Das Hershey-Chase-Experiment

Sicherlich ist dir bekannt, dass die menschlichen Erbanlagen in der DNA liegen. Doch wie wurde dies bewiesen und welche Methoden wurden angewandt, um die kleinsten Bestandteile des menschlichen Körpers untersuchen zu können?


Bereits 1928 bewies der Wissenschaftler Frederick Griffith, dass es sich bei der Erbübertragung um eine Transformation handeln muss. Die Transformation beschreibt in der Genetik (Vererbungslehre) ein Prinzip, bei dem genetische Erbinformationen über Erbgutträger ausgetauscht werden. Der Erbgutträger konnte jedoch nicht ermittelt werden.
Die Biologen Hershey und Chase verglichen in einem Experiment das Verhalten der DNA mit dem von Proteinen bei einer Vermehrung, um feststellen zu können, welche der beiden Substanzen das genetische Material beinhaltet. Für eine anschauliche Vermehrung verwendeten sie Viren und Bakterien.
Um den Verlauf des Experiments verstehen zu können, muss zunächst erwähnt werden, wie sich Viren vermehren. Die Viren docken an die Bakterien an und geben ihr Erbgut in die Zelle ab. In der Zelle vervielfältigen sich neue Viren und werden danach wieder freigesetzt. Die ursprüngliche Struktur des Bakteriums wird bei diesem Prozess zerstört. Auf diese Weise können sich Viren schnell vermehren und sind deshalb für das Experiment sehr gut geeignet.
Grundsätzlich werden bei dem Experiment zwei Gefäße verwendet: In beiden werden Viren mithilfe von Bakterien vermehrt. Der Unterschied besteht nur darin, dass in einem Gefäß die Proteine der Viren  mit radioaktivem Schwefel und im anderen die DNA der Viren mit radioaktivem Phosphor markiert werden. Die Markierung dient im weiteren Verlauf als Nachweismittel, um farblich erkennen zu können, welche Substanz in die Bakterien eingedrungen ist und somit das Erbmaterial weitergegeben hat.
Doch warum werden genau diese Stoffe als Nachweismittel verwendet? Proteine beinhalten Schwefel   und die DNA große Mengen an Phosphor. Durch den Einsatz von den spezifischen radioaktiven Nachweismitteln ist eine genau farbliche Markierung möglich.
Nachdem eine kurze Vermehrung der Viren stattgefunden hat (Inkubationszeit), werden die beiden Substanzen mithilfe eines Mixers voneinander getrennt. Hierbei ist wichtig, dass die Bakterien beui der vorherigen Vermehrung nicht komplett von den Viren zerstört wurden. Andernfalls könnte nicht nachgewiesen werden, ob die DNA oder die Proteine die Viren verlassen und das Erbmaterial an die Bakterien abgeben haben. Der Erbgutträger könnte in diesem Fall nicht identifiziert werden.
Im nächsten Schritt wird eine Zentrifugation angewandt, um die Substanzen räumlich voneinander trennen zu können.
Bedingt durch die unterschiedlichen Gewichtsverhältnisse liegen die schweren Bakterien am Boden und die leichteren Viren darüber.
In dem ersten Gefäß ist zu sehen, dass die Bakterienmasse ein farbliche Markierung hat. Somit lässt sich beweisen, dass die zuvor angefärbte DNA in die Bakterien eingedrungen ist und folglich den Erbgutträger darstellt. Bei dem zweiten Gefäß befinden sich die angefärbten Proteine in der Virensubstanz. Insofern sind Proteine keine Erbgutträger, da sie nicht in die Bakterien eingedrungen und demnach nicht für die Vermehrung der Viren verantwortlich sind.
Durch dieses Experiment konnte letztendlich bewiesen werden, dass die DNA ein Erbgutträger ist und das genetische Material enthält.

 © Philipp Büdenbender