Laut The Tech Museum of Innovation ist DNA in Wasser löslich, weil die Zucker- und Phosphatmoleküle, aus denen das DNA-Rückgrat besteht, hydrophil sind. DNA-Basen sind hydrophob, werden aber durch die DNA-Rückgrat der beiden DNA-Stränge.
Damit ein Molekül in Wasser löslich ist, muss es ein polares Molekül sein oder eine Ladung haben. H2O ist ein gebogenes Molekül, in dessen Mitte sich der Sauerstoff befindet. Sauerstoff ist elektronegativer als Wasserstoff, zieht also die Elektronen stärker an, was zu einem Teilladungsunterschied zwischen den Sauerstoff- und Wasserstoffatomen führt. Diese Ladungsunterschiede führen dazu, dass Wasserstoff und Sauerstoff verschiedener Wassermoleküle vorübergehend in Wasserstoffbrückenbindungen angezogen werden.
Polare Moleküle haben Atome, die Wasserstoffbrückenbindungen bilden können, typischerweise Hydroxyl- (-OH) oder Carbonylgruppen (C=O). Das DNA-Rückgrat besteht abwechselnd aus Ribose- (Zucker) und Phosphatmolekülen. Phosphat ist negativ geladen, weshalb DNA-Makromoleküle überwiegend negativ sind. Ribose hat mehrere Hydroxylgruppen, die mit Wasser Wasserstoffbrückenbindungen eingehen können.
Interessanterweise wird die Verdrehung in doppelsträngiger DNA dadurch verursacht, dass die Basen der DNA hydrophob sind, während das Rückgrat hydrophil ist. Die Drehung drückt die Basen enger zusammen und verhindert, dass Wasser in die Mitte des Moleküls gelangt.
