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60 Jahre Doppelhelix – Die Strukturaufklärung der DNA
60 Jahre ist es her seit zwei junge Forscher 1953 die Puzzleteile eines alten Rätsels zusammengesetzt haben. In einem nur einseitigen Artikel haben James Watson und Francis Crick die Struktur der DNA, des Erbguts der Lebewesen, beschrieben. Die Struktur der DNA verrät, wie Gene von einer Generation auf die nächste übertragen werden können.
Bis zur Strukturaufklärung war es ein langer Weg
Der Schweizer Arzt Friedrich Miescher war der erste, der 1869 aus Zellen von eitrigen Wunden die Erbsubstanz isolierte. Er nannte diese „Nuklein“ (abgeleitet von lateinisch nucleus, Kern). Erst viele Jahre später haben Forscher dann herausgefunden, dass das Nuklein chemisch aus Phosphat, Zucker und vier Basen (Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin) zusammengesetzt ist. Im Jahr 1943 konnte Oswald Avery schliesslich zeigen, dass genau diese Substanz für die Vererbung verantwortlich ist und nicht etwa Proteine oder andere chemische Substanzen, wie man vorher glaubte.
Die nächste wichtige Erkenntnis war, dass die vier Basen der Erbsubstanz immer gepaart vorkommen. Erwin Chargaff entdeckte nämlich, dass das Nuklein immer die gleiche Menge Thymin (T) wie Adenin (A), und die gleiche Menge Cytosin (C) wie Guanin (G) enthält. Daraus schloss er, dass T und A sowie G und C in der DNA gepaart vorkommen. Diese Verhältnisse werden „Chargaff Regeln“ genannt.
Insgesamt leisteten also einige Wissenschaftler Vorarbeit, auf die sich der Zoologe Watson und der Physiker Crick stützen konnten, um das Rätsel der DNA-Struktur zu lösen. Watson, Crick und Wilkins erhielten dafür 1962 den Nobelpreis für Medizin. Rosalind Franklin ging leer aus, denn sie starb vor der Verleihung des Preises und Nobelpreise werden nicht an Verstorbene überreicht.
Was war also die Leistung von Watson und Crick?
Watson und Crick lieferten als Erste ein räumliches Model der DNA. Durch die Aufklärung der Struktur der DNA wurde klar, wie DNA kopiert und auf die nächste Generation weitergegeben wird. Diese Entdeckung legte den Weg frei für immense Fortschritte in Genetik und Medizin, aber auch im Alltag.
Und wie sieht DNA nun aus?
Watson und Crick erkannten, dass die DNA als eine Doppelhelix vorliegen muss, bei der zwei DNA-Stränge umeinander gewunden sind. Man kann sich DNA als Wendeltreppe vorstellen, bei der die zwei Geländer zwei DNA-Stränge darstellen. Die Stufen der Treppe verbinden die zwei Geländer bzw. die zwei DNA-Stränge miteinander.