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Genetics and Genomics Timeline
George W. Beadle
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oltre a disciplinare l’espressione di caratteristiche ereditarie, geni diretto la produzione di proteine che controllano la base funzioni metaboliche, che caratterizzano la vita stessa. Questa intuizione, con profonde conseguenze per la biologia molecolare, fu confermata sperimentalmente nel 1941 da George W. Beadle e Edward L. Tatum.
Beadle, un genetista, inizialmente ha lavorato con la mosca della frutta Drosophila nel laboratorio di Thomas Hunt Morgan alla Columbia University. Nel 1935 aveva sviluppato prove suggestive che il colore degli occhi, noto per essere ereditato, rappresenta una serie di reazioni chimiche geneticamente determinate. Il suo lavoro nei successivi sei anni, in gran parte con Edward L. Tatum, un biochimico, favorì questa ipotesi. Ma la complessità della Drosophila si è rivelata un inconveniente nello sviluppo di esperimenti che dimostrerebbero un legame tra geni specifici e i loro prodotti chimici.
Nel 1941, Beadle e Tatum si rivolsero a una creatura più semplice, in cui specifici prodotti del metabolismo potevano essere studiati direttamente. Uno stampo per pane, Neurospora crassa, si è rivelato ideale. La neurospora può essere coltivata insieme allo zucchero, ai sali inorganici e alla biotina vitaminica. Questo fungo ha un breve ciclo di vita e si riproduce sessualmente e si replica asessualmente-cioè la riproduzione sessuale dà origine a spore. Inoltre, Neurospora possiede solo una serie di cromosomi spaiati, in modo che qualsiasi mutazione sia immediatamente espressa. Questo molto era noto, principalmente attraverso il lavoro di Bernard O. Dodge, quando Beadle e Tatum hanno iniziato la loro ricerca.
Edward L. Tatum
In quello che divenne un celebre esperimento, Beadle e Tatum primo irradiati un gran numero di Neurospora, e, di conseguenza, ha prodotto alcuni organismi con geni mutanti. Hanno poi incrociato questi potenziali mutanti con Neurospora non irradiata.
I prodotti normali di questa ricombinazione sessuale potrebbero moltiplicarsi in un semplice mezzo di crescita. Tuttavia, Beadle e Tatum hanno dimostrato che alcune delle spore mutanti non si replicherebbero senza l’aggiunta di uno specifico amminoacidoarginina. Hanno sviluppato quattro ceppi di Neurospora arginina-dipendente-ognuno dei quali, hanno dimostrato, aveva perso l’uso di un gene specifico che facilita ordinariamente un particolare enzima necessario alla produzione di arginina.
L’esperimento abbastanza semplice di Beadle e Tatum fu una chiave di volta nello sviluppo della biologia molecolare. Nella sua forma di base, il concetto che i geni producono enzimi era stato presentato per la prima volta già nel 1901 da Archibald Garrodcome Beadle riconobbe quando lui e Tatum ricevettero il premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1958. Mentre il lavoro di Garrod era stato ampiamente ignorato, la ricerca di Beadle e Tatum, più di tre decenni dopo, fu immediatamente riconosciuta.
Dal lavoro di Beadle e Tatum è nata un’ipotesi di base: un gene specifica la produzione di un enzima. Questa idea è stata eccezionalmente fruttuosa, ma anche molto dibattuta e alla fine modificata. Oggi, di solito si dice, più accuratamente, che ogni gene specifica la produzione di un singolo polipeptide, cioè una proteina o un componente proteico. Pertanto, due o più geni possono contribuire alla sintesi di un particolare enzima. Inoltre, alcuni prodotti di geni non sono enzimi di per sé, ma proteine strutturali.
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