Povestea ADN-ului

(Oaia Dolly a fost primul mamifer mare care a fost clonat. )

Cele trei litere „ADN” au devenit acum sinonime cu rezolvarea crimelor și testarea genetică. ADN-ul poate fi extras din păr, sânge sau salivă. ADN-ul fiecărei persoane este unic și este posibil să se detecteze diferențele dintre indivizii dintr-o specie pe baza acestor caracteristici unice.

Analiza ADN-ului are multe aplicații practice dincolo de criminalistică. La oameni, testarea ADN-ului este aplicată în numeroase utilizări: determinarea paternității, urmărirea genealogiei, identificarea agenților patogeni, cercetarea arheologică, urmărirea focarelor de boli și studierea tiparelor de migrație umană. În domeniul medical, ADN-ul este utilizat în diagnosticare, dezvoltarea de noi vaccinuri și terapia cancerului. Acum este posibil să se determine predispoziția la boli prin analizarea genelor.

Fiecare celulă umană are 23 de perechi de cromozomi: un set de cromozomi este moștenit de la părintele feminin și celălalt set este moștenit de la părintele masculin. Există și un genom mitocondrial, moștenit exclusiv de la părintele feminin, care poate fi implicat în tulburări genetice moștenite. Pe fiecare cromozom, există mii de gene care sunt responsabile pentru determinarea genotipului și fenotipului individului. O genă este definită ca o secvență de ADN care codifică un produs funcțional. Genomul haploid uman conține 3 miliarde de perechi de baze și are între 20.000 și 25.000 de gene funcționale.

14.1 Baza istorică a înțelegerii moderne

Înțelegerea noastră actuală a ADN-ului a început cu descoperirea acizilor nucleici, urmată de dezvoltarea modelului cu dublu helix. În anii 1860, Friedrich Miescher (Figura 14.2), de profesie medic, a izolat substanțele chimice bogate în fosfați din globulele albe (leucocite). El a numit aceste substanțe chimice (care în cele din urmă ar fi cunoscute sub numele de ADN) nucleină, deoarece au fost izolate din nucleele celulelor.

(Friedrich Miescher (1844–1895) a descoperit acizii nucleici.)

O jumătate de secol mai târziu, în 1928, bacteriologul britanic Frederick Griffith a raportat prima demonstrație a transformării bacteriene – un proces în care ADN-ul extern este preluat de o celulă, modificându-i astfel morfologia și fiziologia. Griffith și-a condus experimentele cu Streptococcus pneumoniae, o bacterie care provoacă pneumonie. Griffith a lucrat cu două tulpini ale acestei bacterii numite aspre (R) și netede (S). (Cele două tipuri de celule au fost numite „aspre” și „netede” după apariția coloniilor lor crescute pe o placă de agar nutritiv.)

Tulpina R este nepatogenă (nu provoacă boală). Tulpina S este patogenă (cauzatoare de boli) și are o capsulă în afara peretelui celular. Capsula permite celulei să scape de răspunsurile imune ale șoarecelui gazdă.

Când Griffith a injectat tulpina S vie în șoareci, aceștia au murit din cauza pneumoniei. În schimb, atunci când Griffith a injectat tulpina R vie în șoareci, aceștia au supraviețuit. Într-un alt experiment, când a injectat șoareci cu tulpina S ucisă de căldură, au supraviețuit și ei. Acest experiment a arătat că singura capsula nu a fost cauza morții. Într-un al treilea set de experimente, un amestec de tulpină R vie și tulpină S ucisă de căldură a fost injectat în șoareci și, spre surprinderea lui, șoarecii au murit. După izolarea bacteriilor vii de la șoarecele mort, a fost recuperată doar tulpina S de bacterii. Când această tulpină S izolată a fost injectată în șoareci proaspeți, șoarecii au murit. Griffith a concluzionat că ceva a trecut de la tulpina S ucisă de căldură în tulpina R vie și a transformat-o în tulpina S patogenă. El a numit acesta principiul de transformare (Figura 14.3). Aceste experimente sunt acum cunoscute sub numele de experimente de transformare a lui Griffith.

(Două tulpini de S. pneumoniae au fost utilizate în experimentele de transformare ale lui Griffith. Tulpina R este nepatogenă, în timp ce tulpina S este patogenă și provoacă moartea. Când Griffith a injectat un șoarece cu tulpina S ucisă de căldură și o tulpină R vie, șoarecele a murit. Tulpina S a fost recuperată de la șoarecele mort. Griffith a concluzionat că ceva a trecut de la tulpina S ucisă de căldură la tulpina R, transformând tulpina R în tulpina S în acest proces. Credit: Rao, A., Ryan, K. și Tag, A. Departamentul de Biologie, Universitatea Texas A&M.)

Oamenii de știință Oswald Avery, Colin MacLeod și Maclyn McCarty (1944) au fost interesați să exploreze în continuare acest principiu de transformare. Ei au izolat tulpina S de la șoarecii morți și au izolat proteinele și acizii nucleici (ARN și ADN), deoarece aceștia erau posibili candidați pentru molecula de ereditate. Au folosit enzime care au degradat în mod specific fiecare componentă și apoi au folosit fiecare amestec separat pentru a transforma tulpina R. Au descoperit că atunci când ADN-ul a fost degradat, amestecul rezultat nu mai era capabil să transforme bacteriile, în timp ce toate celelalte combinații au fost capabile să transforme bacteriile. Acest lucru i-a determinat să concluzioneze că ADN-ul este principiul transformator.