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Ob blondes oder braunes Haar, ob helle Haut oder dunkle – jeder Mensch ist anders und doch einen uns viele Aspekte. Der Grund dafür ist unser genetischer Bauplan, der in der DNA verankert ist.
Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) findet sich in jedem Zellkern. In den Chromosomen liegt die DNA fadenförmig vor, wobei dieser Faden ähnlich wie eine Strickleiter aufgebaut ist. Die einzelnen Abschnitte dieser Strickleiter werden als Gene bezeichnet. Die DNA setzt sich aus der Desoxyribose sowie vier Basen zusammen. Bei den Basen handelt es sich um
Vor allem im Bereich der Kriminalistik bieten sich zukünftig Möglichkeiten an, anhand der in der DNA verschlüsselten Informationen mehr Informationen über Verbrecher zu ermitteln. Aber auch als Speichermedium wird die DNA derzeit diskutiert. Die Natur macht es vor und verschlüsselt auf kleinstem Raum eine Vielzahl an Informationen. Mit der sich ausweitenden Digitalisierung werden daher auch biologische Strukturen daraufhin untersucht, ob sie sich als Medium zur Datenspeicherung eignen. Nach dem derzeitigen Forschungsstand wird dies bereits in zehn Jahren der Fall sein.
Was ist eigentlich die DNA?
Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) findet sich in jedem Zellkern. In den Chromosomen liegt die DNA fadenförmig vor, wobei dieser Faden ähnlich wie eine Strickleiter aufgebaut ist. Die einzelnen Abschnitte dieser Strickleiter werden als Gene bezeichnet. Die DNA setzt sich aus der Desoxyribose sowie vier Basen zusammen. Bei den Basen handelt es sich um
- Adenin
- Thymin
- Guanin
- Cytosin
Diese fungieren als die jeweiligen Sprossen der Strickleiter, denn bei den Basen passen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip immer nur zwei zusammen. Die Sprossen verbinden auf diese Weise zwei DNA-Stränge miteinander. Die Reihenfolge dieser Basenpaare bestimmt den genetischen Code und dieser ist bei jedem Menschen anders.
Diese Gen-Strickleiter ist in sich gedreht und bildet die sogenannte Doppelhelix. Zudem liegt die Doppelhelix in Chromosomen vor. Der Mensch verfügt über 46 Chromosomen, wobei er 23 von der Mutter und 23 vom Vater erbt. Daher weisen unsere Zellen auch zu jedem Gen eine doppelte Version auf. Die Chromosomen finden sich in jeder Zelle, es werden aber nicht überall die gleichen Abschnitte der Strickleiter für die Herstellung von Proteinen ausgelesen. (Quelle: https://www.ruhr-uni-bochum.de/genetik/Unterlagen/Aufbau%20und%20Struktur%20von%20DNA.pdf)
Historischer Abriss der DNA-Erforschung
Heute kennt man einige Abschnitte des DNA-Fadens schon sehr genau, die Funktion von anderen Abschnitten ist dagegen noch unbekannt. Etwas seit den 1920er Jahren weiß die Forschung, dass es DNA gibt, doch man ging bis in die 1950er Jahre davon aus, dass Proteine die Erbinformationen enthalten.
1953 knackten James Watson und Francis Crick die Struktur der DNA. In den 1960er Jahren folgte dann der nächste Schritt. Marshall Nirenberg und Heinrich Matthaei entschlüsselten den genetischen Code. Seither weiß man, wie aus dem DNA-Faden ein Protein gebildet wird.
Die folgenden Jahre sind von rasanten Weiterentwicklungen geprägt, die sich vor allem auf die DNA-Sequenzierung beziehen. 2001 werden die ersten Ergebnisse des Humangenomprojekts veröffentlicht und 2003 wird es offiziell beendet.
Bei diesem Projekt wurde die Abfolge der Basenpaare auf dem DNA-Strang der einzelnen Chromosomen durch Sequenzierung offengelegt. Dennoch ist das Zusammenspiel der Gene bis heute nicht umfassend erforscht. Im Bereich der Molekularbiologie liegt der Fokus aktuell darauf, genetische Ursachen von Krankheiten zu identifizieren und Therapien speziell auf genetische Aspekte auszurichten. (Quelle: https://www.planet-wissen.de/natur/forschung/gentechnik/index.html)
Bei diesem Projekt wurde die Abfolge der Basenpaare auf dem DNA-Strang der einzelnen Chromosomen durch Sequenzierung offengelegt. Dennoch ist das Zusammenspiel der Gene bis heute nicht umfassend erforscht. Im Bereich der Molekularbiologie liegt der Fokus aktuell darauf, genetische Ursachen von Krankheiten zu identifizieren und Therapien speziell auf genetische Aspekte auszurichten. (Quelle: https://www.planet-wissen.de/natur/forschung/gentechnik/index.html)
In der DNA liegt die Antwort: Vaterschaftstests
Die Wissenschaft kennt mittlerweile einige Anwendungsgebiete, bei denen gezielt der genetische Code zur Überprüfung genutzt wird. Ein Beispiel sind Vaterschaftstests. Ein Vaterschaftstest, in der Fachsprache Abstammungsgutachten genannt, klärt die Verwandtschaft zwischen zwei Personen. Hierzu werden idealerweise von Mutter, Vater und Kind Gewebeproben aus der Mundschleimhaut oder Blutproben entnommen. Ebenso eigenen sich Haarwurzeln.
Häufig wird ein Vaterschaftstest mit einem Gentest gleichgesetzt, doch während sich ein Gentest, wie der Name bereits verrät, mit der Untersuchung der Gene befasst, werden bei einem Vaterschaftstest die Abschnitte zwischen den Genen analysiert. Aus den Proben wird zunächst die DNA isoliert, welche dann mit physikalischen und chemischen Methoden in einzelne Abschnitte aufgebrochen wird. Diese Abschnitte werden dann mit einem Verfahren namens Polymerasekettenreaktion gezielt vervielfältigt.
Seit circa zehn Jahren werden die Abschnitte mit der STR-Analyse untersucht. Bei den STR handelt es sich um Short Tandem Repeat-Marker. Dies sind DNA-Abschnitte, die nicht codiert sind, denn die eigentlichen Gene bilden nur einen kleinen Bruchteil der Erbinformation. Die STRs bestehen aus vielen Wiederholungen von DNA-Buchstaben. Diese Wiederholungen sind bei jedem Menschen einzigartig und werden daher auch mit einem Fingerabdruck verglichen. Da jedoch die Anzahl der Wiederholungen von Mutter und Vater auf das Kind vererbt werden, kann bei der STR-Analyse ein Vergleich dieser Proben stattfinden.
Nach aktuellem Stand werden hierfür 15 Genorte betrachtet. Je mehr Übereinstimmungen es zwischen zwei Proben in Bezug auf die Wiederholungen der DNA-Buchstaben gibt, desto wahrscheinlicher ist eine Verwandtschaft. Ebenso kann nach den Angaben der Universität Heidelberg die Vererbung von Genmerkmalen, die es in verschiedenen Varianten gibt, zur Beurteilung der Abstammung herangezogen werden. (Quelle: https://www.umm.uni-heidelberg.de/transfusionsmedizin-und-immunologie/abstammungsgutachten/)
Die Zukunft der Genforschung
Vor allem im Bereich der Kriminalistik bieten sich zukünftig Möglichkeiten an, anhand der in der DNA verschlüsselten Informationen mehr Informationen über Verbrecher zu ermitteln. Aber auch als Speichermedium wird die DNA derzeit diskutiert. Die Natur macht es vor und verschlüsselt auf kleinstem Raum eine Vielzahl an Informationen. Mit der sich ausweitenden Digitalisierung werden daher auch biologische Strukturen daraufhin untersucht, ob sie sich als Medium zur Datenspeicherung eignen. Nach dem derzeitigen Forschungsstand wird dies bereits in zehn Jahren der Fall sein.
- Adriana