1983 yılında Kary Mullis, Kaliforniya otoyolunda araba kullanırken DNA'yı katlanarak kopyalamanın bir yolunu buldu. Bu fikir, polimeraz zincir reaksiyonu veya PCR olarak bilinen yöntem haline geldi. Bu buluşu ona 1993 yılında Nobel Ödülü kazandırdı. PCR, günümüzde biyolojide en yaygın kullanılan tekniklerden biridir. Tek bir DNA kopyasını birkaç saat içinde milyarlarca kopyaya çoğaltabilir.

Reaksiyon üç farklı sıcaklıkta gerçekleşir. Denatürasyon, DNA'yı yaklaşık 95 dereceye kadar ısıtarak çift sarmalı tek zincirlere ayırır. Tavlama, DNA'yı yaklaşık 50 ila 65 dereceye kadar soğutarak primerlerin hedef diziye bağlanmasını sağlar. Uzatma ise sıcaklığı yaklaşık 72 dereceye yükseltir; burada genellikle Taq olan ısıya dayanıklı bir DNA polimeraz, primerleri uzatır ve yeni zincirler sentezler. Her döngü, DNA miktarını ikiye katlar. Otuz döngü, bir milyar katlık bir çoğaltma sağlar.

PCR birçok amaçla kullanılır. Patojen DNA'sını tespit ederek enfeksiyonları teşhis eder. Dizileme ve klonlama için DNA'yı çoğaltır. Mutasyonları ve genetik bozuklukları tespit eder. Adli tıpta suç mahallerinden alınan DNA'yı analiz etmek için kullanılır. Araştırmalarda gen ekspresyonunu incelemek ve RT-PCR adı verilen bir varyantıyla RNA'yı ölçmek için kullanılır. COVID-19 pandemisi sırasında PCR testi herkesin bildiği bir terim haline geldi.

Bu teknik basit, hızlı ve hassastır. Primerlerin dikkatli bir şekilde tasarlanmasını, kontaminasyonun kontrol edilmesini ve koşulların optimize edilmesini gerektirir. Başarılı olduğunda, küçük bir örneği analiz edilebilecek kadar DNA'ya dönüştürür. Başarısız olduğunda ise yanlış diziyi veya hiçbir şeyi çoğaltamayabilir.