Der Bauplan des Lebens

Wertheim. Jedes Lebewesen, ob Pflanze, Tier oder Mensch enthält DNA. In der Kinderuni der Forscherkids Wertheim im Mai im Kulturhaussaal Wertheim referierte Dr. Katharina Höfer vom Institut für Pharmazie und molekulare Biotechnologie der Universität Heidelberg über den Aufbau und die Funktion der DNA. Die Veranstaltung fand wieder in Kooperation mit der Stadtbücherei Wertheim statt.

Während ihrer spannenden Reise in die Welt der Molekularbiologie beschäftigten sich die interessierten Kinder mit winzigen Teilchen, den Molekülen. Ausgangspunkt der Forschungen sind Zellen. Eines der wichtigsten Arbeitsmittel um diese zu untersuchen ist das Mikroskop. „In solch einer Zelle geht ganz schön was ab“, erklärte Höfer. Die englische Abkürzung DNA, oder ihre deutsche Version DNS, stehe für Desoxyribonukleinsäure. „Sie ist der Bauplan des Lebens.“ Ohne sie gebe es kein Leben. Ein Mensch habe rund 50 Billionen Zellen. Selbst für die Dozentin war dies eine nicht greifbare Zahl. Die DNA befindet sich im Zellkern. „Diesen kann man mit einem Stadtkern vergleichen, in dem alles angelegt ist, was man zum Leben braucht.“ Die DNA besteht aus vielen kleinen Bausteinen. „So wie Legosteinen aus denen man etwas großes bauen kann.“ Ihr Aufbau ähnelt einer Wendeltreppe. Chemisch besteht die DNA aus Zucker- und Phosphatgruppen. Zusammengesetzt ist sie aus vier Basen: Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. Durch deren Kombination entsteht das Erbgut. Wie viele verschiedene Möglichkeiten es dabei gibt, stellten die Kinder bei ein Versuch fest. Jeder Juniorstudent erhielt eine Schnur und Perlen in vier Farben. Jede Farbe symbolisierte eine Basenart. Daraus fädelten sie einen symbolischen DNA Strang auf und überlegten sich um welche DNA es sich handelt könnte. Genannt wurden unter anderem die DNA der Sinneszellen auf den Fingern, DNA aus der Nase oder aus dem Gehirn. Deutlich wurde den Kindern beim Vergleich ihrer DNA Ketten, wie viele Kombinationsmöglichkeiten es gibt.

„DNA tritt immer als Doppelstrang auf“, erläuterte die Wissenschaftlerin. Indem Kinder die Rollen einer Base spielten, machte sie deutlich welche Vorteile diese Paarbildung hat. Sie macht die DNA stabiler, außerdem braucht die DNA durch diese Struktur weniger Platz. „Mann kann das ganze auch mit zwei in sich verdrehten Seilen vergleichen.“

Die Juniorstudenten lernten weiter, dass sich nur bestimmte Basen verbinden. „Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin“.

Schon 1953 entdeckten die jungen englischen Wissenschaftler Watson und Crick den Aufbau der DNA. Für ihre Beschreibung der wendeltreppenartigen Doppelhelix erhielten sie den Nobelpreis. „Das ist das Ziel jedes Wissenschaftlers“ erzählte Höfer.

Ausführlich ging sie weiter auf die Zellteilung ein. Zellen müssen sich erneuern, außerdem müssen sie sich für das Wachstum eines Lebewesens vermehren. Dies geschieht durch Teilung. Dazu muss die DNA verdoppelt werden. „Aus einer DNA-Strang werden zwei gleiche, man spricht von der DNA Replikation.“ Im ersten Schritt werden die DNA Paare getrennt. Dann hängt sich an jeden freien Partner eine neue passende Base an, so wird der Strang verdoppelt. Im letzten Schritt teilt sich die Zelle und in jeder der beiden Zellen befindet sich die gleiche DNA. „Das passiert ständig.“

Die Reihenfolge der Basen ist wie ein Bauplan, sie gibt den Zellen ihre Aufgabe vor. „Diesen Bauplan bezeichnen wir als Gen.“ Lange hatte man nicht gewusst, welche Reihenfolge die Basen in den Genen haben. Aufschluss darüber brachte das „Human Genom Projekt“. Von 1990 bis 2003 hatte die Entschlüsselung gedauert. Dabei analysierte man die sechs Milliarden Basenpaare eines Menschen und identifizierte 100 000 menschlich Gene. Heute könnte man die Entschlüsselung in einem Tag erledigen, machte die Dozentin den wissenschaftlichen Fortschritt deutlich.

Nur fünf Prozent der DNA sind bei jedem Menschen einzigartig. „Sie sorgen dafür, dass wir alle unterschiedlich sind. Die Gene eines Kinder entstehen aus einer Mischung der Gene von Mama und Papa.“ Eine Besonderheit sind eineiige Zwillinge. Sie haben die gleiche DNA.

Auch das Thema Klonen betrachtete Höfer. 1993 schuf man das Klonschaf „Dolly“. Der Vorteil der Technik sei, man könne neuen Leben im Reagenzglas schaffen. Allerdings gebe es viele Gefahren. Viele gesetzliche Regelungen bestimmen was in diesem Bereich erlaubt ist. „Menschen dürfen nicht geklont werden, da wir einzigartig sind.“  

Die DNA kann auch für kriminalistische Ermittlungen genutzt werden. Dazu dient der genetischen Fingerabdruck. „Da jeder Mensch eine einzigartige DNA hat, kann man ihn damit identifizieren.“

Höfer machte aber auch deutlich, dass die Natur nicht perfekt ist. Bei jeder Zellteilung können bei der DNA Kopie bis zu drei Fehlern, sogenannte Mutationen, auftreten. So wird der Bauplan zerstört. „Zum Glück haben unsere Zellen einen DNA Reparaturservice der solche Fehler korrigiert.“

Wir können aber durch unser Verhalten selbst für Schäden in der DNA sorgen. Als Beispiel nannte sie die Schädigung durch starke Sonneneinstrahlung. Meist kann die Zelle die Schäden reparieren, aber nicht immer. „Dann sterben Zellen ab und es kommt zum Sonnenbrand.“ Wichtig sei deshalb der Sonnenschutz durch Sonnencreme, Sonnenhut und Sonnenschirm.

Zum Abschluss führte Höfer zusammen mit den Juniorstudenten ein Experiment durch, in dem sie die DNA einer Tomate sichtbar machte.

Den vollständigen Bericht zur Veranstaltung finden Sie hier.

Copyright Text: Birger-Daniel Grein / Forscherkids Wertheim