Das Geheimnis der DNA: Wie Gene Information speichern
In jeder Zelle unseres Körpers befindet sich ein Bauplan für den gesamten Organismus - aufgewickelt auf einen Raum, der tausendmal kleiner ist als ein menschliches Haar. Die DNA ist das faszinierendste Datenspeichermedium, das die Natur je hervorgebracht hat.
Aufbau der Doppelhelix
Die Deoxyribonukleinsäure, kurz DNA, besteht aus zwei langen Strängen, die sich wie eine Wendeltreppe umeinander winden - die berühmte Doppelhelix, die James Watson und Francis Crick 1953 beschrieben. Jeder Strang ist eine Kette aus vier verschiedenen chemischen Bausteinen, den Basen: Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C).
Die beiden Stränge sind durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden, wobei immer A mit T und G mit C gepaart ist. Diese Komplementarität ist der Schlüssel zur Replikation: Wird die Doppelhelix aufgetrennt, kann jeder Strang als Vorlage für einen neuen dienen.
Vom Gen zum Protein
Gene sind Abschnitte der DNA, die die Bauanleitung für Proteine enthalten. Der Prozess läuft in zwei Schritten ab: Zunächst wird die DNA in eine Boten-RNA (mRNA) umgeschrieben - ein Prozess namens Transkription. Die mRNA verlässt den Zellkern und wird an Ribosomen abgelesen. Dort wird die genetische Information in eine Aminosäuresequenz übersetzt - die Translation. Aus dieser Kette von Aminosäuren faltet sich schließlich ein Protein.
Die vier DNA-Basen codieren in Dreierkombinationen (Codons) für 20 verschiedene Aminosäuren. Drei Basen sind ausreichend, um 64 verschiedene Kombinationen zu erzeugen - mehr als genug, um alle Aminosäuren eindeutig zu codieren.
Das menschliche Genom
Das menschliche Genom umfasst etwa drei Milliarden Basenpaare und enthält rund 20.000 bis 25.000 Gene. Überraschend: Nur etwa zwei Prozent der DNA codiert tatsächlich für Proteine. Der Rest wurde lange als "Junk-DNA" bezeichnet, hat aber vielfältige regulatorische Funktionen.
Würde man die DNA einer einzigen menschlichen Zelle entfalten und strecken, ergäbe sie einen Faden von etwa zwei Metern Länge. Im Körper mit seinen 37 Billionen Zellen entspricht das einer Gesamtlänge von etwa 74 Milliarden Kilometern - genug, um mehrfach zum Pluto und zurück zu reisen.
Mutationen und Evolution
Bei der Replikation entstehen gelegentlich Fehler - Mutationen. Die meisten sind harmlos oder werden repariert. Manche jedoch verändern die Proteinfunktion. Schädliche Mutationen führen zu Erkrankungen wie Krebs. Vorteilhafte Mutationen sind der Motor der Evolution.
Die CRISPR-Cas9-Technologie ermöglicht es heute, gezielt in die DNA einzugreifen und einzelne Gene zu verändern. Diese Möglichkeit revolutioniert die Medizin, wirft aber auch tiefe ethische Fragen auf.
Die DNA ist mehr als ein Molekül - sie ist das Gedächtnis der Evolution, die Blaupause des Lebens und der Schlüssel zu medizinischen Revolutionen, die erst begonnen haben.
Dieser Beitrag wurde mit wissenschaftlichen Quellen erstellt.