Gene ABC

1665 - Scoperta delle cellule vegetali

Solo con l'invenzione del microscopio nel 17.mo secolo, l'uomo è riuscito a scoprire l'universo nascosto delle cellule e dei microrganismi. Nel 1665, l'Inglese Robert Hooke (1635–1703) esamina con un semplice apparecchio d'ingrandimento dei turaccioli e si rende conto che le piante sono formate da tanti piccoli elementi che, per la loro disposizione, ricordano la forma alveolare dei favi.

1673 - Scoperta delle cellule umane e dei microrganismi

Il naturalista olandese, commerciante e politico Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723) esaminò al microscopio la placca dentale, delle gocce di sangue, la saliva e altri liquidi organici e scoprì i batteri, i globuli rossi, alcuni organismi unicellulari e gli spermatozoi.

1796 - Realizzazione della prima vaccinazione

Il medico britannico Edward Jenner (1749–1823) capì che i contadini contagiati dal vaiolo delle vacche erano protetti dal temibile vaiolo umano. Nel 1796 fece il seguente esperimento: da una vescica di pus di una bambina, che era stata contagiata durante la mungitura dal virus del vaiolo delle vacche, estrasse del tessuto e lo inoculò in un bambino sano. Sei settimane dopo trasmise al bambino il virus del vaiolo umano. Il bambino non si ammalò. Jenner realizzò così la prima vaccinazione di un essere umano.

1858 - Spiegazione della nascita delle diverse specie di animali e piante

Col tempo gli animali e le piante si trasformano. Nascono nuove specie. Nel 1858, il Britannico Charles Robert Darwin (1809–1882) fonda una teoria che spiega perché avviene tale evoluzione: per poter sopravvivere nella continua lotta per la conquista di cibo e spazio, gli esseri viventi devono continuamente adattarsi alle trasformazioni del loro ambiente naturale. Vinceranno la lotta gli organismi che hanno caratteristiche vantaggiose rispetto agli altri (p.e. un fiore che produce più semi e che può meglio riprodursi di un altro.)

1864 - Da vita nasce vita

Il chimico e fisico francese Louis Pasteur (1822–1895) dimostrò per primo nel 1864 che i microrganismi vengono distrutti dal calore e che in una soluzione nutriente trattata in questo modo non possono formarsi nuovi microrganismi. Provò così che una nuova vita non può nascere spontaneamente, ma solo da una vita già esistente. Pasteur scoprì inoltre che nella natura i microrganismi provocano determinate reazioni chimiche: i batteri fanno p.e. inacidire il latte, le cellule del lievito trasformano il mosto in vino. Pasteur creò un nuovo ramo di ricerca: la microbiologia, lo studio dei "piccoli esseri viventi". Il metodo ancora oggi utilizzato della "pastorizzazione" – distruzione dei microrganismi riscaldando un liquido (p.e. mosto di mela, latte) – deriva dalla sua scoperta.

1865 - Leggi dell'eredità

Nei sui esperimenti di incrocio di piselli, il monaco agostiniano Johann Gregor Mendel (1822–1884) scoprì nel convento di Brünn (oggi Repubblica ceca) le leggi dell'eredità. Mendel osservò determinate caratteristiche dei piselli (p.e. il colore dei fiori o la buccia dei piselli) e capì in base a quali leggi queste vengono trasmesse dai genitori ai discendenti. Giunse alla conclusione che ogni carattere esterno di una pianta corrisponde a un "elemento" (oggi chiamato gene) interno alla cellula e che ci devono essere almeno due esemplari per ogni "elemento". Mendel ipotizzò giustamente che uno degli "elementi" doveva provenire dalla madre e l'altro dal padre. I suoi lavori erano molto matematici e, forse per questo, furono a lungo dimenticati.

1871 - La scoperta della "nucleina" (DNA)

Uno degli obiettivi del chimico di Basilea Friedrich Miescher (1844–1895) era di studiare la struttura delle cellule. Nel 1871 riuscì a dimostrare che i globuli bianchi, oltre ad acqua, zucchero, proteine e lipidi, contengono anche una sostanza fino ad allora sconosciuta. Poiché tale sostanza proveniva dal nucleo cellulare, la chiamò "nucleina" (oggi DNA). Ci sono voluti però ancora dei decenni prima di constatare che la "nucleina" è formata da una serie di geni.

1882 - Scoperta dei cromosomi

Già nel 1878 i ricercatori scoprirono, grazie a microscopi più efficienti, determinate strutture nel nucleo delle cellule che potevano essere facilmente colorate. Questo materiale colorato fu chiamato in seguito "cromosoma" (ossia corpi colorati). Il tedesco Walther Flemming (1843–1905) fu il primo biologo a studiare sistematicamente il comportamento dei cromosomi durante la divisione cellulare. Flemming osservò che i cromosomi vengono dimezzati durante la divisione cellulare, che i mezzi cromosomi vengono tirati in direzione opposta per essere distribuiti sulle cellule figlie e che entrambe le cellule figlie producono poi una copia dei mezzi cromosomi. Le cellule figlie possiedono così gli stessi cromosomi della loro cellula madre. Nel 1882 pubblicò le sue prime scoperte, ma ci vollero quasi 20 anni prima che queste venissero collegate alle leggi sull'eredità di Mendel.

1900 - Riscoperta della teoria dell'eredità di Mendel

All'inizio del ventesimo secolo, l'Olandese Hugo De Vries (1848-1935), il Tedesco Carl Erich Correns (1864–1933) e l'Austriaco Erich von Tschemark (1871–1962) riscoprirono indipendentemente i risultati delle ricerche di Mendel. I tre ricercatori eseguirono degli incroci sperimentali su diverse piante e giunsero alla stessa conclusione del monaco agostiniano: la trasmissione dei caratteri funziona in base a leggi ben precise e tali caratteristiche sono "scritte" in qualche modo e in qualche posto all'interno degli esseri viventi.

1902 - Scoperta del fatto che i cromosomi sono sempre in coppia

Il Tedesco Theodor Boveri (1862–1915) e l'Americano Walter Stanborough Sutton (1877–1916) scoprirono nel 1902 che nel nucleo di un cellula due cromosomi sono sempre identici. I due ricercatori trovarono un nesso con la teoria di Mendel che dice: due esemplari di un "elemento" (oggi chiamato gene) che corrisponde a un determinato carattere visibile vengono trasmessi dai genitori ai loro discendenti. Uno dei due elementi proviene dalla madre e l'altro dal padre.

1909 - Battesimo dei geni

Il biologo danese Wilhelm Johannsen (1857–1927) scoprì, grazie ai suoi studi con i fagioli, che la trasformazione degli organismi può avere due cause: può essere ereditaria o dovuta a fattori ambientali. Come Mendel giunse alla conclusione: tutti i caratteri ereditari vengono determinati da "elementi" all'interno della cellula. Nel 1909 Johannsen dette a tali "elementi" il nome di "geni".

1910 - Scoperta che i cromosomi racchiudono i geni

Le ricerche condotte dal biologo americano Thomas Hunt Morgan (1866–1945) con le drosofile (moscerini della frutta) fecero un po' più di luce sul legame fra strutture del nucleo cellulare (cromosomi) e la trasmissione dei diversi caratteri (geni). Nel 1910 scoprì che il numero dei geni è molto più elevato di quello dei cromosomi e ne dedusse: i cromosomi racchiudono i geni. Morgan scoprì inoltre che i cromosomi comprendono un gran numero di geni e che i geni sono disposti linearmente sul singolo cromosoma in un ordine ben preciso.

1941 - Scoperta che i geni sono la mappa di produzione delle proteine

Già nel 1930 i due biologi americani George Wells Beadle (1909–1989) e Edward Lawrie Tatum (1909–1975) scoprirono che il gene contiene le informazioni per la produzione di una proteina. In altri termini: i geni sono le mappe di produzione delle proteine. Dieci anni dopo riuscirono a dimostrare la loro teoria con un esperimento. Nel 1941 Beadle e Tatum provarono che modificando un solo gene di una muffa si può modificare uno dei suoi caratteri. La trasformazione genetica impedì alla muffa di riprodursi in modo corretto.

1944 - Scoperta che i geni sono composti da DNA

Per molto tempo si credette che le proteine erano le sostanze chimiche di cui erano composti i geni. Solo nel 1944 il Canadese Oswald Theodore Avery (1877–1955) assieme ai suoi assistenti americani Colin M. MacLeod e Maclyn McCarty riuscì a dimostrare con i suoi esperimenti con i batteri che la "nucleina" scoperta da Friedrich Miescher era composta da acido desossiribonucleico (DNA).

1953 - Scoperta della struttura spaziale del DNA (doppia elica)

Dalla scoperta di Avery che i geni sono composti da DNA, i ricercatori si chiesero quale forma avesse la loro struttura. L'Americano James Dewey Watson (1928–) e l'Inglese Francis Harry Compton Crick (1916–) riuscirono nel 1953 a dare una risposta a tale interrogativo: le quattro basi adenina, timina, citosina e guanina (A,T,C e G) sono disposte linearmente su due catene attorcigliate lungo il loro asse. I collegamenti traversali fra le due catene sono costituiti dall‘accoppiamento dell'A con la T e dalla G con la C. Il DNA ha quindi la forma di una scala a chiocciola. I ricercatori cominciarono a parlare di "doppia elica". Solo quaranta anni dopo ci furono dei microscopi in grado di dimostrare con certezza la correttezza del modello di DNA creato da Watson e Crick.

1957 - Il flusso delle informazioni genetiche

Assieme al fisico George Gamov (1904–1968), Francis Harry Compton Crick elaborò nel 1957 il "dogma centrale" della biologia molecolare che descrive il "flusso" delle informazioni genetiche in una cellula: l'informazione genetica "scorre" da una gene (DNA) attraverso il suo duplicato (RNA) in una proteina. La sequenza delle basi dei geni (A,C,G,T) determina la sequenza delle proteine (amminoacidi).

1966 - Si decifra il "codice genetico"

Come è archiviata nel gene l'informazione destinata a produrre una proteina? O in altri termini, come viene tradotto il linguaggio dei geni (A,C,G,T) in quello delle proteine (20 diversi amminoacidi)? La risposta a tali interrogativi venne nel 1966 dai due ricercatori americani Marshall Warren Nirenberg (1927–) e Robert William Holley (1922–1993) e dal biochimico pakistano Har Gobind Khorana (1922–): una sequenza di tre basi in un gene determina sempre un amminoacido nella proteina. Questa chiave di traduzione ci chiama "codice genetico" ed è uguale in tutti gli esseri viventi. Si dice quindi che il "codice genetico" è universale.

1970 - Si scoprono gli enzimi di restrizione (le forbici del DNA)

Il microbiologo svizzero Werner Arber scoprì che alcuni batteri sono in grado di frammentare il DNA estraneo (per esempio quello introdotto da un virus) grazie a determinate proteine. Il biologo molecolare americano Hamilton O. Smith confermò la scoperta di Arber con propri esperimenti. I cosiddetti enzimi di restrizione riconoscono una determinata sequenza di lettere sul DNA e lo sezionano in quel punto. Esistono diversi enzimi di restrizione. Ognuno ha un punto di sezione specifico. La scoperta delle "forbici del DNA", avvenuta nel 1970, ha posto le basi dell’ingegneria genetica.

1972 - Prima ricombinazione del DNA in laboratorio

L’Americano Paul Berg si servì degli enzimi di restrizione (forbici del DNA) e ligasi (colla del DNA) per incollare in laboratorio frammenti di DNA di varia origine o – per dirlo in altre parole - per costruire il primo DNA ricombinante. Nel 1972 riuscì a combinare il DNA di virus con il DNA di batteri.

1973 - Si realizza il primo organismo geneticamente modificato

Nel 1973 i due americani Stanley Cohen e Herbert Boyer produssero il primo batterio geneticamente modificato: dal batterio Escherichia coli isolarono un plasmide, che conteneva un gene resistente all’antibiotico tetraciclina. In questo plasmide aggiunsero un secondo gene resistente all’antibiotico canamicina. Poi trapiantarono il plasmide ricombinante sul batterio Escherichia coli. Il batterio così modificato era resistente ai due antibiotici tetraciclina e canamicina.

1977 - lettura del DNA

Walter Gilbert (USA) e Frederick Sanger (UK) sviluppano, indipendentemente l’uno dall’altro, due metodi che permettono di scoprire la sequenza delle basi A, C, G e T di una singola catena di DNA( lettura del DNA = sequenziazione). Come funziona il metodo di Sanger, che viene tuttora utilizzato, è spiegato al capitolo "Ingegneria genetica" sotto "Metodi".