DER SPIEGEL

Die Sprache des Lebens

Vor genau 50 Jahren offenbarte sich zwei jungen Forschern die Struktur des Erbmoleküls DNS. Es war zugleich Geburtsstunde einer neuen Wissenschaft vom Leben und Startschuss zum Eingriff in die Schöpfung. Doch nun wird sich die Zunft der Genforscher zunehmend ihrer Grenzen bewusst.
Was sich wirklich an jenem 28. Februar in der Cambridger Kneipe "Eagle" zugetragen hat, wird sich wohl nie klären lassen. Der Nachwelt wird nur die Version jenes Samstags in Erinnerung bleiben, die James Watson in die Welt gesetzt hat.
Mittags gegen eins stapften seinem Bericht zufolge zwei junge Männer heftig mit den Armen rudernd aus der Kälte in ihr Stammlokal. Beide wirkten sehr erregt. Dennoch schienen den Jüngeren der beiden, einen schlaksigen, etwas schüchternen 24-jährigen Amerikaner, die allzu großmäuligen Reden des Älteren zu genieren.
Der redete, wie meistens, zu laut, zu schnell und viel zu viel. Mit dröhnender Stimme fabulierte er irgendetwas von Basenpaaren, Nukleinsäuren und Vererbung. Vor allem aber verkündete er jedem, der es nicht wissen wollte: "Gerade haben wir das Rätsel des Lebens geknackt."
Ob Francis Crick damals tatsächlich schon die volle Bedeutung der Entdeckung begriffen hatte, die ihm soeben gemeinsam mit James Watson gelungen war, ist ungewiss. Ob Watson bereits den Nobelpreis vor Augen sah, wie er später behaupten sollte, lässt sich nicht mehr überprüfen. Sicher aber ist: Falls Crick den Gästen des "Eagle" wirklich vorgeschwärmt haben sollte, er wisse nun, was Leben ist - er hätte kaum übertrieben.
Den beiden Jungforschern war soeben in einem Büro des Cavendish Laboratory beim Puzzlespiel mit Pappschablonen eine der bedeutsamsten Einsichten des 20. Jahrhunderts gekommen: Sie hatten die Struktur der DNS erkannt - jenes Moleküls, das die Erbinformation aller Organismen trägt. Das fundamentale Prinzip allen Lebens hatte sich ihnen offenbart.
In dieser Woche jährt sich jener denkwürdige Samstag zum 50. Mal. Die Forscherwelt will ihn feiern, aufwendiger als jede andere Erkenntnis des 20. Jahrhunderts. Seit Wochen schon stöhnen die Koryphäen des Fachs über die Schwemme der Einladungen zu Festvorträgen. Jedes College, in das Watson im Lauf seines Lebens den Fuß gesetzt hat, lädt zum Gala-Abend. Schon ehe die eigentlichen Feierlichkeiten begonnen haben, klingen die Begriffe "Revolution", "epochal" und "Zeitenwende" stumpf und abgenutzt.
Den Festreigen eröffnen die Amerikaner: In Cold Spring Harbor auf Long Island, Watsons heutiger Wirkungsstätte, versammelt sich die Elite seines Fachs. Vorträge von sieben Nobelpreisträgern stehen auf dem Programm. Parallel dazu präsentiert die Akademie der Wissenschaften in New York die DNS als Pop-Ikone der modernen Kunst.
Im April folgen die Briten: Sie wollen im Entdeckungsort Cambridge mit großem Rummel der Veröffentlichung jenes 900 Wörter kurzen Artikels gedenken, in dem Crick und Watson ihre Erkenntnis kundtaten. Mit wohl kalkuliertem Understatement hatten die beiden Revolutionäre ihr Manifest eröffnet: "Wir möchten eine Struktur für das Salz der DNS vorschlagen. Diese Struktur hat neue Eigenschaften, die von beträchtlichem biologischem Interesse sind."
Von Interesse, das wird niemand bestreiten, sind diese Eigenschaften gewiss. Aber zählen diese beiden Sätze zu Recht zu den berühmtesten der Wissenschaftsgeschichte? Ragt die Entdeckung der DNS-Struktur wirklich als einzigartig heraus aus dem an bahnbrechenden Erkenntnissen wahrlich nicht armen 20. Jahrhundert?
Niels Bohr entwickelte sein Atommodell, Werner Heisenberg präsentierte die Unschärferelation, Albert Einstein ersann die Relativitätstheorie - zweifellos Meilensteine für die Wissenschaft, und doch verstrichen die 50. Jahrestage dieser Erkenntnisse ohne ähnlich vielfältige Festlichkeiten. Der Transistor läutete das Informations-, die Kernspaltung das Atomzeitalter ein. Und doch scheint den Forschern die Struktur der DNS noch bedeutsamer zu sein. Warum?
Einer der Gründe ist wohl darin zu sehen, dass jener Moment, in dem Watson und Crick unvermittelt das Bild zweier umeinander gewundener Spiralen vor ihrem inneren Auge sahen, in zweifacher Hinsicht ein Einschnitt ist: Er stellt, wie Quantenmechanik oder Relativitätstheorie, eine Zäsur in der Geschichte des Denkens dar; und er ist zugleich, wie Transistor und Kernspaltung, Startschuss zu einer Ära ganz neuartiger technischer Möglichkeiten.
Denn die beiden Forscher hatten weit mehr als nur die dreidimensionale Gestalt des Erbmoleküls DNS erkannt. Sie hatten vielmehr begriffen, dass in der Art, wie sich die chemischen Bausteine der beiden Molekülstränge zur Doppelhelix paaren, das Geheimnis jeder biologischen Vermehrung verborgen liegt. Ja, mehr noch: Die Abfolge dieser Bausteine stellt die Erbinformation dar, abgefasst in einem Code, den alle Organismen auf Erden zu lesen vermögen - Watson und Crick hatten die Sprache des Lebens entdeckt.
Vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren wurde diese Sprache geboren. Seither besteht sie unverändert fort. Die Saurier, das Wollnashorn, die Hominiden - allen war dieser Code gemein. Bis heute gilt: Ob Hausschwein oder Pockenvirus, ob Qualle, Steinpilz oder Orchidee - der Bauplan ist in der DNS-Sprache formuliert.
Das allein klingt ungeheuerlich. Und doch barg die Entdeckung noch mehr Sprengkraft: Denn kaum lag das Manuskript des Lebens offen ausgebreitet vor, da meldeten sich schon jene, die es lesen, verändern, gar neu formulieren wollten - die Idee der Gentechnik war geboren.
Inzwischen hat sie Landwirtschaft, Lebensmittelindustrie und Medizin durchdrungen. Vor Gericht gilt die DNS als unbestechliches Indiz, Infektionsmedizinern dient sie zum Erkennen aggressiver Virenstämme, Archäologen rekonstruieren mit ihrer Hilfe längst vergangene Völkerwanderungen. Und die noch junge Biotech-Industrie entdeckt fast wöchentlich neue Anwendungsgebiete.
Mehr noch als das bereits Vollzogene fasziniert und ängstigt das noch Denkbare: Alles Lebendige, auch der Mensch selbst, ist zumindest theoretisch zur Modelliermasse der Geningenieure geworden. Turbokuh und Wollmilchsau, Retortenhirn und Klonarmee - nichts scheint mehr unvorstellbar.
Doch so fundamental auch die Erkenntnis einer universellen Sprache der Natur, so vielfältig der technische Nutzen oder Schrecken sein mag, so bleibt doch fraglich, ob dies allein die Berühmtheit der Doppelhelix erklärt. Denn der Weg bis zur Entschlüsselung des genetischen Codes war lang, die Aufklärung der DNS-Struktur nur ein Schritt dorthin.
Fast zehn Jahre vor jenem legendären Samstag hatte der Mediziner Oswald Avery in der DNS bereits die Substanz erkannt, aus der die Gene gefertigt sind. Und erst mehr als zehn Jahre nachdem Watson und Crick ihre Doppelhelix präsentiert hatten, gelang es schließlich, den Code, der darauf verschlüsselt ist, endgültig zu knacken.
So spricht denn vieles dafür, dass es eines ganz außergewöhnlichen PR-Talents bedurfte, um die Doppelhelix erst zu dem Wahrzeichen der Biowissenschaft zu machen, als das sie heute jedes Schulkind kennt. Dieses Talent war James Watson.
Auch in der an Originalen reichen Welt der Wissenschaft ist er eine besonders irritierende Erscheinung. Stets scheint sein durchdringender, stahlblauer Blick irgendetwas zu fixieren, doch nie vermag sein Gegenüber zu sagen, was. Berüchtigt sind sein kaum verständliches Nuscheln und die extrem langen Pausen, von dem es unterbrochen wird.
"James Watson ist stets unterschätzt worden und immer erfolgreich gewesen", erklärt Ernst Peter Fischer in seiner soeben erschienenen Watson-Biografie**. Nie fiel er durch große Sachkunde auf. Im Gegenteil: Meist machte er sich mit entwaffnender Naivität ans Werk. Wichtig war ihm nur das "objective", das Ziel, vor Augen.
Nach der Aufklärung der DNS-Struktur standen Watson noch vier weitere Karrieren bevor, jede wieder gänzlich anders, und doch rankten sie sich alle um das Zentralthema Doppelhelix: 1961 wird er, inzwischen 33, ordentlicher Professor an der Harvard University. Viel Mühe verwendet er hier an ein Lehrbuch, das bald zum erfolgreichsten seines Fachs wird. Schriftsteller ist seine nächste Berufung: Watson schreibt "Die Doppelhelix", die Geschichte seiner großen Entdeckung. Am Verkauf dieses Buchs verdient er am Ende mehr als am Nobelpreis.
Als Nächstes reüssiert Watson als Manager: Er übernimmt das marode Institut in Cold Spring Harbor und baut es zu einem der führenden Labors der US-Krebsforschung aus. Mit seinem letzten großen Vorhaben rundet sich sein Lebenswerk: Drei Jahre lang steht er dem Humangenomprojekt, dem gewaltigen Vorhaben, das vollständige Genom des Menschen zu entschlüsseln, als Direktor vor.
Wie kein anderer trug Watson dazu bei, die Doppelhelix zum Symbol, zum Inbegriff allen Lebens zu machen. Und er war es auch, der all jene Zutaten beisteuerte, die notwendig sind, um einen modernen Forschungsmythos zu begründen:
* eine Story - diese hat Watson erst geschaffen, indem er seine Version der Entdeckungsgeschichte im Wissenschaftsthriller "Die Doppelhelix" verewigt hat;
* einen Helden - diese Rolle kommt dem nie berechenbaren, stets manisch getriebenen Watson selber zu, gerade weil er jeder Versuchung widerstand, sich zum Genie zu stilisieren;
* eine Ikone - instinktsicher hat Watson von Anfang an begriffen, dass die Natur mit den beiden harmonisch umeinander geschlungenen Strängen der Doppelhelix ein Symbol des Lebens hervorgebracht hat, das kein Werbegrafiker besser hätte ersinnen können.
Authentische Werkstattberichte aus der Wissenschaft sind selten; Watsons packende Schilderung des Wettrennens um die nobelpreisträchtige Trophäe Doppelhelix ist einzigartig. Selten hat ein Forscher anschaulicher die Reifung eines fundamental neuen Gedankens samt aller Irrtümer und Umwege auf dem Weg dorthin beschrieben. Kaum einer hat dabei ähnlich respektlos die Motive der Akteure offen gelegt.
Nicht hehre Suche nach der Wahrheit, sondern Ehrgeiz, Neid und Eifersucht, Übermut oder schlichte Vergnügungssucht schildert er - kein Wunder, dass die Veröffentlichung des Buchs einen Aufschrei empörter und beleidigter Forscher nach sich zog.
Und doch kommt, wer die Geschichte der Molekularbiologie schreiben will, an Watsons Chronik nicht vorbei. Aus dem Skandal um seinen Bestseller ging der Geburtsmythos jener Wissenschaft hervor, die antrat, das Phänomen des Lebens auf seinen molekularen Ursprung zu reduzieren.
Es handelt sich um ein Drama mit sechs Hauptpersonen. Die wichtigste Rolle spielt natürlich das ungleiche Forscherpaar selbst: der blitzgescheite, aber sprunghafte Brite Crick, dessen scharfer Verstand unter den Kollegen ebenso gefürchtet war wie seine überheblichen Belehrungen; und Watson selbst, dessen herausragende Tugend darin bestand, ein einmal ins Auge gefasstes Ziel mit penetranter Hartnäckigkeit zu verfolgen.
Beide hatten sie wenig Ahnung von Biochemie. Und Watson zumindest verstand auch kaum etwas von Kristallstrukturanalyse, der zweiten Disziplin, die Voraussetzung für die Aufklärung von Molekülstrukturen ist. Dennoch war er es, der sich in den Kopf gesetzt hatte, die DNS-Struktur zu knacken. Seinen wesentlich kundigeren Mitstreiter Crick spornte er stets aufs Neue an.
Watsons Forscherdrang war nach der Lektüre von Erwin Schrödingers Büchlein "Was ist Leben?" erwacht. Indem er kühn die Grenzen seiner Fachkompetenz überschritt, hatte der Quantenphysiker Schrödinger darin argumentiert, die wesentliche Eigenschaft des Lebens bestehe darin, Ordnung von Generation zu Generation weiterzugeben. Da die materielle Verkörperung dieser Ordnung offenbar Platz finde in einer einzelnen Zelle, müsse sie in Gestalt eines molekularen Codes gespeichert sein. Als molekularer Träger von Erbinformation aber, so viel hatte Watson von der Biologie seiner Zeit begriffen, kam einzig das Molekül DNS in Frage.
Damit hatte er den meisten Biologen seiner Zeit etwas voraus: Er hatte die enorme Bedeutung der DNS-Struktur begriffen. Vor allem aber verband ihn mit Crick die richtige Mischung aus Selbstbewusstsein, Naivität und Arroganz, um ein vermessenes Ziel ungeniert anpacken zu können. Also begannen die beiden, bizarre Gebilde aus kleinen Kügelchen und Stangen zu basteln, stets in der Hoffnung, sie zu einem plausiblen Modell der DNS zusammensetzen zu können. Sie konnten sich dabei zu Nutze machen, dass die Bausteine der gesuchten Struktur - ein Rückgrat aus Zucker und Phosphat und, irgendwie unregelmäßig daran gebunden, die vier Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin - bekannt waren.
65 Kilometer entfernt rückte unterdessen am Londoner King''s College ein zweites Forscherpaar kristalliner DNS mit Röntgenstrahlen zu Leibe. Denn aus der Art, wie diese Strahlung von dem Kristall gebeugt wird, lässt sich auf die dreidimensionale Gestalt der einzelnen Moleküle schließen. Anfang 1953 waren die beiden Wissenschaftler Rosalind Franklin und Maurice Wilkins nicht mehr weit von ihrem Ziel entfernt.
Franklin kommt dabei der Part der tragischen weiblichen Heldin zu. Watson schildert die "Dark Lady of DNA" - so der Untertitel einer gerade erschienenen Biografie - als rasch aufbrausende Furie mit "opferfreudiger, herber Lebensweise". Dabei, merkt Watson spöttisch an, "wäre sie hinreißend gewesen", hätte sie nicht "phantasielose Kleider wie nur irgendein blaustrümpfiger englischer Teenager" getragen. So aber sei eines klar gewesen: "Rosy musste gehen oder an ihren richtigen Platz verwiesen werden."
Chauvinistischer Hochmut dieser Art hat die unbequeme Kristallografin zur Heldin der Feministinnen gemacht. Diese stilisierten Franklin zum verkannten Genie, das, weil weiblich, stets missachtet, unterdrückt und von männlicher Ruhmsucht an den Rand gedrängt worden sei. Ihr früher Tod im Alter von nur 37 Jahren trug noch zur Legendenbildung bei.
Die Wahrheit liegt, wie so oft, in der Mitte. Rosalind Franklin genoss, als sie, gerade 30-jährig, ans Londoner King''s College kam, bereits den Ruf einer ungewöhnlich brillanten Kristallografin. Doch wurde sie an der neuen Arbeitsstätte niemals heimisch. Aus ihren Briefen geht hervor, dass sie sich nicht so sehr als Frau, sondern vielmehr als Jüdin gering geschätzt fühlte.
Leicht umgänglich, so viel scheint sicher, war Franklin nicht. Schon sehr bald hatte sie sich unversöhnlich mit ihrem Kollegen und Chef Wilkins verkracht und verbrachte nun am King''s College die unglücklichsten Tage ihres Lebens.
Dennoch war ihre Zeit dort, wissenschaftlich betrachtet, alles andere als fruchtlos. So isoliert sich Franklin auch fühlen mochte, sie kam, das belegen die Notizen in ihrem Laborbuch, der DNS-Struktur erstaunlich nahe. Der enormen Tragweite dieser Tatsache war sie sich freilich nicht bewusst. Am Ende sehnte sie sich weit mehr danach, endlich einen Weg aus der vergifteten Situation an ihrem Arbeitsplatz zu finden als die Arbeit an der DNS endlich zu Ende zu bringen.
Mehr als die miteinander zerstrittenen Konkurrenten Wilkins and Franklin fürchtete das Team in Cambridge eine andere Gefahr - sie lauerte jenseits des Atlantiks. Dort, am Caltech im kalifornischen Pasadena, residierte Linus Pauling, der von seinen Kollegen als ein alle überragendes Genie verehrt wurde. "Und Pauling konnte nicht der größte aller Chemiker sein", so schloss Watson, "ohne erkannt zu haben, dass die DNS das vielversprechendste aller Moleküle war."
Wenn es um die Struktur von Biomolekülen ging, galt Paulings Intuition als un-
fehlbar. Groß war deshalb der Schreck, als eines Tages Ende 1952 Peter Pauling, der Sohn des Geistesriesen aus Pasadena, in das mit Watson und Crick geteilte Büro schlenderte und stolz mit einem Brief wedelte: Sein Vater, so teilte er mit, habe die DNS-Struktur gefunden.
Aus, vorbei. Frustriert mussten Watson und Crick erkennen, dass sie besiegt waren - bis sie Paulings Lösung des Problems zu Gesicht bekamen. Binnen weniger Minuten erkannten sie: Hier irrte der Gigant. Die von ihm vorgeschlagene Struktur war chemisch gar nicht möglich. Das Rennen war wieder offen. Schadenfroh stießen die beiden Jungforscher im "Eagle" auf Paulings Schnitzer an.
Natürlich wussten sie, dass Pauling diese Schmach nicht lange auf sich sitzen lassen würde. Doch sie wussten auch, dass sie selbst bereits auf der Zielgeraden waren. Zu diesem Zeitpunkt erst kommt in Watsons Buch die "Chargaff-Regel" ins Spiel, aufgestellt von der sechsten Person des Dramas, der er eine Nebenrolle zuweist - ein Umstand, den ihm Erwin Chargaff nie verziehen hat.
Umfassend gebildet und mit scharfem analytischem Intellekt ausgestattet, schüchterte er andere ein, indem er damit prahlte, Platon und Herodot im Original zu lesen. Seinen Geist hatte er noch in seiner österreichischen Heimat bei Karl Kraus geschult. Nun sah er sich als Hüter der Chemie, "dieser realsten aller exakten Wissenschaften".
Für die beiden "Marx Brothers" Watson und Crick, die, "von keinerlei Kenntnis der einschlägigen Chemie beschwert", das Rätsel des Lebens knacken wollten, hatte Chargaff nichts als Spott übrig. Höhnisch meinte er später, er habe wohl das Pech gehabt, "dass ich die beiden Großen kennen gelernt habe, als sie noch außergewöhnlich klein waren".
Crick beschrieb er später als eine "knochengewordene Karikatur Daumiers", in deren "Geschwätzes trübem Strom" nur ab und an ein Goldklümpchen auszumachen gewesen sei. An Watson wiederum störte ihn das "eher hinterhältige Lächeln auf dem noch unentwickelten Gesicht". Vor allem aber fühlte er sich von ihrer "enormen Angriffslust, vereint mit fast vollständiger Unwissenheit", abgestoßen.
Trotzdem war es Chargaff, der ein wichtiges Puzzlestück beisteuerte, das den beiden "Molekularderwischen" noch fehlte: Er hatte herausgefunden, dass in der DNS stets Adenin und Thymin zu gleichen Anteilen vorkamen; für das Paar Guanin und Cytosin wies er die gleiche Gesetzmäßigkeit nach.
Diese Chargaff-Regel lässt im Rückblick selbstverständlich erscheinen, was Watson und Crick dann an jenem Februarmorgen mit Pappmodellen zur Lösung brachten, dass nämlich die DNS aus Paaren gebaut ist, die sich exakt ineinander fügen - plötzlich sahen sie in ihrem Geiste die wendeltreppenartige Gestalt der Doppelhelix vor sich, deren einer Strang sich, einer exakten Gussform gleich, an den anderen schmiegte.
Andächtig und ungläubig bestaunten die beiden ihr Werk. Sofort, meinte Watson später, sei ihnen klar gewesen, dass dieses Gebilde zu schön war, um falsch zu sein. Sein ganzes Leben habe er damit zu tun gehabt, die Gnade, diesen Moment erlebt zu haben, auch zu verdienen. Crick wiederum gab an, seit der Entdeckung der Doppelhelix sei es überflüssig, in die Kirche zu gehen.
Weil jeder der beiden umeinander geschlungenen Stränge ein komplementäres Abbild des anderen ist, scheint sich das Phänomen der Vererbung auf ganz natürliche Weise zu erklären: "Es ist unserer Aufmerksamkeit nicht entgangen, dass die spezifische Paarbildung, die wir postuliert haben, unmittelbar einen möglichen Kopiermechanismus für das genetische Material nahe legt." Mit diesem einen Satz, schlicht und doch gewaltig, bescheiden und doch unnachahmlich selbstbewusst, erheben Watson und Crick in ihrem berühmten "Nature"-Artikel Anspruch darauf, das Rätsel des Lebens gelöst zu haben.
Aber was eigentlich bedeutet das? Darf die Frage nach dem Wesen des Lebens nun wirklich auf den Stapel der endgültig beantworteten gelegt werden? Kann das Phänomen Leben überhaupt jemals als verstanden betrachtet werden?
Zweifellos hat die molekulare Biologie das Bild des Lebens grundlegend gewandelt. Das Staunen über das Wunder, dass Leben überhaupt möglich ist, hat sie hingegen eher noch vermehrt.
Jeder Mensch besteht, so weiß man heute, aus rund 100 000 Milliarden Zellen. Jede Einzelne von ihnen ist durch Zellteilung entstanden; so weist sie eine Ahnenreihe auf, die in direkter Linie bis zu jener Urzelle zurückführt, die sich vor gut 3,5 Milliarden Jahren im Urozean gebildet haben muss.
Nun erscheint eine solche Zelle, im Lichtmikroskop betrachtet, denkbar unspektakulär: Viele sehen aus wie unförmige, weißlich trübe Fetttröpfchen. Mit etwas Geschick und histologischer Erfahrung lassen sich auch ein Kern, mitunter ein faseriges Skelett oder auch einige kleine Bläschen im Zellinnern sichtbar machen.
Doch erst wer sich die Zelle gewaltig vergrößert vorstellt, begreift, wie wundersam und unfassbar komplex das molekulare Räderwerk ineinander greift, das ihren Stoffwechsel am Laufen hält.
Wer sich etwa eine Zelle auf die Größe einer Kathedrale aufgebläht denkt - der Mensch, zu dem sie gehört, würde ähnlich vergrößert seinen Kopf bis weit ins All recken -, stieße in ihrem Innern auf ein scheinbar heilloses Durcheinander.
Viele Milliarden Proteine in etwa 10 000erlei Gestalt, jedes groß wie eine Walnuss, schwirren durch die Kathedralen-Zelle. Einige schließen sich zusammen zu karotten- oder donutförmigen Gebilden. Andere formieren sich zu einem Gestänge, dessen Streben den Raum wie eine eingerüstete Großbaustelle erscheinen lassen. Wieder andere heften sich als Poren in die Plane, die den ganzen Innenraum umschließt. Und über eine Million etwa orangengroße Protein-Komplexe sind unentwegt damit beschäftigt, neue Proteine herzustellen.
Jedes dieser Moleküle hat seine eigene hochspezifische Aufgabe: Das eine pumpt Ionen aus der Kathedrale heraus, das nächste schneidet ausgediente Proteine klein, ein drittes transportiert den Müll nach draußen, oder es formt ihn zu einem Rohstoff um, aus dem sich neue Utensilien bauen lassen. Einige dienen als Signalsubstanz, andere als Schalter. Und vor allem sind sie fast alle unentwegt damit befasst, sich wechselseitig zu verändern.
Die Zentrale, die all dies Treiben steuert, befindet sich im Zellkern, der kugelförmig und groß wie ein sechsstöckiges Haus ist. Sein Inneres ist bis oben hin voll gestopft mit einem 10 000 Kilometer langen Seil. Etwa so dick wie das Anlasserkabel im Auto, ist es in 46 unterschiedlich lange Stücke, die Chromosomen, aufgeteilt.
Auf diesem Kabel ist nun, in Gestalt von sechs Milliarden Buchstaben, die genetische Botschaft niedergeschrieben. Dass es der Zelle jedoch gelingt, in der hochhaushohen Steuerzentrale auf dem Tausende von Kilometer langen Strang stets diejenige Passage zu finden, die genau den Befehl enthält, den es nun abzulesen und auszuführen gilt, mutet wie ein Wunder an.
Spätestens wenn es darum geht, dieses Wunder zu erklären, stößt die neue Wissenschaft vom Leben an ihre Grenzen. Die Botschaft der DNS hatte so schön, so einfach, so einleuchtend geklungen: Ein Gen gibt den Befehl, ein Protein zu bauen; dieses Protein wiederum übernimmt eine spezifische biologische Aufgabe und bestimmt so eine Eigenschaft des Organismus.
Wenn Leben wirklich so einfach wäre, dann hätte die Wissenschaft am 26. Juni 2000 verstanden, was ein Mensch ist. Damals präsentierten Craig Venter und Francis Collins mit lautstarkem Begleitrummel eine erste Rohfassung der Erbgutsequenz des Homo sapiens. Da lag es nun offen aufgeschlagen, das "Buch des menschlichen Lebens", geschrieben in der "Sprache, in der Gott das Leben schuf", wie es vollmundig hieß.
Natürlich wussten da die Forscher längst: Was sie ausbuchstabiert hatten, waren zum größten Teil völlig unverständliche Hieroglyphen. "Die Kartierung des Genoms ist eine großartige Sache", knurrte der Frankfurter Biochemiker Joachim Engels, "sie ist aber erst der Startpunkt und nicht das Ende der Wissenschaft vom Leben."
Selbst wo sie einzelne Passagen des DNS-Textes zu begreifen meinen, bleibt den Forschern der größere Kontext häufig unklar. "Proteomik" heißt nun das neue Zauberwort. Ihr Ziel ist, die Gesamtheit aller Proteine in der Zelle samt all ihren Interaktionen zu erfassen - ein grandios ehrgeiziges Unterfangen. "Die Entschlüsselung des Genoms wird uns dazu im Vergleich wie ein Kinderspiel vorkommen", kündigt der Jenaer Sequenzierer André Rosenthal an.
Mit jeder neuen Arbeit aus den Labors der Molekularbiologie wird deutlicher, wie komplex das Geschehen in der Zelle ist. Da gilt es fein austarierte Regelkreise, Steuersignale und Reaktionskaskaden zu verstehen. Immer verworrener wird das Gewirr der Pfeile, mit dem die Forscher das komplexe Netz der Wechselwirkungen in Diagramme zu fassen suchen. Mit einfachen Ursache-Wirkungs-Mechanismen, so viel ist klar, kommen sie nicht mehr weiter.
Wie leicht derartig eindimensionales Denken in die Irre führen kann, haben zwei Meldungen der vergangenen Wochen erneut gezeigt:
* In Paris hatte der Kinderarzt Alain Fischer das so einleuchtend klingende Konzept der Gentherapie an einem seltenen Immunleiden erprobt: Er hatte in den Knochenmarkzellen der erkrankten Kinder ein schadhaftes Gen durch ein gesundes ersetzt. Die Therapie schlug an - doch dann entwickelten zwei der elf behandelten Patienten unerwartet Leukämie.
* Nahe Edinburgh hatte der Embryologe Ian Wilmut das Schaf "Dolly" geklont. Auch dies schien anfangs ein verblüffend einfacher Vorgang: Die Erbsubstanz einer Euterzelle hatte, in eine entkernte Eizelle eingepflanzt, die Embryonalentwicklung wieder in Gang gesetzt. Doch dann musste "Dolly", vorzeitig gealtert und arthritisch, wegen einer Lungenerkrankung eingeschläfert werden.
Ganz generell lässt sich durchaus darüber streiten, wie erfolgreich die Bilanz der einerseits gefeierten und andererseits angefeindeten Biotechnik eigentlich ist. Die Vielzahl des Vollbrachten mag imposant erscheinen, gemessen am Versprochenen jedoch nimmt es sich eher bescheiden aus.
Kaum war vor rund 20 Jahren, das Aidsvirus entdeckt, da tönten schon die ersten, nun sei auch eine Impfung in Sicht. Heute rafft die Seuche jährlich drei Millionen Menschen dahin, um Impf-Versprechen hingegen ist es leise geworden. Sogar 30 Jahre ist es her, dass die Biomediziner den Krieg gegen den Krebs ausriefen. Die Zahl der jährlichen Krebstoten ist heute nicht niedriger als damals.
Als noch weitaus wirklichkeitsfremder erweisen sich all jene Visionen, die vom gentechnisch verbesserten Menschen handeln. Lange Zeit schien es, als wollten sich die Visionäre im Wecken von Hoffnungen und die Mahner im Schüren von Ängsten wechselseitig überbieten.
Schon Anfang der sechziger Jahre, der genetische Code war noch gar nicht vollständig geknackt, hatte sich die Elite der Genforscher versammelt, um gemeinsam darüber zu beraten, wie die "direkte Kontrolle der Basensequenzen in den menschlichen Chromosomen, verbunden mit Erkennen, Auswahl und Integration der erwünschten Gene" einen besseren Menschen hervorbringen könnte. Die Gentechnik-Kritiker sorgten sich indes, "wie die Menschen reagieren werden, wenn sie feststellen, dass ihre Genausstattung das Resultat einer gesellschaftlichen Entscheidung ist".
Einstweilen hat es sehr den Anschein, als müssten sich beide Fraktionen bis zur Verwirklichung ihrer Zukunftsprojektionen noch geraume Zeit gedulden. Der Mensch, so zeigt sich, ist wesentlich schwieriger zu begreifen, als es der so simpel anmutende Gencode glauben macht.
Die Doppelhelix ist schön, doch diese Schönheit ist verführerisch. Leicht kann sie zu dem irrigen Schluss verleiten, die Beziehung von Genen und Verhalten sei so schlicht und eindeutig wie jene zwischen der genetischen Botschaft und dem Eiweißstoff, den sie kodiert. Und dieser Irrtum wurde noch befördert durch die Tatsache, dass die Genetiker anfangs in der Tat einzelne Gene identifizieren konnten, die in eindeutig und wohl definierter Form verantwortlich für bestimmte Erbkrankheiten sind.
Kaum waren die Erbanlagen für die Huntington-Krankheit, die Mukoviszidose oder andere Erbleiden bekannt, da traten die Verhaltensgenetiker auf den Plan. In immer kürzeren Abständen stoßen sie auf neue Intelligenz-, Alkoholismus-, Schüchternheits- oder Homosexualitätsgene und lassen sich in ihrer Euphorie auch dadurch nicht beirren, dass sie ihre Entdeckungen meist in ebenso rascher Abfolge dementieren müssen, wie sie sie zuvor herausposaunt haben.
Doch langsam regt sich Widerstand. Immer mehr Biologen dämmert, dass ein allzu strikter Gendeterminismus heißt, die Botschaft der DNS fehlzudeuten: Der Mensch ist mehr als eine willenlos an den Strängen der Doppelhelix hängende Marionette.
"Das Gen ist zum Fetisch verkommen", klagt Harvard-Biologe Richard Lewontin. Und auch Ernst-Ludwig Winnacker, Münchner Genforscher und Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft, hat mit Besorgnis registriert, dass "Biologismus pur zur neuen Religion geworden" ist.
Dabei lässt sich die Geschichte des Lebens auch ganz anders lesen: Gerade die Evolution vom primitiven Bakterium bis hin zum Homo sapiens kann auch verstanden werden als die Geschichte einer grandiosen Emanzipation von den Genen.
Einzeller stehen noch unter der fast uneingeschränkten Kuratel der DNS. Ihr Verhalten ist recht eintönig: Sie können zum Licht hin rudern oder ihren Stoffwechsel hochregulieren, und ob sie dies tun, entscheiden ausschließlich die Gene.
Doch je komplexer ein Organismus, je vielfältiger das Verhaltensrepertoire, mit dem er auf seine Umwelt zu reagieren hat, desto mehr Entscheidungsfreiheit muss ihm sein Erbgut gewähren - schon weil die Zahl der denkbaren Verhaltensweisen rasch die Zahl der Gene, die sie regeln, übersteigt.
So ist zum Beispiel das Schicksal jeder einzelnen Zelle in einem Fadenwurm, einem recht simplen Organismus von rund einem Millimeter Länge, streng determiniert. Nach einer stets gleichen Choreografie teilen sich die Zellen, wandern und formieren sich schließlich zu einem Organismus aus exakt 959 Zellen.
Ganz anders bei Maus, Maultier oder Mensch: Hier kann sich das Genom gar nicht leisten, den Werdegang jeder einzelnen Zelle zu steuern. Ob sich neue Hornhaut-, Muskel- oder Darmzellen bilden, darüber entscheidet vielmehr die Erfahrung des Individuums. Zwar führen auch bei diesem Entscheidungsprozess Gene die Regie, doch nur noch mittelbar.
Der vielleicht bedeutsamste Schritt auf dem Weg weg von der Allmacht der Gene war die Entwicklung des Nervensystems. Damit war eine Zwischeninstanz zwischen Reiz und Reaktion, zwischen Umwelteinfluss und Verhalten geschaltet. Und Schritt um Schritt nahm sich diese Instanz im Verlauf der Evolution immer größere Freiheiten heraus.
Insekten zum Beispiel zeigen oft recht komplexes, aber dafür extrem stereotypes Verhalten. Eine bestimmte Art von Grabwespen etwa füttert ihre Larven in verschiedenen Nestern mit Schmetterlingsraupen. Morgens inspiziert sie ihre Brut und entscheidet, welcher ihrer Nachfahren wie viele Raupen benötigt. Tauscht jedoch ein Forscher die Larven aus, so entpuppt sich das scheinbar so vorausschauende Verhalten als stumpfsinniges Befolgen eines Genkommandos: Die Wespe scheint blind für die Veränderung und füttert selbst Larven, die eigentlich gar kein Futter brauchen, stur mit der morgens für richtig befundenen Zahl von Raupen.
Einer Katze, einem Spatz oder einer Ratte würde eine solche Torheit nicht passieren. Sie haben viele ihrer Verhaltensweisen von den Eltern abgeguckt, und indem sie dies taten, haben sie auch gelernt, sie zu modifizieren statt bedingungslos den Befehlen der Gene zu folgen.
Indem die Evolution auf diese Weise die Leine der Gene lockerte, stattete sie ihre Geschöpfe mit der Fähigkeit immer flexibleren Verhaltens aus. Eindrucksvoll spiegelt sich diese Tatsache in der enormen Plastizität des Gehirns wider. Ständig ist das Nervenzellgewebe Wandlung und Umbau unterworfen.
In jedem Gespräch, während jedem Kinofilm, bei jeder Lektüre sprießen im Kopf neue Nervenästlein aus, unentwegt heften sie sich aneinander, lockern ihre Bande oder sterben einfach ab. Im Hirn von Taxifahrern wiesen Hirnforscher eine Vergrößerung des Hippocampus nach, einer Hirnregion, die unter anderem für das Ortsgedächtnis zuständig ist; bei Klavierspielern hingegen ist jener Teil der motorischen Hirnrinde besonders groß, der die Bewegung der Hände steuert.
Die Art, wie die rund 100 Milliarden Nervenzellen im Gehirn miteinander verdrahtet sind, ist mithin Ausdruck der individuellen Erfahrung. Die Gene spielen beim ständigen Umbau des Schaltplans allenfalls eine modulierende Rolle.
So kommt es, dass sich die Hirne eineiiger Zwillinge niemals gleichen können, auch wenn ihr Erbgut identisch ist. Im Schaltkreis ihrer Neuronen hat sich vielmehr ihre persönliche Lebenserfahrung niedergeschlagen. Ob nun ein Forscher eher den Ähnlichkeiten oder den Unterschieden zweier Zwillingshirne seine Aufmerksamkeit schenkt, ist nur eine Frage der Perspektive.
"Jede Epoche hat ihre eigene Antwort auf die Frage nach dem Verhältnis von Umwelt und Genen", sinniert der Klon-Experte Rudolph Jaenisch. "In den sechziger und siebziger Jahren wurde fast alles der Umwelt zugeschrieben, in den achtziger und neunziger Jahren den Erbanlagen." Und dann fügt er hinzu: "Derzeit schlägt das Pendel wieder zurück."
JOHANN GROLLE
* Maurice Wilkins (Nobelpreis für Medizin), Max Perutz (Chemie), Francis Crick (Medizin), John Steinbeck (Literatur), James Watson (Medizin), John Kendrew (Chemie). ** Ernst Peter Fischer: "Am Anfang war die Doppelhelix - James D. Watson und die neue Wissenschaft vom Leben". Ullstein Verlag, München; 328 Seiten; 22 Euro. * Am Pariser Necker Hospital mit Isolierkammern für immunkranke Kinder.
Von Johann Grolle

DER SPIEGEL 9/2003
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