Von den „sieben Töchtern Evas“
Tim B. Schmidt
Der Frage „Von welcher Urmutter stamme ich ab?“ wurde von den Teilnehmern des Biologiekurs e.A. der Jahrgangsstufe 11, die sich im Unterricht zurzeit mit Genetik und Vererbung beschäftigen, im Verlauf einer von Frau Dr. Fischbeck-Eysholdt geleiteten Exkursion am Elbe Klinikum Stade (1.02.2017) nachgegangen. Über aufgetrenntes Erbgut, Erkenntnisse hinsichtlich der eigenen Herkunft und die Theorie der „sieben Töchter Evas“ ein Projekttag-Bericht von Tim B. Schmidt.
Nach einer gängigen biologischen Evolutionstheorie sind wir Europäer die Erben von sieben Urmüttern, die mit ihren „Clans“ von Afrika bis in den Mittelmeerraum verstreut gelebt haben. Diese sieben Urmütter gehen auf eine gemeinsame Urahnin zurück, die vor etwa 150.000 Jahren in Afrika lebte. Im Klartext heißt das, dass etwa 650 Millionen Europäer von nur sieben Urmüttern abstammen.
Nachweisbar wurde dieses Erbe durch Methoden der Gentechnik. Entscheidend ist dabei die mitochondriale DNA, die immer rein mütterlich vererbt wird. Bryan Sykes, Professor für Humangenetik an der Universität Oxford, untersuchte dafür tausende Europäer. Die sieben Urmütter erhielten die Namen Ursula, Xenia, Helena, Velda, Tara, Katrine und Jasmine.
So ist der Kurs vorgegangen: Für den Versuch wurden Teile der DNA benötigt. Die Schülerinnen und Schüler nahmen mithilfe von Wattestäbchen eine Probe ihrer eigenen Zellen aus der Mundschleimhaut. Um die DNA vom Rest der Zellen zu trennen, musste extrem präzise und steril gearbeitet werden: Die benötigten Chemikalien wurden im Mikroliterbereich dosiert – das ist ein Tausendstel eines Milliliters – und durften nicht verunreinigt werden. So begann ein immer wiederkehrender Kreislauf aus Pipettieren, Zentrifugieren und Auftrennen von Gemischen … nur unterbrochen durch einige Pausen, in denen Hightech-Geräte wie der Thermocycler (PCR) arbeiteten. Die DNA wurde so mehr als vertausendfacht. Nach der Mittagspause konnten die Proben dann ausgewertet werden.
Die Theorie: Mithilfe von Restriktionsenzymen, sogenannten „molekularen Scheren“, wird die mit bloßem Auge nicht sichtbare DNA in noch kleinere Bruchstücke zerteilt. Untersucht wird dabei eine Punktmutation, welche die beiden Urmütter „Helena“ und „Velda“ von denen der restlichen sieben unterscheidet. Letztlich kann durch die Laboruntersuchung also ermittelt werden, ob beispielsweise die Teilnehmer an unserer Exkursion zur „Helena/Velda-Gruppe“ oder zur Gruppe der restlichen fünf Urmütter gehören.
Das ist der Trick: Die aufwändig vorbereiteten Proben wurden in je eine Geltasche der Elektrophoresekammer aufgetragen. Nach dem Anlegen einer Spannung von 100 V wanderten die DNA-Fragmente der Proben unterschiedlich weit. Die kurzen DNA-Bruchstücke wanderten dabei weiter als die längeren. Mithilfe eines Farbstoffs ließen sich die Banden der einzelnen DNA-Fragmente unter einer UV-Lampe sichtbar machen. Zur weiteren Auswertung wurde das Gel mit den einzelnen Proben der Schülerinnen und Schüler fotografiert. Sie wussten nach dem Versuch also, ob sie entweder Erbgut des Typs „Helena“ bzw. „Velda“ oder Erbgut von einem der fünf verbleibenden Typen tragen.
Das Ergebnis: Relativ unspektakuläre kleine Streifen im Gel, die dem Kurs allerdings einen Einblick in die Arbeit von medizinischen Laborassistenten und Genforschern ermöglichten.
Das ist der eigentliche Wert dieser Exkursion gewesen: Herauszufinden, ob diese Art der Arbeit den Schülerinnen und Schüler eine Berufsperspektive bietet und mit welchen Methoden in molekularbiologischen Laboren gearbeitet wird sowie den Unterrichtsstoff besser zu verstehen. Und diese Ziele wurden sicherlich erreicht.
Dem Kurs hat das Praktikum ganzheitlich sehr gut gefallen, und wir würden auch in Zukunft gern an solchen Praktika teilnehmen. Wir bedanken uns abschließend bei Frau Dr. Zurek von der medizinischen Fachschule des Stader Elbe Klinikums, die uns einerseits einen guten Einblick in die Theorie genetischen Arbeitens gegeben hat, andererseits die Prinzipien der gentechnischen Methoden durch das praktische Arbeiten näherbringen konnte.
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Fotos: Mareike Reints