di Antonio Boccarusso, III A, Liceo Salvatore Di Giacomo, San Sebastiano al Vesuvio

Questo saggio partecipa al concorso Hansel e Greta. Il vincitore verrà designato sulla base del numero di voti ricevuti e della valutazione da parte di una giuria di qualità. Le votazioni partiranno il 15 giugno 2020. Per votare cliccare su questo link, selezionare il tema desiderato e cliccare sul pulsante “vota” in fondo alla pagina.

Di certo è incredibile pensare che la vita possa dipendere da un’unica molecola, ma in effetti è proprio così. Nel 1953 due scienziati James Watson e Francis Crick scoprirono la struttura dell’acido desossiribonucleico, chiamato comunemente DNA, descrivendone in modo completo il meccanismo che porta alla sua duplicazione. Tale scoperta ottenne nel 1962 il Premio Nobel per la Medicina. Dietro alla scoperta della molecola vi è, tuttavia, una lunga e costante storia di sperimentazione e studi, senza la quale i due ricercatori statunitensi non avrebbero potuto comprendere la natura del DNA. Essa, infatti, era già stata individuata nel nucleo delle cellule grazie al lavoro compiuto dalla cristallografa Rosalind Franklin e dal biochimico Friedrich Miescher che decise di chiamare nucleina. Nel 1944 dopo una serie di esperimenti e studi effettuati sui microrganismi, alcuni scienziati giunsero alla conclusione che il DNA fosse una molecola in grado di svolgere la funzione fondamentale di trasmettere il codice genetico da un organismo all’altro, e dunque i cosiddetti caratteri ereditari. La scoperta di Watson e Crick ha, però, il merito di aver individuato la struttura a doppia elica del DNA, composta da due filamenti di molecole, dette nucleotidi, i quali si avvolgono tra di loro dando, dunque, alla molecola risultante la forma ad elica. Naturalmente sono stati poi condotti ulteriori studi che hanno approfondito l’interpretazione del codice genetico, permettendo di comprendere come l’organismo possa decodificare le informazioni, al fine di sintetizzare le proteine necessarie al proprio sviluppo. La scoperta del DNA e della sua struttura rappresenta una tappa fondamentale della biologia che, in seguito, ha portato a comprendere alcune funzioni operative dei geni e da queste le cause e la natura di alcune malattie. Ogni funzione vitale è sotto il controllo di questa molecola. Diremo che il DNA sta alla vita così come gli atomi stanno alla materia. Come sappiamo il DNA presenta 4 basi azotate formate rispettivamente da uno zucchero pentoso (5 atomi di carbonio) legato ad un gruppo fosfato. Il legame tra i nucleotidi avviene sempre allo stesso modo: adenina-timina, citosina-guanina. Adenina e guanina vengono dette purine per la struttura a doppio anello, mentre la citosina e timina sono dette pirimidine poiché presentano un unico anello. La funzionalità della molecola dipende dalla sua struttura. In particolare, essa dipende da vari fattori come ad esempio la lunghezza che intercorre tra l’angolo di legame che si instaura tra un nucleotide e l’altro o la forza elettrostatica dovuta ai legami ionici. I due ricercatori teorizzarono che l’ossatura della molecola fosse costituita da sottounità saldate tra loro da legami che non sono allineati lungo una retta. Ognuna di esse è inclinata di 36° rispetto alla successiva, e di conseguenza la struttura compie una rotazione di 360°. Da qui si spiega la struttura elicoidale. I risultati di questa scoperta vennero riportati in una “Lettera”, divenuta come abbiamo visto fondamentale, pubblicata il 25 Aprile del 1953. Nel successivo libro “La doppia elica” Watson racconta che, nonostante l’incredibile scoperta, non sfuggì alla loro attenzione il fatto che l’appaiamento tra un nucleotide e l’altro possa costituire un possibile meccanismo di duplicazione del materiale genetico. Ciò che avevano scoperto non era il segreto della vita, ma dell’ereditarietà: avevano svelato la forma fisica della struttura biologica con cui le sequenze genetiche vengono copiate e poi riprodotte nelle cellule figlie. Il DNA, in realtà, ha un ruolo che va al di là della semplice duplicazione di sé stesso. Gli acidi nucleici, infatti, nella cellula svolgono diverse funzioni tra cui il controllo della produzione delle proteine. Esse sono costituite da amminoacidi che possono essere “trascritti” solamente da una specifica sequenza di DNA, legandoli in modo covalente correttamente tra di loro e formando lunghe catene polipeptidiche come l’emoglobina. Decisivo è stato, tuttavia, il lavoro compiuto dalla cristallografa Rosalind Franklin che, tramite immagini scattate mediante il metodo di diffrazione dei raggi X, riuscì a proporre un primo modello del DNA. Se i dati da lei ottenuti non fossero stati pubblicati, i tentativi di descrivere la struttura del DNA sarebbero andati a vuoto. Il lavoro della Franklin era strettamente connesso al successo ottenuto dal biofisico Maurice Wilkins nel preparare campioni di DNA con fibre orientate in modo estremamente regolare e dunque adatte ad essere sottoposte a tale metodologia.
Ulteriori studi dimostrarono che:
-La percentuale dei 4 tipi di nucleotidi è sempre la stessa nel DNA proveniente da cellule di tessuti differenti;
-La composizione delle molecole di DNA non è influenzata da fattori esterni;
-Il rapporto tra la percentuale di adenina e guanina varia da una specie all’altra e che ciò suggerisce una relazione con il “significato” del messaggio scritto nella biomolecola;
-In tutte le specie la quantità di adenina è uguale a quella della timina(A=T) e quella della guanina è uguale alla quantità della citosina(G=C), e di conseguenza la quantità totale delle purine(A+G) è uguale a quella delle pirimidine(T+C).
Nel DNA è contenuta la maggior parte dell’informazione genetica. I cromosomi sono piccoli pacchetti di DNA condensato. Ogni cromosoma presenta 2 cromatidi fratelli, legati in prossimità della regione centrale detta centromero. E’ proprio grazie a questo minuscolo corpo che il DNA viene trasferito da un organismo all’altro. Durante il processo riproduttivo della cellula detto meiosi, i cromosomi si separano mediante vari processi che portano alla formazione di 4 cellule aploidi, in cui è presente un unico set cromosomico, ovvero un solo cromosoma per ogni tipo. La cellula sessuale che ospita i cromosomi è detta gamete.
Come ribadito più volte, tutto ciò rappresenta un passo fondamentale per la storia dell’evoluzione e soprattutto per la genetica. Oltre alla maestosità della scoperta stupisce dapprima il fatto che, nonostante gli scienziati non disponessero di mezzi tecnologici all’avanguardia come oggi, abbiano continuato nella loro ricerca portando agli stupefacenti risultati qui sopra elencati.

Credits immagine: Darwin Laganzon da Pixabay