Paläogenetik:So funktioniert die Spurensuche im Erbgut

Wie Wissenschaftler DNA-Proben aufbereiten und aus ihnen Erkenntnisse gewinnen.

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Vorbereitung: Die beste Quelle für alte DNA sind Knochen. Geringe Mengen von weniger als einem Gramm Knochenmaterial reichen für eine Analyse aus. Die Proben enthalten jedoch nie nur die gesuchte DNA, sondern auch bakterielles Erbgut und moderne Menschen-DANN.

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DNA Extrahieren: 1. Knochen enthalten nicht nur Erbmoleküle. Die pulverisierte Probe muss deshalb gründlich aufgearbeitet werden. Über Nacht löst ein Mix aus Enzymen und Bindemitteln die nicht organischen Substanzen und Eiweiße aus dem gelösten Knochenpulver. 2. In der Zentrifuge trennen physikalische Kräfte die schweren, ungelösten Substanzen von der gelösten DNA. 3. Ein sogenannter Bindungspuffer mit Salzen und einem organischen Lösungsmittel sorgt dafür, dass die DNA an Mineralien binden kann.

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Fortsetzung DNA Extrahieren: 4. Die Lösung wird in ein Behältnis mit einer mineralischen Membran umgefüllt. 5. In der Zentrifuge lagert sich die "ausgesalzte" DNA an der mineralischen Membran ab. 6. Reiner Alkohol löst die Salze aus dem abgetrennten Erbgut heraus. 7. Die DNA ist Wasser gewöhnt! Sie wird schließlich darin aufgelöst und ist bereit für die nächsten Schritte.

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Die aDNA-Bibliothek + Sequenzieren: 1. und 2: Zunächst trennt Hitze die Doppelstränge des Erbguts auf. 3. Jeder Einzelstrang wird mit einem Stück Adapter-DNA (a) fixiert. 4. Eine zum Adapter passende Start-DNA (b) leitet den Kopiervorgang ein. 5. Die ergänzte, nun wieder doppelsträngige DNA wird durch einen weiteren Adapter versiegelt. Die DNA-Fragmente der Bibliothek werden in einem nächsten Schritt zunächst vervielfacht. Die dazu nötige Technik heißt Polymerase-Kettenreaktion, englisch kurz PCR. Anschließend liest einNext-Generation-Sequenziergerät den Code der Schnippsel aus. Damit ist die DNA bereit zur Analyse am Computer.

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Die Analyse: Der Computer muss die Fragmente des Erbguts zusammenpuzzeln. Was das Sequenziergerät entziffern hat, lässt sich nicht sofort in einen sinnvollen Zusammenhang bringen. Viele kleine Teile des bei Säugetieren oft Milliarden Buchstaben langen genetischen Codes müssen von Rechnern wie in einem Puzzle zusammegebracht werden. Als Vorlage ist dafür das Genom eines heute noch lebenden Verwandten der untersuchten Spezies notwendig. Infografik: Sarah Unterhitzenberger; Illustrationen: Katharina Bitzl; Recherche: Christian Weber, Kathrin Zinkant

© SZ.de/cvei
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