Aue-Geest-Gymnasium Harsefeld
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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