Kary Mullis, eigentlich Kary Banks Mullis, (geb. 28. Dezember 1944, Lenoir, North Carolina, USA – gest. 7. August 2019, Newport Beach, Kalifornien), amerikanischer Biochemiker, erhielt 1993 den Nobelpreis für Chemie für die Erfindung der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), einer einfachen Technik, mit der ein bestimmter Abschnitt der DNA innerhalb weniger Stunden milliardenfach kopiert werden kann.
Nach seiner Promotion in Biochemie an der University of California, Berkeley, im Jahr 1973 war Mullis in der Forschung an verschiedenen Universitäten tätig. 1979 trat er in das kalifornische Biotechnologieunternehmen Cetus Corp. ein, wo er seine preisgekrönten Forschungsarbeiten durchführte. Von 1986 bis 1988 war er Direktor für Molekularbiologie bei Xytronyx, Inc. in San Diego, Kalifornien; danach arbeitete er als freiberuflicher Berater.
Mullis entwickelte 1983 die PCR. Frühere Methoden zur Gewinnung einer bestimmten DNA-Sequenz in ausreichender Menge für Studien waren schwierig, zeitaufwendig und teuer. Für die PCR werden vier Bestandteile verwendet: das zu kopierende doppelsträngige DNA-Segment, die so genannte Template-DNA; zwei Oligonukleotid-Primer (kurze Segmente einzelsträngiger DNA, die jeweils komplementär zu einer kurzen Sequenz auf einem der Stränge der Template-DNA sind); Nukleotide, die chemischen Bausteine, aus denen die DNA besteht; und ein Polymerase-Enzym, das die Template-DNA kopiert, indem es die freien Nukleotide in der richtigen Reihenfolge zusammenfügt. Diese Bestandteile werden erhitzt, wodurch sich die Template-DNA in zwei Stränge aufspaltet. Das Gemisch wird abgekühlt, so dass sich die Primer an die komplementären Stellen der Matrizenstränge anlagern können. Die Polymerase kann dann damit beginnen, die Matrizenstränge zu kopieren, indem sie Nukleotide an das Ende der Primer anhängt, wodurch zwei Moleküle doppelsträngiger DNA entstehen. Durch Wiederholung dieses Zyklus erhöht sich die DNA-Menge exponentiell: Bei etwa 30 Zyklen, die jeweils nur wenige Minuten dauern, entstehen mehr als eine Milliarde Kopien der ursprünglichen DNA-Sequenz.
Die PCR hat ein sehr breites Anwendungsspektrum. In der medizinischen Diagnostik ermöglichte die Technik die Identifizierung des Erregers einer bakteriellen oder viralen Infektion direkt aus einer sehr kleinen Probe des genetischen Materials; sie wurde auch zum Screening von Patienten auf genetische Störungen wie Sichelzellenanämie und Chorea Huntington verwendet. Evolutionsbiologen setzten die PCR ein, um winzige DNA-Mengen zu untersuchen, die aus den fossilen Überresten alter Arten gewonnen wurden, und Kriminaltechniker nutzten sie, um Verdächtige oder Opfer von Verbrechen anhand von Blutspuren, Sperma oder Haarsträhnen am Tatort zu identifizieren. Die Technik war auch ein wichtiges Werkzeug bei der Gensequenzierung.