Der Code des Lebens: DNA (DNS)

Gen und Chromosom

1868 war der Schweizer Biochemiker Johann Friedrich Miescher im Zellkern (nucleus) auf eine Substanz gestoßen, die er "Nukleinsäure" genannt hatte. Die Nukleinsäure – und nicht etwa das Eiweiß der Chromosomen – trägt die Erbinformation. Der deutsche Physiologe Albrecht Kossel vermutete das. Bewiesen wurde es von Oswald T. Avery 1944. Eiweißumhüllte Nukleinsäure-Moleküle bilden die Chromosomen, und die Einheiten der Vererbung – für die Wilhelm Johannsen 1909 den Begriff "Gen" eingeführt hatte – sind nichts anderes als bestimmte Abschnitte, funktionelle Einheiten der Nukleinsäure.

DNA (DNS)

Als Träger des genetischen Codes wurde die Desoxyribonukleinsäure (DNS; englisch: Desoxiribo Nucleic Acid, DNA) identifiziert. Wie bei allen Nukleinsäuren handelt es sich dabei um eine hochpolymere organische Verbindung. Anhand der Röntgen-Beugungsbilder des Londoner Physikers Maurice H. F. Wilkins gelang es 1953 dem Engländer Francis H. C. Crick und dem Amerikaner James D. Watson, die Feinstruktur der DNA aufzuklären. Dafür erhielten alle drei 1962 den Nobelpreis für Medizin. Die DNA kann man sich als verdrillte Strickleiter vorstellen, deren Sprossen aus je zwei Nukleotidbasen – Adenin, Thymin, Guanin, Zytosin – zusammengesetzt sind. Ein DNA-Molekül kann mehrere Millionen solcher "Sprossen" aufweisen. Ähnlich wie beim Morse-Alphabet oder bei der binären Maschinensprache digitaler Computer stellt die Reihenfolge der vier verschiedenen Nukleotidbasen einen Code dar, und der scheint für alle Lebewesen derselbe zu sein. Allerdings unterscheiden sich die so codierten Bau- und Betriebsanleitungen: Die Buchstaben sind gleich geblieben, aber die Sprache ist im Verlauf der Evolution reicher geworden.

Craig Venter, Claire Fraser und Hamilton Smith veröffentlichten 1995 die erste vollständige Genomsequenz eines Organismus, nämlich des Bakteriums Haemophilius influenzae. Fast zeitgleich gaben 2001 das Internationale Humangenomprojekt und Craig Venters Firma Celera Genomics bekannt, sie hätten das menschliche Genom nahezu vollständig decodiert. Damals waren 85 Prozent der etwa drei Milliarden "Leitersprossen" bekannt. Die Genetiker arbeiteten also weiter, erhöhten den erforschten Anteil bis Ende 2004 auf über 99 Prozent, und im Mai 2006 entschlüsselten sie das letzte Gen des Humangenoms.

Entstehung des Lebens

Woher stammt dieser Code des Lebens? Der Chemie-Nobelpreisträger Manfred Eigen gewann in den Siebzigerjahren die Überzeugung, dass sich Vorläufer der Nukleinsäuren spontan bildeten. Eigen schrieb das Vorwort für die deutsche Ausgabe des Bestsellers des französischen Medizin-Nobelpreisträgers Jacques Monod: "Zufall und Notwendigkeit". Der hält die Entstehung des Lebens für nichts anderes als einen höchst unwahrscheinlichen Zufall. "Ist der einzelne und als solcher wesentlich unvorhersehbare Vorfall aber einmal in die DNA-Struktur eingetragen, dann wird er mechanisch getreu verdoppelt und übersetzt; er wird zugleich vervielfältigt und auf Millionen oder Milliarden Exemplare übertragen. Der Herrschaft des bloßen Zufalls entzogen, tritt er unter die Herrschaft der Notwendigkeit [...]"