Menschliches Erbgut : Der Datensatz des Lebens ist online

Wie wird aus dem Erbgut ein Mensch? Die Antwort steckt im größten Genom-Datensatz aller Zeiten. Er offenbart: Der Großteil der DNA ist doch kein Müll.
Das menschliche Genom und damit jegliche vererbbaren Informationen sind in der Doppelhelix des DNA-Moleküls gespeichert. © Eureka

"Heute lernen wir die Sprache, in der Gott das Leben schuf". Dieser Satz fiel am 26. Juni 2000, der ehemalige US-Präsident Bill Clinton sagte ihn. Die mediale Inszenierung war perfekt , kein Vergleich schien zu pathetisch für diesen Erfolg: die Entzifferung des Genoms des Menschen. Bloß war es zu diesem Zeitpunkt längst nicht soweit. Noch klafften riesige Lücken in dem Buch mit der Aufschrift DNA und seinen rund 3,26 Milliarden Buchstaben.

Heute wäre Clintons Satz, mal abgesehen von dem Verweis auf Gott, viel treffender. Denn der Datensatz, den 442 Forscher von allen Kontinenten in den vergangenen fünf Jahren zusammengetragen haben, hilft, den Sinn im Genom zu verstehen; nicht nur sein bloßes Dasein. Wie führen Erbgutschäden zu Krankheiten? Warum wird von zwei Menschen mit identischem Gendefekt nur einer krank? Und letztlich: Wie wird aus dem Erbgut ein Mensch? Die Antworten auf derart große Fragen stehen irgendwo im Lexikon des Lebens – in der Encyclopedia of DNA Elements, kurz Encode . Nun gilt es, sie dem digitalen Daten-Wälzer zu entlocken.

Vier Millionen Schalter des menschlichen Genoms haben die Wissenschaftler des Encode Projekts entdeckt. Diese winzigen Abschnitte im Genom lenken die Biologie einer Zelle. Sie knipsen Gene an und aus, die die Blaupausen aller Proteine sind. Diese Moleküle steuern nicht nur die Biochemie des Körpers. Organe, Knochen, Muskeln, Haut und Gewebe formen sich, weil Proteine in ihren Zellen das Sagen haben.

"Unser Erbgut steckt voller Aktivität"

"Wir haben nun 80 Prozent aller Erbanlagen einer biologischen Aktivität zugeordnet ," sagt der Leiter von Encode, Ewan Birney. Das ist eine große Überraschung, da lediglich 1,2 Prozent der DNA wirklich in Proteine umgesetzt werden. Lange Zeit dachten Genetiker, dass der überwältigende Rest kaum eine Aufgabe übernimmt. Junk, also Abfall, nennen einige Forscher diesen Teil der DNA daher. 

"Unser Erbgut steckt voller Aktivität", sagt Birney jetzt . Hochleistungsrechner und Sequenziergeräte haben 1.640 Datensätze aus allen Teilen des Genoms von 147 Zellarten des Körpers ausgespuckt. Dabei sind noch längst nicht alle funktionalen Bauteile des Erbguts entdeckt. Um die riesigen Mengen an Informationen bändigen zu können, entwickelten Forscher neue Algorithmen und Analysetechniken. Ein gewaltiger Aufwand. "Diese Fundgrube ermöglicht neue Einblicke in die regulierenden Pfade (des Genoms) und zeigt eine ungeheure Anzahl regulierender Elemente", kommentiert Wendy Bickmore von der Universität Edinburgh die Ergebnisse.

"Die Erkenntnisse zwingen zum Umdenken, was die Definition eines Gens anbelangt und der kleinsten Einheit der Vererbung", schreibt auch Joseph Ecker im Magazin Nature , das mit zwei weiteren Journalen insgesamt 30 Studien zu Encode veröffentlicht . Online sind die Daten eigens als Datenbank verknüpft worden, um sie künftig systematisch durchforsten zu können.

Sven Stockrahm

Sven Stockrahm ist Redakteur im Ressort Wissen von ZEIT ONLINE. Seine Profilseite finden Sie hier.

Nun steht der Weg offen, den "Schaltplan des Menschen" zu erforschen, sagt Michael Snyder, einer der leitenden Wissenschaftler von Encode. Dieses Schema des Lebens ist dreidimensional. Die DNA windet sich im Zellkern, bildet Schleifen und neue Kontaktstellen. Offenbar keineswegs zufällig. So werden manche Gene von Schaltsequenzen aktiviert oder deaktiviert, die an weit entfernten Stellen im Doppelstrang liegen können. "Ohne Encode hätten wir diese Regionen vielleicht niemals untersucht", sagt Snyder. "Wir verfügen endlich über die nötigen Informationen, um herauszufinden, wie das Netzwerk verbunden ist."

Denn wie das menschliche Genom tatsächlich funktioniert, "verstehen wir leider noch nicht", sagt der Bioinformatiker Birney. Diese Aufgabe könne noch Jahrzehnte beanspruchen. Doch die Entdeckung der "dunklen Materie des Erbguts", wie sie Birney nennt, ist der bislang größte Datenschatz, den die Genomforschung je hervorgebracht hat. Die Zeit simpler Antworten in der Genetik ist damit endgültig vorbei.

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Kommentare

56 Kommentare Seite 1 von 6 Kommentieren

Nun ja

"Gott spielen" macht irgendwie keinen Sinn, wenn man den Gott, den man spielt, selbst erfunden hat.

Letztlich wäre das auch nur eine Form der Evolution - und die kann immer und jederzeit in eine Sackgasse führen.

Sollten wir uns versehentlich selbst annihilieren, hätten wir immerhin mit Glanz und Gloria bewiesen, daß wir nie die Krone der Schöpfung waren. Das wäre doch auch mal was.

Aber erstmal soll ja nur die Forschung an Erbkrankheiten intensiviert werden. Das dauert, also besteht noch kein Anlaß das baldige Ende der Menschheit zu verkünden.

Zu komplex für eine Berufsgruppe

Selbst wenn man alle Zusammenhänge gefunden hat, könnte das kein Mensch "komplett" nachvollziehen.
Die Genetik wird die gleiche Spezialisierung durchmachen wie die Medizin.
So wie es Zahnärzte, Augenärzte, Hautärzte gibt, gibt's irgendwann Ernährungsgenetiker, Neurogenetiker, Entwicklungsgenetiker, Immungenetiker und natürlich auch Allgemeingenetiker.

Beeindruckende Komplexität

Spannend, dass das was noch vor kurzem als überflüssiger, im Verlauf der Evolution angesammelter Müll (Junk-DNA) bezeichnet wurde doch informationen enthält. Wie in Beitrag 2 beschrieben ist es vermutlich zu komplex für diese Berufsgruppe.
Ammüsant, dass der Mensch zu doof ist sein eigenes DNA-Programm zu verstehen. Zum Glück konnten die Forscher das, was sie als "junk" identifizierten nicht wegwerfen ;)

Enttäuscht zurückgelassen

"Das Humangenomprojekt, dass zu Beginn des Jahrtausends eben solchen Menschheitsträumen vorgriff, hat viele enttäuscht zurückgelassen."

Na klar, es ist ja auch so gut wie nichts dabei heraus gekommen, was dieser Artikel auch bestätigt. War auch nicht anders zu erwarten. Entscheidend ist doch warum die DNA wann und aus welchen Gründen an einer bestimmten Stelle ausgelesen wird und wo die entstandenen Proteine dann hingebracht werden. Schlicht gesagt die Steuerung ist völlig unklar.

Man stelle sich vor ein paar Marsbewohner würden die komplette Teileliste eines VW-Golfs bekommen. Würden sie verstehen, wie das Auto funktioniert?

Kommt darauf an

Kommt auf den IQ der Marsbewohner an - bei eventuell erhofften einzellern erübrigt sich jede Diskussion :):)
Ok spass bei seite - sehr gutes Beispiel, hat mir gefallen.

@certificate aktueller Stand des wissens und die Logik.
Die Logikt diktierte auch den Forschern vor einigen jahren, dass natürlich unheimlich viel Junk in der DNA sein müsse, da wir ja seit Mio. von Jahren ständigen Mutationen und Selektionen ausgesetzt waren.
Nicht alles was in sich logisch ist muss eben wahr sein ;)

Die neue Biologie ist schon weiter

Es lohnt sich mit Bruce Lipton zu beschäftigen.
Umweltsignale, nicht die DNA, bewirken, dass Proteine in der Zelle ihre Form verändern und die dabei entstehenden Bewegungen erzeugen die Funktion des Lebens. Im Gegensatz zu dem, was Sie bisher angenommen haben sitzt das "Gehirn" der Zelle nicht in den Genen. Die Wahrnehmung steuert das Verhalten. Protein-Schalter in der Zellmembran reagieren auf Umweltsignale, indem sie die Zellfunktionen und das Zellverhalten steuern. Die DNA ist die Blaupause zum Aufbau der Proteine. Auch ohne Zellkern (DNA) bleibt die Zelle noch einige Zeit voll arbeitsfähig. Nur Zellteilung ist nicht mehr möglich.

Was für ein Unsinn.

Das "Gehirn" der Zelle - also diejenige subzelluläre Struktur, die alle Informationen zum generellen und potentiellen Aufbau der Zelle enthält - ist immer noch der Nucleus. Natürlich sind Proteine als primäre Effektoren für die Funktion der Zelle und letztendlich auch des Körpers verantwortlich. Und natürlich bestimmen exogene Signale - beispielsweise Signalmoleküle aber zum Beispiel auch Nahrungsbestandteile, Sauerstoff usw. - viele Zellfunktionen einerseits durch Aktivierung von Proteinen, andererseits durch transkriptionelle Änderungen. D.h. damit ein exogenes Signal oder Umweltsignal auf eine Zelle Einfluss nehmen kann ist häufig eine Änderung der Genexpression nötig und dafür braucht man die DNA im Nucleus. Weiterhin sind nahezu alle pathways mit denen Umweltfaktoren Einfluss auf die Zellen nehmen genetisch determiniert. Ebenso sind auch alle epigenetischen Mechanismen genetisch determiniert.

Desshalb sind die 99.99% keine Wissenschaftler

Weil sie sich eben nicht mit spekulationen zufrieden geben können.

Sie stellen Wissenschaftler als der Logik unfähig dar. Dabei gründet sich die Idee ihrer "99.99% der Menschen", der Großteil der DNA sei nicht nutzlos ist schon selbst auf wissenschaftliche Erkenntnisse, und wäre ohne Wissenschaft nie zustande gekommen.

Zunächst musste erst das Erbgut lokalisiert, die chemische Struktur der DNA gefunden, der Transkriptionsvorgang entdeckt, unzählige menschliche Proteine katalogisiert und schließlich die menschliche DNA sequenziert werden. Eine unglaubliche Leistung. Dann erst kam man zu dem Schluss, dass nur 1.2% des Erbguts Proteinen zuordnenbar sind und dann erst ergab sich die Gelegenheit für alle Besserwisser dieser Welt, es besser zu wissen als die Wissensschaftler.

Lächerlich.