L’i­dea che tal­vol­ta pos­sa­no na­sce­re or­ga­ni­smi con uno o più ca­rat­te­ri del tut­to di­ver­si da quel­li dei ge­ni­to­ri (ov­ve­ro del­le mu­ta­zio­ni) è vec­chia quan­to la sto­ria uma­na; tut­ta­via, so­lo in epo­che re­cen­ti si è cer­ca­to di da­re una spie­ga­zio­ne scien­ti­fi­ca a que­sto fat­to.

Per Dar­win sa­reb­be sta­to uti­le po­te­re spie­ga­re da do­ve pro­vie­ne la straor­di­na­ria va­rie­tà che mo­stra­no le spe­cie vi­ven­ti; egli pe­rò non ave­va gli stru­men­ti per ela­bo­ra­re una teo­ria ge­ne­ti­ca ac­cet­ta­bi­le. Pro­prio per que­sto mo­ti­vo, per spie­ga­re le mu­ta­zio­ni egli ac­cet­tò, al­me­no in par­te, fat­to­ri co­me l’abi­tu­di­ne e l’in­fluen­za del­l’am­bien­te, che di so­li­to ven­go­no as­so­cia­ti al no­me di La­marck.

La man­can­za di una ba­se ge­ne­ti­ca per la va­rie­tà del­le spe­cie fu la ra­gio­ne per cui mol­ti tra i pri­mi ge­ne­ti­sti ri­fiu­ta­ro­no la teo­ria del­l’e­vo­lu­zio­ne. Hu­go De Vries (1848-1935), uno dei ri­sco­pri­to­ri del la­vo­ro di Men­del, pro­po­se nel 1901 che l’o­ri­gi­ne di nuo­vi al­le­li di­pen­des­se da un cam­bia­men­to im­prov­vi­so e di­scon­ti­nuo del ge­ne, che chia­mò, ap­pun­to, mu­ta­zio­ne. In real­tà i ca­si stu­dia­ti da De Vries ri­sul­ta­ro­no do­vu­ti non a mu­ta­zio­ni, ma a riar­ran­gia­men­ti dei cromosomi; cio­no­no­stan­te il con­cet­to di mu­ta­zio­ne ge­ne­ti­ca en­trò nel pen­sie­ro scien­ti­fi­co gra­zie a lui.

Una de­fi­ni­zio­ne più cor­ret­ta fu da­ta, po­chi an­ni do­po, da un col­le­ga di De Vries, il mi­cro­bio­lo­go e bo­ta­ni­co Mar­ti­nus Bei­je­rinck. Egli, tut­ta­via, la­vo­ra­va sui bat­te­ri, e sul­la ge­ne­ti­ca di que­sti or­ga­ni­smi si sa­pe­va mol­to po­co. Mol­ti mi­cro­bio­lo­gi era­no in­cli­ni a cre­de­re che i bat­te­ri po­tes­se­ro pla­sma­re il pro­prio fe­no­ti­po sul­la ba­se del­le esi­gen­ze am­bien­ta­li e, for­se, di un ci­clo bio­lo­gi­co in­ter­no. Per ar­ri­va­re a fon­da­re una ge­ne­ti­ca dei bat­te­ri oc­cor­re­rà at­ten­de­re il la­vo­ro di Sal­va­dor E. Lu­ria e Max Del­brück, ne­gli an­ni Qua­ran­ta del se­co­lo scor­so.

I pri­mi stu­di sul­le mu­ta­zio­ni sfrut­ta­ro­no in­ve­ce un al­tro or­ga­ni­smo mo­del­lo, il mo­sce­ri­no del­la frut­ta Dro­so­phi­la me­la­no­ga­ster (▶figura). At­tor­no al 1915, Tho­mas Hunt Mor­gan e i suoi col­la­bo­ra­to­ri ave­va­no in­di­vi­dua­to po­co me­no di un cen­ti­na­io di ca­rat­te­ri mu­tan­ti, che non si tro­va­va­no in na­tu­ra ma che po­te­va­no es­se­re iso­la­ti in la­bo­ra­to­rio. Si trat­ta­va di aspet­ti che ri­guar­da­va­no le di­men­sio­ni del­le ali, il co­lo­re del cor­po, il co­lo­re e le di­men­sio­ni de­gli oc­chi. Mor­gan ri­te­ne­va, sul­la scia del­le idee espo­ste da De Vries, che gli in­di­vi­dui mu­tan­ti de­ri­vas­se­ro da un cam­bia­men­to ra­ro e spon­ta­neo a ca­ri­co di un de­ter­mi­na­to ge­ne.

Nel 1927 Her­mann J. Mul­ler, che la­vo­ra­va con Mor­gan, di­mo­strò che ir­ra­dian­do le dro­so­fi­le con rag­gi X si au­men­ta­va enor­me­men­te la fre­quen­za di mu­ta­zio­ne dei ge­ni. Inol­tre, Mul­ler fu in gra­do di di­mo­stra­re che esi­ste­va una pro­por­zio­na­li­tà di­ret­ta tra la do­se di rag­gi X e il nu­me­ro di mu­ta­zio­ni. Egli ne de­dus­se che le mu­ta­zio­ni si ve­ri­fi­ca­va­no a ca­ri­co di en­ti­tà ben pre­ci­se, con­fer­man­do in mo­do in­di­ret­to l’e­si­sten­za dei ge­ni.

Nel­le idee di Mul­ler il ge­ne era un’uni­tà di mu­ta­zio­ne, e que­sta fu la de­fi­ni­zio­ne da­ta dai ge­ne­ti­sti ne­gli an­ni se­guen­ti. Nel 1941 Geor­ge Bead­le ed Ed­ward Ta­tum pub­bli­ca­ro­no i ri­sul­ta­ti del­le lo­ro ri­cer­che sul­la muf­fa del pa­ne (N. cras­sa) pro­po­nen­do la teo­ria «un ge­ne – un en­zi­ma» e for­nen­do un con­tri­bu­to fon­da­men­ta­le al­la com­pren­sio­ne del si­gni­fi­ca­to fun­zio­na­le del­le mu­ta­zio­ni.

In­fi­ne, nel 1953, Wa­tson e Crick pro­po­se­ro il mo­del­lo a dop­pia eli­ca; a que­sto pun­to di­ven­ne evi­den­te che una mu­ta­zio­ne può con­si­ste­re nel cam­bia­men­to di una sin­go­la ba­se del DNA. L’u­ni­tà di mu­ta­zio­ne, quin­di è la sin­go­la cop­pia di ba­si del DNA e non l’in­te­ro ge­ne.