Genetischer Fingerabdruck

Ein Labormitarbeiter nimmt eine DNA-Extraktion aus Wangenabstrichen vor.

Kriminalistik

Genetischer Fingerabdruck

Für die Kriminologie sind die genetischen Fingerabdrücke von unschätzbarem Wert. Man kann mit ihnen lebende oder tote Personen identifizieren. Sie helfen zu klären, ob ein Täter zu einem Tatort passt oder ob einzelne Leichenteile zueinander gehören. Im Zweifelsfall klärt ein genetischer Fingerabdruck aber auch die Frage, wer der leibliche Vater eines Kindes ist.

Das Prinzip

Ausgangspunkt ist die Erbsubstanz, die DNS (Desoxyribonukleinsäure; beziehungsweise 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 sind bei jedem Menschen unterschiedlich und machen uns zu einem Individuum. 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.

DNA-Sequenzen.

Die DNA ist so einmalig wie ein Fingerabdruck

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 geringere Spuren – 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 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 spezifischen Startsequenzen eingerahmt sind. Diese Startsequenzen werden mit einem sogenannten 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 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 dem 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 hatte.

Eine Laborantin zeigt im Dopinglabor der Sporthochschule Köln eine Urinprobe.

Winzige Erbsubstanz-Mengen im Urin können Doping belegen

Autor: Georg Hentschel

Stand: 24.07.2018, 16:00

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