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Entdeckung der DNA

Dienstag, 25. März 2003, 21.00 - 21.45 Uhr .

Ein kurioses Gespann

James Watson und Francis Crick nutzten jede freie Minute, um über die Molekülstruktur der Erbsubstanz nachzugrübeln.

Ein ungewöhnliches Paar war das, das 1951 in Cambridge zusammentraf: Der 35jährige Brite Francis Crick und der zwölf Jahre jüngere Amerikaner James Watson. Was sie verband war ihr Ehrgeiz, ihr jugendlicher Leichtsinn und vor allem eins: Ihre Faszination für das menschliche Erbgut. Eigentlich waren sie für ganz andere Aufgaben am berühmten Cavendish-Laboratorium angestellt. Crick sollte über Proteine promovieren und Watson hatte ein Stipendium für molekularbiologische Studien bekommen. In den Jahren von 1951 bis 1953 hatten die beiden Jungforscher aber etwas ganz anderes im Kopf. Jede freie Minute - vor allem in der "Teezeit" um 16 Uhr im Büro des Labors und in ihrer Stammkneipe "Eagle" - diskutierten sie aufgeregt und wild gestikulierend über die Struktur des menschlichen Erbguts.

Keine Lust auf Chemie

Dabei waren Crick und Watson wirklich keine Größen in Chemie. Watson wollte das Erbgut entschlüsseln, "ohne dafür Chemie lernen zu müssen". Und in einem Gespräch mit dem berühmten Chemiker Erwin Chargaff vergaß Crick plötzlich wichtige Molekülstrukturen. Das war peinlich, zumal Watson im selben Gespräch unpassende Bemerkungen machte, die seine Naivität auf dem Gebiet der Chemie offenbarten. So nannte Erwin Chargaff die jungen Kollegen später "wissenschaftliche Clowns". Aber Watson und Crick ließen sich davon nicht beirren und hielten an ihrem Plan fest. "Think big!" war ihr Motto. Sie wollten den Nobelpreis - nichts leichter als das!

Wettlauf der Wissenschaftler

So sieht die Struktur der Erbsubstanz aus: Ein dreidimensionaler, spiralförmiger Doppelstrang.

Crick und Watson waren aber nicht die Einzigen, die dieses Ziel vor Augen hatten. Auch andere Wissenschaftler forschten fieberhaft an der Entschlüsselung des Erbguts - schließlich war damals allgemein bekannt, aus welchen chemischen Stoffen das Molekül der DNA besteht. Jetzt galt es herauszufinden, wie genau all diese Bestandteile angeordnet waren. Crick und Watson konnten bei ihren Überlegungen auf Forschungsergebnisse anderer Wissenschaftler zurückgreifen. Die beiden Forscher stellten fest, dass sich jeweils zwei Basen gegenüberstehen: Adenin und Thymin und Guanin und Cytosin. Das erklärte aber noch nicht die komplette Molekülstruktur. Nun musste die Anordnung der äußeren Struktur aus Phosphat und Zucker ergründet werden: Irgend etwas musste die Basen schließlich zusammengehalten. Auf die richtige Idee kamen sie erst ein gutes Jahr später - durch eine Röntgenstrukturanalyse der DNA von der Physikerin Rosalind Franklin. Sie hatte Crick und Watson diese Aufnahme allerdings nicht freiwillig gezeigt. Für die beiden war es ein Glück, dass Franklins Kollege Maurice Wilkins sie ihnen zugesteckt hatte. Aus der Röntgenaufnahme lasen Watson und Crick schließlich die Gestalt unseres Erbguts heraus.

Der Triumph

1953 veröffentlichten James Watson und Francis Crick ihre Entdeckung in der Zeitschrift "Nature".

Sie stellten fest: Das Stichwort DNA-Molekül ist ein dreidimensionaler, spiralförmiger Doppelstrang, in dessen Innenraum sich die vier Basen immer jeweils zu zweit zusammenschließen. Unsere Erbsubstanz sieht aus wie eine Wendeltreppe. Dabei muss man sich die Basen als Treppenstufen und Zucker und Phosphat als Treppengeländer vorstellen. Das Besondere an dieser Struktur sei, so die beiden Forscher, dass sie sich selbst kopieren könne. Damit hatten Watson und Crick auch den Mechanismus der Vererbung erklärt. Auf dieser Grundlage haben die beiden im Februar 1953 ihr berühmtes Modell gebastelt - aus Draht, Pappe und Klammern. Überall haben sie damit angegeben. Und natürlich wollten sie diese Entdeckung auch veröffentlichen. Am 2. April 1953 schickten sie eine Din A-4-Seite an die Zeitschrift "Nature". Drei Wochen später wurde der Artikel veröffentlicht. Damals machte er nicht viel Furore, aber das sollte sich ändern. In den Jahren danach zeigte sich, dass Watson und Crick mit ihren Vermutungen Recht hatten. Erst 1962 bekamen sie, zusammen mit Maurice Wilkins, den Nobelpreis für Medizin. Durch ihre Entdeckung revolutionierten sie die gesamte Wissenschaft und läuteten das Zeitalter der Gentechnik ein.

Stichwörter

¹ DNA: Die Desoxyribonucleinsäure (kurz DNS oder in der englischen Abkürzung DNA) speichert die Erbinformation einer Zelle. Das DNA-Molekül besteht aus einem Rückgrat aus Phosphat und Zucker sowie vier verschieden Basen: Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. Die Forscher kürzen diese Genbuchstaben A, T, C und G ab. Wie Watson und Crick 1953 entdeckten, hat die DNA die Struktur einer Doppelhelix: Zwei Einzelstränge lagern aneinander und verdrillen sich wie eine Wendeltreppe. Das Rückgrat liegt außen, die Genbuchstaben zeigen nach innen. Jeweils zwei Buchstaben liegen sich in der Doppelhelix immer gegenüber: A und T und C und G. Das nennen die Wissenschaftler Basenpaar. Zurück zum Absatz