C'è una differenza molto sottile tra la tecnologia del DNA e l'ingegneria genetica. L'ingegneria genetica si riferisce a quelle tecniche utilizzate per modificare il genotipo di un organismo per cambiarne il fenotipo. Cioè, l'ingegneria genetica manipola i geni di un organismo per farlo apparire o agire in modo diverso. La tecnologia del DNA si riferisce ai metodi utilizzati per modificare, misurare, manipolare e produrre all'interno della molecola del DNA. Poiché i geni sono immagazzinati nel DNA, l'ingegneria genetica viene eseguita con la tecnologia del DNA. Ma la tecnologia del DNA può essere utilizzata per qualcosa di più dell'ingegneria genetica.
Geni e DNA
Un gene può essere definito come un componente di una cellula responsabile dell'espressione di un tratto in un organismo e può anche trasmettere quel tratto alla generazione successiva di un organismo. Si scopre che i geni sono segmenti di DNA che contengono un modello specifico di basi nucleari: le quattro molecole abbreviate A, T, G e C. Il DNA è costituito da un lungo tratto di molecole collegate A, T, G e C. Ad esempio, un tratto di DNA che va qualcosa come AGCCGTAGTT... e così via per qualche migliaio di basi potrebbe significare che un gatto avrà gli occhi verdi. Ma non tutto il DNA è un gene. Alcune parti del DNA funzionano per fornire segnali su quando e dove un gene dovrebbe diventare attivo e alcuni tratti di DNA non hanno uno scopo noto.
Ingegneria genetica
Con l'ingegneria genetica, gli scienziati tentano di manipolare la struttura genetica di un organismo per apportare un cambiamento nel modo in cui un organismo appare o funziona. La struttura genetica di un organismo è chiamata genotipo, mentre le strutture fisiche e le funzioni di un organismo sono chiamate fenotipo. Il fenotipo di un organismo è in gran parte determinato dal suo genotipo. Ad esempio, se gli scienziati cambiassero il genotipo del gene del colore degli occhi di gatto in TCCCAGAGGT... allora forse potrebbero far avere al gatto gli occhi marroni invece che verdi. In realtà il processo è molto più complesso e coinvolge lunghissimi tratti di DNA che devono essere manipolati perfettamente, ma questo è il principio dell'ingegneria genetica: modificare il modello delle basi nel DNA di un organismo per cambiarne il fenotipo.
Strumenti di ingegneria genetica
Per fare ingegneria genetica, gli scienziati usano alcuni degli strumenti della tecnologia del DNA. Non hanno usato gli strumenti per cambiare il colore degli occhi di un gatto, ma hanno fatto altre cose. Gli scienziati hanno modificato i batteri per produrre insulina per i diabetici, hanno modificato il mais per renderlo resistente a erbicidi per un'agricoltura meno dannosa e hanno modificato i topi per far crescere tumori umani da testare farmaci. Il metodo più comune di ingegneria genetica consiste nell'estrarre un pezzo di DNA da un organismo e sostituirlo con una sezione di un altro organismo. Questo si chiama DNA ricombinante, ed è fatto con l'aiuto di un paio di molecole diverse usate per separare e incollare le molecole di DNA.
PCR
La tecnologia del DNA viene utilizzata per cose oltre all'ingegneria genetica. Ad esempio, quando viene trovato un ciuffo di capelli sulla scena del crimine, è possibile estrarre il DNA. Poiché non c'è molto DNA nel campione della scena del crimine, deve essere amplificato, duplicato molte volte. Il tipo di tecnologia del DNA utilizzato per questo è chiamato reazione a catena della polimerasi o PCR. Implica il riscaldamento e il raffreddamento di un campione di DNA in presenza di determinate sostanze chimiche e produce abbastanza copie del DNA della scena del crimine per eseguire test e scoprire chi era sulla scena.
Costruire con il DNA
Gli scienziati possono manipolare il DNA in modi ben oltre il suo scopo iniziale all'interno del corpo. Ad esempio, gli scienziati possono utilizzare il DNA per costruire un'impalcatura microscopica, una minuscola struttura per costruire materiali atomo per atomo. Possono anche utilizzare le proprietà uniche del DNA per creare una molecola che si illumina, ma solo quando è attaccata a un'altra specifica molecola bersaglio. Gli scienziati stanno anche usando il DNA per un altro strano scopo: ne stanno costruendo circuiti per computer.