Wissen logisch verknüpft

Anschaulich zeigt die schwedische Nobelpreismarke von 1989 den Aufbau der DNS, MiNr. 1573.

A, T, G, C – Kenner wissen natürlich sofort, was die vier Buchstaben bedeuten: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Auf den vier organischen Verbindungen basiert sämtliches Leben. Sie stecken in einer Doppelhelix – als Helix bezeichnet man eine zylindrische Spirale; eine Wendeltreppe weist beispielsweise eine Helixstruktur auf – aus wechselnden Desoxyribose- und Phosphorsäure-Untereineinheiten, der Desoxyribonukleinsäure. Tiere wie Pflanzen tragen die Desoxyribonukleinsäure in unterschiedlicher Form in den Zellen. Lediglich Bakterien und Viren weisen abweichende Strukturen auf, die aber ebenfalls auf den vier Verbindungen aufbauen. Historisch kürzte man die Desoxyribonukleinsäure im Deutschen mit „DNS“ ab. Da heute aber nicht wenige ihr „Handy“ gegen ein „Smartphone“ tauschen, setzt sich mehr und mehr die Abkürzung „DNA“ durch. Sie steht für „deoxyribonucleid acid“.
Dass die DNS eine Kettenstruktur ausbildet, ist seit knapp hundert Jahren bekannt. Der litauische Chemiker Phoebus Aaron Theodore Levene hatte 1919 ihre einzelnen Bausteine nachgewiesen und den Aufbau logisch erklärt. 1937 gelang es dem Briten William Thomas Astbury, in Röntgenaufnahmen die Kettenstruktur zu belegen. Sechs Jahre später identifizierte der Kanadier Oswald Theodore Avery die DNS als Trägerin des Erbgutes; bis dahin hatten die Wissenschaftler dies Proteinen zugeschrieben. Die genaue Struktur der DNS entschlüsselten dann zwei Männer, die Erwin Chargaff, ein aus Österreich in die USA emigrierter Chemiker, als „wissenschaftliche Clowns“ bezeichnete.
Zu Beginn der fünfziger Jahre forschten zahlreiche Wissenschaftler an der Struktur der DNS, unter ihnen Linus Carl Pauling, einer der wenigen, denen zweimal der Nobelpreis verliehen wurde. Die entscheidenden Röntgenaufnahmen fertigte Rosalind Elsie Franklin, die auch erkannte, dass die DNS eine Helixstruktur bildet. Schlüssig erklären konnte sie ihre Forschungsergebnisse aber nicht.
Dies gelang einem US-Amerikaner und einem Briten, James Dewey Watson und Francis Harry Compton Crick. Beide überzeugten nicht unbedingt mit vertieften Kenntnissen der Materie. Wiederholt blamierten sie sich sogar in Fachgesprächen. Allerdings erklärte der Molekularbiologe Watson einmal auch, das Erbgut entschlüsseln zu wollen, ohne Chemie lernen zu müssen; eine gewisse Portion Ironie und Sarkasmus gilt es also aus den diversen Aussagen herauszurechnen. Dann gelangt man zu dem Schluss, dass Watson und Crick exzellente Denker waren, aber vielleicht nicht unbedingt in die Gemeinde der Forscher passten. Versuche, sie in Gruppen einzubinden, scheiterten wohl stets.
Berücksichtigt man dies, stuft man ihre bahnbrechende Erkenntnis weniger als Geniestreich denn als Ergebnis zwar mäßig strukturierten – womöglich auch nicht allzu fleißigen – Forschens und Denkens, dafür aber zutiefst logischen Verknüpfens verschiedener Bereiche des Wissens ein. Dass stets Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin Paare bilden, war ebenso allgemein bekannt wie die mathematischen und geometrischen Grunderkenntnisse zu Ketten-, Helix- und Doppelhelixstrukturen. Zudem hatten die Wissenschaftler seinerzeit bereits eine Vorstellung über die Länge der menschlichen DNS – im längsten Chromosom stecken 247 Millionen Basenpaare. Wahrscheinlich wäre wenig später auch anderen Wissenschaftlern, allen voran Franklin, die Erleuchtung gekommen, dass die Doppelhelixstruktur die logischste ist.
Watson und Crick waren aber die ersten. Am 25. April 1953, heute vor 60 Jahren, erschien ihr Artikel in der Zeitschrift „Nature“. Bereits 1962 erhielten sie den Nobelpreis für Medizin oder Physiologie, gemeinsam mit dem Neuseeländer Maurice Hugh Frederik Wilkins, der die Doppelhelixstruktur nach Vorliegen des „Nature“-Artikels röntgenologisch nachgewiesen hatte. Dass Watson und Crick in ihrem Artikel über die Arbeiten Franklins und anderer Wissenschaftler geschwiegen hatten, wird heute nicht nur unter Wissenschaftlern negativ bewertet. Gleiches gilt für Wilkins’ Verhalten, der Watson Franklins Röntgenaufnahmen gezeigt hatte, ohne die Kollegin zuvor um Erlaubnis zu bitten.
Weshalb aber ist die Struktur der DNS so bedeutend? Nun, die einzelnen Zellen leben weitaus kürzer als das Tier oder die Pflanze insgesamt. Neue Zellen wachsen nach. Daher muss die DNS ständig aufs Neue kopiert werden. Dank der Doppelhelixstruktur mit den paarweise auftretenden organischen Molekülen lassen sich Kopien recht einfach und mit geringer Fehlerquote – solche Fehler führen zu dauerhaften Veränderungen des Erbgutes, den Mutationen – herstellen. Eine Doppelhelixstruktur kann sich Basenpaar für Basenpaar spalten und durch Andocken neuer gegenläufiger Biomoleküle duplizieren. Auch ist die für biologische Prozesse nötige zeitweise Trennung der beiden Stränge einer Doppelhelixstruktur problemlos möglich. Auf vergleichsweise leichte Weise können die Zellen zudem durch externe Einflüsse hervorgerufene Schäden an der DNS reparieren oder, wenn nötig, ganze Stücke ersetzen. Einem einfachen Mechanismus also verdanken wir, dass sich auf der Erde Leben in vielfältiger Form und höchst unterschiedlichen Entwicklungsstufen herausbilden konnte.