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Dalle grandi molecole alla vita "in provetta,, Dalle grandi molecole alla vita "in provetta,, Nei primi anni di questo secolo i biologi giunsero alla conoscenza del gene per via indiretta, attraverso lo studio del modo con cui si ereditano i caratteri. Il carattere osservabile macroscopicamente (per esempio occhi bruni è occhi celesti) è comandato da un'unità ereditaria estremamente piccola, tanto da essere invisibile al microscopio ordinario, situata nella cellula uovo. Si dimostrò poi che queste unità, chiamate geni sono localizzate, in un ordine definito e costante, sui cromosomi, filamenti visibili al microscopio, del diametro di mezzo millesimo di millimetro all'incirca. Tutti i caratteri di un individuo sono dunque rappresentati da tante unità che trovano posto nel nucleo di una cellula, cioè in un volume di pochi millesimi di millimetro cubico. I geni erano concepiti come particelle materiali piccolissime; si conosceva il modo con cui si trasmettono ereditariamente attraverso le cellule germinali o gameti secondo le leggi di Mendel, ma poco o nulla si sapeva sulla loro natura (si pensava che fossero macromolecole di proteina) e ancor meno sul modo con cui, durante lo sviluppo individuale, esplicano la loro azione. L'acido DNA Da circa una ventina di anni a questa parte la genetica ha fatto progressi meravigliosi in questo campo dell'esplorazione del microcosmo. Innanzitutto si è dimostrato che il materiale di cui sono costituiti ì geni non è una proteina, ma un acido organico di struttura piuttosto complessa, l'acido desossiribonucleico (DNA). Poi si è riconosciuto che la molecola di DNA ha la struttura di una doppia spirale, grossolanamente assimilabile ad una scala a sviluppo elicoidale, i cui scalini sono rappresentati da basi puriniche e pirimidiniche affrontate a due a due. Le basì sono quattro: adertimi, citosina, guarànà, timina che si indicano di solito con le loro iniziali. Poi venne la scoperta più sensazionale: la decifrazione del codice genetico. Ad essa si giunse in varie tappe, che si susseguirono rapidamente fra il 1957 e il 1964, per opera di Ochoa, Kornberg, Nirenberg (altrettanti Premi Nobel). Si riuscì a stabilire che l'informazione ereditaria è iscritta sulla molecola di DNA con la sequenza delle quattro basi, cioè dei segni a c g t. Ogni gruppo di tre basi (tripletta) ha un preciso significato, in quanto indica un determinato aminoacido che deve venire catturato nell'ambiente, cioè nel citoplasma della cellula, e messo in posizione a costituire una catena molecolare formata dalla sequenza di tanti aminoacidi, cioè una molecola di una determinata proteina. Il gene è dunque un segmento del lungo nastro di DNA, costituito da un certo numero di triplette (circa 500) e porta un'informazione precisa, relativa ad un tipo di proteina. Poiché le proteine (proteine di struttura, oppure enzimi) sono la base dei caratteri dell'organismo, i geni controllano tutti i caratteri. Sintesi proteica Si è potuto ottenere la formazione di determinate proteine in provetta, con un miscuglio di DNA, di amimoacidi, e di alcuni enzimi. Il meccanismo con cui avviene la sintesi delle proteine è abbastanza bene conosciuto: l'informazione scritta sul filamento di DNA è dapprima trascritta su di un'altro acido nucleico, il Ribonucleico (RNA) che si porta dal nucleo nel citoplasma, su piccolissimi organuli cellulari, i ribosomi. Qui, con l'intervento di altri'acidi ribonucleici, avviene il montaggio della molecola proteica. Per esempio: una cellula deve formare la proteina caratteristica del sangue, l'emoglobina: i geni dell'emoglobina trascrivono l'informazione sull'RNA, questo si porta sui ribosomi (e perciò è chiamato messaggero) e lì dirige il montaggio, disponendo che venga catturato un determinato aminoacido, per esempio la serina, poi una molecola di valina, poi una di lisina, poi nuovamente una se rina, e così via. L'informazione può essere sbagliata, in consegueivu. di una mutazione intervenuta nel gene: per esempio se nella catena dell'emoglobina, in un dato punto, invece di una molecola di acido glutammico ne viene legata una dì valina, si ha un'emoglobina anormale, chiamata emoglobina S. L'individuo affetto da questa anomalia, ha globuli rossi anormali (falciformi) ed è malato, destinato a morte precoce. il mito di Faust Queste scoperte mirabili, che hanno portato l'indagine di fenomeni biologici fondamentali, quali la riproduzione e l'eredità, al livello molecolare, sono stati coronati, negli ultimi mesi da altre realizzazioni anche più sorprendenti. Kornberg, lo scorso anno, è riuscito a fare riprodurre « in vitro », cioè in provetta, l'intero cromosoma di un virus batterico (batteriofago). Questi cromosomi, introdotti in altrettanti batteri, si sono comportati esattamente come cromosomi derivati da normale riproduzione « in vivo », cioè nel corpo del batterio di cui sono parassiti. Si sono cioè riprodotti ulteriormente e hanno ricostituito altrettante particelle virali complete. E' fresca di poche settimane la notizia che un gruppo di ricercatori della Harvard University di Boston (Usa) è riuscito ad isolare un singolo gene. Quasi tutte le ricerche cui abbiamo accennato sono state fatte su batteri, specialmente sul batterio della dissenteria, « escherichia coli ». Con una tecnica estremamente ingegnosa e complicata, Beckwith e i suoi collaboratori sono riusciti ad isolare esattamente il segmento di DNA che corrisponde al gene « lac », il quale comanda la costruzione dì una particolare specie di proteina. E' stato dato grande rilievo a questa scoperta, la quale, nel contesto delle altre cui abbiamo rapidamente accennato, non è da meno, per importanza scientìfica, della esplorazione della Luna. L'Isolamento di un singolo gene permetterà infatti di indagare molti problemi ancora oscuri relativi alla funzionalità dei geni. Contribuirà certamente a portar luce sui fenomeni del loro funzionamento nonché del differenziamento embrionale, cioè sul perché in alcune cellule taluni geni entrano in funzione, mentre altri tacciono. Si potrà fare funzionare una poltiglia costituita da un gene puro in provetta, trovare i sistemi che ne attivano o ne inibiscono l'attività, scoprire le relazioni esistenti fra diversi geni e 1 loro prodotti, ecc. e quindi è lecito attendersi dalle ricerche che si potranno fare con la nuova tecnica informazioni preziose anche dal punto di vista medico. Non è mancata, da parte degli stessi scopritori, una nota di apprensione e quasi dì sgomento. Perché? Certo ci si approssima alla realizzazione del mito di Faust: la formazione dell'omuncolo nella fiala. E questa prospettiva riempie l'animo di spavento. In realtà questa possibilità appare ancora assai remota. Giuseppe Montalenti Direttore dell'Istituto di genetica presso l'Università di Roma r4—\