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Nel 1953, i biologi James Watson e Francis Crick risolsero un enigma centrale in biologia:la struttura dell’acido desossiribonucleico (DNA). La loro svolta è dipesa dalla scoperta delle regole dell'accoppiamento delle basi, che spiegano come il DNA immagazzina le informazioni genetiche e si replica accuratamente.
Il DNA è una “scala attorcigliata” a doppia elica la cui spina dorsale è composta da catene di zucchero-fosfato. I pioli di questa scala sono basi nucleotidiche:adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). L’intuizione chiave è stata che le basi si accoppiano in modo preciso – A con T e C con G – formando “pioli” legati da legami idrogeno di uguale lunghezza. Questo accoppiamento complementare mantiene l'elica uniforme e priva di tensioni, una necessità per la stabilità della molecola.
Mentre Watson e Crick costruivano modelli, Rosalind Franklin del King’s College impiegò la diffrazione dei raggi X per catturare immagini nitide delle fibre di DNA. Le sue fotografie rivelavano un caratteristico motivo a tratteggio incrociato che indicava una geometria a doppia elica. Dopo che Franklin lasciò King's, le sue immagini furono condivise con Maurice Wilkins, che le passò a Watson e Crick. L'evidenza visiva ha immediatamente confermato l'ipotesi della doppia elica.
Per visualizzare il DNA, Watson ha costruito ritagli di cartone delle quattro basi e le ha sistemate scrupolosamente su un tavolo. Per tentativi ed errori, trovò una disposizione in cui A e T, così come C e G, formavano pioli di identica lunghezza. Crick in seguito descrisse questo momento come “non per logica ma per serendipità”. L'accoppiamento complementare assicurava che ogni piolo corrispondesse in termini di dimensioni, eliminando rigonfiamenti che avrebbero destabilizzato l'elica.
Watson e Crick si resero conto che le rigide regole di accoppiamento delle basi consentivano al DNA di copiarsi in modo efficiente. Nel loro articolo su Nature del 1953, scrissero:“Se è data la sequenza delle basi su una catena, allora la sequenza sull’altra catena viene determinata automaticamente”. Questo principio è alla base della replicazione del DNA e della fedele trasmissione dell'informazione genetica.
Il loro modello ha innescato una rivoluzione nelle scienze della vita, catalizzando progressi nella genetica, nella medicina e nella biologia evoluzionistica.
