La struttura del Dna

Intorno al 1953, uno degli scienziati interessati alla struttura del DNA era Linus Pauling, un chimico teorico del California Istitute of Technology. Era già conosciuto per i suoi studi sui legami chimici e per la scoperta dell'α-elica, una caratteristica strutturale importante delle proteine. Pauling, comunque, pubblicò una struttura a tripla elica del DNA, in cui le basi erano esposte all'esterno e le catene fosfodiesteriche all'interno. Quest'ultime però essendo cariche negativamente tendono a respingersi.  Un altro gruppo di ricerca impegnato nella determinazione della struttura del DNA era composto da Maurice Wilkins e Rosalind Franklin, esperti in cristallografia, del King's College di Londra. Essi stavano, infatti, utilizzando la tecnica della diffrazione ai raggi X, per analizzare la struttura del DNA. Infine, entrarono in scena James Watson e Francis Crick che non fecero alcun esperimento ma interpretarono i dati ottenuti dai vari gruppi di ricerca per determinare un modello della struttura del DNA. Probabilmente il tassello più importante del mosaico fu costituito da una fotografia del DNA ottenuta da Franklin nel 1952, mediante diffrazione ai raggi-X, mostrata da Wilkins a James Watson durante un incontro a Londra avvenuto il 30 gennaio del 1953. Tuttavia, nonostante questa fotografia dicesse molto riguardo la struttura del DNA, metteva in evidenza un paradosso: il DNA era un'elica con una struttura regolare e ripetuta, ma affinché il DNA potesse assolvere la funzione di materiale genetico doveva avere una sequenza irregolare di basi. Watson e Crick intravidero un modo per risolvere questa contraddizione e per soddisfare le regole di Chargaff  (il numero dei residui di  A deve essere uguale al numero dei residui di T, così come deve essere uguale il numero di residui G e residui C) allo stesso tempo: il DNA era una doppia elica che presenta i gruppi zucchero-fosfato all'esterno e le basi all'interno. Inoltre, le basi dovevano essere appaiate in modo tale che a una purina presente su un filamento corrispondesse una pirimidina sull'altro. In questo modo l'elica risultava uniforme: non avrebbe presentato rigonfiamenti dove fossero state appaiate due pirimidine (più grandi) e analogamente non avrebbe presentato costrizioni dove fossero state appaiate due purine (più piccole). Pertanto Watson e Crick osservarono che una coppia di basi costituita da adenina e timina, tenute insieme da legami idrogeno, aveva quasi la medesima forma della coppia di basi costituita da citosina e guanina. In questo modo il DNA a doppio filamento sarebbe risultato regolare, formato da coppie di basi di forma simile, senza tener conto della sequenza imprevedibile dei due filamenti di DNA. La distanza fra le coppie di basi adiacenti è di 3,4 A (angstrom) e il passo dell'elica è di circa 34 A; per ogni giro completo di elica ci sono circa 10 coppie di basi.