Come abbiamo appena visto, la duplicazione del filamento lento avviene per aggiunta dei frammenti di Okazaki ai primer di RNA. Dopo la rimozione del primer terminale non è più possibile sintetizzare il DNA che lo sostituisca, perché non c’è un’estremità 3' da prolungare (in altre parole, manca un filamento di DNA complementare). Pertanto il nuovo cromosoma, formatosi con la duplicazione del DNA, presenta a entrambe le estremità un pezzetto di DNA a filamento singolo. A questo punto si attivano dei meccanismi che tagliano via la porzione a filamento singolo, insieme a una parte a filamento doppio. Di conseguenza, ad ogni divisione cellulare, il cromosoma si accorcia.

In molti eucarioti le estremità dei cromosomi portano delle sequenze ripetitive chiamate telomeri (▶figura 16A). Nella specie umana, la sequenza del telomero è TTAGGG ed è ripetuta circa 2500 volte. A questi tratti ripetuti si legano speciali proteine che mantengono stabili le estremità del cromosoma. Nei cromosomi umani, a ogni ciclo di duplicazione del DNA e di divisione cellulare il DNA telomerico può perdere da 50 a 200 coppie di basi; perciò, dopo 20-30 divisioni, i cromosomi non sono più capaci di partecipare alla divisione cellulare e la cellula muore.

La perdita dei telomeri spiega in parte perché le cellule non durano per tutta la vita dell’organismo. Eppure alcune cellule che continuano a dividersi, come le cellule del midollo osseo e le cellule produttrici dei gameti, conservano il loro DNA telomerico: in queste cellule esiste un enzima, la telomerasi, che catalizza l’aggiunta della sequenza telomerica eventualmente persa (▶figura 16B). La telomerasi contiene una sequenza di RNA che funziona da stampo per la sequenza telomerica ripetuta.

La telomerasi può essere importante nella lotta contro il cancro. Questo enzima è presente in oltre il 90% delle cellule tumorali umane e può rappresentare un elemento importante per la loro capacità di continuare a dividersi; poiché la maggior parte delle cellule non ha questa capacità, la telomerasi rappresenta un bersaglio promettente per i farmaci antitumorali.

L’interesse per la telomerasi è legato anche all’invecchiamento. Se a cellule umane in coltura si aggiunge un gene che esprime alti livelli di telomerasi, i telomeri di quelle cellule non si accorciano; anziché morire dopo 20-30 generazioni cellulari, le cellule diventano immortali. Resta da vedere se esiste una qualche relazione fra l’immortalità cellulare e l’invecchiamento dell’intero organismo. Le ricerche sui telomeri e sulla telomerasi hanno portato i loro scopritori (gli statunitensi Elizabeth Blackburn, Carol Greider e Jack Szostak) a vincere il premio Nobel per la medicina nel 2009.