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Okay, krass, Leute, lasst uns mal über... ja, über das Leben sprechen, genauer gesagt, wie ihr überhaupt hier gelandet seid. Also, überlegt mal, wenn eure Eltern nicht genau im richtigen Moment – und ich meine, echt genau, vielleicht sogar Millisekunden-genau – zusammen gewesen wären, wärt ihr nicht da. Und das Gleiche gilt für eure Großeltern und deren Eltern, und so weiter, und so fort. Irgendwie logisch, oder?
Je weiter man zurückgeht, desto mehr Leute waren beteiligt, damit ihr überhaupt existiert. Acht Generationen zurück, das ist so die Zeit von Charles Darwin und Abraham Lincoln, da reden wir schon von über 250 Leuten, deren Zusammentreffen eure Existenz bedingt hat. Und wenn man noch weiter zurückgeht, zur Zeit von Shakespeare und den Pilgervätern, dann habt ihr mindestens 16.384 Vorfahren, deren Gene sich irgendwie auf wundersame Weise zu euch zusammengefunden haben. Wahnsinn, oder?
Zwanzig Generationen, da schnellt die Zahl auf über eine Million. Und nochmal fünf Generationen weiter, da haben wir schon über 33 Millionen Vorfahren, die dazu beigetragen haben, dass ihr so seid, wie ihr seid. Und dreißig Generationen zurück, da reden wir von über einer Milliarde Vorfahren. Und das sind nur die direkten Vorfahren, ohne Cousins und Cousinen und so weiter. Das ist ja schon... irre. Und 64 Generationen zurück, das ist so die Zeit des Römischen Reiches, da wären es Billionen von Vorfahren. Das ist mehr, als je Menschen auf der Erde gelebt haben. Irgendwie komisch, oder?
Da muss irgendwo ein Fehler in der Rechnung sein. Die Erklärung ist, dass eure Linie nicht so... rein ist, wie ihr vielleicht denkt. Ohne ein gewisses Maß an... sagen wir mal... Inzucht, also dass entfernte Verwandte geheiratet haben, wärt ihr gar nicht hier. Das passiert einfach millionenfach. Und wenn euer Partner oder eure Partnerin aus derselben Gegend, derselben Stadt oder demselben Land kommt, dann seid ihr höchstwahrscheinlich irgendwie miteinander verwandt. Wenn ihr euch im Bus, im Park oder im Café umschaut, dann sind die meisten Leute wahrscheinlich irgendwie eure Verwandten. Und wenn jemand behauptet, er oder sie sei ein Nachfahre von Shakespeare oder Wilhelm dem Eroberer, dann könnt ihr einfach sagen: "Ich auch!" Wir sind alle eine große Familie, im wahrsten Sinne des Wortes.
Und wir sind uns auch überraschend ähnlich. Wenn man euer Genom mit dem von jemand anderem vergleicht, dann sind die zu 99,9 % identisch. Das macht uns alle zu Menschen. Dieser winzige Unterschied von einem Promille, das sind "ungefähr eins von 1000 Nukleotidbasen", wie der britische Genetiker John Sulston mal sagte, macht uns zu Individuen. Es gibt kein einzelnes menschliches Genom. Jeder von uns hat ein anderes. Dieses ständige Vermischen und Neukombinieren unserer Gene macht uns zu dem, was wir sind: Individuen und gleichzeitig eine Spezies.
Aber was ist eigentlich ein Genom? Was ist ein Gen? Na ja, fangen wir mal mit der Zelle an. In der Zelle gibt es einen Zellkern, und im Zellkern sind die Chromosomen. Das sind 46 Bündel komplizierter Materie, 23 von eurer Mutter und 23 von eurem Vater. Fast jede Zelle in eurem Körper trägt dieselbe Anzahl an Chromosomen. Und diese Chromosomen enthalten die kompletten Anweisungen, die notwendig sind, um euch zu erschaffen und am Leben zu erhalten. Sie bestehen aus langen, langen Ketten winziger chemischer Substanzen, der Desoxyribonukleinsäure, besser bekannt als DNA. Die DNA wird oft als das "außergewöhnlichste Molekül auf der Erde" bezeichnet.
Der einzige Grund, warum es DNA gibt, ist, um mehr DNA zu produzieren. Und davon habt ihr eine Menge in eurem Körper: fast zwei Meter DNA in fast jeder Zelle. Jede dieser DNA-Einheiten besteht aus 3,2 Milliarden Code-Buchstaben, was zu unglaublich vielen Kombinationsmöglichkeiten führt. Das ist so viel, dass "schon allein das Drucken dieser Zahlen 5000 Bücher in normaler Größe füllen würde", wie Christian de Duve mal erklärt hat. Krass, oder? Schaut euch mal im Spiegel an und denkt darüber nach, dass ihr Billionen von Zellen habt, und fast jede Zelle enthält etwa zwei Meter zusammengeknäulte DNA. Wenn man all eure DNA aneinanderreihen würde, wäre sie nicht nur einmal oder zweimal, sondern mehrmals so lang wie die Strecke von der Erde zum Mond. Irgendwelche Statistiken sprechen von 20 Milliarden Kilometern.
Kurz gesagt, euer Körper liebt es, DNA zu produzieren, und ohne sie könntet ihr nicht leben. Aber die DNA selbst ist nicht lebendig. Moleküle sind nicht lebendig, aber die DNA ist besonders unbelebt. Sie ist "das chemisch inerteste Molekül in der Welt der Lebewesen", wie der Genetiker Richard Lewontin sagte. Deshalb können wir bei Mordfällen DNA aus alten Blutflecken extrahieren und sie sogar aus den Knochen von Neandertalern gewinnen. Und das erklärt, warum Wissenschaftler so lange gebraucht haben, um diese scheinbar unwichtige – ja, unlebendige – Substanz zu entschlüsseln, die im Leben selbst so eine wichtige Rolle spielt.
Obwohl DNA schon ewig existiert, wurde sie erst 1869 von dem Schweizer Wissenschaftler Johann Friedrich Miescher entdeckt, der an der Universität Tübingen arbeitete. Als er Eiter aus Operationsverbänden unter dem Mikroskop untersuchte, entdeckte er eine Substanz, die er nicht kannte, und nannte sie Nuklein (weil sie im Zellkern lebte). Miescher bemerkte damals nur ihre Existenz, aber das Nuklein schien ihn irgendwie zu beeindrucken. 23 Jahre später schlug Miescher in einem Brief an seinen Onkel vor, dass dieses Molekül die treibende Kraft hinter der Vererbung sein könnte. Eine ziemlich beeindruckende Einsicht, aber sie ging über die damaligen wissenschaftlichen Erkenntnisse hinaus und wurde daher nicht weiter beachtet.
Für den Großteil des folgenden halben Jahrhunderts wurde allgemein angenommen, dass diese Substanz – die heute als Desoxyribonukleinsäure oder DNA bekannt ist – höchstens eine unbedeutende Rolle bei der Vererbung spielte. Sie war viel zu simpel, hauptsächlich aus vier Grundstoffen, den sogenannten Nukleotiden, zusammengesetzt. Das ist wie ein Alphabet mit nur vier Buchstaben. Wie soll man damit die Geschichte des Lebens schreiben? (Die Antwort ähnelt der Art und Weise, wie man mit den Punkten und Strichen des Morsealphabets eine komplizierte Nachricht verschickt.) Soweit man wusste, tat die DNA nichts. Sie saß einfach nur still im Zellkern. Vielleicht hielt sie die Chromosomen irgendwie zusammen oder erhöhte auf Befehl hin ein wenig den Säuregehalt oder erledigte irgendwelche anderen kleinen Aufgaben. Man dachte, die komplexen Dinge müssten in den Proteinen stecken.
Das Ignorieren der DNA warf aber zwei Probleme auf. Erstens gab es so viel davon. Fast zwei Meter DNA in fast jedem Zellkern. Sie musste also irgendwie eine ziemlich wichtige Rolle in der Zelle spielen. Und vor allem tauchte sie immer wieder in Experimenten auf, wie ein Verdächtiger in einem mysteriösen Mordfall. Besonders zwei Studien mit Pneumokokken und Bakteriophagen zeigten, dass die DNA eine viel wichtigere Rolle spielte, als man angenommen hatte. Die Experimente deuteten darauf hin, dass die DNA irgendwie an der Herstellung von Proteinen beteiligt war, die für das Leben unerlässlich sind, obwohl klar war, dass die Proteine außerhalb des Zellkerns hergestellt wurden, weit entfernt von der DNA, von der angenommen wurde, dass sie deren Zusammenbau beeinflusst.
Früher konnte sich niemand erklären, wie die DNA die Informationen an die Proteine weitergab. Heute wissen wir, dass die RNA, die Ribonukleinsäure, als eine Art Übersetzer zwischen den beiden fungiert. DNA und Proteine sprechen nicht dieselbe Sprache. Es ist schon erstaunlich, dass sie seit fast vier Milliarden Jahren im Zusammenspiel das Leben bestimmen, aber jeweils mit einem inkompatiblen Code arbeiten, so wie jemand, der Spanisch spricht, mit jemandem, der Hindi spricht. Um miteinander zu kommunizieren, brauchen sie einen Vermittler, und das ist die RNA. Mithilfe einer ribosomalen chemischen Substanz übersetzt die RNA die Informationen der DNA in der Zelle in eine für Proteine verständliche Form und verwendet diese als Anweisung für die Proteinaktion.
Doch zu Beginn des 20. Jahrhunderts, als wir unsere Geschichte wieder aufnehmen, hatten wir noch einen langen Weg vor uns, um dies und fast alles andere im Zusammenhang mit den rätselhaften Phänomenen der Vererbung zu verstehen.
Es war also klar, dass irgendein genial inspiriertes Experiment nötig war. Glücklicherweise gab es zu dieser Zeit einen fleißigen und talentierten jungen Mann, der dieser Aufgabe gewachsen war. Sein Name war Thomas Hunt Morgan. 1904, nur vier Jahre nach der rechtzeitigen Wiederentdeckung von Mendels Experimenten mit Erbsen, begann er mit der Erforschung der Chromosomen, fast zehn Jahre bevor der Begriff Gen zum ersten Mal auftauchte.
Chromosomen wurden 1888 zufällig entdeckt und so benannt, weil sie sich leicht anfärben ließen und daher unter dem Mikroskop gut zu erkennen waren. Um die Jahrhundertwende spürte man deutlich, dass sie eine Rolle bei der Weitergabe bestimmter Merkmale spielten, aber niemand wusste, wie sie funktionierten, und einige bezweifelten sogar, dass sie überhaupt funktionierten.
Morgan wählte eine kleine Insektenart namens Drosophila melanogaster als Versuchsobjekt. Diese Insekten werden gemeinhin als Fruchtfliegen (oder Essigfliegen, Bananenfliegen, Müllfliegen) bezeichnet. Die Fruchtfliege ist schwach, farblos und im täglichen Leben allgegenwärtig. Sie scheint es immer eilig zu haben, in unsere Getränke zu stürzen. Als Versuchsobjekt hatte die Fruchtfliege unschlagbare Vorteile: Sie nahm wenig Platz ein, brauchte kaum Futter, ließ sich problemlos in Millionenhöhe in Milchflaschen züchten, brauchte von der Larve bis zum ausgewachsenen Insekt nur etwa zehn Tage und hatte nur vier Chromosomenpaare, mit denen man sehr gut experimentieren konnte.
In einem kleinen Labor im Schermerhorn Hall der Columbia University in New York (das später den Spitznamen "The Fly Room" erhielt) züchteten und kreuzten Morgan und seine Mitarbeiter vorsichtig Millionen von Fruchtfliegen (ein Biologe sagte, es seien Milliarden gewesen, was vielleicht etwas übertrieben ist). Jede einzelne wurde mit einer Pinzette aufgenommen und mit einer Juwelierlupe auf kleinste genetische Veränderungen untersucht. Um Mutationen zu erzeugen, versuchten sie sechs Jahre lang alles Mögliche: Sie bestrahlten die Fruchtfliegen mit Röntgenstrahlen, züchteten sie im Hellen oder Dunklen, backten sie leicht im Ofen, schüttelten sie heftig in einer Zentrifuge – aber all das funktionierte nicht. Morgan war fast bereit, alle seine Bemühungen aufzugeben. Plötzlich tauchte immer wieder eine merkwürdige Variante auf: Eine Fruchtfliege hatte weiße Augen, während die Augen von Fruchtfliegen normalerweise rot sind. Mit diesem Durchbruch züchteten Morgan und seine Assistenten fleißig nützliche mutierte Individuen, um ein Merkmal in ihren Nachkommen zu verfolgen. So untersuchten sie die Zusammenhänge zwischen bestimmten Merkmalen und bestimmten Chromosomen und konnten so einigermaßen zufriedenstellend nachweisen, dass Chromosomen eine Schlüsselrolle bei der Vererbung spielen.
Auf der nächsten komplexen Ebene der Biologie blieben die Probleme jedoch bestehen: die schwer fassbaren Gene und die DNA, aus der sie bestehen, waren sehr schwer zu analysieren und zu untersuchen. Als Morgan Ende 1933 den Nobelpreis erhielt, zweifelten viele Forscher immer noch an der Existenz von Genen: Wie Morgan damals sagte, sei es schwer, sich darüber zu einigen, "was Gene sind – ob sie real sind oder nur unserer Fantasie entspringen". Es mag überraschend sein, dass Wissenschaftler lange Zeit nicht bereit waren, die Realität eines Dinges anzuerkennen, das eine so wichtige Rolle in der Zellaktivität spielt. In "Biology: The Science of Life" (einem sehr lesenswerten und wertvollen Universitätslehrbuch) weisen Wallace, King und Sanders darauf hin, dass wir uns heute in einer ähnlichen Situation befinden, was mentale Aktivitäten wie Denken und Erinnern betrifft. Wir wissen zweifellos, dass wir sie haben, aber wir wissen nicht, welche konkrete Form sie haben, wenn sie überhaupt eine haben. So war es lange Zeit auch mit Genen. Für Morgans Zeitgenossen war die Vorstellung, man könne ein Gen aus dem Körper nehmen und untersuchen, so absurd, wie wenn heute jemand glaubt, Wissenschaftler könnten einen Gedanken einfangen und unter dem Mikroskop untersuchen.
Sicher war damals, dass etwas im Zusammenhang mit den Chromosomen die Zellvermehrung steuerte. 1944 gelang es einer Forschungsgruppe unter der Leitung des talentierten, aber schüchternen kanadischen Wissenschaftlers Oswald Avery nach 15 Jahren harter Arbeit in einem äußerst heiklen Experiment am Rockefeller Institute in Manhattan. Sie bewiesen erfolgreich, dass DNA keineswegs ein inertes Molekül ist, sondern mit ziemlicher Sicherheit ein sehr aktiver Informationsträger im Vererbungsprozess, indem sie einen nicht pathogenen Bakterienstamm mit verschiedenen Arten von DNA mischten und züchteten, wodurch der Bakterienstamm dauerhaft infektiös wurde. Der in Österreich geborene Biochemiker Erwin Chargaff wies später ernsthaft darauf hin, dass Averys Entdeckung zwei Nobelpreise wert gewesen wäre.
Leider wurde Avery von einem Kollegen im Institut angefeindet, Alfred Mirsky, einem hartnäckigen, unsympathischen, fanatischen Proteinforscher, der seine Macht nutzte, um Averys Arbeit nach Kräften herabzusetzen – angeblich riet er sogar den Behörden des Karolinska Instituts in Stockholm dringend davon ab, Avery den Nobelpreis zu verleihen. Avery war damals 66 Jahre alt, körperlich und geistig erschöpft, ertrug den Arbeitsdruck und die endlosen Streitereien nicht mehr, kündigte seine Stelle und forschte danach nie wieder. Andernorts wurde Averys Schlussfolgerung jedoch vollständig bestätigt. Nicht lange danach begann ein Wettlauf um die Aufklärung der DNA-Struktur.
Hätte man Anfang der 1950er Jahre darauf gewettet, wer den Wettlauf um die Entschlüsselung der DNA-Struktur gewinnen würde, hätte man fast sicher auf den führenden Chemiker der USA, Linus Pauling vom California Institute of Technology, gesetzt. Pauling war ein unübertroffenes Genie in der Erforschung der Molekülstruktur und einer der Pioniere der Röntgenkristallographie, einer Technik, die bei der Entschlüsselung des Kerns der DNA von entscheidender Bedeutung war. Pauling erhielt im Laufe seines Lebens zahlreiche Auszeichnungen, darunter zweimal den Nobelpreis (1954 für Chemie und 1962 für Frieden). Doch bei der DNA-Forschung geriet er nie auf den richtigen Weg, weil er fälschlicherweise annahm, ihre Struktur sei eine dreisträngige Helix, nicht eine zweisträngige, und so ging die Krone des Sieges schließlich an vier britische Wissenschaftler. Diese vier Wissenschaftler waren keine Gruppe, ignorierten sich oft gegenseitig und waren größtenteils Neulinge auf diesem Gebiet.
Der geerdeste unter den vier war Maurice Wilkins, der einen Großteil des Zweiten Weltkriegs in einem Geheimlabor verbrachte und beim Bau der Atombombe half. Etwa zur gleichen Zeit arbeiteten zwei weitere, Rosalind Franklin und Francis Crick, für die britische Regierung und forschten im Bergbau, wobei der letztere für das Sprengen und die erstere für das Kohlegewinnen zuständig war.
Der außergewöhnlichste unter den vier Wissenschaftlern war James Watson, ein US-amerikanisches Wunderkind, das als Kind Mitglied der beliebten Radiosendung "Quiz Kids" war (und sich, zumindest teilweise, von den Glass-Familienmitgliedern in J. D. Salingers "Franny and Zooey" und einigen anderen Werken inspirieren ließ), mit 15 Jahren an die University of Chicago ging und mit 22 Jahren promovierte. 1951, gerade 23 Jahre alt, hatte er zerzaustes Haar und sah auf Fotos aus, als würde er von einem starken Magneten außerhalb des Rahmens angezogen werden.
Crick war zwölf Jahre älter und hatte noch keinen Doktortitel. Sein Haar war weniger zerzaust, aber etwas steifer. Watson beschrieb ihn als großspurig, laut, streitsüchtig, eifrig nach Zustimmung und ständig herumkommandiert. Beide hatten keine formale Ausbildung in Biochemie.
Ihre Vorstellung war, dass man, wenn man die Molekülform der DNA bestimmen könnte, verstehen könnte – was sich später als richtig herausstellte –, wie sie all das vollbringt, was sie tut. Sie schienen so wenig Aufwand wie möglich betreiben zu wollen und nur das absolut Notwendige zu tun. Wie Watson in seiner Autobiografie "Die Doppelhelix" freudig (und vielleicht ein wenig selbstgefällig) feststellte: "Ich hoffte, das Genproblem lösen zu können, ohne etwas über Chemie lernen zu müssen." Tatsächlich waren sie nicht für die DNA-Forschung vorgesehen und wurden zeitweise sogar angewiesen, ihre insgeheim begonnene Arbeit einzustellen. Um das zu vertuschen, gab Watson fälschlicherweise an, er betreibe Kristallographie, während Crick behauptete, eine Arbeit über die Röntgenbeugung großer Moleküle zu schreiben.
In den gängigen Erzählungen über die Entschlüsselung des DNA-Rätsels erhielten Crick und Watson fast die gesamte Anerkennung, doch ihr Durchbruch basierte entscheidend auf den Forschungsergebnissen ihrer Konkurrenten, und zwar, wie die Historikerin Lisa Jardine sagte, "zufällig" und dass zumindest am Anfang Wilkins und Franklin vom King's College London ihnen weit voraus waren.
Wilkins, in Neuseeland geboren, war ein Eigenbrötler, fast bis zur Unsichtbarkeit. 1962 erhielt er zusammen mit Crick und Watson den Nobelpreis für die Entschlüsselung der DNA-Struktur. Doch in einer Dokumentation des US-amerikanischen Fernsehsenders PBS von 1998 über die Entschlüsselung der DNA-Struktur wurde sein Beitrag mit keinem Wort erwähnt.
Franklin war die geheimnisvollste von allen. In Watsons "Doppelhelix" schilderte er Franklin in fast gehässigen Worten als unvernünftig, verschwiegen, unkooperativ, absichtlich unmännlich – was ihn besonders zu stören schien. Er fand, sie sei "nicht unattraktiv, und sie wäre eigentlich ziemlich hübsch, wenn sie sich ein wenig mehr Mühe mit ihrer Kleidung geben würde". Doch Franklin enttäuschte alle in dieser Hinsicht, sie trug nicht einmal Lippenstift, was Watson ratlos machte. Und ihre Kleidung war "ganz und gar der Stil einer britischen Jungakademikerin". (Anmerkung: Der Harvard University Press stellte 1968 die Veröffentlichung von "Die Doppelhelix" ein, weil Crick und Wilkins sich über die allzu bissige Charakterisierung der Personen beschwerten. Die Wissenschaftshistorikerin Lisa Jardine bezeichnete dies als "unnötige Verletzung von Gefühlen". Die obige Beschreibung ist ein von Watson abgeschwächtes Zitat.)
Doch bei der Erforschung der DNA-Struktur erhielt Franklin mit der Röntgenkristallbeugung die besten Bilder. Diese Technik wurde von Linus Pauling perfektioniert und erfolgreich auf die Erforschung von Kristallatomdiagrammen angewendet (was ihr den Namen "Kristallographie" einbrachte), doch das DNA-Molekül war ein viel schwer fassbareres Objekt. Es war Franklin, die in diesem Prozess die besten Ergebnisse erzielte, und sehr zum Ärger von Watson weigerte sie sich, ihre Forschungsergebnisse mit anderen zu teilen.
Es ist nicht ganz ihre Schuld, dass Franklin ihre Ergebnisse nicht enthusiastisch mit anderen teilte. In den 1950er Jahren wurden Forscherinnen am King's College von einer vorgefassten Meinung erdrückt, die modernen und empfindsamen Menschen (oder eigentlich jedem empfindsamen Menschen) unerträglich ist. Ungeachtet ihrer Position oder ihrer Leistungen durften sie sich nicht im Senior Common Room des Colleges aufhalten und mussten sogar in einem schmucklosen Raum zu Mittag essen, der, wie selbst Watson zugab, "dunkel und eng" war. Insbesondere stand sie oft unter großem Druck – und wurde manchmal sogar belästigt –, ihre Forschungsergebnisse mit drei Männern zu teilen. Die drei Männer waren begierig darauf, ihre Ergebnisse zu erfahren, zeigten aber nur selten entsprechende liebenswerte Eigenschaften wie Respekt – selbst Crick räumte später ein: "Ich glaube, wir waren immer ein bisschen – wie soll ich sagen? – arrogant zu ihr." Zwei von ihnen kamen von rivalisierenden Forschungsinstituten am King's College, und der andere stand mehr oder weniger offen auf ihrer Seite. Es ist also nicht verwunderlich, dass Franklin ihre Ergebnisse in einer Schublade verschloss.
Wilkins und Franklin verstanden sich nicht, und Watson und Crick schienen dies zu ihrem Vorteil zu nutzen. Während Crick und Watson schamlos in Wilkins' Revier eindrangen, stellte sich Wilkins zunehmend auf ihre Seite – was nicht ganz verwunderlich war, da sich Franklins eigenes Verhalten merkwürdig entwickelte. Obwohl Franklins Forschungsergebnisse zeigten, dass die DNA-Struktur zweifelsfrei helikalisch ist, bestand sie darauf, dass dies nicht der Fall sei. Zu Wilkins' Schock und Verlegenheit hängte Franklin im Sommer 1952 in der Nähe der Physikabteilung des King's College eine Notiz auf, in der sie spöttisch verkündete: "Wir bedauern, bekannt geben zu müssen, dass die D.N.A.-Helix am Freitag, den 18. Juli 1952, für immer dahingeschieden ist ... Möge Dr. M.H.F. Wilkins eine Grabrede für die verstorbene Doppelhelix halten."
Infolgedessen zeigte Wilkins Watson im Januar 1953 ein Röntgenbeugungsfoto der DNA-Struktur von Franklin, "offenbar ohne Franklins Gruß oder Erlaubnis". Es als hilfreich zu bezeichnen, wäre eine Untertreibung. Jahre später räumte Watson ein, dies sei "ein entscheidender Moment ... gewesen, der uns sehr ermutigt hat". Mit dem Grundriss des DNA-Moleküls und einigen anderen wichtigen Daten beschleunigten Watson und Crick ihre Arbeit, und alles schien reibungslos zu verlaufen. Einmal reiste Pauling zu einer Konferenz nach England, wo er Watson hätte treffen und von ihm etwas lernen können, um seine Fehler zu korrigieren, die ihn bei der Erforschung der DNA-Struktur in die Irre geführt hatten. Da die McCarthy-Ära tobte, durfte ein Liberaler wie er nicht ins Ausland reisen, und Pauling wurde auf dem New Yorker Flughafen Idlewild festgehalten und sein Reisepass beschlagnahmt. Crick und Watson hatten es im Vergleich dazu viel einfacher und glücklicher, da Paulings Sohn ebenfalls im Cavendish Laboratory arbeitete und sie rechtzeitig über die Erfolge und Misserfolge der Forschung seines Vaters informierte.
Watson und Crick, die jederzeit Gefahr liefen, überholt zu werden, stürzten sich in die Arbeit an dem Problem. Damals war bereits bekannt, dass DNA vier chemische Bestandteile enthält – Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin –, die immer in bestimmten Paarungen angeordnet sind. Watson und Crick schnitten Molekülformen aus Pappe aus und brachten sie so lange an, bis sie herausfanden, wie sie zusammenpassten. Auf dieser Grundlage bauten sie ein Doppelhelix-Modell der DNA – vielleicht das berühmteste Modell der modernen Wissenschaftsgeschichte –, das aus spiralförmig angeordneten Metallplatten bestand, die mit Bolzen zusammengehalten wurden. Sie luden Wilkins, Franklin und alle anderen zur Besichtigung ein, und jeder Insider erkannte sofort, dass sie das Problem gelöst hatten. Zweifellos war dies eine bemerkenswerte Detektivarbeit, unabhängig davon, ob sie Franklins Image förderte oder nicht.
Am 25. April 1953 veröffentlichte die Zeitschrift "Nature" einen 900 Wörter umfassenden Artikel von Watson und Crick mit dem Titel "Eine Struktur für Desoxyribonukleinsäure". In derselben Ausgabe erschienen auch zwei Artikel von Wilkins und Franklin. Es war ein ereignisreiches Jahr – Edmund Hillary bereitete sich auf die Besteigung des Mount Everest vor, Elisabeth II. sollte zur Königin von England gekrönt werden –, und so wurde die Bedeutung der Entdeckung des Geheimnisses des Lebens weitgehend übersehen. Sie wurde nur kurz in der "News Chronicle" erwähnt und anderswo kaum beachtet.
Rosalind Franklin erlebte die Verleihung des Nobelpreises nicht mehr. Sie starb 1958, vier Jahre vor der Preisverleihung, im Alter von nur 37 Jahren an Eierstockkrebs, der fast sicher auf ihre lange, vermeidbare Exposition gegenüber Röntgenstrahlen bei der Arbeit zurückzuführen war. In einer vielbeachteten Biografie über Franklin aus dem Jahr 2002 schrieb Brenda Maddox, Franklin habe selten Schutzkleidung getragen und sei oft gedankenverloren vor die Röntgenstrahlen getreten. Auch Oswald Avery erhielt keinen Nobelpreis und wurde von der Nachwelt weitgehend ignoriert. Zumindest konnte er vor seinem Tod zufrieden feststellen, dass sich seine Entdeckung als richtig erwiesen hatte. Er starb 1955.
Watsons und Cricks Entdeckung wurde erst in den 1980er Jahren endgültig bestätigt. Wie Crick in einem seiner Bücher schrieb, dauerte es 25 Jahre, bis unser DNA-Modell von etwas, das sinnvoll erschien, zu etwas wurde, das sehr sinnvoll erschien ... bis es sich schließlich als völlig richtig erwies.
Selbst dann machte die Forschung in der Genetik mit dem Verständnis der DNA-Struktur rasante Fortschritte. 1968 wagte die Zeitschrift "Science" einen Artikel mit dem Titel "Biologie ist Molekularbiologie" zu veröffentlichen, in dem sie argumentierte – was unwahrscheinlich erschien, aber tatsächlich so gesehen wurde –, dass sich die Forschung in der Genetik dem Ende näherte.
In Wirklichkeit war dies natürlich erst der Anfang. Selbst heute gibt es noch viele ungelöste Rätsel über die DNA. Zum Beispiel, warum so viel DNA scheinbar nichts tut. 97 % eurer DNA bestehen aus einer Menge sinnlosem Müll oder, wie Biochemiker es gerne nennen, nicht-kodierender DNA. Nur ein Teil jeder Sequenz scheint eine steuernde und organisierende Funktion zu haben. Das sind seltsame, schwer fassbare Gene.
Gene sind (eigentlich nur) Anweisungen zur Herstellung von Proteinen. Sie erledigen diese Aufgabe gewissenhaft. In diesem Sinne sind sie wie die Tasten eines Klaviers, von denen jede nur eine Note spielen kann und nichts anderes, was natürlich etwas eintönig ist. Doch wenn man alle Gene zusammensetzt, so wie man alle Tasten zusammensetzt, kann man (um das Bild weiterzuführen) eine großartige Symphonie des Lebens spielen, und das ist das menschliche Genom.
Das Genom ist, um es salopp auszudrücken, eine Bedienungsanleitung für den Körper. Aus dieser Sichtweise kann man sich die Chromosomen als Kapitel eines Buches vorstellen, während die Gene einzelne Anweisungen zur Herstellung von Proteinen sind. Die in den Anweisungen geschriebenen Wörter werden als Codons bezeichnet, und die einzelnen Buchstaben in den Wörtern werden als Basen bezeichnet. Die Basen – die Buchstaben des Genalphabets – bestehen aus den vier zuvor erwähnten Nukleotiden Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Obwohl ihre Rolle von größter Bedeutung ist, sind diese Substanzen nicht aus etwas Seltenem zusammengesetzt. Guanin zum Beispiel ist nach dem großen Vorkommen in Guano benannt.
Wie jeder weiß, hat das DNA-Molekül die Form einer Wendeltreppe oder einer verdrehten Strickleiter: die berühmte Doppelhelix. Die Holme dieser Struktur bestehen aus einem Zucker namens Desoxyribose, und die gesamte Doppelhelix ist eine Nukleinsäure – daher der Name "Desoxyribonukleinsäure". Die Sprossen (oder Stufen) bestehen aus zwei Basen, die den Raum dazwischen überbrücken. Sie paaren sich nur auf zwei Arten, Adenin immer mit Thymin und Guanin immer mit Cytosin. Wenn man die Leiter auf und ab geht, bilden die Reihenfolge, in der diese Buchstaben angeordnet sind, den DNA-Code; die Aufzeichnung dieses Codes war schon immer die Aufgabe des "Human Genome Project".
Das Geniale an der DNA ist ihre Replikationsweise. Wenn ein neues DNA-Molekül erzeugt werden muss, spalten sich die beiden Einzelstränge in der Mitte auf, wie ein Reißverschluss an einer Jacke, und jede Hälfte des Einzelstrangs löst sich und bildet neue Kombinationen. Da jedes Nukleotid eines Einzelstrangs zu einem bestimmten anderen Nukleotid passt, wird jeder Einzelstrang zu einer Vorlage für die Erzeugung eines neuen Strangs, der zu ihm passt. Wenn man nur einen Einzelstrang der eigenen DNA hat, kann man durch die notwendige Kombination leicht einen anderen Einzelstrang rekonstruieren, der dazu passt. Wenn die erste Stufe eines Einzelstrangs aus Guanin besteht, weiß man, dass die erste Stufe des anderen Einzelstrangs, der dazu passt, Cytosin sein muss. Wenn man die Leiter aller Nukleotidpaarungen hinabsteigt, erhält man schließlich den Code eines neuen Moleküls. Das ist es, was in der Natur geschieht, nur dass alles mit rasender Geschwindigkeit abläuft – in Sekundenschnelle, unglaublich schnell.
In den meisten Fällen wird unsere DNA mit äußerster Präzision repliziert, aber in sehr seltenen Fällen – etwa einmal pro Million Mal – gelangt ein Buchstabe (Base) an die falsche Stelle. Dies wird als Single-Nukleotid-Polymorphismus (SNP) bezeichnet, oder Snip, wie Biochemiker es nennen. Normalerweise sind diese Snips in der nicht-kodierenden DNA-Kette vergraben und haben keine wesentlichen Auswirkungen auf den Körper. Aber gelegentlich kommen sie zum Tragen und können einen für eine Krankheit anfälliger machen, aber auch kleine Vorteile bringen – z. B. eine schützendere Hautfarbe oder eine Erhöhung der roten Blutkörperchen bei Menschen, die in höheren Lagen leben. Diese nicht sehr auffälligen Veränderungen häufen sich und beeinflussen die Unterschiede zwischen Menschen und zwischen Menschenrassen.
Bei der DNA-Replikation muss ein Gleichgewicht zwischen Präzision und Variabilität herrschen. Zu viel Variabilität und das Lebewesen verliert seine Funktion, aber zu wenig Variabilität verringert seine Anpassungsfähigkeit. Ein ähnliches Gleichgewicht muss zwischen der Stabilität und der Innovationskraft eines Lebewesens bestehen. Für eine Person oder eine Gruppe von Menschen, die in großer Höhe leben, kann die Erhöhung der Anzahl der roten Blutkörperchen ihre Aktivität und Atmung erleichtern, da mehr rote Blutkörperchen mehr Sauerstoff transportieren können. Aber eine Erhöhung der roten Blutkörperchen erhöht auch die Konzentration des Blutes. Mit den Worten des Anthropologen Charles Witts von der Temple University wird das Blut bei zu vielen roten Blutkörperchen "wie Öl". Das ist eine schwere Belastung für das Herz. Daher haben Menschen, die in großen Höhen leben, zwar eine erhöhte Lungenkapazität, aber auch ein erhöhtes Risiko für Herzerkrankungen. Darwins Theorie der natürlichen Selektion schützt uns auf diese Weise, und sie trägt auch dazu bei, zu verstehen, warum wir uns alle so ähnlich sind. Die Evolution lässt einen nicht zu einzigartig werden, man wird auf keinen Fall zu einer neuen Art.
Die 0,1 % der genetischen Unterschiede zwischen dir und mir werden durch unsere Snips bestimmt. Wenn man eure DNA mit der eines Dritten vergleicht, stimmt sie zu 99,9 % überein, aber eure Snips befinden sich größtenteils an anderen Stellen. Wenn man sie mit noch mehr Menschen vergleicht, befinden sich eure Snips an noch mehr verschiedenen Stellen. Für jede eurer 3,2 Milliarden Basen wird es irgendwo auf der Erde eine Person oder eine Gruppe von Personen geben, die an dieser Stelle einen anderen Code hat. Daher ist nicht nur die Aussage "das" menschliche Genom falsch, sondern in gewisser Weise haben wir nicht einmal "ein" menschliches Genom. Wir haben 6 Milliarden Genome, obwohl unsere 99,9 % alle gleich sind. Aber man kann auch sagen, wie David Cox feststellte: "Man kann sagen, dass alle Menschen nichts gemeinsam haben, und das ist auch richtig."
Wir müssen aber immer noch erklären, warum der größte Teil der DNA keinen offensichtlichen Zweck erfüllt. Die Antwort ist auf den ersten Blick etwas enttäuschend, aber der Zweck des Lebens scheint tatsächlich zu sein, die DNA für immer am Leben zu erhalten. 97 % unserer DNA werden gemeinhin als Müll bezeichnet und bestehen größtenteils aus Buchstabenblöcken, die, wie Matt Ridley sagte, "aus dem sehr einfachen und klaren Grund existieren, weil sie gut darin sind, sich selbst zu replizieren". (Anmerkung: Junk-DNA hat eigentlich einen Nutzen. Ein Teil davon ist bei der DNA-Fingerabdruckanalyse nützlich. Diese Verwendung wurde zufällig von dem Wissenschaftler Alec Jeffreys von der University of Leicester in Großbritannien entdeckt. 1986 untersuchte Jeffreys genetische Marker auf einer Genkette, die mit einer Erbkrankheit in Verbindung stand, als ihn ein Polizist aufsuchte und fragte, ob er feststellen könne, ob ein Verdächtiger der Mörder von zwei Personen war. Er erkannte, dass seine Technologie gut für die Aufklärung von Verbrechen genutzt werden konnte – was sich bald bestätigte. Ein junger Bäcker mit einem sehr seltsamen Namen, Colin Pitchfork, wurde als der wahre Mörder identifiziert und zu einer lebenslangen Haftstrafe verurteilt.) Mit anderen Worten: Der größte Teil eurer DNA dient nicht euch, sondern sich selbst: Ihr seid die Maschine, die für sie arbeitet, nicht umgekehrt. Ihr erinnert euch, das Leben will einfach nur leben, und das liegt im Grunde genommen an der DNA.
Selbst wenn die DNA Anweisungen zur Herstellung von Genen enthält – was Wissenschaftler als Kodierung von Genen bezeichnen –, ist ihr Zweck nicht unbedingt die Aufrechterhaltung des ordnungsgemäßen Funktionierens des Organismus. Wir haben in unserem Körper eines der häufigsten Gene – ein Protein namens Reverse Transkriptase –, von dem bekannt ist, dass es im menschlichen Körper überhaupt nichts Gutes tut. Eines der Dinge, die es tut, ist, dass es Reverse-Transkriptase-Viren wie HIV unbemerkt in den menschlichen Körper einschleust.
Mit anderen Worten, unser Körper wendet viel Energie auf, um ein Protein zu produzieren, das keinen Nutzen bringt und uns manchmal sogar den Todesstoß versetzt. Unser Körper muss dies tun, weil das Gen die Anweisung gegeben hat. Wir sind der Ort, an dem sie wüten. Nach allem, was wir wissen, tun insgesamt fast die Hälfte der menschlichen Gene – der größte bekannte Anteil der Gene in einem Lebewesen – nichts anderes, als sich selbst zu replizieren.
In gewisser Weise sind alle Lebewesen Sklaven ihrer Gene. Das erklärt, warum Lachse, Spinnen und unzählige andere Lebewesen gleichzeitig mit der Paarung sterben. Das Verlangen, sich fortzupflanzen und die Gene weiterzugeben, ist der stärkste Trieb in der Natur. Wie Sherwin B. Nuland sagte: "Imperien zerfallen, das Ich schlüpft aus seiner Hülle, erhabene Symphonien entstehen, all das geschieht aufgrund eines Instinkts, der befriedigt werden will." Aus evolutionärer Sicht ist Sex im Wesentlichen eine Funktion, die uns dazu anregt, unsere Gene an die nächste Generation weiterzugeben.
Wissenschaftler haben nur mit Mühe die überraschende Tatsache akzeptiert, dass der größte Teil unserer DNA nichts tut. Unmittelbar darauf wurden noch unerwartetere Forschungsergebnisse veröffentlicht. Zuerst in Deutschland, dann in der Schweiz, führten Forscher eine Reihe seltsamer Experimente durch, deren Ergebnisse erstaunlich waren. Sie implantierten das Gen, das die Augenentwicklung von Mäusen steuert, in die Larven von Fruchtfliegen. Sie hatten erwartet, dass etwas Interessantes und Seltsames entstehen würde, aber das Gen für die Mäuseaugen ließ die Fruchtfliegen nicht nur ein Mäuseauge wachsen, sondern auch ein Fruchtfliegenauge. Die beiden Arten hatten seit 500 Millionen Jahren unterschiedliche Vorfahren, konnten aber wie Schwestern Gene austauschen.
Das Gleiche passiert überall. Forscher implantierten menschliche DNA in einige Zellen von Fruchtfliegen, und