Wissen : Die Schöpfung, die keine war

Ein Forscher sucht nach unmöglicher Erbsubstanz

Frank Schubert

Gene sind groß in Mode. Scharen von Wissenschaftlern untersuchen die Erbsubstanz von allen möglichen Lebewesen. Fast täglich hört man von Forscherteams, die den genetischen Code von Tieren oder Pflanzen entschlüsseln, die Erbstruktur von Bakterien entziffern oder Krankheitsgene dechiffrieren. Greg Hampikian geht einen anderen Weg. Der Genetiker an der Boise State University (Idaho, USA) sucht zwar auch nach genetischen Codes. Doch er fahndet nach solchen Sequenzen, die in den Erbmolekülen von Lebewesen nicht vorkommen.

Der Ansatz mag überraschen. Doch Hampikians Überlegung ist recht einleuchtend. Er argumentiert: Das Erbmolekül DNS besteht aus verschiedenen chemischen Grundbausteinen, den Nukleotiden. In der Reihenfolge dieser Bausteine (der Nukleotid-Sequenz) ist die Erbinformation verschlüsselt. Jedes Nukleotid ist ein Buchstabe, viele Buchstaben hintereinander ergeben einen Text.

Der Text sagt der Zelle, wie sie die Moleküle zusammenbauen muss, aus denen sie besteht. Wenn bestimmte Texte in der Erbinformation nicht vorkommen, dann liegt das vielleicht daran, dass sie schlechte Bauanleitungen enthalten. Zum Beispiel solche, die die Zelle dazu bringen, schädliche Moleküle herzustellen. Solche gefährlichen Bauanleitungen könnten in der biologischen Evolution aussortiert worden sein.

Hampikian fragt sich daher: Gibt es Sequenzen, die in der Erbinformation nicht auftauchen? Und wenn ja, warum nicht? Sind sie vielleicht verboten? „Es muss Nukleotid-Sequenzen geben, die mit dem Leben nicht verträglich sind – möglicherweise, weil sie Baupläne für tödliche Moleküle enthalten“, sagt Hampikian.

Der Genetiker und seine Forscherkollegen haben ein Computerprogramm entwickelt, das zufällige Nukleotid-Sequenzen erzeugt. Anschließend fahndet das Programm in Genbanken (wo die Erbinformationen von echten Lebewesen archiviert sind), ob diese Abfolgen tatsächlich irgendwo auftauchen oder nicht.

Die Wissenschaftler sind bereits fündig geworden: Sie haben 86 Sequenzen mit einer Länge von je elf Nukleotiden ermittelt, die nirgendwo im menschlichen Genom vorkommen. Bei einer Sequenzlänge von 15 DNS-Bausteinen stießen die Forscher gar auf 60 000 Varianten, die bisher noch in keinem einzigen Organismus nachgewiesen wurden.

Ob diese Nukleotid-Sequenzen irgendeinen Effekt hervorrufen, wenn sie ins Erbgut von Lebewesen eingebaut werden, ist unklar. Es könnte auch sein, dass sie nichts bewirken und nur aus purem Zufall nicht im Genom vorkommen. Um das zu klären, will Hampikian bald Tests an Bakterien und Zellkulturen machen.

„Ich halte es für denkbar, dass die Natur die genetische Vielfalt, die ihr theoretisch möglich ist, nicht voll ausschöpft“, sagt Helmut Blöcker, Genomforscher am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig. Es könne durchaus genetische Codes geben, die in Zellen nicht genutzt werden. Ein möglicher Grund hierfür sei, dass die entsprechenden Sequenzen die Bauanleitung für unvorteilhafte Moleküle enthalten. Das müssten aber nicht zwangsläufig tödliche Substanzen sein. „Es kann sich auch schlicht um ‚unpraktische‘ Moleküle handeln, die sich schwer synthetisieren lassen oder die nicht in Zellbestandteile eingebaut werden können“, sagt Blöcker.

Hans Lehrach, Direktor am Max- Planck-Institut für molekulare Genetik, gibt noch etwas anderes zu bedenken. „Killersequenzen im Erbgut, die die Zelle dazu bringen, tödliche Moleküle herzustellen, sind möglich“, sagt er, „aber nur, wenn sich diese Sequenzen innerhalb der kodierenden DNS-Bereiche befinden.“ Die kodierenden Teile der DNS sind jene, die von der Zelle ausgelesen und als Bauanleitung für Zellbestandteile genutzt werden.

Beim Menschen belegen die kodierenden Bereiche nur wenige Prozent des gesamten Genoms. Nukleotid-Sequenzen im menschlichen Erbgut wirkten sich nur dann nachteilig auf die Zelle aus, wenn sie die Struktur der DNS negativ beeinflussen oder wichtige Zellbestandteile an sich binden und damit aus dem Verkehr ziehen. Beim Menschen ist so etwas noch nicht bekannt.

Und der praktische Nutzen? Gäbe es Nukleotid-Sequenzen, die im menschlichen Genom nicht vorkommen, dann könnte man damit DNS-Proben markieren, die von Verbrechensorten sichergestellt wurden, schreibt der US-Genetiker. Das könnte eine nachträgliche Verschmutzung oder Verfälschung solcher Proben verhindern und helfen, kriminelle Delikte zuverlässiger aufzuklären.

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