Phoebus Aaron Theodore Levene, (Sagor (ahora Žagarė), 25 de febrero de 1869 - Nueva York, 6 de septiembre de 1940) fue un bioquímico y médico ruso-estadounidense que estudió la estructura y función de los ácidos nucleicos. Caracterizó las diferentes formas de ácidos nucleicos, ADN de ARN, y encontró que el ADN contenía adenina, guanina, timina, citosina, desoxirribosa, y un grupo fosfato.
Nació en el seno de una familia lituana judía con el nombre de Fishel Aronovich Levin en la ciudad de Žagarė, ahora Lituania, entonces parte del Imperio ruso, pero creció en San Petersburgo. Allí estudió medicina en la Academia Médica Militar Imperial (doctorado en medicina en 1891) y desarrolló un gran interés por la bioquímica. En 1893, debido a los pogromos antisemitas, emigró con su familia a Estados Unidos, donde ejerció la medicina en la ciudad de Nueva York.
Levene se matriculó en la Universidad de Columbia y, en su tiempo libre, realizó investigaciones bioquímicas, publicando artículos sobre la estructura química de los azúcares. En 1896 fue nombrado como asociado del Instituto de Patología de los Hospitales del Estado de Nueva York, pero tuvo que ausentarse temporalmente para recuperarse de la tuberculosis. Durante este periodo, colaboró con varios químicos, entre ellos Albrecht Kossel y Emil Fischer, expertos en proteínas.
En 1905, Levene fue nombrado jefe del laboratorio bioquímico del Instituto Rockefeller de Investigación Médica. Pasó el resto de su carrera en este instituto, y fue allí donde identificó los componentes del ADN. Levene publicó más de 700 artículos y trabajos originales sobre estructuras bioquímicas. Falleció en 1940, antes de que se comprendiera la verdadera importancia del ADN.
Levene comprobó en 1900 que la nucleína se encontraba en todos los tipos de células animales analizadas.
En 1909, Levene y Walter Jacobs reconocieron la d-ribosa como un producto natural y un componente esencial de los ácidos nucleicos. También reconocieron que el azúcar no natural que Emil Fischer y Oscar Piloty habían descrito en 1891 era el enantiómero de la d-ribosa.
Levene continuó descubriendo la desoxirribosa en 1929, identificando la pentosa aislada del timo de los animales. Esta diferencia le hizo proponer que la nucleína de los animales era el nucleato de desoxirribosa —hoy en día llamado «ácido desoxirribonucleico» o ADN—, mientras que los vegetales contenían nucleato de ribosa —ácido ribonucleico o ARN—. Levene no solo identificó los componentes del ADN, sino que también demostró que estos componentes se unían en el orden fosfato-azúcar-base para formar unidades. Llamó a cada una de estas unidades nucleótido y afirmó que la molécula de ADN consistía en una cadena de unidades de nucleótidos unidas a través de los grupos fosfato, que eran el "esqueleto" de la molécula. Sus ideas sobre la estructura del ADN eran erróneas; creía que solo había cuatro nucleótidos por molécula. Incluso afirmó que no podía almacenar el código genético porque era químicamente demasiado simple. Sin embargo, su trabajo fue fundamental para los estudios posteriores que determinaron la estructura del ADN.
Levene tuvo mucho peso en la química de los ácidos nucleicos, a pesar de que pronto se demostrara que era incorrecta su propuesta de que los cromosomas vegetales eran de RNA y los animales de DNA. Fruto de sus trabajos, propuso en 1926 un modelo para la conformación de los ácidos nucleicos: la hipótesis del tetranucleótido. El modelo del tetranucleótido de Levene implicaba que los ácidos nucleicos estaban formados por planos apilados, que constaban de cuatro pentosas que exponían hacia el exterior las bases nitrogenadas (que van unidas por un enlace glucosídico a la pentosa); las pentosas se unen entre sí por fosfatos a través de enlaces fosfoéster.
Esta estructura respondía a los resultados sobre la composición de los ácidos nucleicos y la naturaleza de los enlaces covalentes que los componen. En cambio, se deducía que los ácidos nucleicos eran moléculas muy monótonas, casi invariables, extremadamente rígidas. Por tanto, se descartaron rápidamente como el tipo de molécula capaz de transmitir la información genética, por lo que todo el mundo se centró en el estudio de las proteínas como moléculas portadoras de la herencia.