News: Wohin des Wegs?
DNA - aus der das Erbgut aufgebaut ist - besitzt eine ungewöhnliche Vorliebe dafür, feste Bindungen mit Montmorillonit einzugehen, einem mineralischen Tonbestandteil. Einige Wissenschaftler vermuten, daß diese Verbindung dazu beigetragen hat, daß sich Leben bilden konnte: Sie gab den ersten Genen etwas, an das sie sich in der Ursuppe klammern konnten und half so den ersten biochemischen Reaktionen auf die Beine. Aber die Vorliebe der DNA für Montmorillonit hat einen überraschenden, praktischen Nebeneffekt: DNA-markierte Tonpartikel könnten ein ideales Medium sein, um den Transport von Sedimenten zu untersuchen. Ein besseres Verständnis dieser Vorgänge könnte dazu beitragen, wichtige Prozesse in der Umwelt zu verstehen, etwa wie fruchtbarer Ackerboden in Gewässer erodiert oder wie Sedimentpartikel - und Schadstoffe - sich durch natürliche Aquifere bewegen.
Barbara J. Mahler und ihre Kollegen von der University of Texas untersuchen diese Möglichkeit. Die Ergebnisse der Wissenschaftler sind in Geology vom September 1998 veröffentlicht. Die momentan gebräuchlichen Methoden zur Aufzeichnung des Sediment-Transports sind in ihrer Einsatzfähigkeit eingeschränkt. Infolgedessen sind viele Aspekte dieser Vorgänge noch immer unklar. Die Liste der Probleme ist lang: Die Kennzeichnung des Sandes mit radioaktiven Substanzen birgt offensichtliche Gefahren. Eine Markierung der Sedimente mit fluoreszierenden Plastikkügelchen, Glaskügelchen oder Bärlappsporen auf der anderen Seite führt zu dazu, daß diese mühsam von Hand ausgezählt werden müssen. Quarzkörnchen, die mit Gold oder Silber präpariert sind, haben eine andere Größe als Ton oder Kolloidpartikel und verhalten sich deshalb anders als diese.
DNA krankt an keinem dieser Probleme. Ihre Bindung an Montmorillonit ist genau bekannt. Sie ist eine "natürliche", harmlose Substanz und kann einfach und billig synthetisch im Labor hergestellt werden. Es gibt eine nahezu unendliche Anzahl an Variationen, wie ihre Nukleotid-Basen zusammengesetzt werden können, um einen DNA-Strang herzustellen. Das ermöglicht eine bemerkenswert präzise Markierung der Sedimente – ohne das Risiko einer Verunreinigung durch andere Experimente oder DNA aus der Umgebung.
Das Beste ist jedoch, daß spezifische DNA-Sequenzen auch in kleinsten Mengen leicht nachzuweisen sind: Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die unter anderem zum Nachweis von DNA-Sequenzen dient, ist empfindlich genug, um mit ihrer Hilfe sogar einzelne Moleküle der Erbsubstanz nachzuweisen.
Die Wissenschaftler prüften ihre Idee, indem sie 500 Basenpaare lange DNA-Stränge erzeugten, die sie an Montmorillonite adsorbierten. Die markierten Tonpartikel schickten sie auf das Laboräquivalent einer Reise durch einen Aquifer. Die DNA-Ton-Komplexe sind in Calciumbikarbonat-reichem Quellwasser aus Texas 18 Tage lang stabil. Das Erbmaterial wird nur langsam in das Wasser ausgewaschen, wo es rasch von Bakterien abgebaut wird.
Daß sich die DNA in Wasser nicht lange hält, ist nach Ansicht der Forscher ein ermutigendes Anzeichen. Damit die Partikel-Tracer erfolgreich arbeiten können, ist es entscheidend, daß die Anwesenheit der DNA-Markierung ein Indikator für ihren Transport an einem Partikel ist, nicht für ihren Transport in Lösung, erklären die Wissenschaftler.
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