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Stilisierte DNA-Stränge

DNA-Struktur vor 60 Jahren entdeckt

Rund zwei Jahre rätselten sie, dann fiel es den Forschern Francis Crick und James Watson schlagartig auf: Die Struktur des Erbmaterials gleicht einer in sich gedrehten Strickleiter. Vor 60 Jahren, am 25. April 1953, präsentierten sie ihren Durchbruch erstmals der Öffentlichkeit.

Wissenschaftsgeschichte 25.04.2013

Gedrehte Strickleiter

Originalstudie in "Nature":

"Molecular Structure of Nucleic Acid" von Francis Crick und James Watson, erschienen am 25. April 1953.

In leicht schräger Schrift bringt Francis Crick seine Freude zu Papier. "Wir sind sehr aufgeregt", schreibt er an seinen damals zwölfjährigen Sohn Michael. "James Watson und ich haben wahrscheinlich eine sehr wichtige Entdeckung gemacht." Mit Strichen und Kreisen versucht Crick seinem Sohn die Entdeckung zu erklären: "Des - oxy - ribo - nuklein - säure (lies es vorsichtig), kurz DNA."

Nur wenige Tage zuvor hatten Crick und Watson nach fast zwei Jahre dauernder intensiver Knobelei die Struktur des Erbmaterials entschlüsselt. Die Entdeckung, die heute als eine der bedeutendsten in der Geschichte der Wissenschaft gilt, wurde am 25. April vor 60 Jahren erstmals im Fachmagazin "Nature" beschrieben.

Bauplan des Lebens:

  • EIN GEN besteht aus einer langen Reihe von vier verschiedenen Bausteinen mit den Basen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Für Genetiker beginnt ein Gen etwa folgendermaßen ATCCGCGTACTTTAGG ... Gene sind Baupläne für verschiedene Eiweiße (Proteine), die Werkzeuge und Bausteine des Körpers. Ist ein Gen angeschaltet, dann erhalten die Eiweißfabriken der Zelle (Ribosomen) eine Abschrift davon und produzieren mit diesen Informationen eine entsprechende Kette aus Aminosäuren, die sich zu einem Protein faltet.
  • DIE CHROMOSOMEN enthalten die langen Erbgutfäden und viele Struktur-Eiweißstücke. Auf diesen Trägern sind die Erbgutfäden aufgewickelt. Die Erbgutfäden - die sogenannten DNA-Stränge (englisch: Deoxyribonucleic acid, deutsch: Desoxyribonukleinsäure, DNS) - bestehen nur zu einem Teil aus Genen.
  • Als GENOM wird die Gesamtheit der Erbinformation bezeichnet. Mehr als 99 Prozent der Erbinformationen sind bei allen Menschen gleich.
  • DIE PROTEINE spielen die Hauptrolle im Stoffwechsel des Körpers. Sie zerlegen als Verdauungsenzyme die Nahrung in ihre Einzelteile, helfen beim Aufbau von Knochensubstanz und Fettpolstern oder verwandeln sich wie im Muskel selbst zu einem Teil des Körpers.
  • In JEDER KÖRPERZELLE besitzt der Mensch eine Vielzahl von Genen. Aus einer winzigen befruchteten Eizelle kann sich nur deshalb ein Mensch mit all seinen verschiedenen Organen entwickeln, weil die einzelnen Gene jeweils zu bestimmten Zeiten und in bestimmten Organen angeschaltet sind und die Zelle nur dann die entsprechenden Proteine produziert. So besitzt zwar auch jede Fingerzelle Gene für die Augenfarbe des Menschen, sie sind dort jedoch nicht aktiv. Generell sind die meisten Gene die meiste Zeit abgeschaltet.

Auf noch nicht einmal zwei ganzen Seiten erklären die beiden jungen Forscher in dem Artikel die "Grundlage des Lebens": Das Erbmaterial DNA (engl. Deoxyribonucleic acid) hat die Struktur einer sogenannten Doppelhelix, einer spiralförmig gedrehten Strickleiter, deren Sprossen jeweils aus zwei Bausteinen bestehen. "Diese Struktur hat neuartige Eigenheiten, die für die Biologie von großem Interesse sind", schreiben Watson und Crick. "Es ist uns nicht entgangen, dass die Paarbildung, die wir beschreiben, sofort einen möglichen Kopiermechanismus für das genetische Material andeutet."

Grundlage des Lebens

Statt zu experimentieren, hatten die beiden Experten Forschungsergebnisse anderer Wissenschaftler zusammengefügt. Bekannt war: Das Erbgut enthält jeweils gleich viele Teile der Basen Adenin (A) und Thymin (T) sowie Guanin (G) und Cytosin (C). Crick und Watson fanden heraus, dass A und T sowie G und C sich jeweils zu einer Art Leitersprosse miteinander verbinden und die gewundenen Ketten aus Phosphat und Zucker die Sprossen zusammenhalten. Mit Hilfe von Enzymen kann sich die Struktur selbst verdoppeln.

Den "zugrundeliegenden Kopiermechanismus, der Leben aus Leben entstehen lässt" nennt Crick die Entdeckung in dem Brief an seinen Sohn. Sie legte die Basis für die gesamte Gentechnik und machte gezielte Eingriffe ins Erbgut möglich. Wichtige Vorarbeit hatten die Forscher Maurice Wilkins und Rosalind Franklin geleistet, deren Röntgenbilder gezeigt hatten, dass die Struktur der DNA zwei umeinander gewundenen Ketten ähnelt. 1962 erhielten Watson, Crick und Wilkins gemeinsam den Nobelpreis für Medizin. Franklin war vier Jahre zuvor an Eierstockkrebs gestorben.

Große Entdeckung sofort erkannt

Auch Crick und Wilkins sind inzwischen tot. Der heute 85-jährige Watson, der 2007 nach rassistischen Äußerungen über eine angeblich geringere Intelligenz von Schwarzen von seiner Funktion als Kanzler des renommierten Cold Spring Harbor Laboratoriums nahe New York zurückgetreten war, zog sich aus der Öffentlichkeit zurück.

Anfang April zeigte sich der Molekularbiologe, den das "Time"-Magazin unter die 100 einflussreichsten Menschen des 20. Jahrhunderts wählte, dann aber doch in New York. Der Brief, den sein Kollege Crick damals vor 60 Jahren an seinen Sohn Michael geschrieben hatte, wurde für die Rekordsumme von mehr als sechs Millionen Dollar (etwa 4,6 Millionen Euro) versteigert, und Watson saß im Publikum.

Er habe damals sofort verstanden, dass sein Vater und dessen Kollege Watson eine große Entdeckung gemacht hätten, sagt Michael Crick. "Der Brief ist so voller Aufregung und Enthusiasmus, dass es schwer war, das nicht mitzubekommen."

Christina Horsten, dpa

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