Di Jacob Stutsman | Aggiornato il 24 marzo 2022
L'acido desossiribonucleico (DNA) trasporta le istruzioni ereditate che definiscono ogni organismo vivente. La sua struttura a doppia elica è costituita da due filamenti intrecciati, ciascuno composto da nucleotidi. L'adenina si accoppia con la timina e la guanina si accoppia con la citosina. All'interno delle cellule, queste coppie di basi guidano la sintesi proteica, ma contengono anche una grande quantità di informazioni che gli scienziati possono decodificare.
Il DNA è racchiuso in cromosomi:fasci stretti che variano in numero tra le specie. Gli esseri umani ne possiedono 23 paia; le femmine hanno due cromosomi X, mentre i maschi portano un X e un Y. Posizioni specifiche su un cromosoma sono chiamate loci, e le diverse forme in un locus sono chiamate alleli. Poiché ogni bambino eredita una combinazione unica di alleli dei genitori, è possibile utilizzare sottili differenze genetiche per identificare gli individui.
Un test del DNA accurato richiede campioni puliti e non contaminati. I tamponi di cotone vengono comunemente utilizzati per raccogliere cellule dalla guancia di una persona, ma è possibile analizzare praticamente qualsiasi fluido o tessuto:sangue, saliva, capelli o persino un oggetto tamponato. Gli esseri umani differiscono per circa un decimo dell'uno per cento del loro DNA, circa tre milioni di paia di basi su un totale di tre miliardi.
La reazione a catena della polimerasi (PCR) è la pietra angolare della moderna analisi del DNA. Un termociclatore, uno strumento programmabile che alterna cicli di riscaldamento e raffreddamento, separa i filamenti di DNA e poi li amplifica. Anche materiale minuscolo o degradato può essere amplificato fino a migliaia di copie, consentendo test a valle.
Dopo l'amplificazione, le sonde di DNA (brevi filamenti etichettati che legano sequenze complementari) evidenziano le regioni bersaglio. Tradizionalmente, vengono attaccate etichette radioattive o fluorescenti, producendo un modello di bande unico per ciascun individuo. L'utilizzo da quattro a sei sonde fornisce una corrispondenza affidabile mantenendo i costi gestibili.
Le brevi ripetizioni tandem, o STR, ripetono motivi di DNA presenti in 13 loci in tutto il genoma. Dopo la PCR, l'elettroforesi su gel o capillare separa i frammenti in base alle dimensioni sotto un campo elettrico. I coloranti di visualizzazione (colorazione d'argento, bromuro di etidio o coloranti fluorescenti) rendono visibili i motivi. La probabilità che due persone non imparentate condividano lo stesso profilo STR è circa una su un miliardo, garantendo un'identificazione altamente affidabile.
Combinando queste tecniche (amplificazione PCR, ibridazione della sonda e separazione elettroforetica) gli scienziati possono analizzare con sicurezza il DNA da diverse fonti e abbinare gli individui con straordinaria precisione.
