Qui Dulbecco studiò i "fagi", virus batteriofagi, i meccanismi cellulari che riparano il Dna, quando è danneggiato da radiazioni. Fu poi professore ordinario al California Institute of Technology. Nel 1955 isolò il primo mutante del virus della poliomelite, che servirà a Sabin per la preparazione del vaccino. Nel 1960 iniziò ad interessarsi della ricerca oncologica: è di quest'anno la scoperta che lo porterà al premio Nobel: osserva che i tumori sono indotti da una famiglia di virus che in seguito chiamerà "oncogeni".
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