel 1945 a Cambridge.

Dopo la laurea, Rosalind Franklin rimase e lavorò per un po' a Cambridge e poi iniziò a lavorare nell'industria del carbone, applicando le sue conoscenze e abilità alla struttura del carbone. Da quella posizione è passata a Parigi, dove ha lavorato con Jacques Mering e ha sviluppato tecniche di cristallografia a raggi X, una tecnica all'avanguardia per esplorare la struttura degli atomi nelle molecole.


Storia del DNA

Gregor Medel, era conosciuto come il "padre della moderna genetica" fu responsabile della scoperta dei principi di base dell'ereditarietà, attraverso l'uso del suo giardino del monastero, attraverso il suo famoso esperimento sui piselli scoprì che i geni vengono in coppia e vengono ereditati in unità distinte.

Friedrich Miescher

Friedrich Miescher è stato il primo a lavorare sul DNA. Nel 1869 trovò il DNA lavorando sui leucociti, mentre indagando sulle cellule proteiche trovò proprietà inaspettate che non corrispondevano a quelle delle proteine. Originariamente chiamava il DNA "nucleina". A questo punto c'era poca o nessuna ricerca sul DNA.

Fredrick Griffith

Fredrick Griffith nel 1928 eseguì un esperimento che dimostrava che i batteri sono in grado di trasferire informazioni genetiche, questa è chiamata trasformazione. Nell'esperimento ha usato topi, ceppo non virulento/ruvido e ceppo virulento/liscio per vedere in quali condizioni i topi sarebbero morti se iniettati con i ceppi. A questo punto la ricerca del DNA spettava ai raggi X di H. Muller che mostrano indurre mutazioni in modo dose-dipendente.

Oswald Avery

Oswald Avery era nel campo dell'immunochimica, è stato il primo biologo molecolare e un pioniere in questo campo. È noto soprattutto per il suo esperimento che ha isolato il DNA come materiale di cui sono fatti geni e cromosomi. Avery ha scoperto che la trasformazione dei batteri era dovuta al DNA, quando gli scienziati in precedenza pensavano che i tratti fossero portati dalle proteine.

Barbara McClintock

McClintock ha scoperto la trasposizione e ha utilizzato queste informazioni per dimostrare che i geni sono i responsabili dell'attivazione e della disattivazione delle caratteristiche fisiche. Ha lavorato allo sviluppo di teorie per mostrare la soppressione e l'espressione dell'informazione genetica da una generazione di piante di mais all'altra.

Erwin Chargaff

Erwin Chargaff nel 1950 scoprì due regole per dimostrare che il DNA aveva una struttura a doppia elica. La prima regola è che il DNA ha un'uguale percentuale di adenina rispetto alla timina e un'uguale percentuale di guanina rispetto alla citosina. La seconda regola è che l'adenina e la timina sono sempre accoppiate e non possono essere incrociate, lo stesso con la guanina e la citosina. All'epoca la ricerca sul DNA era al punto in cui le persone avevano appena dimostrato che il materiale genico può essere trasferito tra le cellule batteriche e il DNA trasmette le caratteristiche fisiche e mentali attraverso generazioni diverse.

Maurice Wilkins

Maurice Wilkins originariamente studiava molecole biologiche come DNA e virus usando microscopi. Tuttavia, nel 1951 iniziò a lavorare con Franklin producendo raggi X del DNA, che aiutarono Watson e Crick a sviluppare il loro modello di DNA. La ricerca dipendeva dalle regole di Chargaff dell'epoca.

Rosalind Franklin

Rosalind Franklin nel 1951 fece dei raggi X delle immagini di diffrazione del DNA che mostravano la forma elicoidale della molecola. La sua scoperta ha aiutato Watson e Crick dal loro modello di DNA. All'epoca la ricerca spettava alle regole di Chargaff su come il DNA avesse una struttura a doppia elica.

James Watson e Francis Crick

James Watson e Francis Crick hanno lavorato insieme nel 1953 per costruire il primo modello tridimensionale di una struttura del DNA che ha aiutato altri scienziati a comprendere il DNA in modo più approfondito. A questo punto la ricerca sul DNA dipendeva dalle regole di Chargaff sul DNA avente una struttura a doppia elica.


Contenuti

Teorie antiche Modifica

Le prime teorie sull'ereditarietà più influenti furono quelle di Ippocrate e Aristotele. La teoria di Ippocrate (forse basata sugli insegnamenti di Anassagora) era simile alle idee successive di Darwin sulla pangenesi, coinvolgendo materiale ereditario che si raccoglie da tutto il corpo. Aristotele suggerì invece che il principio formativo (non fisico) di un organismo fosse trasmesso attraverso il seme (che considerava una forma purificata di sangue) e il sangue mestruale della madre, che interagiva nell'utero per dirigere lo sviluppo precoce di un organismo. [1] Sia per Ippocrate che per Aristotele - e per quasi tutti gli studiosi occidentali fino alla fine del XIX secolo - l'eredità dei caratteri acquisiti era un fatto presumibilmente ben stabilito che qualsiasi teoria adeguata dell'ereditarietà doveva spiegare. Allo stesso tempo, si pensava che le singole specie avessero un'essenza fissa, tali cambiamenti ereditati erano semplicemente superficiali. [2] Il filosofo ateniese Epicuro osservò le famiglie e propose il contributo di maschi e femmine di caratteri ereditari ("atomi spermatici"), notò tipi di eredità dominanti e recessivi e descrisse la segregazione e l'assortimento indipendente di "atomi spermatici". [3]

Nella Charaka Samhita del 300 d.C., gli antichi scrittori medici indiani vedevano le caratteristiche del bambino come determinate da quattro fattori: 1) quelle del materiale riproduttivo della madre, (2) quelle dello sperma del padre, (3) quelle della dieta del madre incinta e (4) quelli che accompagnano l'anima che entra nel feto. Ciascuno di questi quattro fattori aveva quattro parti che creavano sedici fattori, dei quali il karma dei genitori e dell'anima determinava quali attributi predominavano e quindi conferiva al bambino le sue caratteristiche. [4]

Nel IX secolo d.C., lo scrittore afro-arabo Al-Jahiz considerò gli effetti dell'ambiente sulla probabilità di sopravvivenza di un animale. [5] Nel 1000 d.C., il medico arabo Abu al-Qasim al-Zahrawi (noto come Albucasis in Occidente) fu il primo medico a descrivere chiaramente la natura ereditaria dell'emofilia nel suo Al-Tasrif. [6] Nel 1140 d.C., Judah HaLevi descrisse tratti genetici dominanti e recessivi in ​​The Kuzari. [7]

Teoria della preformazione Modifica

La teoria della preformazione è una teoria biologica dello sviluppo, rappresentata nell'antichità dal filosofo greco Anassagora. Riapparve in epoca moderna nel XVII secolo per poi prevalere fino al XIX secolo. Un altro termine comune a quel tempo era la teoria dell'evoluzione, anche se "evoluzione" (nel senso di sviluppo come puro processo di crescita) aveva un significato completamente diverso da quello odierno. I preformisti presumevano che l'intero organismo fosse preformato nello sperma (animalkulismo) o nell'ovulo (ovismo o ovulismo) e doveva solo dispiegarsi e crescere. A ciò si contrappone la teoria dell'epigenesi, secondo la quale le strutture e gli organi di un organismo si sviluppano solo nel corso dello sviluppo individuale (ontogenesi). L'epigenesi era stata l'opinione dominante fin dall'antichità e fino al XVII secolo, ma fu poi sostituita da idee preformiste. A partire dal XIX secolo l'epigenesi poté nuovamente affermarsi come visione valida fino ai nostri giorni. [8] [9]

Sistematica e ibridazione delle piante Modifica

Nel XVIII secolo, con una maggiore conoscenza della diversità vegetale e animale e la conseguente maggiore attenzione alla tassonomia, iniziarono ad apparire nuove idee sull'ereditarietà. Linneo e altri (tra cui Joseph Gottlieb Kölreuter, Carl Friedrich von Gärtner e Charles Naudin) condussero ampi esperimenti con l'ibridazione, in particolare gli ibridi tra specie. Gli ibridatori di specie hanno descritto un'ampia varietà di fenomeni di ereditarietà, tra cui la sterilità ibrida e l'elevata variabilità degli incroci posteriori. [10]

I coltivatori di piante stavano anche sviluppando una serie di varietà stabili in molte importanti specie di piante. All'inizio del XIX secolo, Augustin Sageret stabilì il concetto di dominanza, riconoscendo che quando alcune varietà vegetali vengono incrociate, certe caratteristiche (presenti in un genitore) di solito compaiono nella prole, scoprì anche che alcune caratteristiche ancestrali trovate in nessuno dei genitori possono apparire in prole. Tuttavia, i coltivatori di piante hanno fatto pochi tentativi per stabilire una base teorica per il loro lavoro o per condividere le loro conoscenze con l'attuale lavoro di fisiologia, [11] sebbene Gartons Agricultural Plant Breeders in Inghilterra abbia spiegato il loro sistema. [12]

Tra il 1856 e il 1865, Gregor Mendel condusse esperimenti di allevamento utilizzando la pianta di pisello Pisum sativum e ha tracciato i modelli di ereditarietà di alcuni tratti. Attraverso questi esperimenti, Mendel vide che i genotipi ei fenotipi della progenie erano prevedibili e che alcuni tratti erano dominanti su altri. [13] Questi modelli di ereditarietà mendeliana hanno dimostrato l'utilità di applicare le statistiche all'ereditarietà. Hanno anche contraddetto le teorie del XIX secolo sull'ereditarietà mista, mostrando, piuttosto, che i geni rimangono discreti attraverso più generazioni di ibridazione. [14]

Dalla sua analisi statistica, Mendel definì un concetto che descrisse come carattere (che nella sua mente vale anche per "determinante di quel carattere"). In una sola frase del suo scritto storico usò il termine "fattori" per designare il "materiale che crea" il carattere: "Per quanto riguarda l'esperienza, troviamo in ogni caso confermato che la progenie costante si può formare solo quando l'uovo cellule e il polline fertilizzante sono spenti come il carattere in modo che entrambi siano forniti del materiale per creare individui abbastanza simili, come nel caso della normale fecondazione delle specie pure.Dobbiamo quindi ritenere certo che fattori esattamente simili debbano essere all'opera anche nella produzione delle forme costanti nelle piante ibride." (Mendel, 1866).

Il lavoro di Mendel è stato pubblicato nel 1866 come "Versuche über Pflanzen-Hybriden" (Esperimenti sull'ibridazione delle piante) nel Verhandlungen des Naturforschenden Vereins zu Brünn (Atti della Società di Storia Naturale di Brünn), in seguito a due conferenze che tenne sull'opera all'inizio del 1865. [15]

Pangenesi Modifica

Il lavoro di Mendel fu pubblicato su una rivista scientifica relativamente oscura e non ricevette alcuna attenzione nella comunità scientifica. Invece, le discussioni sulle modalità dell'ereditarietà sono state galvanizzate dalla teoria di Darwin dell'evoluzione per selezione naturale, in cui sembravano essere richiesti meccanismi di eredità non lamarckiana. La stessa teoria dell'ereditarietà di Darwin, la pangenesi, non ha incontrato un grande grado di accettazione. [16] [17] Una versione più matematica della pangenesi, che lasciò cadere gran parte dei residui lamarckiani di Darwin, fu sviluppata come scuola "biometrica" ​​dell'ereditarietà dal cugino di Darwin, Francis Galton. [18]

Plasma germinale Modifica

Nel 1883 August Weismann condusse esperimenti su topi riproduttori a cui era stata rimossa la coda chirurgicamente. I suoi risultati - che la rimozione chirurgica della coda di un topo non ha avuto alcun effetto sulla coda della sua prole - hanno sfidato le teorie della pangenesi e del lamarckismo, secondo cui i cambiamenti a un organismo durante la sua vita potrebbero essere ereditati dai suoi discendenti. Weismann propose la teoria dell'ereditarietà del plasma germinale, che sosteneva che l'informazione ereditaria fosse trasportata solo negli spermatozoi e nelle cellule uovo. [19]

Hugo de Vries si chiedeva quale potesse essere la natura del plasma germinale, e in particolare si chiedeva se il plasma germinale fosse mescolato o meno come vernice o se l'informazione fosse trasportata in pacchetti discreti che rimanevano intatti. Nel 1890 stava conducendo esperimenti di allevamento con una varietà di specie di piante e nel 1897 pubblicò un articolo sui suoi risultati che affermava che ogni tratto ereditato era governato da due particelle discrete di informazioni, una da ciascun genitore, e che queste particelle erano passate intatto fino alla generazione successiva. Nel 1900 stava preparando un altro articolo sui suoi ulteriori risultati quando gli fu mostrata una copia del documento di Mendel del 1866 da un amico che pensava potesse essere rilevante per il lavoro di de Vries. Andò avanti e pubblicò il suo articolo del 1900 senza menzionare la priorità di Mendel. Più tardi quello stesso anno un altro botanico, Carl Correns, che aveva condotto esperimenti di ibridazione con mais e piselli, stava cercando nella letteratura esperimenti correlati prima di pubblicare i propri risultati quando si imbatté nell'articolo di Mendel, che aveva risultati simili al suo. Correns accusò de Vries di appropriarsi della terminologia dell'articolo di Mendel senza riconoscergli né riconoscerne la priorità. Allo stesso tempo, un altro botanico, Erich von Tschermak, stava sperimentando l'allevamento dei piselli e produceva risultati come quelli di Mendel. Anch'egli scoprì l'articolo di Mendel mentre cercava nella letteratura un lavoro pertinente. In un successivo articolo de Vries lodò Mendel e riconobbe di aver solo esteso il suo lavoro precedente. [19]

Dopo la riscoperta dell'opera di Mendel ci fu una faida tra William Bateson e Pearson sul meccanismo ereditario, risolta da Ronald Fisher nella sua opera "The Correlation Between Relatives on the Supposition of Mendelian Inheritance".

Nel 1910, Thomas Hunt Morgan dimostrò che i geni risiedono su cromosomi specifici. In seguito dimostrò che i geni occupano posizioni specifiche sul cromosoma. Con questa conoscenza, Alfred Sturtevant, un membro della famosa fly room di Morgan, usando Drosophila melanogaster, ha fornito la prima mappa cromosomica di qualsiasi organismo biologico. Nel 1928, Frederick Griffith dimostrò che i geni potevano essere trasferiti. In quello che ora è noto come esperimento di Griffith, le iniezioni in un topo di un ceppo mortale di batteri che erano stati uccisi dal calore trasferivano informazioni genetiche a un ceppo sicuro dello stesso batterio, uccidendo il topo.

Una serie di scoperte successive ha portato a rendersi conto decenni dopo che il materiale genetico è costituito da DNA (acido desossiribonucleico) e non, come si credeva ampiamente fino ad allora, da proteine. Nel 1941, George Wells Beadle e Edward Lawrie Tatum hanno dimostrato che le mutazioni nei geni causavano errori in fasi specifiche delle vie metaboliche. Ciò ha mostrato che geni specifici codificano per proteine ​​specifiche, portando all'ipotesi "un gene, un enzima". [20] Oswald Avery, Colin Munro MacLeod e Maclyn McCarty dimostrarono nel 1944 che il DNA contiene le informazioni del gene. [21] Nel 1952, Rosalind Franklin e Raymond Gosling produssero un modello di diffrazione dei raggi X straordinariamente chiaro che indicava una forma elicoidale. Usando questi raggi X e le informazioni già note sulla chimica del DNA, James D. Watson e Francis Crick hanno dimostrato la struttura molecolare del DNA nel 1953. [22] Insieme, queste scoperte hanno stabilito il dogma centrale della biologia molecolare, che afferma che le proteine sono tradotti dall'RNA che viene trascritto dal DNA. Da allora è stato dimostrato che questo dogma ha delle eccezioni, come la trascrizione inversa nei retrovirus.

Nel 1972, Walter Fiers e il suo team dell'Università di Gand furono i primi a determinare la sequenza di un gene: il gene per la proteina di rivestimento del batteriofago MS2. [23] Richard J. Roberts e Phillip Sharp hanno scoperto nel 1977 che i geni possono essere suddivisi in segmenti. Ciò ha portato all'idea che un gene può produrre diverse proteine. Il sequenziamento riuscito dei genomi di molti organismi ha complicato la definizione molecolare del gene. In particolare, i geni non sempre siedono fianco a fianco sul DNA come perline separate. Invece, le regioni del DNA che producono proteine ​​distinte possono sovrapporsi, così che emerge l'idea che "i geni sono un lungo continuum". [24] [25] È stato ipotizzato per la prima volta nel 1986 da Walter Gilbert che né il DNA né la proteina sarebbero stati necessari in un sistema così primitivo come quello di uno stadio molto primitivo della terra se l'RNA potesse fungere sia da catalizzatore che da informazione genetica processore di archiviazione.

Lo studio moderno della genetica a livello del DNA è noto come genetica molecolare e la sintesi della genetica molecolare con l'evoluzione darwiniana tradizionale è nota come sintesi evolutiva moderna.


Il giorno in cui gli scienziati hanno scoperto il ‘segreto della vita’

Il luogo: The Eagle, un pub geniale e punto di ristoro preferito per il personale, gli studenti e i ricercatori che lavorano presso il vecchio laboratorio Cavendish dell'Università di Cambridge nella vicina Free School Lane.

La data: 28 febbraio 1953, un giorno in cui è stata fatta la storia vera e onesta.

Il pub di Cambridge, in Inghilterra, dove James Watson ha annunciato di aver "scoperto il segreto della vita".

Due uomini sono entrati nel rumoroso pub per creare ancora più rumore. Il primo era un batteriologo americano di 25 anni, alto, allampanato, con i capelli spettinati di nome James Watson. Il secondo, Francis Crick, era un fisico britannico di 37 anni che, secondo uno dei suoi rivali scientifici, sembrava "la disfatta di un bookmaker".

Con voci tonanti e spavalderia giovanile, lo strano duo si vantava di aver scoperto, nelle parole di Francis Crick — o almeno nella memoria di James Watson, ricordando le parole di Francis Crick — “ .”

In effetti, l'avevano. Quella stessa mattina, i due uomini hanno elaborato la struttura a doppia elica dell'acido desossiribonucleico, meglio noto a tutti i bambini di prima elementare come DNA.

Intendiamoci, non hanno scoperto il DNA. Quell'impresa scientifica fu effettivamente compiuta nel 1869 da Friedrich Miescher, un chimico fisiologico che lavorava a Basilea, in Svizzera. Miescher determinò che il DNA, un acido nucleico che si trova nel nucleo della cellula, era composto da zucchero, acido fosforico e diverse basi contenenti azoto. Ma per decenni nessuno sapeva molto della sua precisa funzione.

Nel 1944, un trio di scienziati, Oswald Avery, Colin Macleod e Maclyn McCarty, stabilirono che il DNA era il "principio di trasformazione", la sostanza che trasporta le informazioni genetiche. Tuttavia, rimanevano molti oppositori che ritenevano che la composizione chimica del DNA fosse troppo semplice per contenere dati così complessi e, invece, sostenevano che le proteine ​​dovessero contenere il vero materiale genetico.

Dimostrare come la semplice miscela di sostanze chimiche contenute nel DNA trasportasse una tale serie di informazioni richiedeva una delucidazione della sua struttura effettiva, riecheggiando un concetto vecchio di secoli nella storia della medicina e della scienza che continua fino ai giorni nostri: in particolare, si deve determinare la forma di un'unità biologica prima di poter iniziare a comprenderne la funzione.

Watson e Crick con un modello di DNA. La coppia era
fotografata al Cavendish Laboratory, Università di Cambridge, Regno Unito, nel maggio 1953.

Watson e Crick hanno lavorato con modelli tridimensionali per ricostruire la molecola del DNA, proprio come uno studente universitario usa quei fastidiosi bastoncini e palline per stipare per un esame di chimica organica.

A sole 50 miglia di distanza, tuttavia, un team di scienziati del King's College di Londra stava usando una tecnica relativamente nuova chiamata cristallografia a raggi X per studiare il DNA. Una di loro, Rosalind Franklin, è riuscita a prendere uno schema di diffrazione dei raggi X da un campione di DNA che mostrava una forma a croce o elicoidale chiaramente riconoscibile. All'insaputa di Franklin, uno dei suoi colleghi ha fatto vedere a Watson l'immagine pochi giorni prima.

L'immagine del DNA di Franklin ha confermato sperimentalmente la correttezza del modello teorico a doppia elica che Watson e Crick stavano sviluppando. Come Watson rifletté in seguito sull'importanza del 28 febbraio 1953: “La scoperta fu fatta quel giorno, non lentamente nel corso della settimana. È stato semplice all'istante che potresti spiegare questa idea a chiunque. Non era necessario essere uno scienziato potente per vedere come veniva copiato il materiale genetico”.

Finirono di costruire il loro ormai famoso modello il 7 marzo 1953.

Watson e Crick pubblicarono le loro scoperte nel numero del 25 aprile 1953 di Nature. Era una breve comunicazione che discuteva la doppia elica del DNA e suggeriva che i due filamenti di DNA gli consentivano di creare copie identiche di se stesso. Indipendentemente dalla brevità del rapporto, l'annuncio ha cambiato per sempre il mondo della medicina e della scienza.

Rosalind Franklin. Foto per gentile concessione dell'Henry Grant Archive/Museum di Londra.

Tragicamente, nel 1958 Rosalind Franklin morì di cancro alle ovaie. Aveva 37 anni. Watson e Crick, insieme a Maurice Wilkins (il collega di Franklin's che mostrò a Crick i suoi dati), vinsero il Premio Nobel per la Medicina o la Fisiologia nel 1962. Ma poiché le regole del Premio ne impediscono l'assegnazione postuma, Franklin non ricevette il credito che ha meritato così riccamente fino ad anni dopo la sua morte.

Nel suo libro di memorie del 1968, "La doppia elica", James Watson parla della sua rivalità tutt'altro che da gentiluomo con Rosalind Franklin e dell'apprezzamento che è arrivato ad acquisire per il suo brillante lavoro. Galant, forse, ma il credito era a corto di un dollaro e con parecchi giorni di ritardo.

Il 28 febbraio 1953 fu un giorno fondamentale nella storia umana, nella medicina e nella scienza, nonché un momento di trasformazione nelle vite di Watson e Crick. Purtroppo, è stato solo un altro giorno in laboratorio per la non celebrata Rosalind Franklin.

Dr. Howard Markel è il direttore del Center for the History of Medicine e George E. Wantz Distinguished Professor di Storia della Medicina presso l'Università del Michigan.

È autore o curatore di 10 libri, tra cui “Quarantine! Gli immigrati ebrei dell'Europa orientale e le epidemie di New York del 1892,” “Quando i germi viaggiano: sei principali epidemie che hanno invaso l'America dal 1900 e le paure che hanno scatenato” e “Un'anatomia della dipendenza: Sigmund Freud, William Halsted e la cocaina droga miracolosa.”

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Hai una domanda per il Dr. Markel su come è nato un aspetto particolare della medicina moderna? Inviaceli a [email protected]


28 febbraio: il giorno in cui gli scienziati hanno scoperto la doppia elica

Il luogo: The Eagle, un pub geniale e punto di ristoro preferito per il personale, gli studenti e i ricercatori che lavorano presso il vecchio laboratorio Cavendish dell'Università di Cambridge nella vicina Free School Lane.

La data: 28 febbraio 1953, un giorno in cui è stata fatta la storia vera e onesta.

Due uomini sono entrati nel rumoroso pub per creare ancora più rumore. Il primo era un batteriologo americano di 25 anni, alto, allampanato, con i capelli spettinati di nome James Watson. Il secondo, Francis Crick, era un fisico britannico di 37 anni che, secondo uno dei suoi rivali scientifici, sembrava la "rotta di un bookmaker".

With booming voices and youthful bravado, the odd duo bragged that they, in the words of Francis Crick -- or at least in the memory of James Watson recalling the words of Francis Crick -- "We have discovered the secret of life."

Indeed, they had. That very morning, the two men worked out the double helix structure of deoxyribonucleic acid, better known to every first-grader as DNA.

Mind you, they did not discover DNA. That scientific feat was actually accomplished in 1869 by Friedrich Miescher, a physiological chemist working in Basel, Switzerland. Miescher determined that DNA, a nucleic acid found in the cell's nucleus, was comprised of sugar, phosphoric acid, and several nitrogen containing bases. But for decades, no one quite knew much about its precise function.

In 1944, a trio of scientists, Oswald Avery, Colin Macleod, and Maclyn McCarty, determined that DNA was the "transforming principle," the substance that carries genetic information. Nevertheless, there remained many naysayers who felt that the chemical composition of DNA was far too simple to carry such complex data and, instead, argued that proteins must contain the true genetic material.

Proving how the simple brew of chemicals contained in DNA carried such an array of information required an elucidation of its actual structure, echoing a centuries' old concept in the history of medicine and science that continues to this very day: specifically, one must determine the form of a biological unit before one can begin to understand its function.

Watson and Crick worked with three-dimensional models to re-construct the DNA molecule, much as a college student uses those pesky sticks and balls to cram for an organic chemistry exam.

Only 50 miles away, however, a team of scientists at King's College in London was using a relatively new technique called X-ray crystallography to study DNA. One of them, Rosalind Franklin, succeeded in taking an X-ray diffraction pattern from a sample of DNA that showed a clearly recognizable cross or helical shape. Unbeknownst to Franklin, one of her colleagues let Watson see the image a few days earlier.

Franklin's DNA picture experimentally confirmed the correctness of the theoretical double helical model Watson and Crick were developing. As Watson later reflected on the importance of Feb. 28, 1953: "The discovery was made on that day, not slowly over the course of the week. It was simple instantly you could explain this idea to anyone. You did not have to be a high-powered scientist to see how the genetic material was copied".

They finished building their now-famous model on March 7, 1953.

Watson and Crick published their findings in the April 25, 1953, issue of Nature. It was a brief communication that discussed the double helix of DNA and suggested that the two strands of DNA allowed it to create identical copies of itself. Regardless of the report's brevity, the announcement changed the world of medicine and science forever.

Tragically, in 1958 Rosalind Franklin died of ovarian cancer. She was 37 years old. Watson and Crick, along with Maurice Wilkins (the colleague of Franklin's who showed Crick her data), won the Nobel Prize for Medicine or Physiology in 1962. But because the Prize rules prevent it from being awarded posthumously, Franklin did not receive the credit she so richly deserved until years after her death.

In his 1968 memoir, "The Double Helix," James Watson discusses his less-than-gentlemanly rivalry with Rosalind Franklin as well the appreciation he came to acquire for her brilliant work. Gallant, perhaps, but the credit was a dollar short and quite a few days too late.

Feb. 28, 1953, was a landmark day in human history, medicine and science as well as a transformative moment in the lives of Watson and Crick. Sadly, it was just another day in the laboratory for the unsung Rosalind Franklin.

Dr. Howard Markel is the director of the Center for the History of Medicine and the George E. Wantz Distinguished Professor of the History of Medicine at the University of Michigan.

He is the author or editor of 10 books, including "Quarantine! East European Jewish Immigrants and the New York City Epidemics of 1892," "When Germs Travel: Six Major Epidemics That Have Invaded America Since 1900 and the Fears They Have Unleashed" and "An Anatomy of Addiction: Sigmund Freud, William Halsted, and the Miracle Drug Cocaine."

This article, reprinted with permission from PBS Newshour, was originally published on February 28, 2013.


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Commenti:

  1. Woodman

    Stai facendo un errore. Posso dimostrarlo. Inviami un'e -mail a PM, parleremo.

  2. Mavrick

    Secondo me, è una domanda interessante, prenderò parte alla discussione. Lo so, che insieme possiamo arrivare a una risposta giusta.

  3. Arale

    Molte grazie per l'aiuto in questa materia.

  4. Munris

    Credo che tu abbia sbagliato. Sono sicuro. Proviamo a discuterne. Scrivimi in PM, parla.

  5. Julian

    Uh. La pelle d'oca è già andata.

  6. Goveniayle

    Mi scuso, ma per me sono necessarie alcune informazioni in più.



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