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Entdeckung der Doppelhelix James Watson entschlüsselte die DNS-Struktur

1953 entschlüsselten die Molekularbiologen James Watson und Francis Crick die Doppelhelix-Struktur der DNS. Ihre Entdeckung war die Grundlage für die weitere Genforschung und Techniken wie CRISPR.

Stand: 06.04.2018

Nobelpreisträger James Watson | Bild: picture-alliance/dpa

Seit 65 Jahren ist bekannt, dass die DNS-Struktur einer Doppelhelix gleicht, einer elegant gedrehten Strickleiter. Herausgefunden haben es James Watson und Francis Crick im Jahr 1953. Drei Jahre zuvor hatte sich der amerikanische Molekularbiologe Watson daran gemacht, die Struktur des Erbmaterials Desoxyribonukleinsäure (DNS) – auf Englisch Deoxyribonucleic acid (DNA) – zu entschlüsseln.

Watson beginnt Studium mit 15 Jahren

25. April: Welt-DNA-Tag

Das Datum soll an den Tag im Jahr 1953 erinnern, an dem James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins und Rosalind Franklin zusammen mit weiteren Kollegen ihre Papiere zur Struktur der DNA veröffentlichten. Der Aktionstag wurde 2003 von der US-Regierung ins Leben gerufen, um die Menschen über das Thema Genetik und Genomforschung zu informieren.

Watson wurde am 6. April 1928 in Chicago geboren, wo er auch seine Kindheit verbrachte. Bereits mit 15 Jahren begann er ein Zoologie-Studium an der Universität von Chicago. Nachdem er 1950 in Zoologie promoviert hatte, widmete er sich weiterhin seinem Spezialthema: der Genetik. Mit einem Stipendium reiste er nach Kopenhagen. Er lernte den neuseeländischen Biophysiker Maurice Wilkins kennen, der die DNS röntgenanalytisch untersuchte – eine Begegnung, die wegweisend sein sollte.

DNS-Modelle mit der Unterstützung von Wilkins und Franklin

Nobelpreisträger der Medizin für das Entschlüsseln der DNS-Struktur: Francis Crick

Danach arbeitete Watson im "Cavenish Laboratory" der britischen Universität Cambridge bei Nobelpreisträger Sir Lawrence Bragg, einem Pionier der Röntgenstrukturanalyse. Hier freundete er sich mit dem englischen Physiker Francis Crick an, ebenfalls einem Fachmann für Röntgenstrukturanalyse. Die beiden entwarfen verschiedene Modelle der DNS und bedienten sich dabei der Forschungsergebnisse und Röntgenstrukturdaten von Maurice Wilkins und dessen Kollegin Rosalind Franklin.

Watson und Crick mit einem Doppelhelix-Modell

Mithilfe von Pappmodellen versuchten Watson und Crick den räumlichen Aufbau der Eiweißbausteine herauszufinden. Sie ordneten ihre Pappmodelle unter Beachtung der chemischen Brückenbindungen räumlich an und erhielten die Struktur einer Doppelhelix. Die Doppelhelix besteht aus zwei umeinander gewundenen Strängen, die über paarweise angeordnete Basen miteinander verbunden sind.

Damals schrieb Cricks seinem Sohn Michael einen Brief, in dem er von einer "aufregenden Entdeckung" berichtet und kritzelig die DNS-Struktur aufmalt: Fäden aus Phosphor und Zucker, zwischen denen sich die Basen Adenin (A) und Thymin (T) sowie Guanin (G) und Cytosin (C) jeweils paarweise zusammenfügen wie Treppenstufen – wie eine Strickleiter. Einen Monat später, am 25. April 1953, veröffentlichen die Forscher ihren Fund auf nur zwei knappen Seiten im Fachmagazin "Nature".

Doppelhelix bekommt Nobelpreis für Medizin

Im Jahr 1962 erhielten James Watson und Francis Crick gemeinsam mit Maurice Wilkins den Nobelpreis für Medizin. Rosalyn Franklin wurde nicht gewürdigt. Watson erkannte ihre Forschungsleistung nie öffentlich an, was ihm viel Kritik einbrachte. 1961 hatte Watson eine Professur an der Harvard Universität übernommen, 1968 wurde er Direktor des "Cold Spring Harbor Laboratory" (CSHL) in New York. Dort betrieb er Spitzenforschung in der Molekularbiologie und schrieb sein Buch "The Double Helix". 2007 erklärte Watson seinen Rücktritt vom Kanzleramt am CHSL. Immer wieder war Kritik an ihm laut geworden, weil er sich abschätzig gegenüber Schwarzen geäußert haben soll.

Geldmangel und Anerkennung

Höchste Anerkennung für die Verdienste in der medizinischen Forschung: die Nobelpreis-Medaille

2014 versteigerte Watson seine Nobelpreis-Auszeichnung aus Geldmangel. Mit der Versteigerung erlöste er 4,1 Millionen US-Dollar. Der Käufer, ein russischer Milliardär, gab ihm das Geld – und die Medaille zurück. Mit dieser noblen Geste wollte er die Anstöße würdigen, die die Entdeckung der Doppelhelix für die Krebsforschung gegeben hat, so heißt es.

Wegbereiter der Genforschung

In der Tat sind Genforschung und Gentherapie erst dadurch möglich geworden, dass der Aufbau des Erbgutträgers DNS verstanden wurde. Bestimmte Abschnitte dieser langen Reihe von Basenpaaren, die Gene, enthalten die Informationen für konkrete Merkmale. Und Mutationen in diesen Genen – etwa Basen, die nach Vervielfältigung der Helix nicht mehr zusammenpassen – können beispielsweise Krebs befördern. Aus diesem Wissen sind Modelle zur Erforschung von Tumoren und deren Behandlung entstanden, wie zum Beispiel die "Krebsmaus", bei der Ärzte Mäusen menschliche Krebsgene einpflanzen. Und auch das Genome Editing und die viel diskutierte, günstige und zielgenaue Technik zur Genveränderung, die Genschere CRISPR-Cas9, wären ohne die grundlegenden Erkenntnisse von Watson und Crick kaum denkbar.

  • "Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik: James Watson, Francis Crick und die Molekulargenetik": in "Schulfernsehen", ARD-alpha, am 27.03.2017, um 13.45 Uhr

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