di Ludovica Forsinetti, Irene Gualerzi e Sofia Toti, 4Ec, Liceo classico Aristofane, Roma

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.

Kary Mullis è senza dubbio uno degli scienziati più eccentrici degli ultimi tempi. Ciò che ha scoperto, e che nel 1993 gli è valso il premio Nobel per la chimica, è una reazione in realtà molto semplice ma che ha rivoluzionato la biologia e ha permesso molti passi avanti anche in altri ambiti scientifici: la Pcr.

La scoperta: La Pcr (reazione a catena della polimerasi) consiste in una duplicazione artificiale in provetta di una sequenza selezionata di materiale genetico e principalmente due sono i vantaggi che ha comportato: l’elevato numero di copie realizzabili e il poter decidere esattamente la porzione di Dna da replicare. Per realizzare la Pcr è necessario preparare una miscela con: il doppio filamento di Dna in cui è presente la sequenza che si desidera replicare, due primer sintetizzati in laboratorio e complementari agli estremi della sequenza di interesse, una Dna Polimerasi termoresistente, i quattro desossiribonucleosidi trifosfati e sali di magnesio. La reazione avviene in tre fasi; durante la prima, la denaturazione, il Dna viene riscaldato in modo da far separare naturalmente i due filamenti. Quando questo è avvenuto inizia la seconda fase, la rinaturazione: viene abbassata la temperatura cosi che i primer riescano ad appaiarsi alle loro sequenze complementari. Infine l’ultima fase, l’allungamento: la Dna Polimerasi comincia a sintetizzare i nuovi filamenti a partire dai primer. A questo punto la reazione ricomincia e può essere ripetuta fino ad ottenere il numero di copie necessarie allo studio.

Il problema del brevetto: Dopo il grande successo di Kary Mullis tuttavia molti ex-colleghi che lavoravano con lui alla Cetus non vollero riconoscere il suo grande apporto alla scienza del tempo. Infatti nel 1971 due scienziati, Gobind Khorana e Kjell Kleppe, introdussero un procedimento chiamato replicazione di riparo attraverso cui erano riusciti a duplicare e successivamente quadruplicare una piccola molecola sintetica grazie a due primer e Dna polimerasi. Il procedimento di Mullis invece consisteva nell’esecuzione di ripetuti cicli termici per amplificare in modo veloce ed esponenziale una qualsiasi piccola sequenza di Dna e successivamente, in collaborazione con Saiki, nell’introduzione della polimerasi termostabile. Nonostante ciò molti altri scienziati compresero l’importanza del suo procedimento tanto che Kary Mullis, nel 1993, ottenne, oltre al Nobel per la chimica, un bonus da diecimila dollari dalla Cetus, mentre la Cetus stessa incassò trecento milioni di dollari dopo la vendita del brevetto alla Roche Molecular Systems. Dopo la vendita la compagnia DuPont, non essendo riuscita a comprare il brevetto dalla Cetus, tentò di mettere di nuovo in discussione il ruolo di Mullis nella Pcr ribadendo come fosse già stata introdotta nel 1971. Tuttavia non ebbe successo e il brevetto venne riconfermato a Mullis nel 1991. Come sostenne l’antropologo Paul Rabinow nel suo libro sulla Pcr, ad ora le opinioni si dividono in due: alcuni considerano la Pcr come frutto esclusivamente del lavoro di questo scienziato e altri come frutto di un lavoro di gruppo, in ogni caso possiamo riconoscere a Mullis il merito di aver messo insieme le conoscenze precedenti e di aver avuto un colpo di genio che rivoluzionò la chimica.

Usi della Pcr: Al giorno d’oggi i campi di applicazione della Pcr sono vari. Fondamentale ad esempio, è la sua applicazione nella diagnosi di infezioni batteriche e virali, come nel caso di infezione da virus Hiv e Sars-Cov-2 e nella diagnosi delle malattie genetiche.

Numerose sono le applicazioni di questa tecnica anche in medicina legale: grazie all’applicazione di sequenze ripetute sul Dna, che variano di lunghezza da individuo a individuo, si può identificare una persona attraverso la sua impronta molecolare. Anche minime quantità di Dna possono

essere isolati da una scena del crimine ed essere confrontati ad un database enorme di Dna dei criminali. L’impronta genetica è egualmente utilizzata nei test di paternità.

Un’applicazione entusiasmante della Pcr è l’analisi filogenetica del Dna da fonti antiche, come quella che si trova nelle ossa recuperate dei Neanderthal, dai tessuti congelati dei mammut o dal cervello delle mummie egiziane. In alcuni casi il Dna altamente degradato da queste fonti potrebbe essere riassemblato durante le prime fasi dell’amplificazione.

Bibliografia:

Biologia molecolare, Amaldi e altri, casa editrice Ambrosiana 2018

Enciclopedia Treccani

Wikipedia News-medical.net New York Times

Il nuovo invito alla biologia.blu di Helena Curtis e altri, Zanichelli seconda edizione