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Genetischer Fingerabdruck

Das Prinzip

Ausgangspunkt ist die Erbsubstanz, die DNS ("Desoxyribonukleinsäure", kurz: "DNS"; im Englischen "desoxyribonucleic acid", kurz: "DNA"). Sie ist ein langes, spiralig gedrehtes Molekül, auf dem unsere Erbinformationen, die Gene, angesiedelt sind. Auf diesem Strang liegen die Gene ziemlich weit voneinander entfernt. Nur etwa fünf Prozent der gesamten menschlichen Erbsubstanz (der DNS) sind bei jedem Menschen unterschiedlich und machen uns zu dem Individuum, das wir sind. Die übrigen Abschnitte der DNS sind bei allen Menschen gleich.

Beim genetischen Fingerabdruck wird die DNS zunächst zerlegt. Dies geschieht mit Enzymen, einer Art "chemischer Schere". Dabei entstehen unterschiedlich lange Bruchstücke. Sie lassen sich nach ihrer Größe auftrennen und mit Hilfe von radioaktiven Sonden sichtbar machen. Das Resultat ist eine Art Streifenmuster wie der Strichcode auf einer Safttüte, bei dem jeder Streifen einem DNS-Fragment bestimmter Länge entspricht. Diese Muster sind einmalig wie ein Fingerabdruck. Kein Mensch stimmt in diesem Muster mit einem anderen überein.

Je mehr Streifen oder Balken der genetischen Fingerabdrücke zweier Menschen übereinstimmen, desto näher sind diese miteinander verwandt. Ein zuverlässiger Beleg also auch für einen Vaterschaftstest. Wenn alle Striche zweier genetischer Fingerabdrücke übereinstimmen, so stammen die Spuren mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit (etwa 1 zu 30 Milliarden) von ein und derselben Person.

Kopierstraße für Erbinformationen

Schon sehr kleine Mengen DNS reichen aus, um einen genetischen Fingerabdruck erstellen zu können. Zu klein dürfen die Proben aber auch nicht sein: Man braucht mindestens einige Millionstel Gramm. Gibt es nur Spuren, die noch kleiner sind, etwa winzige Mengen Blut, Speichel oder Sperma, so muss die DNS erst vervielfältigt werden, bevor ein Gentest vorgenommen werden kann. Diese Vervielfältigung geschieht durch die so genannte "Polymerase-Kettenreaktions-Methode" (englisch: "Polymerase Chain Reaction", kurz: "PCR"), die heute in den meisten kriminaltechnischen Labors angewendet wird. Ihr Erfinder, der US-Amerikaner Kary Banks Mullis, erhielt dafür 1993 den Chemie-Nobelpreis.

Das PCR-Verfahren ist eine Art Kopierstraße für Erbinformationen. Es liefert zahlreiche, identische Kopien der gesuchten Abschnitte, die von ganz spezifischen Startsequenzen eingerahmt sind. Diese Startsequenzen werden mit einem so genannten "Primer" markiert. Mit einem wohldosierten biochemischen Cocktail und gezieltem Erwärmen und Abkühlen erreichen die Biochemiker, dass sich der Doppelstrang der DNS auftrennt. Das zugegebene Enzym "Polymerase" bewirkt dann schließlich, dass jeder dieser Einzelstränge wieder zu einem ganzen ergänzt wird - das Gen-Material hat sich verdoppelt.
Dieser Prozess wird mehrfach wiederholt, bis eine ausreichende Menge Material vorliegt, um die kopierten Stränge miteinander vergleichen zu können. In einem elektrischen Feld werden sie dann der Länge nach ausgerichtet. Die gesuchten Abschnitte lassen sich wiedererkennen, weil die "Primer" einen besonderen Farbstoff tragen. Nach diesen Vorgängen erfolgt dann die Auswertung am Computer, danach eine Auswertung von Hand. Der "genetische Fingerabdruck" ist am Schluss nicht mehr als eine Tabelle.

Bei alter DNS gibt es besondere Probleme: Das fadenförmige Molekül kann zerbrechen oder sich chemisch verändern. Die Erbinformation können auch unbrauchbar werden, wenn die Spuren falsch gelagert werden, zum Beispiel in feucht-warmer Umgebung. Dann können sich Bakterien und Pilze entwickeln, die die DNS zerstören. Dann ist selbst das modernste Labor nicht mehr in der Lage, aus diesem "Gen-Schrott" noch etwas herauszulesen.

Dopingsünder und heimliche Väter

Die Einsatzmöglichkeiten der DNS-Typisierung beschränken sich nicht nur auf Kriminalfälle und Vaterschaftstests. Auch zur Aufklärung von Straftaten in den Bereichen Sport, Biologie, Ökologie und Medizin wendet man diese Methode an.
So widerlegten Kölner Forscher beispielsweise während der Olympischen Spiele in Atlanta die Aussagen von Sportlern, denen man Dopingmittel im Urin nachweisen konnte, dass diese Proben nicht von ihnen stammten. Im Urin ist bei allen Menschen zellhaltiges Material zu finden. Die darin enthaltene geringe Menge Erbsubstanz reicht aus, um sie mit der DNS aus dem Blut der Sportler zu vergleichen. Da hilft dann auch kein Leugnen mehr.

Inzwischen gibt es weitere, verfeinerte Methoden, welche die Anwendung des genetischen Fingerabdrucks interessant machen. So ist es heute beispielsweise möglich, die Abstammung einer Person entweder nur über die mütterliche oder nur die väterliche Linie zu bestimmen. Das bedeutet, dass auch beim völligen Fehlen von Vergleichsmaterial aus zwischenliegenden Generationen, die Verwandtschaftsbestimmung einer weit über hundert Jahre alten Spur (etwa Blut auf Stoff oder Haare) mit einem lebenden Nachkommen derselben Linie möglich ist. So konnte beispielsweise nachgewiesen werden, dass der dritte Präsident der Vereinigten Staaten, Thomas Jefferson (1743 bis 1826), mindestens ein Kind mit einer Sklavin gehabt hat.
Und im Jahr 1996 wurde am Institut für Rechtsmedizin der Universität München nachgewiesen, dass der legendäre Unbekannte "Kaspar Hauser" (gestorben 1833) kein Erbprinz aus dem Hause Baden war, den Gräfin Luise von Hochberg beseitigen lassen wollte, um ihre Erbansprüche zu sichern.