В 1983 году Кэри Маллис, ехавший по шоссе в Калифорнии, придумал способ экспоненциального копирования ДНК. Эта идея легла в основу полимеразной цепной реакции, или ПЦР. За неё он получил Нобелевскую премию в 1993 году. Сейчас ПЦР — одна из наиболее широко используемых методик в биологии. Она позволяет увеличить количество копий ДНК с одной до миллиардов за несколько часов.

Реакция проходит цикл через три температуры. Денатурация нагревает ДНК примерно до 95 градусов Цельсия, разделяя двойную спираль на отдельные нити. Отжиг охлаждает ее примерно до 50–65 градусов, позволяя праймерам связываться с целевой последовательностью. Удлинение повышает температуру примерно до 72 градусов, где термостабильная ДНК-полимераза, обычно Taq, удлиняет праймеры и синтезирует новые нити. Каждый цикл удваивает количество ДНК. Тридцать циклов приводят к миллиардократному увеличению.

ПЦР используется для многих целей. Она диагностирует инфекции путем обнаружения ДНК патогенов. Она амплифицирует ДНК для секвенирования и клонирования. Она выявляет мутации и генетические заболевания. В криминалистике она используется для анализа ДНК с мест преступлений. В исследованиях она применяется для изучения экспрессии генов и количественного определения РНК в варианте, называемом ОТ-ПЦР. Во время пандемии COVID-19 термин «ПЦР-тестирование» стал общеизвестным.

Этот метод прост, быстр и чувствителен. Он требует тщательной разработки праймеров, контроля загрязнения и оптимизации условий. В случае успеха он превращает крошечный образец в достаточное количество ДНК для анализа. В случае неудачи он может амплифицировать неправильную последовательность или не амплифицировать вовсе.