Oswald Avery ha guidato il team che ha scoperto il DNA passa istruzioni ereditarietà attraverso generazioni successive di organismi – porta il codice chimico della vita.
Avery e i suoi colleghi pubblicarono la loro scoperta in un classico articolo che descriveva quello che divenne noto come esperimento Avery–MacLeod–McCarty. L’esperimento in realtà ha rappresentato più di un decennio di indagini scientifiche.,
Inizi
Oswald Theodore Avery nacque a Halifax, Nuova Scozia, Canada il 21 ottobre 1877. I suoi genitori britannici, Joseph Francis Avery ed Elizabeth Crowdy, erano arrivati in Canada quattro anni prima.
Erano emigrati perché Joseph, un ministro battista, sentiva una chiamata spirituale a compiere l’opera di Dio in Nord America. I tre figli della coppia erano tutti nati in Canada; Oswald era il secondo figlio.
La famiglia si trasferì a New York, negli Stati Uniti quando Oswald aveva 10 anni., Suo padre era stato invitato a prendere il posto di pastore della missione battista del Tempio di Mariner. La missione era sul Lower East Side di New York, una parte sovraffollata della città con una moltitudine di problemi sociali – un luogo difficile per i bambini a crescere.
Nel tempo libero Oswald e suo fratello maggiore Ernest si insegnarono a suonare la cornetta. Dall’età di 12 anni in poi Oswald ed Ernest eseguirono musica la domenica fuori dalla missione. L’idea era di invogliare i passanti all’interno., La popolazione del quartiere comprendeva molti cattolici ed ebrei, e il padre di Oswald era ansioso di convertirli al credo battista.
Oswald era un musicista di grande talento. In seguito ha ricevuto una borsa di studio per il Conservatorio Nazionale di Musica, una borsa di studio che non ha usato.
All’età di 15 anni, Oswald subì due shock: prima la morte di suo fratello Ernest molto probabilmente dalla tubercolosi; poi la morte di suo padre per malattia renale.,
Nessuna scienza al College
Nel 1893, poco prima di raggiungere l’età di 16 anni, Oswald Avery ha ottenuto il diploma da New York Male Grammar School e si iscrive alla Colgate Academy.
Divenne una matricola alla Colgate University di New York nel 1896, dove ancora una volta il suo talento musicale brillava attraverso e divenne leader della banda del college.
Si è laureato in scienze umane, con una media superiore a 9 su 10 nei suoi ultimi anni. Si laureò in lettere nel giugno 1900, all’età di 22 anni. Aveva frequentato corsi di scienze solo quando erano obbligatori.,
I corsi che ha scelto nel suo ultimo anno includevano Filosofia, Letteratura inglese, Economia politica, Public Speaking e Storia dell’arte.
Medical School
Nell’autunno del 1900, le idee di Avery sul suo futuro erano cambiate radicalmente: entrò nella medical school – il College of Physicians and Surgeons della Columbia University a New York.
Ha continuato a segnare buoni voti alla Columbia, con un’eccezione ironica. L’uomo che alla fine sarebbe diventato un batteriologo di fama mondiale ha ottenuto i suoi voti peggiori nel corso di batteriologia.,
Nel 1904, all’età di 26 anni, Avery si laureò e si trasferì in medicina generale.
Un’introduzione alla batteriologia
Dopo due anni di lavoro come medico di famiglia, Avery era stufo. Troppi dei suoi pazienti erano affetti da condizioni incurabili, lasciandolo sentirsi completamente impotente.
Ha raggiunto la conclusione che il modo migliore per aiutare la società sarebbe trovare modi per fermare i microrganismi che uccidono le persone. Ha deciso di diventare un microbiologo.,
Ha fatto la transizione gradualmente, lavorando part-time in batteriologia del latte – il suo compito era quello di effettuare misurazioni dei batteri nel latte prima e dopo la pastorizzazione.
Ricerca sulla polmonite
Nel 1907, all’età di 30 anni, Avery divenne assistente direttore del Laboratorio Hoagland di Brooklyn, New York. Lì, oltre a insegnare agli studenti, si è formato in moderni metodi chimici e batteriologici. Ha anche imparato a condurre esperimenti con cura insolitamente meticolosa-questa sarebbe una delle caratteristiche del suo futuro lavoro di ricerca.,
Ha iniziato la sua carriera di ricerca con uno studio di prodotti a base di latte fermentato come lo yogurt. Ha studiato il loro ruolo nel controllo dei batteri intestinali dannosi negli esseri umani, un tema che sarebbe diventato di moda di nuovo circa 100 anni dopo.
Immagine del batterio Lactobacillus plantarum, comune negli alimenti fermentati. Si ritiene che la presenza di tali batteri nell’intestino umano migliori la nostra salute.
Avery ha pubblicato nove articoli su riviste accademiche., Nel 1913, un articolo che scrisse sulla tubercolosi attirò l’attenzione di Rufus Cole, direttore del Rockefeller Institute di Manhattan. Durante una visita a Hoagland, Cole ha fatto un punto di avere una chiacchierata con Avery, dimensionandolo.
Il risultato fu che Avery divenne un batteriologo al Rockefeller Institute nel settembre 1913, un mese prima del suo trentaseiesimo compleanno.
Per il resto della sua carriera, Avery focalizzò la sua ricerca sui batteri della polmonite. Gli antibiotici della penicillina erano ancora lontani decenni e oltre 50 mila persone in America morivano di polmonite ogni anno.,
Uno strano modo per diventare un americano
L’America entrò nella prima guerra mondiale nel 1917. Avery tentò di entrare nel Corpo medico dell’Esercito degli Stati Uniti come ufficiale. Fu rifiutato, perché, sebbene avesse vissuto tutta la sua vita adulta in America – oltre 30 anni in effetti – non era un cittadino.
Avery, 40 anni e un eminente batteriologo, arruolato come privato-il grado più basso. Poi, perché era in servizio attivo in tempo di guerra, è stato naturalizzato come cittadino americano. Nel 1918 fu promosso Capitano del Corpo Medico.,
La scoperta che i geni sono DNA
Ereditarietà e DNA Prima di Avery
Mendel, Miescher e DNA
Nel 1866, Gregor Mendel, lavorando in Moravia (ora Repubblica Ceca), mostrò la prole ereditare le caratteristiche fisiche dei loro genitori secondo chiare regole matematiche. Il suo lavoro fu ignorato fino al 1900.
Nel 1871, Friedrich Miescher in Germania scoprì una nuova sostanza, chiamandola nucleina, perché proveniva dal nucleo cellulare. Oggi chiamiamo questa sostanza acido desossiribonucleico o, più semplicemente, DNA.,
Gli scienziati in realtà non sospettavano che il DNA avesse un ruolo nell’ereditarietà. Sapevano che qualcosa doveva portare istruzioni dai genitori alla prole, e sapevano che le istruzioni seguivano le leggi di Mendel. Queste istruzioni-le unità di ereditarietà-hanno ricevuto il nome di geni.
Nessuno sapeva di cosa fossero fatti i geni, ma per molto tempo si pensò che fossero basati sulle proteine.
L’esperimento Griffith – La vita diventa strana
Nel 1928, Frederick Griffith nel Regno Unito trovò qualcosa di sorprendente: trasformò un ceppo di batteri in un altro.,
Il suo lavoro ha coinvolto Streptococcus pneumoniae, una specie che ha due ceppi – Ruvido (R) e liscio (S) – così chiamato a causa del loro aspetto al microscopio.
Cartone animato rappresentazione di Streptococcus pneumoniae ceppi ruvidi e lisci.
Ruvido non è particolarmente dannoso. Smooth e ‘ un assassino.
Griffith sperimentò infettando topi con batteri R e S. Ha trovato:
- I topi infetti da R sono sopravvissuti-come previsto.
- I topi infetti da S sono morti-come previsto.,
- I topi infetti da S uccisi dal calore sono sopravvissuti-come previsto.
- I topi infettati con una miscela di R e S uccisi dal calore sono morti-NON previsto. Inoltre, S viventi sono stati trovati nei corpi di topi infettati con una miscela di R e calore ucciso S-NON previsto.
Qualcosa dalla S morta aveva spinto la R vivente a produrre S viventi E, molto significativamente, il cambiamento era ereditario: Quando R fu trasformato in S, le generazioni successive di batteri erano S.
Dopo Avery
Dallo scetticismo alla credenza
Il lavoro di Griffith interessava Avery., Si riferiva alla sua specialità: i batteri della polmonite. Avery ammirò Griffith, ma salutò i suoi straordinari risultati con incredulità, sospettando che i batteri fossero contaminati.
Un giovane ricercatore nel laboratorio di Avery, Martin Dawson, ha ripetuto il lavoro di Griffith. Quando Dawson confermò i risultati di Griffith, Avery fu costretto ad ammettere che la trasformazione da R a S era un dato di fatto. Altri laboratori sono giunti alla stessa conclusione.
Non c’è bisogno di topi
Dawson ha continuato a ricercare lo strano fenomeno. Nel 1930, fece progressi significativi, dimostrando che i topi erano astanti innocenti., Ha mescolato i batteri R e S termo-uccisi in vetreria e ha visto R riprodursi per produrre S.
Primo isolamento del DNA
Dawson si è trasferito in un nuovo lavoro e Avery ha entusiasmato un altro giovane ricercatore Rockefeller, James Alloway, per iniziare a lavorare su quello che ha chiamato il principio di trasformazione.
Alloway disciolto cellule S calore-ucciso e filtrato frammenti di lasciare una sostanza fibrosa. Ora sappiamo che era DNA, ma Alloway no. Trovò che questa sostanza era tutto ciò che era necessario per trasformare R in S. Nel 1932, Alloway si trasferì in un nuovo lavoro.,
La sostanza bianca è il DNA estratto dai nuclei cellulari.
Dawson e Alloway hanno offerto teorie sul principio di trasformazione, nessuna delle quali si sarebbe rivelata corretta.
Lavoro lento e difficile
Avery iniziò a condurre esperimenti da solo, ma il suo tempo fu severamente limitato dal lavoro su altri importanti studi. Ha anche trascorso circa sei mesi lontano dal laboratorio gravemente malato.
Gli esperimenti erano difficili, spesso producendo risultati che non potevano essere ripetuti. I progressi sono stati molto lenti.,
Nel 1935, le prove di Avery gli suggerirono che né le proteine né i carboidrati causarono la trasformazione. Forse, ha speculato nel 1936, un acido nucleico è stato il fattore chiave? Naturalmente, ci sono solo due nuclei acidi, DNA e RNA, quindi Avery si stava avvicinando alla risposta. Tuttavia, molti altri anni sarebbero passati prima che sentisse di avere la prova della sua speculazione.
Sempre più veloce – Proteine e lipidi esclusi positivamente
Nel 1935, Avery fu raggiunto da un nuovo giovane ricercatore, Colin MacLeod, un prodigio che era stato ammesso alla McGill University di Montreal all’età di 15 anni.,
MacLeod e Avery avevano un background insolitamente simile: erano nativi della Nuova Scozia e si erano trasferiti a New York. Erano entrambi medici qualificati che avevano spostato la carriera in batteriologia. I loro padri erano stati entrambi ministri della chiesa protestante, ed entrambi si erano trasferiti in Canada dal Regno Unito.
MacLeod ha dato alla ricerca un nuovo impulso, sviluppando tecniche di laboratorio più affidabili. Tuttavia, sia Avery che MacLeod sono stati coinvolti in altri progetti.,
Nel 1940, abbandonarono tutti gli altri lavori per concentrarsi sul principio di trasformazione, faticando insieme per lunghe ore in laboratorio.
Nel 1941, Avery e MacLeod erano certi che il principio di trasformazione fosse privo di proteine e privo di lipidi. Lo sapevano perché potevano rimuovere in modo affidabile queste sostanze dai batteri S uccisi dal calore e vedere che tutto ciò che rimaneva causava la transizione da R a S.
In questa fase MacLeod lasciò ufficialmente il progetto; era stato nominato professore di Batteriologia presso la Scuola di Medicina della New York University., In pratica, tuttavia, è tornato spesso mentre il progetto si avvicinava alla sua entusiasmante conclusione.
Rough viene trasformato in Smooth dal DNA di Smooth
Con la partenza ufficiale di MacLeod, Maclyn McCarty, un postdottorato di 30 anni dell’Indiana, si unì al progetto nel settembre 1941. McCarty aveva svolto ricerche al Johns Hopkins Hospital. Quando il suo capo, il professor Edwards Park, ha saputo che McCarty si sarebbe unito al laboratorio di Avery, ha detto a McCarty che Avery era in cima alla stratosfera per la ricerca.
Il progresso era ora rapido., Gli scienziati hanno rimosso tutte le altre parti della cellula per lasciare solo la sostanza trasformante. McCarty ha stabilito mediante test chimici che la sostanza poteva essere solo acido desossiribonucleico, cioè DNA. Avery ha notato che il DNA non era nemmeno stato trovato in questi batteri prima.
Avery–MacLeod–McCarty
Verso la fine del 1943, Avery, MacLeod e McCarty presentarono il loro lavoro per la pubblicazione nel Journal of Experimental Medicine. È stato pubblicato l’anno successivo.
Avevano scoperto che il DNA è materiale genetico. Induce cambiamenti ereditari nei batteri., Ha un peso molecolare molto alto ed è quindi una molecola enorme. Il loro lavoro divenne noto come esperimento Avery–MacLeod–McCarty.
“La pubblicazione di Avery, MacLeod e McCarty solo 50 anni fa ha segnato l’apertura dell’era contemporanea della genetica, la sua fase molecolare.”
I geni sono DNA
Ironicamente, il lavoro di Avery fu completato mentre infuriava la seconda guerra mondiale., Lui ei suoi colleghi hanno scoperto uno dei segreti della vita in un momento in cui più scienziati che mai erano alla ricerca di modi efficienti di consegnare la morte.
Avery aveva 66 anni quando il suo lavoro sul DNA fu finalmente pubblicato.
L’idea che i geni siano DNA è stata fortemente contrastata. Un certo numero di scienziati influenti non avrebbe lasciato andare l’idea che i geni fossero proteine. Hanno spiegato i risultati di Avery dicendo che il suo DNA era contaminato da proteine. Tuttavia, col tempo, nessuno poteva contraddire il nuovo status del DNA.,
Uno dei pochi scienziati ad abbracciare rapidamente il lavoro di Avery fu Edwin Chargaff, e fu lui a compiere i prossimi grandi passi verso la comprensione del ruolo del DNA nella genetica.
Nel 1953, James Watson e Francis Crick avevano scoperto la struttura del DNA e come si replica. Avery ha vissuto abbastanza per vederlo.
Gli scienziati ora sanno con certezza che il DNA porta le istruzioni necessarie per assemblare molecole senza vita in organismi viventi.,
“…la scoperta che il DNA potrebbe trasferimento di informazioni genetiche da una pneumococco un’altra… ha annunciato l’apertura del campo di biologia molecolare…”
Nessun Premio Nobel
Avery non è mai stato insignito di un Premio Nobel. E ‘stato nominato frequentemente per il lavoro sugli antigeni che ha fatto nel 1930. E’ stato anche nominato per il suo lavoro sul DNA. Le nomination non hanno avuto successo.,
Nel 1945, la Royal Society britannica assegnò ad Avery la sua prestigiosa medaglia Copley e nel 1947 ricevette il premio più importante dell’America in medicina – il Lasker Award.
“L’esperimento di Avery ha reso l’odore del materiale genetico essenziale.”
Alcuni dettagli personali e la fine
Avery visse principalmente per il suo lavoro. Non si sposò mai e non ebbe figli., Non ha mai perso la sua passione per la musica, e nelle sue vacanze ha goduto di passare il tempo in barca a vela.
Era stato un notevole oratore pubblico e dibattitore al college, ma nella sua vita professionale era solitamente riluttante a parlare in pubblico. In realtà, era davvero a suo agio solo nel suo laboratorio, in compagnia dei suoi ricercatori. Tutti lo chiamavano’ Fess ‘ – abbreviazione di Professore.
Nel 1948, all’età di 71 anni, Avery si trasferì a Nashville, Tennessee per godersi un po ‘ di vita familiare. Affittò una grande casa vicino alla casa di suo fratello minore Roy, che insegnava batteriologia alla Vanderbilt University., Avery passava molto tempo con la famiglia di Roy. Sua cugina Minnie Wandell divenne la sua governante.
Oswald Theodore Avery morì all’età di 78 anni il 20 febbraio 1955 a Nashville di cancro al fegato. Fu sepolto nel Mount Olivet Cemetery di Nashville.
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"Oswald Avery." Famous Scientists. famousscientists.org. 20 Jul. 2016. Web. <www.famousscientists.org/oswald-avery/>.
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Ulteriori letture
Oswald T., Avery, Colin M. MacLeod, Maclyn McCarty
Studi sulla natura chimica della sostanza che induce la trasformazione dei tipi pneumococcici-Induzione della trasformazione da parte di una frazione di acido desossiribonucleico isolata da pneumococco di tipo III
Journal of Experimental Medicine Vol. 79, No. 2, pp. 137-158, 1943
René Jules Dubos
Il professore, l’Istituto e il DNA
Rockefeller Univ., Press, 1976
Orazio Freeland Judson
L’Ottavo Giorno della Creazione: artefici della Rivoluzione nella Biologia
Simone & Schuster, 1979
Maclyn McCarty
Il Principio Trasformante
W. W. Norton & Società, 1986
Joshua Lederberg
La Trasformazione della Genetica dal DNA
Genetica Vol. 136, pp. 423-426, febbraio 1994
Riconoscimenti
Immagine del DNA in flask nel Museo di Storia Naturale di Berlino di LoKiLeCh sotto la licenza Creative Commons Attribution 3.0 Unported.,
Immagine di Frank Macfarlane Burnet di Denver Faingold sotto licenza Creative Commons Attribution 4.0 International.