In der Bibliothek des Lebens
Der Zellkern ist die Schaltzentrale und die Bibliothek der Zelle. Hier laufen alle Befehle zusammen, hier werden alle wichtigen Entscheidungen gefällt. Und hier lagern die Bücher des Lebens und werden millionenfach gelesen und kopiert. Diese Bücher, die Chromosomen, enthalten das Erbmaterial der Zelle: Die Information auf den 23 Chromosomenpaaren im Kern einer einzigen, befruchteten Eizelle reicht aus, um aus dieser einen Zelle einen erwachsenen Menschen entstehen zu lassen.
Wie die Bücher einer Präsenzbibliothek können die Chromosomen nur im Zellkern gelesen werden. Dort, umgeben von einer kugelförmigen Doppelmembran, geht es jedoch weit lebhafter zu als in einer ehrwürdigen Bücherei. Aus dem Zellplasma dringen Nachrichten über den Zustand der Zelle und die Lage in der Außenwelt herein. Die Meldungen werden bewertet und die Chromosomen nach geeigneten Reaktionen auf die neue Lage durchsucht. Wenn es schnell gehen soll, arbeiten an einem Funktionsabschnitt der Chromosomen, einem Gen, gleich etliche Übersetzer gleichzeitig. Und schließlich werden die Übersetzungen durch die Kernporen, offene Türen in der Wand der Doppelmembran, hinaus in das Zellplasma gebracht, wo sie vor allem als Bauanleitungen für Proteine dienen.
Im Zellkern dreht sich also alles um die Chromosomen. Sie bestehen aus einem doppelten Faden Desoxyribonukleinsäure (DNS oder engl. DNA), der perlenschnurartig um bestimmte Proteine – so genannte Histone – gewickelt ist. Diese Perlenschnur ist wiederum vielfach verdrillt und aufspiralisiert. Nur so passt die DNA in den Zellkern: Aneinander gehängt ist sie zwei Meter lang.
Als die DNA entdeckt wurde, hielt man sie für eine „dumme Substanz“. Niemand mochte glauben, dass sie die Grundlage unseres Lebens ist. Der Grund dafür war ihre einfache Struktur: Vier basische Moleküle – Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin – sind über ein simples Rückgrat zu einer schier endlosen Kette aneinander gereiht. Wie ein so einfacher Basenfaden als Bauanleitung für einen Menschen dienen sollte, konnte sich niemand vorstellen.
Erst 1944 zeigten die amerikanischen Forscher Avery, MacLeod und McCarty, dass tatsächlich die DNA und nicht die Proteine das universelle Erbgut des Lebens sind. Knapp zehn Jahre später schlugen dann ihre Kollegen Watson und Crick aufgrund von Röntgenanalysen eine Struktur der DNA vor, die bis heute im Wesentlichen unverändert ist.
Zwei DNA-Stränge sind gegenläufig aneinander gelagert und zu einer Helix gewunden. Die Basen Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin bilden dabei jeweils Paare. Für Watson und Crick ergab sich daraus unmittelbar, wie die DNA kopiert werden kann: Die Helix wird aufgewunden, die Basenpaare werden getrennt und jeweils passende komplementäre Basen an die nun freien Partner angelagert. Jeder DNA-Strang dient damit unmittelbar als Matrize für seinen Partnerstrang.
Heute ist eine Unzahl an Proteinen bekannt, die für die richtige Übersetzung und Vervielfältigung der DNA sorgen und aus diesem einfachen Prinzip einen höchst komplizierten Prozess machen. An der Gültigkeit des Watson/Crick-Modells hat das nichts geändert: Der genetische Code liegt in der Reihenfolge der vier Basen der DNA. Dank des Humangenomprojektes kennen wir jetzt zumindest eine Rohfassung dieses Textes.