Esperimento di Avery

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

L'esperimento di Oswald T. Avery e dei suoi colleghi Colin M. MacLeod e Maclyn McCarty (1943) è stato fondamentale per l'avanzamento delle conoscenze nel campo della genetica e soprattutto della biologia molecolare.

Questi biologi riuscirono a dimostrare che il principio trasformante (ovvero il materiale genetico) scoperto nel 1928 da Griffith in seguito al suo famoso esperimento era nientepopodimeno che il DNA.

[modifica] Cenni dell'esperimento di Griffith

Dal momento che l'esperimento di Avery si basa sostanzialmente sui risultati dell' esperimento do Griffith appare opportuno farne un piccolo riassunto.
Griffith studiava un batterio: il pneumococco (Streptococcus pneumonie). In particolare ne aveva isolati due ceppi:

• il ceppo S in grado di causare la polmonite nelle cavie (ceppo virulento).
• il ceppo R non in grado di causare la polmonite nelle cavie (ceppo avirulento).

Nei suoi esperimenti verificò e dimostrò che:

• Iniezione in topo del ceppo S provocava malattia e morte; era poi possibile isolare batteri S dai tessuti dell'animale.
• Iniezione in topo del ceppo R non provocava malattia e non era possibile isolare batteri R dai tessuti dell'animale.
• Iniezione in topo del ceppo S, ucciso in seguito a trattamento termico, non causava malattia e non era isolabile dai tessuti dell'animale.
• Iniezione in topo di una miscela di batteri S uccisi in seguito a trattamento termico e di batteri R vivi era in grado di provocare malattia e morte dell'animale. Dai tessuti del topo si potevano isolare batteri vivi del ceppo S.

Per spiegare questi risultati Griffith propose che all'interno della miscela contenente batteri morti S e di batteri vivi R, dovesse essere avvenuto lo scambio di una qualche sostanza (il materiale genetico) che avrebbe conferito virulenza ai batteri R (che venivano trasformati in batteri S).

L'esperimento di Avery di fatto mirò a determinare quale fosse questa sostanza.

[modifica] Schema dell'esperimento di Avery

Avery si procurò una coltura di peumococchi di tipo S. A questo punto lisò le cellule (cioè ruppe la capsula, la parete e la membrana cellulare) e il contenuto molecolare dei batteri venne a trovarsi in soluzione: si parla di estratto cellulare.

C'era da aspettarsi che il materiale genetico dovesse essere formato da macromolecole biologiche presenti nei batteri (proteine, polisaccaridi, acidi nucleici – ovvero DNA e RNA – e, sebbene non possano essere considerate macromolecole, i lipidi).

Avery e il suo staff riuscirono a separare l'estratto cellulare nelle varie componenti macromolecolari appena citate.

Fatto ciò cercarono di capire quali di queste sostanze erano effettivamente in grado di trasformare batteri R avirulenti in batteri S virulenti. Ciò accadeva solo nel caso in cui i batteri R venivano trattati con la porzione di estratto cellulare contenente acidi nucelici (DNA + RNA). Il materiale genetico doveva essere quindi DNA e/o RNA.

Per capire quale delle due sostanze fosse, divisero l'estratto contenente l'acido nucleico in due aliquote: una venne trattata con l'enzima ribonucleasi (RNasi) che degrada selettivamente l'RNA e non il DNA, l'altra venne invece trattata con deossiribonucleasi (DNasi) che degrada selettivamente il DNA e non l'RNA.

Ciò che si osservò era la trasformazione dei batteri R in batteri S solo in seguito all'aggiunta dell'aliquota trattata con RNasi.

Il materiale genetico doveva allora essere per forza il DNA.

[modifica] Le critiche all'esperimento

Il sopracitato esperimento non convinse tutti gli scienziati dell'epoca. Vi era infatti in quel periodo la convinzione diffusa (tra l'altro insita nello stesso Griffith) che il materiale genetico dovesse essere di natura proteica.

Sia il DNA che le proteine sono dei polimeri. Nel caso delle proteine i monomeri (le unità base che ripetute danno il polimero) sono i 20 amminoacidi. Nel caso del DNA i monomeri sono solamente i 4 deossiribonucleotidi.

Dal momento che l'informazione genetica doveva essere contenuta in queste macromolecole lineari, e considerata la stragrande differenza genetica tra le varie specie, pareva più sensato che il materiale genetico fosse natura proteica: in questo modo, rispetto agli acidi nucleici, sarebbero state possibili molte più combinazione tra i vari monomeri e di conseguenza l'informazione contenuta dalla macromolecola sarebbe stata maggiore.

Alla luce di ciò, quello che veniva criticato ad Avery ed al suo staff era la non completa purezza degli acidi nucleici utilizzati nell'esperimento: all'interno delle aliquote conteneti DNA e RNA erano infatti presenti anche tracce di proteine, le stesse proteine che gli scienziati scettici pensavano costituissero il materiale genetico.

In questo senso, pur non tralasciando l'importanza dell'evidenza sperimentale, non si può dire che l'esperimento di Avery, MacLeod e McCarty fosse "definitivo".

Tuttavia, solo una decina di anni più tardi, (nel 1953) Hershey e Chase dimostrano una volta per tutte che il materiale genetico è costituito da DNA.

Pochi anni più tardi (1956) Gierer e Scharamm dimostrano che in organismi sprovvisti di DNA (i virus a RNA) era proprio l'RNA il materiale genetico.

Questo chiude definitivamente il dilemma del "cosa" fosse il materiale genetico.