Die Entdeckung der DNA

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass James Watson und Francis Crick die DNA in den 1950er Jahren entdeckt haben. In Wirklichkeit wurde die DNA schon Jahrzehnte vorher entdeckt. Indem sie die Arbeit der Pioniere vor ihnen verfolgten, konnten James und Francis 1953 zu ihrer bahnbrechenden Schlussfolgerung über die Struktur der DNA kommen.

Die Geschichte der Entdeckung der DNA beginnt in den 1800er Jahren…

Das Molekül des Lebens

Das Molekül, das heute als DNA bekannt ist, wurde erstmals in den 1860er Jahren von einem Schweizer Chemiker namens Johann Friedrich Miescher identifiziert. Johann wollte die Hauptbestandteile der weißen Blutkörperchen erforschen, die Teil des Immunsystems unseres Körpers sind. Die Hauptquelle für diese Zellen waren mit Eiter beschichtete Verbände, die in einer nahe gelegenen medizinischen Klinik gesammelt wurden.

Johann nannte diese geheimnisvolle Substanz „Nuklein“. Ohne es zu wissen, hatte Johann die molekulare Grundlage allen Lebens entdeckt – die DNA.

Johann führte Experimente mit Salzlösungen durch, um mehr darüber zu erfahren, woraus die weißen Blutkörperchen bestehen. Er stellte fest, dass sich eine Substanz aus der Lösung löste, wenn er eine Säure zu einer Lösung der Zellen hinzufügte. Diese Substanz löste sich wieder auf, wenn eine Lauge hinzugefügt wurde. Als er diese Substanz untersuchte, stellte er fest, dass sie unerwartete Eigenschaften hatte, die sich von denen der anderen ihm bekannten Proteine unterschieden. Johann nannte diese geheimnisvolle Substanz „Nuclein“, weil er glaubte, sie stamme aus dem Zellkern. Ohne es zu wissen, hatte Johann die molekulare Grundlage allen Lebens entdeckt – die DNA. Daraufhin machte er sich daran, Wege zu finden, sie in ihrer reinen Form zu extrahieren.

Schweizer Chemiker, Friedrich Miescher.
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Johann war von der Bedeutung des Nukleins überzeugt und kam trotz der einfachen Werkzeuge und Methoden, die ihm zur Verfügung standen, der Entdeckung seiner schwer fassbaren Rolle sehr nahe. Ihm fehlte jedoch die Fähigkeit, seine Entdeckungen der breiten wissenschaftlichen Gemeinschaft mitzuteilen und zu vermitteln. Als Perfektionist zögerte er lange Zeit zwischen seinen Experimenten, bevor er seine Ergebnisse 1874 veröffentlichte. Bis dahin diskutierte er seine Erkenntnisse hauptsächlich in privaten Briefen an seine Freunde. Daher dauerte es viele Jahrzehnte, bis Johann Friedrich Mieschers Entdeckung von der wissenschaftlichen Gemeinschaft in vollem Umfang gewürdigt wurde.

Viele Jahre lang glaubten die Wissenschaftler weiterhin, dass Proteine die Moleküle waren, die unser gesamtes genetisches Material enthielten. Sie glaubten, dass Nuklein einfach nicht komplex genug sei, um alle Informationen zu enthalten, die für ein Genom erforderlich sind. Ein einziger Molekültyp konnte doch nicht für die gesamte Variation innerhalb der Arten verantwortlich sein…

Die vier Bausteine der DNA

Albrecht Kossel war ein deutscher Biochemiker, der große Fortschritte beim Verständnis der Grundbausteine des Nukleins machte.

Albrecht Kossel isolierte die fünf Nukleotidbasen, die die Bausteine der DNA und der RNA sind: Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin und Uracil.

Im Jahr 1881 identifizierte Albrecht das Nuklein als Nukleinsäure und gab ihm seinen heutigen chemischen Namen, Desoxyribonukleinsäure (DNA). Er isolierte auch die fünf Nukleotidbasen, die die Bausteine von DNA und RNA sind: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G), Thymin (T) und Uracil (U).

Diese Arbeit wurde 1910 mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin belohnt.

Deutscher Biochemiker, Albrecht Kossel.
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Die Chromosomentheorie der Vererbung

In den frühen 1900er Jahren wurde die Arbeit von Gregor Mendel wiederentdeckt und seine Ideen über die Vererbung begannen richtig geschätzt zu werden. In der Folge begann eine Flut von Forschungsarbeiten, die seine Theorien über die Vererbung körperlicher Merkmale von einer Generation zur nächsten zu beweisen oder zu widerlegen suchten.

Mitte des neunzehnten Jahrhunderts entdeckte der deutsche Anatom Walther Flemming eine faserige Struktur innerhalb des Zellkerns. Er nannte diese Struktur „Chromatin“, aber was er tatsächlich entdeckt hatte, ist das, was wir heute als Chromosomen kennen. Durch die Beobachtung dieses Chromatins fand Walther heraus, wie sich die Chromosomen während der Zellteilung, auch Mitose genannt, trennen.

Walter Sutton und Theodor Boveri stellten erstmals die Idee vor, dass das genetische Material, das von den Eltern an die Kinder weitergegeben wird, in den Chromosomen steckt.

Die Chromosomentheorie der Vererbung wurde hauptsächlich von Walter Sutton und Theodor Boveri entwickelt. Sie stellten erstmals die Idee vor, dass sich das genetische Material, das von den Eltern an die Kinder weitergegeben wird, in den Chromosomen befindet. Ihre Arbeit trug dazu bei, die Vererbungsmuster zu erklären, die Gregor Mendel über ein Jahrhundert zuvor beobachtet hatte.

Interessanterweise arbeiteten Walter Sutton und Theodor Boveri in den frühen 1900er Jahren tatsächlich unabhängig voneinander. Walter untersuchte die Chromosomen von Heuschrecken, während Theodor Embryonen von Spulwürmern untersuchte. Ihre Arbeiten wurden jedoch zusammen mit den Erkenntnissen einiger anderer Wissenschaftler zur Chromosomentheorie der Vererbung zusammengeführt.

Walter Sutton (links) und Theodor Boveri (rechts) arbeiteten unabhängig voneinander an der Chromosomentheorie der Vererbung.
Bildnachweis: Wikimedia Commons.

Aufbauend auf Walther Flemmings Erkenntnissen über das Chromatin lieferte der deutsche Embryologe Theodor Boveri den ersten Beweis dafür, dass die Chromosomen in Ei- und Samenzellen mit vererbten Merkmalen verbunden sind. Aus seinen Studien am Embryo des Spulwurms ging auch hervor, dass die Anzahl der Chromosomen in Ei- und Samenzellen im Vergleich zu anderen Körperzellen geringer ist.

Der amerikanische Absolvent Walter Sutton erweiterte Theodors Beobachtung durch seine Arbeit mit dem Grashüpfer. Er fand heraus, dass es möglich war, einzelne Chromosomen zu unterscheiden, die in den Hoden der Heuschrecke eine Meiose durchliefen, und er identifizierte dadurch das Geschlechtschromosom korrekt. In der Schlussbemerkung seines Aufsatzes von 1902 fasste er die Chromosomentheorie der Vererbung auf der Grundlage folgender Prinzipien zusammen:

  • Chromosomen enthalten das genetische Material.
  • Chromosomen werden von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben.
  • Chromosomen befinden sich paarweise im Kern der meisten Zellen (während der Meiose trennen sich diese Paare und bilden Tochterzellen).
  • Bei der Bildung von Spermien und Eizellen bei Männern bzw. Frauen trennen sich die Chromosomen.
  • Jeder Elternteil gibt einen Chromosomensatz an seine Nachkommen weiter.

Diese Seite wurde zuletzt am 26.02.2018 aktualisiert