“Biologen erschaffen künstliches Leben”, “Darf der Mensch Gott spielen?”, solche und ähnliche Schlagzeilen finden sich vor allem in den letzten paar Jahren vermehrt in der Tagespresse. Die Forschungsarbeiten, die tatsächlich hinter den Artikeln stecken, sind allerdings oft für die meisten Leser kaum oder gar nicht zu verstehen. Was ist CRISPR und was heißt es, wenn gesagt wird, man könne damit "Genome editieren"?

Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelten der Botaniker Matthias Schleiden und der Physiologe Theodor Schwann die sogenannte Zelltheorie. Diese besagt, dass alle Organismen - Pflanzen, Tiere, Pilze - aus mikroskopisch kleinen Zellen aufgebaut sind. Diese Zellen arbeiten natürlich sehr koordiniert zusammen, sind aber in vielerlei Hinsicht abgrenzbare Funktionseinheiten. Pflanzen- und Pilzzellen besitzen eine relativ feste Schale, wohingegen tierische Zellen nur von einer Membran umgeben sind, die im Prinzip aus Fett besteht. Diese Membran stellt die Außengrenze der Zelle dar, erfüllt aber gleichzeitig noch eine ganze Reihe von wichtiger Funktionen.

“Without a doubt, this is the most important, most wondrous map ever produced by human kind.” […]

Today we are learning the language in which God created life.”

Bill Clinton, 2000 [1]

Die schönste Karte in der Geschichte der Menschheit; die Sprache, in der Gott das Leben erschaffen hat; derart bildhaft und bedeutungsschwanger hat es Bill Clinton damals ausgedrückt. Damals, im Jahr 2000, als die erste vollständige Sequenzierung eines humanen Genoms verlautbart wurde. Aber wird die Sache diesen inhaltsschweren Attributen gerecht? Was ist es denn nun wirklich, was damals bekannt gemacht wurde? Dazu muss zuerst einmal klar werden, worum es sich bei einem Genom handelt.

Wenn man die Bestandteile von Zellen oder auch des gesamten (z.B. menschlichen) Organismus ansieht, dann findet man im Wesentlichen ein relativ überschaubares Spektrum von Substanzklassen. Wasser ist bekanntermaßen das am häufigsten vorkommende Molekül des menschlichen Körpers, alle anderen Verbindungen agieren also in diesem wässrigen Milieu. Neben einigen Ionen sind das folgende größere Verbindungen:

  • Lipide, also Fette, die vor allem wichtig sind, da sie unsere Zellmembranen, die äußeren Grenzschichten der Zellen, bilden
  • Kohlenhydrate, also Zucker, sie sind in erster Linie Energielieferanten und -speicher
  • Proteine, die vielleicht vielfältigste Substanzklasse; sie bilden z.B. Gerüste und andere Strukturen; Proteinkomplexe katalysieren vor allem aber auch biologische Reaktionen, dann bezeichnet man sie als Enzyme
  • Nukleinsäuren, die in zwei Formen vorliegen: der Desoxyribonukleinsäure (DNA; A vom engl. acid) und der Ribonukleinsäure (RNA)

Lipide und Kohlenhydrate werden hier nicht weiter behandelt, ihre Funktion wird aber in einem Hintergrundartikel zur Zellbiologie mitdiskutiert. Wir wenden uns also den letzteren beiden Substanzklassen zu: Nukleinsäuren und Proteinen.

Was sind also Gene? – Nun ja, die haben was mit DNA zu tun. Wenn Sie auch nicht mehr über Gene wissen als das, dann ist das kein Grund zur Schande. Der Begriff “Gen” war seit jeher ein Unscharfer und er ist es bis heute geblieben. Um dies verständlich zu machen wurde dieser Artikel in zwei Teile geteilt: der erste, geschichtliche Teil erklärt die Herkunft und Entwicklung des Genbegriffs, während sich der zweite Teil auf die heutige Vorstellung von einem Gen bezieht. Dabei soll klar werden, dass trotz, oder gerade wegen des Umfangs an Forschungsarbeit zu dieser Frage, heute nicht mal Genetikern vollständig klar ist, worum es sich denn bei den Genen letztlich genau handelt.