DNA als Doppelhelix

Die Geschichte

Das Anleitungsbuch des Lebens

Jedes Lebewesen, vom Bakterium bis zum Wal, entsteht aus einem kleinen Anleitungsbuch, das in seinen Zellen geschrieben steht. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wussten die Wissenschaftler, dass dieses Buch existierte: Sie nannten es „Vererbung“, weil es erklärte, warum Kinder ihren Eltern ähneln. Sie wussten aber nicht, woraus es bestand, noch wie es sich von Generation zu Generation kopieren konnte.

Ein wichtiger Hinweis kam 1944, als eine Gruppe von Forschern aus New York unter Oswald Avery zeigte, dass es ein Molekül namens DNA, Desoxyribonukleinsäure, war, das die Eigenschaften weitergab. Der Stoff war schon seit 1869 bekannt, als ein Schweizer Arzt, Friedrich Miescher, ihn im Eiter von Verbänden gefunden hatte, die im Krankenhaus benutzt worden waren. Viele Wissenschaftler glaubten aber nicht daran: Ein so einfaches Molekül mit nur vier Arten von Bausteinen schien zu arm, um alle Anweisungen des Lebens zu enthalten. Im Jahr 1950 bemerkte der Chemiker Erwin Chargaff eine kuriose Regel: In jeder DNA war die Menge des Bausteins A immer gleich der von T und die Menge von G gleich der von C.

Ein Wettlauf in London und Cambridge

In den frühen Fünfzigerjahren war es zu einem richtigen Wettlauf geworden, die Form der DNA zu finden. In London, am King's College, arbeiteten Maurice Wilkins und die Chemikerin Rosalind Franklin, eine Kristallexpertin. Sie benutzten Röntgenstrahlen: Man schickt einen Strahlenbündel durch eine DNA-Faser, und aus dem Muster von Punkten auf einer fotografischen Platte kann man erkennen, wie die Atome angeordnet sind. Im Mai 1952 erhielten Franklin und ihr Student Raymond Gosling ein sehr scharfes Bild, bekannt als „Fotografie 51“. Es zeigte ein großes „X“ aus Punkten: das typische Zeichen einer Spirale.

In Cambridge, im Cavendish-Labor, jagten zwei andere Forscher mit einer anderen Methode derselben Antwort nach: dem Bau von Modellen. Es waren der Amerikaner James Watson, der gerade 25 Jahre alt war, und der Brite Francis Crick, 36 Jahre alt, noch ohne Doktortitel. Sie machten keine Röntgenversuche: Sie versuchten, die Daten anderer mit Metallstücken und ausgeschnittener Pappe zusammenzusetzen, bis alles stimmte. Ein erstes Modell von ihnen 1951 war falsch und ließ Franklin lächeln. Auch der berühmte amerikanische Chemiker Linus Pauling, der später einen Nobelpreis gewinnen sollte (1954), schlug eine Struktur mit drei Strängen vor: Auch die war falsch.

Anfang 1953 konnten Watson und Crick die Ergebnisse Franklins sehen: Die Fotografie 51 wurde ihnen von Wilkins gezeigt, und ein Bericht des Medical Research Council gelangte über einen Kollegen zu ihnen. Franklin wusste es nicht, und erst viele Jahre später erkannte man, wie entscheidend diese Daten gewesen waren. Mit diesen Informationen und mit der Regel von Chargaff bauten die beiden das richtige Modell.

Die Wendeltreppe

Die DNA besteht aus zwei sehr langen Strängen, die umeinander gewunden sind, wie eine Wendeltreppe. Die Seiten der Treppe sind Ketten aus Zucker und Phosphat; die Stufen sind Paare von Bausteinen, die wir heute Basen nennen: A (Adenin) verbindet sich immer mit T (Thymin) und G (Guanin) immer mit C (Cytosin). Deshalb sind die Mengen von A und T gleich, wie Chargaff gesehen hatte. Vor allem aber erklärte diese Form, wie sich das Buch kopiert: Man muss die Treppe nur in der Mitte öffnen, wie einen Reißverschluss, und jede der beiden Hälften wird zur Form, um die andere wieder aufzubauen. Zwei identische Kopien aus einer einzigen.

Am 25. April 1953 veröffentlichte die Zeitschrift Nature den Aufsatz von Watson und Crick, etwas länger als eine Seite. In derselben Ausgabe erschienen auch die Arbeiten von Wilkins und die von Franklin mit Gosling, die die Struktur bestätigten. Im Jahr 1958 zeigten zwei amerikanische Forscher, Matthew Meselson und Franklin Stahl, mit einem Versuch, dass sich die DNA genau auf diese Weise kopiert.

Die Nobelpreise und ein vergessener Name

Im Jahr 1962 ging der Nobelpreis für Medizin an Watson, Crick und Wilkins. Rosalind Franklin war 1958 mit nur 37 Jahren an einem Tumor gestorben: Nobelpreise werden nicht an Verstorbene vergeben. Viele Jahre lang blieb ihr Beitrag wenig bekannt; heute wird sie als für diese Entdeckung grundlegende Wissenschaftlerin erinnert, auch wenn die Historiker noch darüber streiten, wie angemessen die Art war, wie ihre Daten benutzt wurden.