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Die Versuche von AVERY

Griffith - Avery - Hershey & Chase

Lernziele

Wenn Sie diese Seite durchgearbeitet haben, sollten Sie wissen

  • welche Eigenschaften die Erbsubstanz aufweisen muss,
  • welche Makromoleküle theoretisch als Träger der Erbinformation in Frage kommen könnten,
  • wie Avery genau nachgewiesen hat, dass die DNA der Träger der Erbinformation ist.

Avery (der absolut nichts mit der Figur aus Grey's Anatomy zu tun hat) baute direkt auf den Versuchsergebnissen von Griffith auf. Griffith hatte 1928 erkannt, dass beim Abtöten der gefährlichen S-Zellen der letale (tödliche) Erbfaktor nicht zerstört wird. Dieser Erbfaktor kann dann auf lebende R-Zellen übertragen werden und diese in lebende S-Zellen umwandeln. Griffith prägte für dieses Phänomen den Begriff Transformation.

Zu der damaligen Zeit glaubten die meisten Wissenschaftler, dass Proteine die Träger der Erbinformation sind. Proteine erfüllten alle Voraussetzungen dafür.

Welche Eigenschaften muss die Erbsubstanz aufweisen?
  1. Sie muss Informationen speichern können.
  2. Sie muss identisch verdoppelt werden können.
  3. Die Informationen müssen abgelesen und in phänotypische Merkmale umgesetzt werden können.
  4. Die Erbsubstanz muss die Möglichkeit zur Mutation haben.

In den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts nahm man an, dass Proteine all diese Eigenschaften erfüllen. Konkrete Hypothesen, wie zum Beispiel die identische Verdopplung erfolgen sollte, hatte man allerdings noch nicht aufgestellt.

Avery wollte nun herausbekommen, ob es tatsächlich die Proteine sind, die als Träger der Erbinformation in Frage kommen, oder ob nicht die Nucleinsäuren diese Rolle übernehmen. Die Nucleinsäuren hatte man schon Ende des 19. Jahrhunderts in Zellkernen entdeckt, aber der Anteil der Nucleinsäuren den Zellen war viel kleiner als der Anteil der Proteine. Daher schenkte man den Nucleinsäuren nicht so viel Aufmerksamkeit wie den Proteinen.

Im Prinzip wiederholte Avery die Versuche von Griffith, verbesserte aber die Durchführung, so dass er am Ende die Frage beantworten konnte, welche Substanz für die Transformation der R-Zellen verantwortlich ist, Proteine oder Nucleinsäuren. Insgesamt brauchten Avery und sein Team zehn Jahre, bis sie diese Frage 1944 beantworten konnten.

Avery tötete S-Zellen durch Kochen ab. Griffith mischte dann einfach die toten S-Zellen mit lebenden R-Zellen. Avery dagegen zerstörte die S-Zellen komplett durch Homogenisieren (mit einer Art Pürierstab, der in ein Reagenzglas passt) und zentrifugierte dann den so erhaltenen "Brei". Durch das Zentrifugieren konnte Avery unterschiedliche Fraktionen der S-Zellen erhalten. Er isolierte dann eine Protein-Fraktion und eine Nucleinsäure-Fraktion.

Der Versuch von AVERY

Der Versuch von AVERY (1944)

Wenn er die Protein-Fraktion zusammen mit lebenden R-Zellen in Versuchsmäuse injizierte, so lebten diese Mäuse weiter. Injizierte er dagegen die Nucleinsäure-Fraktion zusammen mit den lebenden R-Zellen in die Mäuse, so starben die meisten von ihnen. Damit hatte Avery nachgewiesen, dass die Nucleinsäuren der transformierende Faktor des Griffith-Versuchs sind. Proteine können lebende R-Zellen nicht in S-Zellen transformieren.

Eine andere Variante des Versuchs von Avery sah so aus. Nach dem Homogenisieren der abgetöteten S-Zellen versetzte er den so erhaltenen "Brei" mit verschiedenen Enzymen. Durch Zugabe von Proteasen wurden alle Proteine in Aminosäuren zerlegt. Durch Zugabe von Nucleasen wurden dagegen alle Nucleinsäuren in ihre Nucleotide zerlegt.

Wenn er die Proteine in dem S-Zellen-Homogenisat zerstörte und dieses dann zusammen mit lebenden R-Zellen in Mäuse injizierte, überlebten die Mäuse nicht. Zerstörte Avery jedoch die Nucleinsäuren, blieben die Mäuse am leben.

Avery hat mit seinen Versuchen nachgewiesen, dass Nucleinsäuren für die Übertragung der Erbinformation verantwortlich sind und nicht Proteine.

Viele Wissenschaftler zögerten, die DNA als das genetische Material zu akzeptieren, obwohl die Versuche von Avery und Kollegen eindeutig waren. Vielleicht lag das daran, dass die Desoxyribonucleinsäure (DNA) recht einfach aufgebaut ist: sie besteht "nur" aus einer Zuckerkomponente (Desoxyribose), Phosphatgruppen und vier verschiedenen organischen Basen. Man konnte sich nicht vorstellen, wie ein Makromolekül, das aus nur vier "Buchstaben" besteht, die komplexen Informationen speichern sollte, die bei der Vererbung übertragen werden. Proteine dagegen sind aus 20 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut und eigneten sich daher nach Meinung vieler Wissenschaftler viel besser für die Vermittlung der genetischen Information.

Überprüfen Sie sich selbst

Mit Hilfe der Website LearningApps.org habe ich einen Lückentext zu Averys Versuchen erstellt. Überprüfen Sie, ob Sie alles verstanden haben, was ich auf dieser Webseite vermittelt habe.