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Leben geht auch anders

Genetik. - Vom kleinsten Bakterium bis zum größten Wal - alle Lebewesen auf unserem Planeten haben eines gemeinsam: Sie alle benutzen die gleichen Moleküle, um ihre Erbinformation zu speichern. Aber das wird nicht so bleiben. Denn Forscher in England haben sechs verschiedene Verwandte für DNA und RNA konstruiert. Die neuen Moleküle erhielten den gemeinsamen Namen XNA. Heute wurden sie in "Science" vorgestellt. Der Wissenschaftsjournalist Michael Lange erläutert sie im Gespräch mit Monika Seynsche.

Michael Lange im Gespräch mit Monika Seynsche | 20.04.2012

Seynsche: Herr Lange, wie unterscheiden sich denn jetzt diese neuen XNA-Moleküle von ihren biologischen Vettern?

Lange: Sie unterscheiden sich in einem wichtigen Bestandteil, und zwar im Zucker. Normale Erbmoleküle bestehen eigentlich aus drei wichtigen Bestandteil: zunächst einmal ein Zucker, das ist die Desoxyribose, oder die Ribose bei der RNA. Und dann gibt es noch eine Phosphatgruppe, die hängt da noch dran und sorgt für die Energie. Und dann gibt es den eigentlichen Informationsträger, die Nukleinbasen. Da steckt die Information für die Proteine drin. Die Zucker bilden eigentlich die Struktur. Das sind, wenn man sich die DNA als eine verdrillte Strickleiter vorstellen will, dann sind das die Holme. Da ist die Struktur, die wird da festgelegt. Und statt Desoxyribose, oder Ribose haben die Wissenschaftler aus Cambridge andere Stoffe eingesetzt. Zum Beispiel einen anderen Zucker, die Arabinose, oder einen Stoff, der in der Natur gar nicht vorkommt, das Cyclohexan. Und sie haben das mit insgesamt sechs verschiedenen Stoffen gemacht und bei allen sechs Stoffen war es tatsächlich möglich, die Information zu speichern, und es ist tatsächlich eine Art Erbmoleküle herausgekommen, egal welchen dieser sechs Stoffe man einsetzte.

Seynsche: Und was können diese neuen Erbmoleküle?

Lange: Ja, sie tragen die Erbinformation, sie speichern die Information, aber sie können noch mehr: Was jetzt tatsächlich erstmals gelungen ist, dass mit solchen künstlichen DNA, oder die Forscher nennen es XNA-Molekülen, zu machen ist, dass man die tatsächlich vermehren kann und dass die in einander abschreiben kann. Sie konnten biologische DNA in ihre XNA übertragen, sie konnten aber auch ihre XNA vermehren. Also im Grunde genommen ist das Vererbung, was da im Reagenzglas stattfindet. Und sie konnten auch tatsächlich dafür sorgen, dass da auch immer kleine Veränderungen drin sind, dass das nur so zu 95 Prozent richtig ist. Und das nennen sie eine einfache Form der Evolution, im Grunde genommen kann diese nicht-natürliche, diese nicht-natürliche DNA kann tatsächlich alles, was lebende Moleküle, was Moleküle in Lebewesen auch können.

Seynsche: Und was sind das für Informationen, die die XNA trägt?

Lange: Das sind im Grunde genommen bisher die gleichen Informationen, wie sie auch in den biologischen Molekülen vorkommen. Denn sie sind ja solchen hervorgegangen. Und die Träger der Erbinformationen sind auch hier die Nukleinbasen.Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin, und die stecken, die haben die Information, nur das Gerüst ist ein anderes.

Seynsche: Wozu ist das Ganze dann gut, wenn die das gleiche können, wie die natürlichen?

Lange: Das versuchen die Forscher jetzt in verschiedene Art und Weise einzusetzen. Das Besondere an den neuen Molekülen ist, dass die Natur sie nicht kennt. Und weil die Natur sie nicht kennt, kann sie sie nicht einfach so abbauen. Wenn irgendetwas bisher schon von Wissenschaftlern mit DNA, mit RNA gemacht wird, dann hat das viele Vorteile: Man kann andere DNA-Moleküle aufspüren, man kann zum Beispiel im Körper bestimmte RNA-Moleküle bremsen, auch das ist möglich. Aber es gibt ein großes Hindernis: Alle diese, von Wissenschaftlern in der Biotechnologie, in der Medizin oder auch in der Nanotechnologie eingesetzten DNA-Moleküle zum Beispiel, die werden leicht abgebaut. Denn überall in der Natur stecken DNAsen und RNAsen, das sind Enzyme, die diese natürlichen Moleküle einfach knacken. Die sind kaputt, und alles funktioniert nicht mehr. Man kann sich das einfach vorstellen, wenn man zum Beispiel in der Nanotechnologie irgendetwas schön mit diesen langen Fäden aufbaut, da kommt auf einmal dieses Enzym, kommt ein Bakterium, das hat dieses Enzym und alles ist kaputt. Hier ist es so, dass die XNA-Moleküle tatsächlich stabiler sind. Es gibt in der Natur keine Enzyme, die sie so einfach knacken können. Da hoffen die Forscher einfach, dass sie hier neuer Anwendungsmöglichkeiten finden. Alles, was man bisher so im Labor unter Reinraumbedingungen mit DNA gemacht hat, kann man jetzt vielleicht plötzlich mit XNA machen. Man nimmt also die Information, man hat sie, genau wie in der DNA, aber man hat ein Molekül, das stabiler ist und dem einfach nicht so viel passiert, und das das halt auch dementsprechend länger speichert. Wenn man DNA zum Beispiel als Informationsspeicher nimmt, dann ist er länger haltbar mit dieser XNA.

Seynsche: Kann die den dann auch nicht nicht auch gefährlich sein, wenn sie so stabil ist?

Lange: Ja, sie ist im Grunde genommen so etwas ähnliches, man kann sich das im Grunde so vorstellen wie den Kunststoff, wie das Plastik, das früher mal erfunden wurde. Das ist dann sozusagen ein Stoff, der nicht abbaubar ist. Aber es sind natürlich erst einmal sehr winzige Mengen. So dass von der Menge her mit dem Plastik, was wir heutzutage schon in der Umwelt freisetzen, nicht vergleichbar ist. Aber es ist in der Tat so, dass man das nicht so ganz beurteilen kann, und auch die Wissenschaftler schreiben in ihren Kommentaren gelegentlich: Vorsicht! Wer weiß was draus werden kann. Würde zum Beispiel ein Virus mit XNA entstehen, dann wüsste man gar nicht, was man dagegen tun sollte. Das gibt es noch nicht, aber hier hat ein neuer Forschungszweig begonnen, und das ist zumindest für Wissenschaftler spannend zu sehen, was draus werden wird.