Dal 1900 al 1970
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1902: Spemann divise un embrione Nel 1902 Hans Spemann, un embriologo tedesco, divise in due un embrione di salamandra composto da due cellule. Seguendo la divisione, ciascuna cellula crebbe fino a diventare una salamandra adulta, provando che le prime cellule di un embrione trasporta tutta l’informazione genetica necessaria per creare un nuovo organismo. Questi risultati contraddicevano le ipotesi del 1885 di Weismann che la quantità dell’informazione genetica trasmesso da una cellula diminuisce con la divisione di ciascuna. Spemann non riuscì a dividere le cellule dell’embrione di salamandra come Hans Adolf Edward Dreisch fece prima con il suo esperimento sui ricci di mare. Al contrario Spemann creò un cappio da un singolo capello del suo piccolo figlio e strinse il cappio intorno all’embrione finché divise le due cellule dell’embrione. Spemann ripeté l’esperimento, dividendo separatamente le cellule di embrioni più sviluppati diversamente dal primo esperimento, solo metà dell’embrione crebbe da queste più sviluppate cellule di embrione da questi suoi risultati Spemann concluse che a un certo che a un certo punto dello sviluppo di un embrione, che Spemann chiamò "determinazione" , la specializzazione delle cellule dell’embrione è determinato. In accordo con le scoperte di Spemann, solo prima di questo momento un intero organismo può essere creato da una singola cellula di embrione. 1902: Il lavoro di Sutton con i cromosomi Nel 1902, Walter Sutton pubblicò il suo documento "Sulla morfologia dei cromosomi nella Brachyotola magna", nella quale ipotizzò che i cromosomi trasportano le unità di cellule dell’eredità e differenti paia con all’interno un nucleo di cellula, e che il funzionamento dei cromosomi durante la divisione delle cellule che determinano il sesso era la base della legge di Mendel sull’eredità. La scoperta di Sutton fu il risultato di una ricerca sulle cellule di cavalletta. Nel 1903 Sutton pubblicò "I cromosomi nell’eredità", che dimostrava che i cromosomi contengono i geni. Su queste idee posò le basi del successivo sviluppo della teoria dell’eredità dei cromosomi, e fu la pietra miliare nella comprensione della genetica. 1928:Il trasferimento nucleare di Spemann Nel 1928, Hans Spemann, continuando l’esperimento con gli embrioni di salamandra condusse il primo esperimento di trasferimento nucleare, nel quale trasferì il nucleo di una cellula di embrione di salamandra in una cellula senza nucleo. Usando una striscia di capello come un cappio come fece nel 1902 dividendo un embrione di salamandra, Spemann strinse il cappio intorno ad una cellula uovo, costringendo il nucleo a spostarsi da una parte e dall’altra solamente il citoplasma. A nessun materiale cellulare venne permesso il passaggio attraverso ciascuna parte della cellula isolata. In seguito Spemann aspettò e la parte con il nucleo si divise e crebbe finché non fu un embrione di sedici cellule. Quindi Spemann sciolse il cappio, e permise che il nucleo da una cellula dell’embrione si infilasse all’interno del citoplasma dall’altra parte. Infine, Spemann strinse completamente il cappio, rompendo la sfera del citoplasma e il suo nuovo nucleo fuori dall’embrione di sedici cellule. Da questa singola cellula crebbe un normale embrione di salamandra. Il risultato di questo esperimento provò che dal nucleo di una cellula di embrione era in grado di condurre la completa crescita di una salamandra diversa. Spemann creò uno dei primi cloni. Spemann pubblicò i suoi risultati nel suo libro del 1938 " Sviluppo e induzione di un embrione". 1938: Spemann genera un clone Hans Spemann pubblicò i risultati del suo primitivo esperimento di trasferimento nucleare nel 1928 coinvolgendo gli embrioni di salamandra nel suo libro del 1938 " Sviluppo e induzione di un embrione". In questo libro Spemann affermò che il prossimo gradino per la ricerca sarebbe stato "il fantastico esperimento", come egli lo chiamò, la clonazione di un organismo dall’estrazione del nucleo di una cellula differente e inserendola all’interno di un uovo fertilizzato senza nucleo. Nel libro per di più, Spemann propose l’emozionante idea di clonare tramite il nucleo di una cellula adulta. Tuttavia, Spemann non fu in grado di trovare tecnicamente un nuovo metodo per tentare qualunque esperimento durante la sua vita. Nessuno ebbe successo nel compiere ciò fino a quando Robert Briggs e Thomas J.King clonarono girini nel 1952. Senza saperlo, il metodo di clonazione di Briggs e King utilizzando il metodo del trasferimento nucleare fu molto simile alla proposta di Spemann nel 1938 a proposito del "fantastico esperimento". 1944: Avery localizza una cellula dell’informazione genetica Nel 1944, Osvald Avery determinò che l’informazione genetica viene trasportata nel DNA, e non nelle proteine della cellula, come veniva largamente creduto in quel periodo. La scoperta di Avery avvenne mentre stava studiando il processo di trasformazione dei batteri, un fenomeno, mai spiegato in quel periodo. Avery notò che il cambiamento nei batteri era ereditabile, e determinò che la sostanza che veniva a contatto con il battere conteneva i geni che causano lo sviluppo delle capsule. Più tardi determinò che questa sostanza era il DNA. La ricerca di Avery condusse ai futuri studi del DNA. 1952: Briggs e King clonano i girini Nel 1952, Robert Briggs e Thomas J.King clonarono rane utilizzando il metodo del trasferimento nucleare e diede l’inizio dell’interesse scientifico sulla ricerca della clonazione. L’esperimento di Briggs e King fu simile a quello del 1938 di Hans Spemann a proposito del "fantastico esperimento di clonazione". Briggs vide l’esperimento della clonazione come una strada per studiare l’attivazione e la disattivazione dei geni durante lo sviluppo della cellula. Egli era intenzionato a trasferire il nucleo di una blastula, che è una parte dell’embrione durante il periodo in cui il giovane embrione è composto solamente tra le ottomila e sedicimila cellule, all’interno di un uovo fertilizzato il cui nucleo è stato rimosso. Thomas King venne ricercato da Briggs per compiere effettivamente tale esperimento. Utilizzando una pipetta di vetro più larga del nucleo della cellula, ma più piccola che la larghezza della cellula, King estrasse il nucleo di una blastula. Poiché la parte più esterna della cellula era più larga che la pipetta, venne frantumata e distaccata dal nucleo non appena la cellula venne succhiata dentro la pipetta, lasciando solamente intatto il nucleo della cellula all’interno della pipetta. In seguito, il nucleo dell’uovo fertilizzato venne estratto utilizzando un ago di vetro. Venne quindi eseguita un’incisione all’interno del rivestimento della cellula e il nucleo della blastula venne inserito nell’uovo. Il primo tentativo di Briggs e King fallì, ma dal completamento del progetto loro riuscirono a clonare con successo 35 competi embrioni, 27 girini da 104 trasferimenti nucleari avvenuti con successo. Continuando la loro ricerca, Briggs e King tentarono di clonare girini utilizzando il nucleo utilizzando le cellule di un più vecchio embrione e anche cellule differenziate. Loro scoprirono come le cellule dell’embrione si sviluppavano diventava sempre più difficile produrre cloni da esse. I pochi girini clonati da cellule differenziate che sopravvissero per diventare adulti crebbero in maniera anormale. I risultati ottenuti permisero a Briggs e King di credere che il potenziale genetico diminuisce come la differenziazione della cellula e che era impossibile clonare un organismo da una cellula differenziata di un adulto. 1953: Scoperta la struttura del DNA Nel 1953, il biologo britannico Francis Crick e il biochimico James Watson lavorando al laboratorio Cavendish di Cambridge determinarono la struttura del DNA, cambiando per sempre lo studio della genetica, e creando il nuovo campo della biologia molecolare. Crick e Watson utilizzarono le precedenti ricerche degli scienziati per determinare la struttura del DNA. Era già conosciuto che il DNA era costituito di nucleotidi, i quali erano composti di zucchero, fosfati e una delle quattro basi (adenina, guanina, timina e citosina). Era inoltre conosciuto in quel periodo che ciascuna molecola di DNA aveva un uguale numero di basi di adenina e timina, come uno stesso numero di basi di guanina e citosina. Gli esperimenti a raggi X condotti da Maurice Wilkins e da Rosalin Franklin mostrarono la presenza di due strisce curve che formavano la forma della molecola di DNA. Watson e Crick procedettero nella costruzione di vari modelli 3D in cui applicarono queste poche precedenti informazioni fino a quando giunsero alla costruzione completa della struttura a doppia elica del DNA. Per la loro scoperta, Watson, Crick e Wilkins furono premiati nel 1962 con il premio Nobel per la fisiologia. 1958: F.E. Steward coltiva carote In un interessante esperimento del 1958, F.E. Steward, un biologo lavorando nel laboratorio di Fisiologia, Crescita e Sviluppo della cellula presso la Cornell University ebbe successo nella crescita di una carota completa dalla radice di una cellula completamente differente di carota. Steward scosse letteralmente le cellule da una radice di carota e posizionò queste singole cellule in un tubo rotante contenente sostanze nutrieti. Sorprendentemente le cellule cominciarono a dividersi e a crescere fino a formare tessuti. Alcune ammassi di cellula si staccarono dai tessuti e crebbero le proprie radici. Quando questi ammassi furono piantati nel terreno, essi si svilupparono in complete piante di carote. Il risultato di Steward sorprese i biologi perché a quel tempo si pensava che singole cellule differenziate non si potessero dividere e crescere fino a formare organismi completi. Dopo il fallimento di Robert Briggs e Thomas J. King e altri scienziati nel clonare animali partendo da cellule differenziate, i risultati di Steward spinsero alcuni scienziati a continuare a credere che la clonazione da cellule differenziate non fosse biologicamente impossibile. 1962: Gurdon clonò le rane? Nel 1932, il biologo John Gurdon dell’Università di Oxford annunciò che aveva utilizzato il nucleo di cellule completamente differenziate di intestino di adulto per clonare le rane Sudafricane. L’esperimento di Gurdon provò che il potenziale genetico di una cellula non diminuisce al specializzarsi di una cellula, contraddicendo l’affermazione di Robert Briggs e Thomas King seguendo i loro fallimenti nel clonare da cellule differenziate nel loro esperimento nel 1952 sui girini. I risultati di Gurdon elettrizzarono la comunità scientifica, ma alcuni scienziati rimasero scettici e cominciarono a trovare screpolature nel suo lavoro. Dennis Smith fece notare che nelle rane del Sudafrica, la specie che Gurdon utilizzò nel suo esperimento di clonazione, erano presenti in basso numero cellule sessuali non differenziate mischiate con tessuto intestinale. Smith congetturò che i pochi girini che Gurdon aveva clonato con successo, furono clonate utilizzando il nucleo di una di queste non differenziate cellule sessuali. Come nel 1952 Briggs e King provarono che la clonazione poteva essere compiuta tramite l’utilizzo di nuclei a partire da cellule non differenziate. Altre critiche sul lavoro di Gurdon giunsero da Marie A. Di Berardino. Di Berardino non fu in grado di clonare i girini utilizzando il nucleo della cellula di spermatozoo. Infatti le cellule di spermatozoo ovviamente contengono l’informazione genetica necessaria per condurre lo sviluppo di un organismo, Di Berardino concluse che il metodo del trasferimento danneggiava il nucleo trasferito. Non si riuscì mai a scoprire se Gurdon riuscì a portare a termine la clonazione nel 1962. Tuttavia il lavoro di Gurdon diede inizio al dibattito pubblico sulla clonazione. 1963: Heldane coniò il termine "clone" Nel 1963, il biologo britannico J.B.S. Heldane venne criticato per avere coniato il termine "clone" durante un discorso intitolato "Possibilità biologiche per le specie umane nei prossimi diecimila anni". Anche se tuttavia molti scienziati avevano descritto, e avevano completato il processo di clonazione, il termine "clonazione" non venne mai utilizzato per descrivere questi esperimenti. 1966: Il codice genetico viene decifrato Nel 1966, Marshall Niremberg, Heinrich Mathaei, e Severo Ochoa individuarono il codice genetico. Precedentemente Francis Crick e Sidney Brenner scoprirono che gruppi di tre basi nucleotidiche, che formavano una coda, determinando gli amminoacidi. Niremberg, Mathaei, e Ochoa determinarono quali sequenze della coda determinavano ciascuno dei venti amminoacidi. La cracking del codice genetico apri la porta al boom degli studi di ingegneria genetica e le prime scoperte avvennero alla fine del 1970. 1967: L’enzima ligasi del DNA viene isolato Nel 1967, l’enzima ligasi è stato isolato. Il DNA ligasi unisce i legamenti di DNA. Questa scoperta, con l’isolamento del primo enzima restrittivo, aprì la via per le prime molecole di DNA ricomposto create da Paul Berg nel 1972. 1969: Il primo gene viene isolato Nel 1969, James Shapiero dell’ Università di Harvard, lavorando con Johnathan Beckwith annunciò che avevano isolato il primo gene. Il gene dirige la digestione del glucosio attraverso un certo tipo di battere. La scoperta di Shapiero e di Beckwith fece parte dell’ondata di scoperte della biologia molecolare direttamente seguenti la cracking nel 1966 del codice genetico. L’annuncio accrebbe anche l’opinione pubblica a proposito del crescente potere dei biologi molecolari. |
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