Die DNA: Geschichte ihrer Entdeckung
Eine Abbildung der DNA mit ihrer strickleiterartigen Doppelhelix-Struktur, hat wahrscheinlich jeder schon einmal gesehen. Die DNA-Entdeckung gilt als eine der wichtigsten Errungenschaften der vergangenen Jahrzehnte. Nur durch die Entschlüsselung der DNA ist es möglich, das menschliche Erbgut zu analysieren, Hinweise auf Erbkrankheiten zu finden und Informationen zur eigenen Herkunft und eventuellen Verwandten aufzudecken. Die DNA ist der Schlüssel des Lebens: Sie erfüllt wichtige Funktionen und ist bis auf wenige Ausnahmen in jedem Lebewesen der Erde zu finden.Die Entdeckung der DNA war dabei bei weitem kein einfacher Vorgang. Viele unterschiedliche Forscher haben dazu einen wichtigen Beitrag geleistet. Die Struktur der DNA-Doppelhelix entdeckten schließlich Wissenschaftler im Jahr 1953. Die Kenntnis der DNA-Struktur ist die Grundlage der modernen Genetik, Genealogie und Molekularbiologie.
Die Entdeckungsgeschichte der DNA
Im Laufe der Menschheitsgeschichte dürfte es nur wenige andere Forschungsobjekte gegeben haben, um die ein ähnlich hitziges Rennen entstand wie um die Entschlüsselung der DNA. Der endgültigen Entdeckung in den 1950er Jahren gingen viele Jahrzehnte intensiver Forschungsarbeit voraus. Als Urvater der Genetik gilt Gregor Mendel. Der „Vater der Genetik“ veröffentlichte – nach langjähriger Beobachtung und Analyse von Pflanzen – im Jahr 1866 schließlich die Mendelschen Gesetze der Vererbungslehre. Mendel schuf die ersten statistischen Auswertungen, die zeigten, dass bestimmte Informationen der Zelle über Generationen hinweg weitervererbt werden.Der erste große Schritt auf dem Weg zur Entdeckung der DNA und ihrer Struktur gelang dem Schweizer Mediziner Friedrich Miescher im Jahr 1869. Miescher, der herausfinden wollte, woraus menschliche Zellkerne bestehen, machte im deutschen Schloss Hochtübingen eine interessante Entdeckung: Mithilfe von Enzymen, die er aus Schweinemägen gewonnen hatte, isolierte er aus menschlichen Abwehrzellen eine Substanz, die über völlig unbekannte Eigenschaften verfügte. Nach einigen weiteren Experimenten, die dasselbe Ergebnis lieferten, erhielt der neue Stoff den Namen „Nuclein“. Heute wissen wir, dass er damals unwissentlich erstmals die menschliche DNA isolierte. Der Begriff Nukleinsäure geht auf Richard Altmann zurück, der aus dem Nuclein den Eiweißanteil abtrennte, um festzustellen, dass der Stoff sauer reagierte.
Geschichte der DNA: Entdeckung der Basen
Ein weiterer Wissenschaftler, nämlich der Deutsche Albrecht Kossel, setzte die Arbeit Friedrich Mieschers fort und machte eine weitere wichtige Entdeckung für die DNA: Er identifizierte die vier Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Im Anschluss daran dauerte es viele weitere Jahre, bis der russische Biochemiker Phoebus Levene im Jahr 1919 erkannte, dass es sich bei Nukleinsäuren um Moleküle handelt. Er fand zudem heraus, dass neben den Basen auch Zucker und Phosphor enthalten sind – ein neuer Meilenstein der Entdeckungsgeschichte der DNA.Viele weitere Wissenschaftler, darunter Archibald Garrod, Walter S. Sutton und Thomas Morgan, erlangten in den frühen 1900er Jahren neue Erkenntnisse rund um die Themen Vererbung und Chromosomen. Phoebus Levene entwickelte zusätzlich einen ersten Ansatz für die Struktur der DNA. Allerdings zeigten erst 1934 die Forscher Torbjörn Caspersson und Einar Hammarsten korrekterweise, dass es sich bei der DNA um ein Polymer handelt. 1944 wiesen die drei Amerikaner Oswald Avery, Colin MacLeod und Maclyn McCarty nach, dass die DNA die genetischen Erbinformationen weitergibt. Erwin Chargaff präsentierte im Jahr 1950 ein Forschungsergebnis, das zeigt, dass die vier Nukleinbasen als Paare auftreten, nämlich Adenin mit Thymin und Cytosin mit Guanin.
Wann wurde die DNA endgültig entdeckt?
Die Entdeckung der DNA-Doppelhelix war der endgültige Durchbruch. Zu verdanken ist dieser letzte Schritt den beiden Wissenschaftlern James Watson und Francis Crick. Die Frage, wer die DNA-Struktur wirklich entdeckt hat, wirft allerdings häufig einige Kontroversen auf, denn die Arbeit von Watson und Crick basierte ausschließlich auf den Ergebnissen anderer Wissenschaftler. Die Aufgabe der beiden bestand vor allem darin, sie richtig zu sortieren – und das taten sie mit Erfolg. Ähnlich einem Puzzle fügten sie die Nukleinsäuren und ihre Brücken auf unterschiedliche Weise zusammen, bis schließlich die heute bekannte Doppelhelix entstand.Vor allem das Werk von Rosalind Franklin und Maurice Wilkins gilt als maßgeblich dafür, dass Watson und Crick die DNA-Doppelhelix entdeckten. Ihre Röntgenstrukturanalyse von kristallisierter DNA sowie verschiedene Berechnungen führten die beiden Wissenschaftler nach einigen erfolglosen Anläufen zum Ziel. Legendär ist der Brief, den Francis Crick am 19. März 1953 seinem Sohn schickte: „Mein lieber Michael, Jim Watson und ich haben wohl eine der wichtigsten Entdeckungen gemacht. Wir haben ein Modell für die Struktur von Des-oxy-ribose-nuklein-säure gebaut (lies es sorgfältig) kurz D.N.A. genannt. 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.“