Vor 65 Jahren – Die Entdeckung der Doppelhelix

Wenn die moderne Molekularbiologie einen Geburtstag hat, dann ist es der 28. Februar 1953. Als an diesem Tag James Watson und Francis Crick zum Mittagessen den „Eagle“ in Cambridge betraten, verkündete Crick jedem, der in Hörweite war, dass sie das Geheimnis des Lebens entschlüsselt hatten. So steht es zumindest in dem Buch „The Double Helix“ von James Watson, das die Entdeckung der DNA-Struktur aus seiner Sichtweise schildert.

Apropos Watson’s Buch: Es hinterlässt einen etwas bitteren Nachgeschmack. Er macht Leute schlecht (zum Beispiel Nobelpreisträger Linus Pauling). Er äußert sich frauenfeindlich (vor allem gegenüber seiner Kollegin Rosalind Frankin, die er abwertend „Rosy“ nennt). Aber es ist trotzdem eine lohnende Lektüre, denn man lernt einiges darüber, wie Wissenschaft entsteht und welche Irrwege sie geht. Am 28. Februar 1953 hatte Watson seinen Heureka-Moment. Aber der fiel nicht vom Himmel. Er folgte einer ganzen Reihe von „Heureka – ach ne, doch nicht“-Ereignissen. Ich nehme an, das ist in der Wissenschaft meistens so.

Watson und Crick haben kein einziges Experiment selbst gemacht. Die Daten kamen von Rosalind Franklin und Maurice Wilkins am King’s College in London. In Cambridge bastelten Watson und Crick darauf basierende Modelle (als Nebenprojekt, sozusagen – eigentlich waren sie für andere Arbeiten eingestellt). Am Ende stand die DNA-Doppelhelix wie wir sie heute kennen. Das Grundgerüst ist außen, die Basen in der Mitte. Von den vier Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T) paart sich jeweils A mit T und C mit G. Aber zu dieser Erkenntnis war es ein langer Weg.

Ich fasse die Modellbildung mal kurz zusammen:

Erst war es eine Trippelhelix (statt Doppelhelix) mit den Basen außen (statt innen) und dem Grundgerüst in der Mitte. Mit diesem Modell und voreiligen Heureka-Rufen hatten sich Watson und Crick so blamiert, dass sie zeitweilig vom DNA-Projekt abgerufen wurden.

Dann machten sie doch weiter. Ihr nächstes Modell war es eine Doppelhelix (jetzt richtig) mit den Basen außen (immer noch falsch).

Dann war es eine Doppelhelix mit den Basen in der Mitte (beides richtig) – aber die Basen wollten da irgendwie nicht reinpassen. Also eigentlich noch gar kein richtiges Modell.

Dann war es eine Doppelhelix mit den Basen in der Mitte, von denen sich jeweils zwei paarten (auch richtig) – allerdings ging das Modell davon aus, dass sich jeweils gleiche Basen paaren (falsch).

Dann stellten die Wissenschaftler fest, dass sie mit den falschen tautomerischen Formen von Guanin und Thymin gearbeitet hatten – damit waren alle bisherigen Modelle hinfällig. Um an dem Modell weiter arbeiten zu können, mussten neue Basen aus Metall hergestellt werden. Während diese in der Werkstatt angefertigt wurden, spielte Watson mit Pappmodellen.

Und da sind wir dann bei dem 28. Februar 1953. Watson schiebt die Pappbasen nach dem Zufallsprinzip hin und her und stellt auf einmal fest, dass das A-T Paar eine ganz ähnliche Form hat, wie das G-C Paar. Im nächsten Modell also paaren sich – jetzt korrekt – A mit T und C mit G. Dann hatte Crick noch die Einsicht, dass die beiden Stränge der Helix in entgegengesetzte Richtung verlaufen – und damit war das Modell endlich fertig. Es entspricht ziemlich genau dem Modell, das wir heute noch haben.

Vielleicht liegt die größte Leistung manch einer wissenschaftlichen Entdeckung darin, sich nicht entmutigen zu lassen, wenn sich wieder einmal ein Heureka-Moment in Luft auflöst.

 


Rekonstruktion des Doppelhelixmodells.
Foto: Science Museum Group Collection © The Board of Trustees of the Science Museum
Lizenz: Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Licence
Das Original ist hier zu finden

 

Veröffentlicht von

Erst wollte ich Biologin werden – ich habe studiert, promoviert und als Postdoc geforscht. Nun bin ich Wissenschaftsjournalistin und darf jetzt das, was einst mein Leben war, von außen betrachten. Ich schreibe über Lebenswissenschaften, Molekularbiologie und Neurowissenschaften für die Fach- und für die Publikumspresse. Die Zusammenhänge zwischen Wissenschaft und Gesellschaft faszinieren mich schon immer – ihnen widme ich diesen Blog.

3 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Vor 65 Jahren, 1953 also, war das DNA-Modell geboren. Das ist lange her und bedeutet, dass dazumal die organische Chemie und die Strukturanalyse von chemischen Stoffen bereits weit entwickelt war. Erstaunlich auch, dass erst heute die DNA kostengünstig und schnell sequenziert werden kann und auch erst jetzt die DNA eine entscheidende Rolle in der Forensik, Medizin, der Speichertechnologie und der Nanotechnologie spielt.
    Das ist ein Phänomen an das sich vor allem Geisteswissenschaftler noch gewöhnen müssen. Die Tatsache nämlich, dass die Naturwissenschaft Wissen schaffen, dass auch viele Jahrzehnte, ja Jahrhunderte später genutzt und weiterentwickelt werden kann um ganz neue Welten zu erschliessen.

  2. DNA: Offene Punkte
    – Eine schnelle DNA Synthese fehlt noch. Erst sie würde das Speichern von Daten in DNA (ein Ziel von Microsoft) realisierbar machen oder den Weg zu voll synthetischen Organismen über das Wochenende “öffnen”. Die Firmen Twist und Zymergen bieten zwar einen DNA-Syntheseservice an (10 Cents pro Basenpaar, also 300 Millionen Dollar für die Synthese des gesamten menschlichen Genoms), aber es gibt noch keine käuflichen DNA-Synthesemaschinen.
    – Eine Datenbank aller DNA-Sequenzen aller Lebewesen. Dies wird mit dem Earth BioGenome Projekt verfolgt
    – Eine Software, die aus einer gegebenen DNA auf die Eigenschaften des entsprechenden Lebewesens schliesst. Erste Versuche in diese Richtung gibt es aber etwa mit DeepMetabolism: A Deep Learning System to Predict Phenotype from Genome Sequencing

    Master of DNA is Master of Life
    Wer die DNA versteht und beliebige DNA herstellen kann, beherrscht das Leben. Doch mit diesem Wissen entstehen auch tödliche Gefahren für die ganze Menschheit, denn es würde die Konstruktion äusserst gefährlicher Viren und anderer biologischer Killermaschinen ermöglichen. Es gibt nur wenige Personen, die diese Gefahr erkennen und davor warnen. Dazu gehört beispielsweise der britische Anstronom Sir Martin Rees. Er hat sogar darauf gewettet, dass noch vor 2020 ein bioterroristischer Angriff mehr als 1 Million Menschen töten wird. Ich schätzte, es wird länger dauern. Aber wenn es passiert, dann könnten auch hunderte von Millionen Menschen sterben und nicht nur 1 Million, denn nur schon die Grippewelle von 1918 tötete weltweit 25 Millionen Menschen – und diese Grippe entstand durch Zufall und war nicht als Angriff auf die Menschheit geplant. Ja, ich bin überzeugt, irgendwann wird es in der Wikipedia einen Eintrag geben für Menschheitsattentäter und damit werden Forscher bezeichnet werden, die die ganze Menschheit auszulöschen versuchen. Allerdings wird es nur dann einen entsprechenden Eintrag in die Wikipedia geben, wenn nicht schon der erste Angriff die ganze globale Zivilisation inklusive Wikipedia zum Einsturz bringt.

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