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GENETIK

Anwendung der Gentechnik in der Kriminalistik (1)

Arbeitsblätter, zusätzliche Unterlagen

Mendel und Nägeli (Text im RTF-Format)

Mendel und Nägeli

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Historischer Rückblick

Vor Gregor Mendel war die Genetik noch keine Wissenschaft.

AISCHYLOS (525 - 456 v. Chr.): "Erzeugerin ihres Kindes ist die Mutter doch nicht, ist Pflegerin nur gesäten Keims, es zeugt der Vater, sie bewahrt das Pfand, dem Freund die Freundin, wenn's kein Gott versehrt."

HIPPOKRATES (460 - 377 v. Chr.): "Der Samen geht von dem gesamten Körper aus, gesunder von gesunden Teilen; kranker von kranken Teilen. Wenn nun von den Kahlköpfigen Kahlköpfige, von den Blauäugigen Blauäugige, von den Schielenden Schielende in der Regel gezeugt werden; und bei andern körper-lichen Gebrechen dasselbe Gesetz obwaltet, was hindert da, dass von Langköp-figen Langköpfige gezeugt werden?"

ARISTOTELES (384 - 322 v. Chr.): "Die Kinder werden ihren Eltern ähnlich gebo-ren, sowohl am ganzen Körper als auch an einzelnen Teilen. , und zwar zeigt sich die Ähnlichkeit nicht nur in angeborenen, sondern auch in erworbenen Eigenschaften. Denn es ist vorgekommen, dass, wenn Eltern Narben hätten, die Kinder sie an derselben Stelle und in derselben Form aufwiesen. In Chalkedon z.B. zeigte sich bei einem Kind eines Vaters, der eine Brandmarke am Arm hat-te, derselbe Buchstabe, nur nicht mehr so scharf ausgeprägt, sondern verschwommen."

JOHANN WOLFGANG VON GOETHE (1749 - 1832): "Vom Vater hab ich die Sta-tur, des Lebens ernstes Führen, vom Mütterchen die Frohnatur und Lust zu fabulieren. Urahnherr war der Schönsten hold, das spukt so hin und wieder. Urahnfrau liebte Schmuck und Gold, das zuckt wohl durch die Glieder. Sind nun die Elemente nicht aus dem Komplex zu trennen, was ist dann an dem ganzen Wicht original zu nennen."

ARTHUR SCHOPENHAUER (1788 - 1860): "Könnten wir alle Schurken unschäd-lich machen und alle dummen Gänse ins Kloster stecken, den Leuten von echtem Blut ein ganzes Harem beigeben und alten Mädchen von Geist und Verstand Männer, und zwar ganze Männer, verschaffen; so würde bald eine Generation entstehen; die ein mehr als Perikleisches Zeitalter darstellt."

CHARLES DARWIN (1809 - 1882): "Was kann wunderbarer sein als die Tatsache, dass eine unbedeutende Eigenschaft durch die männlichen oder weiblichen Geschlechtszellen übertragen wird, die so winzig sind, dass sie dem unbewaffneten Auge unsichtbar bleiben, und dass diese Eigenschaft dann später durch die ständigen Umwandlungen während des langen Entwicklungsablaufes entweder im Ei oder in der Gebärmutter weiter getragen wird, um schließlich in den Nachkommen sichtbar zu werden; wenn sie herangereift oder gar erst alt geworden sind."

Nach Gregor Mendel wurde die Genetik eine Wissenschaft.

Der Augustinerpater Johann GREGOR MENDEL (1822 - 1884) war der Entdecker der grundlegenden Gesetze der Genetik. Nach Kreuzungsversuchen an Erbsen definierte er in der Mitte des vergangenen Jahrhunderts die Gene als "Elemen-te", die von den Eltern auf die Nachkommen nach bestimmten Regeln (Mendelsche Gesetze) vererbt werden.

1900 wurden die Mendelschen Erbgesetze vom Österreicher ERICH TSCHERMAK VON SEYSENEGG, vom Deutschen KARL E. CORRENS und vom HOLLÄNDER HUGO DE VRIES unabhängig voneinander neu entdeckt.
Der Biologe und Forscher CHARLES DARWIN (1809 - 1889) begründete 1859 die Selektions- und Evolutionstheorie. Diese Theorie sollte später gemeinsam mit der Genetik eine große Rolle in der Biologie spielen.

1871 entdeckte der Schweizer Chemiker FRIEDRICH MIESCHER (1844 - 1895) in seinem Tübinger Labor in den Spermien von Rheinforellen ein Riesenmolekül, dessen chemische Zusammensetzung er als "phosphorhaltige Säure" beschrieb. Sie wurde später als Desoxyribonukleinsäure, DNA. bezeichnet.

Der deutsche Zellforscher WALTER FLEMING (1843 - 1905) stieß ca. 1871 auf fadenähnliche Gebilde im Zellkern. Er gab ihnen den Namen "Chromosomen", weil sie erst nach Färbung sichtbar wurden.

WALTER SUTTON (1876 - 1916), ein Amerikaner, erkannte einige Jahre später, dass sich " Flemings Chromosomen " bei Zellteilung genauso verhielten, wie die Mendelschen Erbmerkmale (Gene): Beide, Gene und Chromosomen treten jeweils paarweise auf. Tiere, Pflanzen und Menschen besitzen in jedem Kern ihrer Zellen eine konstante Zahl von Chromosomenpaaren. Somit waren auch die Träger der von Mendel entdeckten Erbmerkmale gefunden.

1923 gelang es dem amerikanischen Genetiker THOMAS HUNT MORGAN (1866 - 1945), die Lage der Gene auf den Chromosomen zu lokalisieren. Er erstellte für Insektenarten die so genannten "Morgan'schen Gen-Karten", eine Art geneti-sche Landkarte.

HERMANN JOSEPH MULLER, ein Schüler Morgans, machte 1926 eine Entdeckung, die in unserem Atomzeitalter von Bedeutung ist. Er erkannte, dass sich die Erbmerkmale unter Einwirkung von ionisierenden Strahlen verändern können; dass Strahlen also Mutationen in der Erbsubstanz bewirken. Später erkannte man, dass Mutationen in Zusammenhang mit Krebserkrankungen stehen können.

Bisher hatte man der DNA keine größere Bedeutung zugestanden, weil man sie nicht einzuordnen wusste. Erst 1944 identifizierte der Amerikaner THEODORE AVERY (1877 - 1955) die DNA als die Substanz der Vererbung. Er wies also nach, dass die Kernsäure DNA die Trägerin der genetischen Information ist.

Die drei Molekularbiologen FRANCIS H. C. CRICK, JAMES D. WATSON UND MAURICE H. F. WILKINS bekamen 1962 den Nobelpreis für Medizin für die Entschlüsselung der räumlichen Struktur und der Funktion der DNA.

Die Amerikanerin BARBARA MCCLINTOCK (1902 - 1992) erkannte in den zwanziger Jahren bei Experimenten an Mais das Crossing-over (Austausch einzelner Chromosomen - Abschnitte und der dabei resultierende Austausch von geneti-scher Information). 1983 erhielt sie den Nobelpreis für ihre Entdeckung der springenden Gene, die in der Gentechnologie von allergrößter Bedeutung sind. (DNA - Bereiche, die innerhalb eines Chromosoms oder auch von Chromosom zu Chromosom hin und her springen können).

HAR GOBIND KHORANA (geb. 1922), ein indischer Chemiker und Nobelpreisträger, arbeitete an künstlichen Genen bzw. an der Laborsynthese dieser. 1976 gelang es ihm, ein menschliches Gen im Reagenzglas nachzubauen und es in Zellen, die durch einen genetischen Defekt dieses Gens beraubt waren, einzuschleusen und dort zum Arbeiten zu bringen.

1967 entdeckte der Schweizer Mikrobiologe WERNER ARBER (geb. 1929) in Bakte-rien die Restriktions-Enzyme, "Scheren", mit denen die Erbsubstanz DNA an typischen Stellen aufgeschnitten werden kann. Für die Entdeckung, Isolierung und Charakterisierung der Restriktionsenzyme erhielt er 1978, zusammen mit D. NATHANS und H. O. SMITH, den Nobelpreis für Medizin.

Einer der prominentesten Vertreter der modernen Gentechnologie ist der ame-rikanische Naturwissenschaftler und Biochemiker PAUL BERG (geb. 1926). Er erkannte sehr früh die Möglichkeiten, die sich aus dem Einschleusen von "Pro-duktions-Genen" in (bakterielle) Wirtszellen ergeben würden. Er besaß aber auch den Blick für die potentiellen Gefahren und Risiken der Gentechnologie und gehört gemeinsam mit Chargaff zu den bekanntesten Kritikern der gen-technischen Forschung.

Der Amerikaner HERBERT BOYER (geb. 1936) beschäftigte sich als Biochemiker mit der Untersuchung von Restriktions-Enzymen. 1972 traf er zufällig mit STANLEY COHEN zusammen, der sich mit dem Einschleusen von bakteriellen Plasmiden (DNA - Moleküle, die von einer Zelle in eine andere geschleust werden können; man kann sie als Träger von bestimmter DNA benützen) beschäftigte. Beide begriffen, was aus der Kombination ihres Know-how ent-stehen konnte, nämlich das Cohen - Boyer - Patent: Mit Boyers Restriktions-Enzymen ließen sich Plasmide aufschneiden und, mit neuen Genen als "Tritt-brettfahrer", über Cohens Verfahren in Wirtszellen einschleusen.

Die Konferenz von Asilomar (1975)

Die rasante Entwicklung auf dem Gebiet der Gentechnologie veranlasste elf US-Biochemiker und Molekularbiologen, darunter PAUL BERG und JAMES WATSON, in einem Moratorium den vorläufigen Verzicht auf bestimmte gentechnologische Versuche zu fordern (beispielsweise Versuche mit Krebsgenen) - so lange, bis man mehr Erfahrungen mit dieser neuen Methodik, und vor allem deren Ergebnissen gemacht hätte. Darüber diskutierten im Februar 1975 über hundert Wissenschaftler im kalifornischen Asilomar.

Ergebnis der Konferenz: Gentechnologische Experimente mit menschlichen Krebsgenen wurden verboten; Experimente mit potentiellen Krankheitserregern dürfen nur mit Sicherheitsstämmen - das sind Mikroorganismen, die besonders von den Laborbedingungen abhängig sind und daher außerhalb von diesem nicht überlebensfähig sind - in besonders eingerichteten Laboratorien geschehen.

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