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Die DNA Struktur wird heute 65 Jahre

Die Entdeckung des Geheimnis des Lebens

25.04.2018
We have discovered the secret of life!
Mit diesen Worten betrat Francis Crick am 28. Februar 1953 gemeinsam mit seinem Kollegen James Watson ein Pub in Cambridge. Nur ein paar Wochen später, am 25. April, also genau heute vor 65 Jahren, erscheint ein Artikel im renommierten Wissenschaftsmagazin Nature, der die Welt der Wissenschaft aus den Angeln hebt. Auf nur einer Seite mit nicht einmal tausend Wörtern und einer einzigen Skizze beschreiben Watson und Crick das Molekül des Lebens, die Desoxyribonukleinsäure, kurz DNA. Die Substanz, die das Erbgut jedes Lebewesens und der Pflanzen enthält.

Der Biologe Maclyn McCarty mit Francis Crick und James Watson © unbekanntes Jahr, Marjorie McCarty [CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)
In der DNA sind enorme Mengen an Informationen gespeichert. Dabei spielen der molekulare Aufbau und die Abfolge der einzelnen Bestandteile (Nukleinbasen, Zucker und Phosphat) eine wesentliche Rolle. Der dahinterliegende Code steuert nicht nur lebensnotwendige Stoffwechselprozesse, sondern auch die Entstehung von Krankheiten. Die Struktur der DNA war lange ein Rätsel, das die Wissenschaft in Atem hielt. Doch wie gelang es ausgerechnet Watson und Crick, die bis zu diesem Zeitpunkt von ihren KollegInnen eher als wissenschaftliche Clowns angesehen wurden, dieses zu entschlüsseln? Als Büropartner verfolgten die beiden Forscher, den möglichen Nobelpreis im Hinterkopf, mit einem gewissen Ehrgeiz schon seit 1951 das Ziel, die DNA zu knacken.
Mit freiem Auge kann man den Aufbau der DNA nicht erkennen. Es war zu diesem Zeitpunkt nur bekannt, dass die DNA aus 4 Basen besteht. Das hatte Erwin Chargaff ein Jahr zuvor herausgefunden. Hinzu kamen Phosphat und Zucker. Doch wie waren diese Bausteine verknüpft? Die entscheidenden Hinweise bekamen Watson und Crick schließlich aus London.
Die DNA ist eine Doppelspirale mit einem Rückrat aus Zucker und Phosphat, verbunden durch 4 Basen © 2011, By Zephyris [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Um die einzelnen Bausteine der DNA sichtbar zu machen sind Röntgenstrahlen optimal. Mit der Röntgenstrukturanalyse erhält man ein sogenanntes Beugungsbild. Jedes Atom verursacht seinen ganz eigenen Schatten, aus dem man schließen kann, was eigentlich beobachtet wurde: Sind es zwei, drei oder vier Makromoleküle, die sich ineinander verwoben herumschlängeln? Befinden sich die Nukleinbasen im inneren oder äußeren Bereich der DNA? Die Biochemikerin Rosalind Franklin aus dem Londoner King's College war eine wahre Meisterin dieser komplexen Methode. Sie erstellte Aufnahmen eines DNA Kristalls mit einer zu der Zeit weltweit unerreichten Qualität.

Ende des Jahres 1951 luden Watson und Crick Franklin und ihren Kollegen Maurice Wilkins nach Cambridge ein, um ihnen ihr erstes DNA-Modell, welches aus 3 Ketten bestand, zu präsentieren. Franklin erkannte sofort, dass dieses Modell nicht stimmen konnte, da es ihren Röntgenaufnahmen widersprach. Watson und Crick mussten sich eingestehen, dass ihre eigene Struktur komplett falsch war.
Glück verhalf den beiden jedoch dann zu ihrer Entdeckung. Bei einem weiteren Besuch von Watson in London, zeigte Wilkins diesem - ohne das Wissen von Franklin - ihre neuesten DNA Röntgenbilder, welche eindeutig zeigten, dass die DNA eine doppelte Spiralform haben muss.

Rosalind Franklin war eine Meisterin der Röntgenstrukturanalyse © 2017, VHS Wien (Illustration Mez)
Zurück in Cambridge gelangten Watson und Crick mit Hilfe der neuen Information schließlich zur Erkenntnis des Jahrhundert: Die DNA ist eine Doppelhelix. Für diese Leistung bekamen James Watson, Francis Crick und Maurice Wilkins 1962 den Nobelpreis für Medizin.

Rosalind Franklin selbst starb - ohne Nobelpreis - nach der jahrelangen Arbeit mit Röntgenstrahlen mit 37 Jahren an Krebs. Sie eckte oft an, war brillant, sehr genau und eine echte Wissenschaftlerin – was in der damaligen Zeit nicht immer alles leichter machte.