Sebbene oggi sia risaputo che i tratti vengano trasmessi da genitore a figlio tramite il DNA, non è sempre stato così. Nel 19° secolo, gli scienziati non avevano idea di come venisse ereditata l'informazione genetica. Nella prima metà del XX secolo, tuttavia, una serie di esperimenti intelligenti ha identificato il DNA come la molecola utilizzata dagli organismi per trasferire le informazioni genetiche.
Esperimento Griffith
All'inizio del XX secolo, gli scienziati sapevano che le informazioni ereditarie venivano trasmesse da genitore a figlio sotto forma di unità discrete che chiamavano geni. Non sapevano, tuttavia, dove o come queste informazioni fossero archiviate e utilizzate dai processi biochimici della cellula.
Nel 1928, lo scienziato inglese Fred Griffiths iniettò nei topi il batterio Streptococcus pneumoniae di tipo IIIS, che è mortale per i topi, e il tipo IIR di S. pneumoniae, che non è letale. Se i batteri IIIS non venivano uccisi con il calore, i topi morivano; se venivano uccisi dal calore, i topi vivevano.
Quello che è successo dopo ha cambiato la storia della genetica. Griffiths ha mescolato batteri IIIS uccisi con il calore e batteri IIR viventi e li ha iniettati nei topi. Contrariamente a quanto si aspettava, i topi sono morti. In qualche modo, le informazioni genetiche sono state trasferite dai batteri IIIS morti al ceppo IIR vivo.
Esperimento Avery
Lavorando con diversi altri scienziati, Oswald Avery voleva sapere cosa era stato trasferito tra i batteri IIIS e IIR nell'esperimento Griffiths. Ha preso i batteri IIIS uccisi dal calore e li ha scissi in una miscela di proteine, DNA e RNA. Successivamente, ha trattato questa miscela con uno dei tre tipi di enzimi: quelli che distruggono le proteine, il DNA o l'RNA. Infine, ha preso la miscela risultante e l'ha incubata con batteri IIR viventi. Quando l'RNA o le proteine venivano distrutte, i batteri IIR raccoglievano ancora le informazioni genetiche IIIS e diventavano letali. Quando il DNA è stato distrutto, tuttavia, i batteri IIR sono rimasti invariati. Avery si rese conto che le informazioni genetiche devono essere conservate nel DNA.
Esperimento Hershey-Chase
Il team di Alfred Hershey e Martha Chase ha determinato come vengono ereditate le informazioni genetiche. Hanno usato un tipo di virus che infetta Escherichia coli (E. coli), una specie di batterio presente nell'intestino di esseri umani e animali. Sono cresciuti E. coli in un mezzo che includeva zolfo radioattivo, che sarebbe stato incorporato nelle proteine, o fosforo radioattivo, che sarebbe stato incorporato nel DNA.
Hanno infettato l'E. coli con il virus e ha trasferito la coltura virale risultante in un altro lotto non etichettato di E. coli coltivato su terreno privo di elementi radioattivi. Il primo gruppo di virus ora non era radioattivo, il che indica che la proteina non viene trasmessa dal virus genitore a figlio. Al contrario, il secondo gruppo di virus è rimasto radioattivo, indicando che il DNA è passato da una generazione di virus all'altra.
Watson e Crick
Nel 1952, gli scienziati sapevano che i geni e le informazioni ereditarie dovevano essere immagazzinate nel DNA. Nel 1953, James Watson e Francis Crick scoprirono la struttura del DNA. Hanno elaborato la struttura assemblando dati da esperimenti passati e utilizzandoli per costruire un modello molecolare. Il loro modello di DNA era costituito da fili e piastre metalliche, proprio come i kit di plastica che gli studenti usano oggi nelle lezioni di chimica organica.