Ogni organismo vivente ha bisogno di portare con sé le istruzioni per costruire una nuova versione di se stesso e per realizzare prodotti per mantenerlo in vita. Queste istruzioni sono acidi nucleici. Tutti gli organismi con più di una cellula usano un acido nucleico chiamato acido desossiribonucleico (DNA), e quelli meno complicati, come i virus, usano acido ribonucleico (RNA). Ciascuno di questi acidi nucleici è una stringa di molte molecole individuali, e quando il la forma di vita legge queste molecole in sequenza, identifica quale prodotto realizzare.
Dei due acidi nucleici, l’RNA è il meno complicato. Esiste come un singolo filamento. Il DNA, d’altra parte, si accoppia con un altro filamento di DNA, quindi è presente nelle cellule come una struttura a doppio filamento a forma di spirale.
Ogni acido nucleico è una stringa, cioè composta da tanti elementi costitutivi, uno dopo l’altro, chiamati nucleotidi. Questi nucleotidi si uniscono attraverso forze chimiche su ciascuna estremità del blocco. Solo quattro diversi nucleotidi costituiscono il DNA. Questi sono adenina (A), guanina (G), timina (T) e citosina (C.) Anche l’RNA ha solo quattro blocchi nucleotidici, ma invece di timina (T), ha uracile (U.)
Un essere vivente contiene molte istruzioni di acido nucleico nelle sue cellule. Ogni cellula può leggere la stringa di istruzioni e realizzare i prodotti pertinenti. Poiché ogni organismo ha bisogno di produrre molti prodotti diversi, la stringa di acido nucleico contiene molte piccole sezioni di istruzioni. Queste sezioni sono chiamate geni e la cellula generalmente legge ogni gene come le istruzioni per un particolare prodotto.
È la sequenza dei nucleotidi che conta con gli acidi nucleici e le istruzioni complicate non richiedono più di quattro nucleotidi. Il genoma umano, ad esempio, contiene 3.2 miliardi di nucleotidi in ogni filamento. Gli organismi più piccoli tendono ad avere acidi nucleici più corti, come il batterio Haemophilus influenzae a 1.8 milioni di basi per filamento.
Un’analogia è il fatto che la lingua inglese ha 26 lettere, ma gli anglofoni possono mettere insieme tutte queste lettere, in diverse combinazioni di parole, e avere conversazioni complesse. Un esempio molto semplice è quando qualcuno dice “pentole”. Le stesse lettere al contrario significano qualcosa di completamente diverso; “Fermare.” Quindi, in un altro esempio, quando la cellula legge un gene con una sequenza che inizia CCTTGGAA…, produrrà un prodotto cellulare diverso da uno che inizia AATTGGAA… anche se le sequenze sono simili. Le sequenze di acidi nucleici nei geni devono essere relativamente accurate, altrimenti l’organismo potrebbe non essere in grado di costruire il prodotto corretto.
Fondamentalmente, gli acidi nucleici funzionano come il computer che organizza la cellula. Forniscono anche le istruzioni di cui la cellula ha bisogno per replicarsi. Senza l’acido nucleico, una cellula o un organismo non può costruire un’altra versione di se stesso. Solo quelle forme di vita che possono replicarsi possono sopravvivere nella generazione successiva. Questo è il motivo per cui gli acidi nucleici sono presenti in ogni forma di vita sulla terra.