Mit Hilfe der DNA auf den Spuren unserer Vorfahren

Im Alfried-Krupp Schülerlabor der Ruhr Universität Bochum galt es für uns als Q1-Biologiekurs herauszufinden, über welchen Weg unsere Vorfahren vor vielen Tausend Jahren aus Afrika, der „Wiege der Menschheit“, ins heutige Europa kamen.

Dazu analysierten wir die mitochondriale DNA unserer Mundschleimhautzellen. Mitochondrien das sind die kleinen „Kraftwerke“ in all unseren Zellen, die die Energie für Bewegung, Stoffumbau und alle anderen Prozesse in der Zelle bereitstellen. Und diese „Kraftwerke“ besitzen eine eigene DNA, die sich mit Hilfe gentechnischer Verfahren gut untersuchen lässt.

Dafür musste zunächst einmal aus den Zellen die Mitochondrien-DNA isoliert und dann mit Hilfe verschiedener gentechnischer Verfahren aufbereitet werden.

Polymerase-Kettenreaktion, kurz PCR, so heißt das Verfahren, mit dem man innerhalb kurzer Zeit wenige DNA-Stückchen 1000fach vervielfältigen kann. Das war wichtig, weil für die weiteren Analyseschritte mehr DNA benötigt wurde, als sich aus den Mitochondrien von uns isolieren ließ. Aber auch wenn die DNA-Menge zunächst einmal maschinell vertausendfacht wurde, mit dem bloßen Auge war sie noch immer nicht zu erkennen. Bis dahin dauerte es noch ein wenig…

Im nächsten Schritt ließen wir die DNA deshalb mit Hilfe von Restriktionsenzymen, das sind molekulare Scheren, in verschieden große Abschnitte zerschneiden.

Die unterschiedlich großen DNA-Schnibsel kamen dann in eine Gelelektrophorese, in der sie ihrer Größe nach aufgetrennt werden. Dazu wird ein elektrisches Feld erzeugt, welches dafür sorgt, dass die DNA-Stückchen durch ein siebartiges, immer engmaschiger werdendes Gel wandern. Kleine Abschnitte gelangen somit schneller und weiter durch das Gel als große Fragmente.

Erneut war also präzises Arbeiten gefragt, denn das Gemisch der winzigen Mengen zerschnittener DNA, musste zunächst in kleine Vertiefungen, den Startpositionen des Gels gegeben werden. Dies funktioniert nur mit Hilfe von Mikropipetten und einer ruhigen Hand. Geschafft! Den Rest erledigte die Gelelektrophorese dann von allein und wir konnten in Ruhe die Mensa besuchen…

Nach Beendigung der Gelelektrophorese wurden die DNA-Stückchen dann angefärbt und nun ließ sich tatsächlich mit bloßem Auge erkennen, wie weit die DNA-Proben gewandert waren!

Das Ergebnis: die Vorfahren aller Schüler der beiden Kurse waren über das Horn von Afrika nach Europa eingewandert. Viel wichtiger aber als diese Erkenntnis waren für die Schüler wohl die praktischen Erfahrungen im Umgang mit den gentechnischen Verfahren: „Es ist schon cool, wenn man die Methoden, die man im Unterricht ja nur theoretisch bespricht, auch mal selbst machen kann!“ Und vielleicht auch die Erfahrung, dass nach einem langen Labortag und trotz konzentriertem Arbeiten nicht unbedingt immer auch zufriedenstellende Ergebnisse als Tagesabschluss herauskamen…