Das Genom:
entziffert aber nicht verstanden

In Kürze
Vier verschiedene Buchstaben auf einem Faden DNA - nur scheinbar eine einfache Anordnung. Denn die Sequenzierung des menschlichen Genoms war eine gewaltige Kraft­anstrengung: 2800 Wissenschaftler arbeiteten 13 Jahre lang, die Kosten betrugen am Ende 2,7 Milliarden US $1. Und erfolgreich war man nur, weil gleichzeitig neue Technologien entwickelt wurden.
Seit 2001 kennt man die Buchstabenfolge des menschlichen Genoms, aber deren Sinn bleibt oft noch verborgen.
Der technische Fortschritt verläuft immer noch in rasendem Tempo: Heute sind Aufwand und Kosten der Sequenzierung auf Bruchteile zusammengeschrumpft, die jüngsten menschlichen Genomsequenzen haben gerade mal noch 10 000­Dollar gekostet. Mit der neuesten Technologie sollen Preise von 1000 US ­$ realistisch sein - damit in Zukunft jeder sein eigenes Genom lesen kann.
Etwa 3 Milliarden Buchstaben umfasst das menschliche Genom. Wäre es Teil eines Computer, entspräche dies einer Datenmenge von etwa 1023 Bit. Zum Vergleich: Im Jahr 2007 waren in allen technischen Geräten der Menschheit gerade einmal 2 x 1021 Bit gespeichert, also etwa 50fach weniger2.
Doch ist das nicht gleichbedeutend mit einer hohen Zahl von Protein-Genen: Die liegt bei Mensch, Maus und anderen Säugetieren relativ konstant bei 20 000 bis 25 000. Die meisten Gene im Tierreich - etwa 31 000 - hat ausgerechnet der kleine, aber extrem anpassungsfähige Wasserfloh.
Bislang sah man das Genom im Wesentlichen als Blaupause für die Erzeugung von Proteinen. Doch nur etwa 2 % des Genoms haben direkt mit der Protein-Herstellung zu tun. Der Rest wurde lange Zeit als überflüssig erachtet und abschätzig als "DNA-Schrott" bezeichnet. Aber zur Über­raschung der Wissenschaftler sind diese Bereiche äußerst aktiv: Ein großer Teil wird regelmäßig abgelesen und ermöglicht die Produktion von RNA, dem Schwestermolekül der DNA3.
Vier Buchstaben bilden den genetischen Code, abgeleitet aus den Namen der Basen: A, T, G und C (Bild: US NLM)

Mehr zu diesem Thema

Über die Funktion dieser RNA zerbrechen sich Wissenschaftler gerade den Kopf. Das Genom erweist sich als komplizierter als erwartet, und alte Dogmen erwiesen sich als unhaltbar: Das ursprüngliche Konzept des "Gens" ist eines davon.

In Kürze

  • das menschliche Genom umfasst 3 Milliarden Buchstaben und etwa 20 000 Proteingene
  • nur aus einem kleinen Teil des Genoms entstehen Proteine, doch ein großer Teil wird in RNA umgeschrieben
Die Forschung geht in rasendem Tempo weiter. Etwa 2700 menschliche Genome sind bereits sequenziert4. Dazu hunderte Tierarten, und viele weitere werden noch dazu kommen. Auch vor ausgestorbenen Arten macht man nicht Halt: Ein Mammut aus der Eiszeit und sogar der Neanderthaler wurden sequenziert.
Gleichzeitig wird die Funktion des Genoms immer genauer erforscht, die Entdeckung neuartiger Mechanismen ist nicht ausgeschlossen. Aber die Vorgänge im Genom sind äußerst kompliziert, und trotz aller Fortschritte: Vielleicht werden viele Rätsel ungelöst bleiben.
1 The International Human Genome Mapping Consortium, Nature 2001, vol. 409, pp. 934-941 (link)
2 Hilbert et al., The World´s Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information, Science 2011, vol. 332, pp. 60-5 (link)
3 The ENCODE Project Consortium, Nature 2007, vol. 447, pp. 799-816 (link)
4 Genomes by the thousand, Nature 2010, vol. 467, pp. 1026-27 (link)
  • Bookmarks