Die Geschichte der DNA

Von einem LunaDNA-Autor beigetragen. Zuletzt bearbeitet von LunaPBC im September 2019

Das menschliche Erbmaterial, bekannt als Desoxyribonukleinsäure oder DNA, ist ein langes Molekül, das die Informationen enthält, die Organismen brauchen, um sich zu entwickeln und zu reproduzieren. Die DNA befindet sich in jeder Zelle des Körpers und wird von den Eltern an ihre Kinder weitergegeben.

Obwohl die DNA 1869 von dem in der Schweiz geborenen Biochemiker Fredrich Miescher entdeckt wurde, dauerte es mehr als 80 Jahre, bis ihre Bedeutung voll erkannt wurde. Und auch heute, mehr als 150 Jahre nach ihrer Entdeckung, bieten aufregende Forschungen und Technologien immer mehr Einblicke und eine bessere Antwort auf die Frage: Warum ist die DNA wichtig? Erfahren Sie hier mehr über die DNA, einschließlich:

• Was ist die DNA?
  ◦ Woraus besteht die DNA?
  ◦ Wie funktioniert die DNA?
• Wie wurde die DNA entdeckt?
  ◦ Wer hat die DNA entdeckt?
  ◦ Wann wurde die DNS entdeckt?
• Die Zukunft der DNS

Was ist die DNS?

Die DNS ist selbstreplizierendes Material, das in jedem lebenden Organismus vorhanden ist. Vereinfacht ausgedrückt ist sie der Träger der gesamten genetischen Information. Sie enthält die Anweisungen, die Organismen benötigen, um sich zu entwickeln, zu wachsen, zu überleben und sich zu vermehren. Es ist ein langes Molekül, das unseren genetischen „Code“ oder unser Rezept enthält. Dieses Rezept ist der Ausgangspunkt für unsere Entwicklung, aber die Interaktion der DNA mit äußeren Einflüssen wie Lebensstil, Umwelt und Ernährung formt letztendlich den Menschen.

Während sich die meiste DNA im Zellkern befindet, kann ein kleiner Teil auch in den Mitochondrien gefunden werden, die Energie erzeugen, damit die Zellen richtig funktionieren können. Der vielleicht faszinierendste Teil des Prozesses ist die Tatsache, dass fast jede Zelle in Ihrem Körper die gleiche DNA hat.

Woraus besteht die DNA?

Die DNA besteht aus Molekülen, die als Nukleotide bekannt sind. Jedes Nukleotid enthält eine Zucker- und eine Phosphatgruppe sowie Stickstoffbasen. Diese Stickstoffbasen werden in vier Typen unterteilt, darunter:

• Adenin (A)
• Cytosin (C)
• Guanin (G)
• Thymin (T)

Die Struktur der DNA ist eine doppelsträngige Helix und ähnelt dem Aussehen einer gedrehten Leiter. Die Zucker und Phosphate sind Nukleotidstränge, die die Längsseiten bilden. Die Stickstoffbasen sind die Sprossen. Jede Sprosse besteht aus zwei Arten von Stickstoffbasen, die sich zusammenschließen, um eine vollständige Sprosse zu bilden und die langen Nukleotidstränge zusammenzuhalten. Zur Erinnerung: Es gibt vier Arten von Stickstoffbasen, die sich spezifisch miteinander paaren – Adenin paart sich mit Thymin und Guanin mit Cytosin.

Die menschliche DNA ist insofern einzigartig, als sie aus fast 3 Milliarden Basenpaaren besteht, und etwa 99 Prozent davon sind bei jedem Menschen gleich. Es ist jedoch die Abfolge dieser Basen, die bestimmt, welche Informationen zur Verfügung stehen, um einen Organismus aufzubauen und zu erhalten.

Stellen Sie sich die DNA wie einzelne Buchstaben des Alphabets vor – Buchstaben werden in einer bestimmten Reihenfolge und Form miteinander kombiniert, um Wörter, Sätze und Geschichten zu bilden. Das Gleiche gilt für die DNA – die Anordnung der Stickstoffbasen in den DNA-Sequenzen bildet die Gene, die den Zellen sagen, wie sie Proteine herstellen sollen. Ribonukleinsäure (RNA), eine andere Art von Nukleinsäure, entsteht während des Transkriptionsprozesses (wenn die DNA repliziert wird). Die Aufgabe der RNA besteht darin, die genetische Information der DNA in Proteine zu übersetzen, wenn sie von einem Ribosom gelesen wird.

Wie funktioniert die DNA?

Die DNA ist im Wesentlichen das Rezept für jeden lebenden Organismus. Sie enthält lebenswichtige Informationen, die von einer Generation an die nächste weitergegeben werden. Die DNA-Moleküle im Zellkern winden sich eng zusammen, um Chromosomen zu bilden, die dazu beitragen, die DNA sicher und an Ort und Stelle zu halten und wichtige Informationen in Form von Genen zu speichern, um die genetischen Informationen eines Organismus zu bestimmen.

DNA funktioniert, indem sie sich selbst in das einzelsträngige Molekül namens RNA kopiert. Wenn die DNA der Bauplan ist, kann man sich die RNA als den Übersetzer der Anweisungen vorstellen, die in den Bauplan geschrieben wurden. Während dieses Prozesses wickelt sich die DNA ab, damit sie repliziert werden kann. Die RNS ist der DNS ähnlich, weist aber einige bedeutende molekulare Unterschiede auf, die sie von ihr unterscheiden. RNA fungiert als Bote und transportiert lebenswichtige genetische Informationen in einer Zelle von der DNA durch die Ribosomen, um Proteine zu bilden, aus denen dann alle Lebewesen bestehen.

Wie wurde die DNA entdeckt?

Die DNA wurde 1869 von dem Schweizer Forscher Friedrich Miescher entdeckt, der ursprünglich versuchte, die Zusammensetzung von lymphatischen Zellen (weiße Blutkörperchen) zu untersuchen. Stattdessen isolierte er ein neues Molekül, das er Nuclein nannte (DNA mit assoziierten Proteinen), aus einem Zellkern. Miescher war zwar der erste, der die DNA als eigenständiges Molekül definierte, doch haben auch andere Forscher und Wissenschaftler zum relativen Verständnis der DNA, wie wir sie heute kennen, beigetragen. Und erst in den frühen 1940er Jahren begann man, die Rolle der DNS bei der Vererbung zu erforschen und zu verstehen.

Wer entdeckte die DNS?

Die vollständige Antwort auf die Frage, wer die DNS entdeckte, ist komplex, denn in Wahrheit haben viele Menschen zu dem beigetragen, was wir über sie wissen. Die DNA wurde zuerst von Friedrich Miescher entdeckt, aber Forscher und Wissenschaftler arbeiten bis heute an seiner Arbeit, da wir immer noch mehr über ihre Geheimnisse erfahren. Wie sich herausstellte, war Mieschers Entdeckung nur der Anfang.

Die Anerkennung dafür, wer als Erster die DNA identifiziert hat, wird oft fälschlicherweise James Watson und Francis Crick zuteil, die eigentlich nur Mieschers Entdeckung mit ihren eigenen bahnbrechenden Forschungen fast 100 Jahre später vorantrieben. Watson und Crick trugen weitgehend zu unserem Verständnis der DNA im Hinblick auf die genetische Vererbung bei, aber ähnlich wie Miescher machten auch andere lange vor ihrer Arbeit große Fortschritte und leisteten Beiträge auf diesem Gebiet.

• 1866 – Vor den vielen bedeutenden Entdeckungen und Erkenntnissen war Gregor Mendel, der als „Vater der Genetik“ bekannt ist, der erste, der die Vermutung äußerte, dass Merkmale von Generation zu Generation weitergegeben werden. Mendel prägte die Begriffe, die wir heute als rezessiv und dominant kennen.
• 1869 – Friedrich Miescher identifizierte das „Nuclein“, indem er ein Molekül aus einem Zellkern isolierte, das später als DNA bekannt werden sollte.
• 1881 – Der Nobelpreisträger und deutsche Biochemiker Albrecht Kossel, dem die Benennung der DNA zugeschrieben wird, identifizierte Nuclein als Nukleinsäure. Er isolierte auch die fünf Stickstoffbasen, die heute als Grundbausteine der DNA und der RNA gelten: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T) (das in der RNA durch Uracil (U) ersetzt wird).
• 1882 – Kurz nach Kossels Entdeckungen widmete sich Walther Flemming der Zytologie, also der Untersuchung der Chromosomen. Er entdeckte 1882 die Mitose, als er als erster Biologe eine vollständig systematische Untersuchung der Chromosomenteilung durchführte. Seine Beobachtungen, dass sich Chromosomen verdoppeln, sind für die später entdeckte Vererbungstheorie von Bedeutung.
• Anfang des 20. Jahrhunderts arbeiteten Theodor Boveri und Walter Sutton unabhängig voneinander an dem, was heute als Boveri-Sutton-Chromosomentheorie oder Chromosomentheorie der Vererbung bekannt ist. Ihre Erkenntnisse sind grundlegend für unser Verständnis der Art und Weise, wie Chromosomen genetisches Material tragen und von einer Generation zur nächsten weitergeben.
• 1902 – Mendels Theorien werden schließlich von Sir Archibald Edward Garrod mit einer menschlichen Krankheit in Verbindung gebracht, der 1902 die ersten Ergebnisse einer Studie über rezessive Vererbung beim Menschen veröffentlichte. Garrod öffnete die Tür für unser Verständnis von genetischen Störungen, die auf Fehler in den chemischen Bahnen im Körper zurückzuführen sind.
• 1944 – Oswald Avery beschrieb erstmals die DNA als das transformierende Prinzip, was im Wesentlichen bedeutet, dass es die DNA und nicht die Proteine sind, die die Zelleigenschaften verändern.
• 1944 – 1950 – Erwin Chargaff entdeckte, dass die DNA für die Vererbung verantwortlich ist und dass sie zwischen den Arten variiert. Seine Entdeckungen, die als Chargaffsche Regeln bekannt wurden, bewiesen, dass Guanin- und Cytosin-Einheiten sowie Adenin- und Thymin-Einheiten in der doppelsträngigen DNA gleich sind, und er entdeckte auch, dass die DNA zwischen den Arten variiert.
• Ende der 1940er Jahre – Barbara McClintock entdeckte die Beweglichkeit von Genen und stellte damit praktisch alles in Frage, was man einst für wahr hielt. Für ihre Entdeckung des „springenden Gens“, d.h. der Vorstellung, dass sich Gene auf einem Chromosom bewegen können, erhält sie den Nobelpreis für Physiologie.
• 1951 – Roslind Franklins Arbeit in der Röntgenkristallographie beginnt, als sie beginnt, Röntgenbeugungsaufnahmen von DNA zu machen. Ihre Bilder zeigten die helikale Form, die fast zwei Jahre später von Watson und Crick bestätigt wurde. Ihre Erkenntnisse wurden erst posthum anerkannt.
• 1953 – Watson und Crick veröffentlichten die Doppelhelix-Struktur der DNA, die sich zu der leiterartigen Struktur verdreht, an die wir denken, wenn wir uns die DNA vorstellen.

Wann wurde die DNA entdeckt?

Was wir heute über die DNA wissen, ist weitgehend James Watson und Francis Crick zu verdanken, die 1953 die Struktur der DNA entdeckten. Obwohl es viele wichtige Entdeckungen vor und nach ihrer Arbeit gab, entdeckten sie in diesem Jahr die Doppelhelix der DNA, eine spiralförmige, verschlungene Struktur, die für unser heutiges Verständnis der DNA als Ganzes von grundlegender Bedeutung ist.

Die Zukunft der DNA

Die Zukunft der DNA hat großes Potenzial. In dem Maße, in dem Forscher und Wissenschaftler ihr Wissen über die Komplexität der DNA und die Erkenntnisse, für die sie kodiert, weiter ausbauen, können wir uns eine Welt mit weniger und besser behandelbaren Krankheiten, einer längeren Lebenserwartung und einer personalisierten Medizin vorstellen, die speziell auf den Einzelnen und nicht auf die Bevölkerung als Ganzes zugeschnitten ist.

Die Erkenntnisse der DNA ermöglichen bereits die Diagnose und Behandlung genetischer Krankheiten. Die Wissenschaft hofft auch, dass die Medizin Fortschritte machen wird, um die Kraft unserer eigenen Zellen zur Bekämpfung von Krankheiten zu nutzen. Die Gentherapie zielt beispielsweise darauf ab, genetisches Material in Zellen einzubringen, um abnormale Gene zu kompensieren oder ein therapeutisch nützliches Protein herzustellen.

Forscher nutzen auch weiterhin die DNA-Sequenzierungstechnologie, um mehr über alles Mögliche zu erfahren, von der Bekämpfung des Ausbruchs von Infektionskrankheiten bis hin zur Verbesserung der Ernährungssicherheit.

Schließlich wird die DNA-Forschung die Abkehr von der Einheitsmedizin beschleunigen. Jede neue Entdeckung, die wir im Bereich der DNA machen, trägt dazu bei, die Idee der Präzisionsmedizin weiter voranzutreiben, einer relativ neuen Art und Weise, wie Ärzte die Gesundheitsversorgung angehen, indem sie genetische und molekulare Informationen nutzen, um ihren medizinischen Ansatz zu steuern. Bei der Präzisionsmedizin bzw. der personalisierten Medizin werden Maßnahmen unter Berücksichtigung der einzigartigen Biologie des Patienten individuell auf den einzelnen Patienten zugeschnitten, anstatt auf der Grundlage der für alle Patienten vorhergesagten Reaktion zu erfolgen. Mit Hilfe der Genetik und einer ganzheitlichen Betrachtung der individuellen Genetik, des Lebensstils und der Umwelt können Ärzte nicht nur genauere Präventionsstrategien vorhersagen, sondern auch wirksamere Behandlungsmöglichkeiten vorschlagen.

Wir haben im Vergleich zu dem, was wir vor 150 Jahren über die DNA wussten, gewaltige Fortschritte gemacht. Aber es gibt immer noch viel zu lernen. Und angesichts des Potenzials, dass ein tieferes Verständnis der DNA die menschliche Gesundheit und die Lebensqualität auf der ganzen Welt verbessern wird, wird die Forschung zweifellos weitergehen. Ein umfassendes Verständnis der DNA von und zwischen allen Lebewesen könnte eines Tages zur Lösung von Problemen wie Welthunger, Krankheitsvorsorge und Bekämpfung des Klimawandels beitragen. Das Potenzial ist wirklich unbegrenzt und, gelinde gesagt, äußerst aufregend.

Wie man mehr mit seiner DNA machen kann

Bis vor kurzem waren Einzelpersonen die Quellen von Proben im traditionellen Forschungsmodell. Heute schließt sich die Kluft zwischen Forschung und Individuum, und die Gemeinschaft kommt zusammen, um Gesundheitsdaten beizusteuern, um die Forschung in großem Maßstab zu unterstützen, die Wissenschaft voranzubringen und medizinische Entdeckungen bei LunaDNATM zu beschleunigen.

Wenn Sie den Forschern helfen möchten, Sie, Ihre Familie und Ihre familiäre Gesundheitsgeschichte besser zu verstehen, nehmen Sie an der LunaDNA-Umfrage zur Familiengesundheitsgeschichte teil oder teilen Sie Ihre DNA-Datei. Je mehr Menschen zusammenkommen, um Gesundheitsdaten für das Allgemeinwohl beizusteuern, desto schneller und effizienter wird die Forschung skalieren und die Lebensqualität für uns alle verbessern.

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