Genetik

„Grundlegender Kopiermechanismus des Lebens"

Was hat der legendäre Lakota Sioux-Anführer Sitting Bull mit der DNA-Forschung zu tun? Und warum sind die Namen James Watson und Francis Crick auch unter medizinischen Laien bekannt, der des Schweizer Physiologen Friedrich Miescher aber eher bei Menschen vom Fach? Am Welttag der Desoxyribonukleinsäure oder Desoxyribonucleic acid aka DNA wirft medinlive einen Blick auf diese und weitere Fragen.

Eva Kaiserseder/APA

Der 15. Dezember 1890 war ein eisig kalter Tag in den Weiten South Dakotas. Im dortigen Indianerreservat „Standing Rock“ lebte Sitting Bull, eine lebende Legende, die schon damals den Widerstand der amerikanischen Ureinwohner gegen die Weißen verkörperte. Ein Ärgernis für diese. Ermordet wurde er an eben diesem 15. Dezember allerdings nicht von Weißen, sondern von der so genannten Indianerpolizei, Ureinwohnern, die in deren Sold standen.

Vergangenes Jahr sorgte ein Nachfahre Sitting Bulls für mediales Interesse: Ernie LaPointe galt seit Jahren als Urenkel des Häuptlings, allerdings fehlte der 100prozentige DNA-Nachweis und die Verwandtschaft wurde dementsprechend oft angezweifelt. Der Nachweis war auf klassischem Weg schwer zu erbringen, denn normalerweise wird nach Übereinstimmungen zwischen der DNA im Y-Chromosom, die in der männlichen Linie weitergegeben wird, gesucht. Wenn der Verstorbene weiblich war, wird die DNA in den Mitochondrien näher betrachtet. In Fall von Sitting Bull konnten jedoch beide Methoden nicht genutzt werden, da es sich um einen männlichen Vorfahren handelt, der mütterlicherseits mit seinem Urenkel verwandt ist.

Im aktuellen Fall untersuchten die Wissenschafter also autosomale DNA (das sind die 22 Chromosomenpaare, die bei den meisten Menschen zusätzlich zu dem Geschlechtschromosomenpaar angelegt sind) aus einem Zopfabschnitt des Häuptlings. Dann entwickelten sie eine Berechnungsmethode, um sie mit der DNA des Nachfahren und 13 anderer Mitglieder des Lakota-Sioux-Stammes zu vergleichen. Dabei prüften die Forscher, ob Ähnlichkeiten im Genom tatsächlich auf eine enge Verwandtschaft hindeuteten. Das Ergebnis war dann auch ein eindeutiges, Ernie LaPointe ist tatsächlich Sitting Bulls Urenkel. Eine spezielle Methode, um die genetischen Blaupausen zweier Menschen miteinander abzugleichen.

Wer hats erfunden? Ein Schweizer.

Aber der Reihe nach. Die DNA bzw. deren Entdeckung und Aufbau wird gerne mit den Nobelpreisträgern von 1962, James Watson und Francis Crick, assoziiert. Dabei gab es schon Jahrzehnte bevor besagte US-Amerikaner die DNA-Doppelhelixstruktur anno 1953 entdeckten, jemanden, der sich das menschliche Erbmaterial sehr genau angeschaut hatte. Dieser jemand wusste nur nicht, mit was er es hier genau zu tun hatte. Die Zeit war noch nicht reif. 

Der aus Basel stammenden 35jährige Friedrick Miescher hatte eine Idee: Er wollte sich das menschliche Zellmaterial, konkret die Leukozyten, genauer ansehen. Als Ursprung für diese weißen Blutkörperchen hatte er eine wenig schmackhafte Quelle aufgetan: Eiter aus Wundverbände nämlich, und zwar aus dem Tübinger Krankenhaus nahe dem Labor, in dem er damals arbeitete.

Was er dabei dann anno 1869 fand, ging unter dem Namen „Nuklein“ in die Wissenschaftshistorie ein: Mittels einer Zentrifuge trennte Miescher die Zellkerne vom Rest der Zellen und verwendete eine Enzym aus Schweinemägen, um eine neuartige Substanz freizulegen, die er dann nach dem Kern, dem „nucleus“, eben Nuklein nannte. Welche Bedeutung die von ihm entdeckte Substanz hatte, dass er hier den Träger der Erbsubstanz vor sich hatte, das war ihm allerdings noch nicht bewusst. „Was Miescher leider nicht gelungen ist: Das Molekül DNA mit einer Funktion zu verbinden. Also herauszufinden: Was macht DNA eigentlich in der Zelle oder in Lebewesen an sich.“ so Ernst Seidl, der das heutige Tübinger Schloßmuseum leitet, in dem einst Mieschers Labor untergebracht war.

Das die DNA wesentlicher Träger der Erbinformation ist, fand ein gewisser Oswald Avery erst 1944 heraus. Der kanadische Mediziner war übrigens ganze 38mal für den Nobelpreis nominiert, bekam ihn aber nie. Verkürzt gesagt zeigte Avery 1944 in einem Versuch, dass DNA aus krankmachenden Bakterien ihre Eigenschaften harmlosen, „guten“ Bakterien sozusagen übermitteln konnte. Die Wissenschaft war aber damals noch nicht so weit, diese bahnbrechende Erkenntnis entsprechend wertzuschätzen. Averys Versuch war eine Marginalie im Wissenschaftsbetrieb.

Keine zehn Jahre später, am 25. April 1953, veröffentlichten James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins und Rosalind Franklin zusammen mit weiteren Kollegen ihre Papiere zur Struktur der DNA. Watson, Crick und Wilkins erhielten dafür später den Nobelpreis. Rosalind Franklin, die die anderen mit einer wichtigen Bildaufnahme auf die richtige Spur geführt hatte, ging leer aus, erfüllte aber als angesehene Wissenschafterin im Bereich der Röntgenstrukturanalyse mitnichten das Klischee der unbedeutenden Forscherin. Das Wilkins Franklins Ergebnisse ohne deren Wissen Crick und Watson zeigte und vor allem Watson Franklins Leistung nie öffentlich würdigte, zeichnet aber kein besonders schmeichelhaftes Bild der beteiligten Herren.

Anno1953 beschrieben die Wissenschaftler - Molekularbiologen, Physiker und die Biochemikerin Franklin- jedenfalls erstmals die Struktur der DNA als Doppelhelix. Diese Doppelhelix besteht aus zwei umeinander gewundenen Strängen, die über paarweise angeordnete Basen miteinander verbunden sind. Schon vorher hatte Francis Crick seinem 12-jährigen Sohn geschrieben, dass „wir glauben, dass die D.N.A. ein Code ist. (...) wir denken, dass wir den grundlegenden Kopiermechanismus gefunden haben, mit dem Leben aus Leben entsteht. (...) Du kannst verstehen, dass wir sehr aufgeregt sind.“ Die Wissenschaftler waren das zu Recht, denn Dinge wie Genforschung und darauf basierende Therapien sind erst durch diese Entdeckung möglich geworden. Und die CRISPR-Cas9 genannte Genschere zur Genveränderung, die seit einigen Jahren für Aufsehen in der science community sorgt, auch sie wäre nicht möglich ohne die damaligen bahnbrechenden Entdeckungen von Mierscher, Avery und dem Forscherkollektiv rund um Watson und Cricks.

 

 

 

 

 

 

 

Labor Miescher 1869
Friedrich Mieschers historisches Labor, die einstige Küche des Tübinger Schlosses. Heute ist darin eine Daueraustellung zu sehen.
wikicommon/www.genome.gov
Rosalind Franklin, die die anderen mit einer wichtigen Bildaufnahme auf die richtige Spur geführt hatte, ging leer aus, erfüllte aber als angesehene Wissenschafterin im Bereich der Röntgenstrukturanalyse mitnichten das Klischee der unbedeutenden Forscherin.
Rosalind Franklin
Rosalind Franklin, eine Biochemikerin, galt als diejenige Wissenschafterin, die Watson, Cricks und Wilkins auf die richtige Spur brachte.
MRC Laboratory of Molecular Biology
James Watson Francis Cricks
Francis Crick (links) und James Watson anno 1953, die als Entdecker der DNA-Struktur gelten und dafür 1962 den Nobelpreis bekamen.
Gonville and Caius College, Cambridge. Coloured by Science Photo Library / picturedesk.com
„...dass wir den grundlegenden Kopiermechanismus gefunden haben, mit dem Leben aus Leben entsteht. (...) Du kannst verstehen, dass wir sehr aufgeregt sind.“ (Francis Crick in einem Brief an seinen Sohn)