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Etica e Bioetica

Le biotecnologie: introduzione

Prof. Emilia D’Antuono

Bioetica e Biotecnologie

“Rivoluzione biotecnologica”: il senso di una metafora

Una nuova etica per le nuove capacità di trasformazione del mondo?

Un riflessione sulle biotecnologie avanzate deve procedere considerando la lunga durata del dibattito su tecnica e tecnologia e il novum che si dispiega con la possibilità di intervenire sul DNA.

Forse la maggiore difficoltà sta nell’intendere come parte di quei processi di trasformazione del mondo in mondo umano anche quello che è stato efficacemente definito il passaggio dalla casualità alla progettualità in biologia.

DNA

Campi arati

Novità …

Partiamo da una considerazione del CNB:

«Le biotecnologie possiedono una radicalità ed una pervasività che le distingue da ogni altra tecnologia tradizionale e che giunge ad investire contemporaneamente la salute umana, i rapporti politici ed economici internazionali, le abitudini sociali e la vita quotidiana di miliardi di persone».

CNB, Sull’uso delle biotecnologie, parere

… o continuità?

Per comprendere a fondo tali inquietudini cominciamo da principio ..

« La strategia usata dagli esseri umani per sopravvivere è diversa da quelle degli altri esseri viventi. Mentre microrganismi, piante animali si modificano per adattarsi ai cambiamenti ambientali, noi progettiamo il cambiamento dell’ambiente … e disponiamo di una serie di strumenti per attuare quanto progettato ». M.BUIATTI 2001

Bio – tecnologie

Tecnologie

Strumenti e processi che rendono possibile la trasformazione umana del mondo e, dunque, la costruzione dell’habitat umano.

Bio-tecnologie

Tecnologie in cui gli esseri viventi sono usati come strumenti di trasformazione e costruzione.

Prime biotecnologie

Alle origini dell’uso delle biotecnologie si situano le pratiche di domesticazione di animali e selezione di piante.

Promuovendo l’accoppiamento di quegli organismi che risultavano, di volta in volta, più utili l’uomo è intervenuto sul processo di selezione della specie.

A partire dalla domesticazione del cane (ca 10.000 a.C.) l’uomo ha selezionato specie animali e vegetali per renderle sempre più funzionali ai suoi scopi.

Giacobbe e Labano: Genesi 30, 25-43

Mosaico Pompei

Prime biotecnologie

Accanto alle diverse forme di domesticazione rientrano nelle biotecnologie altre pratiche come l’ultilizzo di lieviti per la fermentazione del pane o di microrganismi per la trasformazione del mosto in vino etc.

Ulisse e Polifemo: Odissea Libri IX-X

Botti di vino

Biotecnologie “tradizionali”

Tutti questi processi selettivi di cui l’uomo si è servito dagli albori della civiltà trovavano un limite ben preciso nel confine tra le specie.

Gli incroci (e quindi la possibilità di trasferire i caratteri ritenuti utili) erano possibili solo tra specie interfeconde.

Per quanto cioè i biotecnologi, attraverso l’apporto della statistica, della genetica e di altre scienze moderne potessero perfezionare le tecniche di selezione, velocizzarle e ottimizzarle per la produzione industriale, non potevano creare nuovi organismi.

Biotecnologie “avanzate”

Tale limite viene superato dalle biotecnologie avanzate che si distinguono da quelle semplici o tradizionali perchè utilizzano le tecniche dell’ingegneria genetica e del DNA ricombinante.

Durante il Novecento si è compiuto questo passo fondamentale che mette l’uomo in grado di intervenire attraverso il DNA sulle strutture fondamentali della vita.

DNA

Verso il Dna – intuizioni ottocentesche

La teoria cellulare: Schleiden – Schwann
L’evoluzionismo: Charles Darwin
L’ereditarietà: Gregor Mendel

Verso il Dna – la teoria cellulare

1839 Schleiden – Schwann

Tutti gli organismi viventi sono composti di cellule
Omnis cellula e cellula

Rudolf Virchow

Verso il Dna – l’evoluzionismo

1859 Darwin (Wallace)

Lotta per l’esistenza.
Esistenza di variazioni casuali.
Rapporto tra variazioni e possibilità di riproduzione.

L. CAVALLI SFORZA, Breve introduzione alla teoria dell’evoluzione, articolo

Charles Darwin

Verso il Dna – l’ereditarietà

1866 Mendel

I caratteri dipendono da “Elemente” (i geni) che vengono ereditati dai genitori. Le varianti di un dato carattere (ad esempio il colore del fiore) sono riconducibili, conoscendo i geni, a rapporti statistici.

Gregor Mendel

Per una cronologia …

1900: De Vries, Correns e Tschermak indipendentemente riscoprono le leggi di Mendel;

1901: De Vries introduce il termine mutazione e la considera come possibile meccanismo dell’evoluzione;

1910-20: Grazie ai lavori di Morgan e dei suoi collaboratori su Drosophila Melanogaster inizia la genetica moderna. Prime ipotesi sulla localizzazione dei geni sui cromosomi e sulla ricombinazione.

Copertina di Science [n° 287/2000]

Per una cronologia …

1928: Ipotesi di Griffith: “principio trasformante”;

1943-44: Avery-McLeod-McCarthy : Il principio trasformante è il DNA;

1952: Hershey- Chase tramite “marcatura selettiva” dimostrano che è il DNA a contenere il materiale genetico.

Esperimento di Griffith

Esperimento di Chase-Hershey

1953

M. Wilkins e R. Franklin, con la tecnica di diffrazione ai raggi X, ottengono e interpretano le prime immagini di un cristallo di DNA;

1953: J.Watson e F.Crick propongono il modello a doppia elica.

DNAI, sito didattico in inglese

Per una cronologia …

1957: Kornberg identifica la DNA polimerasi, l’enzima che duplica la doppia elica del DNA;

«E’ probabile che la sequenza precisa delle basi sia il codice che trasporta l’informazione genetica». WATSON – CRICK 1953

1960: viene scoperto l’RNA messaggero (mRNA), che trasferisce l’informazione contenuta nel DNA all’apparato che fabbrica le proteine;

Un gene → una proteina
Un «dogma centrale» utile per cominciare a capire come il DNA istruisce la cellula su cosa fare

1961: Jacob e Monod propongono il primo modello di regolazione dell’espressione genica;

Il caso esemplare dell’anemia falciforme

1966: Khorana e Nirenberg decifrano il linguaggio del codice genetico: la lettura del DNA avviene a gruppi di tre basi (triplette);

Quante lingue parlano le cellule?
Da 4 basi a 20 aminoacidi?
L’unità minima di codifica è costituita da una tripletta di basi.

Per una cronologia …

Come verificare le ipotesi sulla informazione genetica? Provando a riscriverla

Due questioni:

Scrivere in un codice (il DNA) e verificare la informazione trasferita dopo che la cellula la ha tradotta in un altro (le proteine)
Gli strumenti del «taglia e incolla » del DNA : gli enzimi

I plasmidi ricombinanti (piccoli pezzi di DNA extracromosomico modificati per primi per la loro modesta estensione) sono illustrati in figura.

1967: Viene scoperta la DNA ligasi, l’enzima che salda tra loro molecole di DNA;

1970: Scoperti gli enzimi di restrizione (che tagliano il DNA);

1972: Berg produce la prima molecola di DNA ricombinante;

1975: Conferenza di Asilomar.

Per una cronologia …

1978: La Genentech americana utilizza batteri (Escherichia coli) per la produzione di insulina umana ricombinante che, quattro anni dopo, entra in commercio;

1983: 1) Mullis mette a punto la tecnica della reazione a catena della polimerasi; 2) Jeffreys scopre le “impronte digitali molecolari”.

Dna profiling, animazione in inglese

La rivoluzione biotecnologica

«Le biotecnologie diventeranno parte della lotta globale contro la povertà, la fame, le malattie ed il sottosviluppo, che hanno un effetto diretto sulla scolarizzazione, la mortalità infantile, la salute delle madri e sulla libertà associata ad un decente livello di vita….. Non è in discussione se le biotecnologie manterranno le loro promesse, ma solo come le promesse delle biotecnologie verranno condivise». K. A. ANNAN 2003