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Welche nützliche Methode fiel Kary Mullis bei einer nächtlichen Fahrt auf einer einsamen Bergstrasse ein? Ein Verfahren…

a) zum Nachweis von spezifischen Krankheitsantigenen
b) zur Herstellung von Ammoniak
c) zur Vervielfältigung von DNA-Abschnitten
d) zum Sichtbarmachen von radioaktiver Strahlung

Antwort:

Kary Mullis war der Erfinder der Polymerase-Kettenreaktion, einer Methode zur Vervielfältigung von DNA-Abschnitten.

Erklärung:

An einem Freitag im April 1983 fuhr Kary Mullis des Nachts durch die kalifornischen Berge, als ihm der Geistesblitz für seine Erfindung kam. Die bewusstseinserweiternde Droge LSD hat bei seiner plötzlichen Eingebung wohl eine entscheidende Rolle gespielt, wie er später zugab: Er habe sich auf seinem "Trip" durch die Berge plötzlich den genauen Ablauf der Reaktion plastisch vorstellen können, als würde er auf der DNA sitzen und beobachten. Das technische Handwerkszeug für das Verfahren gab es schon in den Jahren vorher, weshalb Mullis sich später wunderte, warum nicht früher jemand darauf gekommen war.

Bei der Polymerase-Kettenreaktion (polymerase chain reaction, PCR) wird ein bestimmtes DNA-Stück im Reagenzglas mit Hilfe von Enzymen exponentiell vervielfältigt, bis so viel davon vorhanden ist, dass man es sichtbar machen kann. Die zu kopierende DNA muss dabei nicht in gereinigter Form vorliegen; eine winzige Menge in einem komplizierten Gemisch biologischer Substanzen genügt. Die Methode ist einfach und schnell.

Sie zählt heute zu den wichtigsten Methoden der modernen Molekularbiologie. So lassen sich damit zum Beispiel Virusinfektionen oder Erbkrankheiten nachweisen. Auch für Vaterschaftstests und Kriminalgutachten wird die Methode verwendet. Für viele Forschungsstudien ist sie inzwischen ein unverzichtbares Instrument.

Der Biochemiker Mullis wurde 1993 für seine Erfindung mit dem Nobelpreis für Chemie belohnt.

Zum Nachweis von spezifischen Krankheitsantigenen wird ein weit verbreiteter immunologischer Test namens "Enzymgekoppelter Immunadsorptionstest" (Enzyme Linked Immunosorbent Assay, ELISA) eingesetzt. Mit Hilfe des ELISA können Viren und bakterielle Proteine, aber auch Hormone, Pestizide oder Toxine in einer Probe (Blut, Urin, Lebensmittel) nachgewiesen werden. Kaum ein modernes Labor kommt ohne diese Technik aus. Das Verfahren wurde 1971 von den Schweden Peter Perlmann und Eva Engvall entwickelt. Dafür bekamen sie fünf Jahre später den deutschen Wissenschaftspreis für "Biochemische Analytik".

Das Verfahren zur Herstellung von Ammoniak wurde 1910 von der BASF zum Patent angemeldet und ist als Haber-Bosch-Verfahren bekannt. Karl Bosch und Fritz Haber entwickelten die technische Anwendbarkeit der Methode im großen Maßstab. Die zu Grunde liegenden chemischen Reaktionen, die katalytisch beschleunigte Reaktion von Wasserstoff und Stickstoff, wurde vorher von Fritz Haber zusammen mit Walther Nernst untersucht. Alle drei bekamen später den Nobelpreis für Chemie (Nernst allerdings nicht direkt für die Ammoniaksynthese). Mit ihr werden heute zirka 100 Millionen Tonnen Ammoniak jährlich hergestellt. Da der Energiebedarf sehr hoch ist, entfallen etwa 1,4 Prozent des Weltenergieverbrauchs auf das Haber-Bosch-Verfahren.

Charles Thomson Rees Wilson entwickelte in den 1920er Jahren ein Verfahren zum Sichtbarmachen von radioaktiver Strahlung, wofür er 1927 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde. In seinem als "Wilsonsche Nebelkammer" bezeichneten Teilchendetektor befindet sich übersättigter Wasserdampf, der durch Kondensationskerne Nebel bildet. Wenn ein radioaktives Teilchen die Kammer durchquert, ionisiert es einzelne Atome. Die entstandenen Ionen wirken als Kondensationskerne, und es bilden sich sichtbare Kondensstreifen auf dem Weg der Teilchen.

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