Zerfall

Forscher weisen Halbwertszeit von DNA nach

Forscher weisen Halbwertszeit von DNA nach

Das DNA ähnlich wie radioaktives Material mit einer Halbwertszeit zerfällt, haben Forscher nun anhand eines Vogelknochens nachweisen können. Demnach löst sich das genetische Erbgut erst nach 6,8 Millionen Jahren vollständig auf.

Kopenhagen (Dänemark). Morten Allentoft von der Universität in Kopenhagen erklärt, dass sich DNA mit einer bestimmten Geschwindigkeit zersetzt. Es sei also gar nicht verkehrt von einer Halbwertszeit zu sprechen, wie wir sie von radioaktiven Material kennen. Allentoft hat mit seinem Forschungskollegen, dem Biologen Mike Bunce von der Murdoch University in Perth (Australien), das Erbgut von insgesamt 158 Moas untersucht.

Die Moas waren straußenähnliche Laufvögel, welche einst auf Neuseeland heimisch waren. Gegen Ende des 14. Jahrhunderts sind diese allerdings ausgestorben. An Fossilien der Tiere haben Allentoft und Bunce die Widerstandsfähigkeit von DNA untersucht. Dabei haben sie festgestellt, dass diese wesentlich robuster ist als bislang angenommen. Allerdings ist es auch sehr schwierig überhaupt Daten zum Zerfall der Erbgut-Doppelhelix zu bekommen.

Die untersuchten Moa-Knochen sind zwischen 600 und 8.000 Jahre alt und stammen alle aus einem nur fünf Quadratkilometer großen Gebiet im südlichen Neuseeland. Somit waren alle untersuchten Moa-Knochen etwa den gleichen Umweltbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Niederschlagsmenge ausgesetzt. Anhand der in diesem Gebiet geschätzten Durchschnittstemperatur legten die Forscher eine Halbwertszeit der Moa-DNA von 521 Jahren fest. Damit ist die Halbwertszeit der Moa-DNA rund 400 mal länger als es vorherige Laborversuche ergeben hatten.

Die älteste bisher gefundene DNA stammt von in Eis eingeschlossenen Insekten und Pflanzen, welche zwischen 450.000 und 800.000 Jahre alt ist. Allentoft und Bunce gehen davon aus, dass die gefroren DNA eine Halbwertszeit von bis zu 158.000 Jahren hat. Somit wäre diese erst nach 6,8 Millionen Jahren für Wissenschaftler nicht mehr nachweisbar.

Das Wissenschaftler nun berechnen können, an welchen bedeutenden Grabungsstellen ein DNA-Fund am wahrscheinlichsten ist, glaubt Bunce allerdings nicht: "Das hängt noch von ein paar anderen Faktoren ab." So spiele unteranderem die Jahreszeit eine wichtige Rolle, in der ein Organismus gestorben ist.

Jaques Monod, eine Paläogenetikerin vom Jaques Monod Institut in Parisdie meint, dass wegen der stark variierende Halbwertszeit kaum aussagekräftige Ergebnisse für die Forschung gemacht werden können. Jedoch glaubt sich auch, dass die in Knochen eingeschlossene DNA wesentlich langsamer zerfällt als bisherige Laborversuche vermuten ließen. "Andernfalls dürften wir in 100.000 Jahre alten Skeletten keine DNA finden", sagt Monod, " dies aber das tun wir".

1 Kommentar

Peter
Wie groß die Halbwertszeit bei der Zersetzung von DNA ist, kann man nicht so genau sagen, dies hängt vor allem von den Umweltbedingungen ab:

Wenn es warm und feucht ist und vielleicht noch DNA-abbauende Enzyme oder aggressive Säuren oder Laugen vorhanden sind, geht die DNA-Zersetzung sehr schnell.

Wenn es sehr trocken ist, wird die DNA gut erhalten. Es wurden schon mehrere Jahrtausend alte Pflanzensamen aus ägyptischen Gräbern oder Bakteriensporen aus mehrere Millionen Jahre alten Salzkristallen zum Keinem gebracht.

DNA-abbauende Enzyme können durch einige Giftstoffe wie durch Schwermetalle (z. B. Arsen, Cadmium, Blei, Quecksilber) dauerhaft gehemmt werden. Da DNA-abbauende Enzyme Proteine sind, können sie auch durch Proteasen zerstört oder durch hohe* o. sehr niedrige Temperaturen oder starken Druck denaturiert werden.
* Die Temperatur darf nur nicht deutlich über 100 - 150 °C liegen, da die DNA sonst ebenfalls zerstört wird.

Ein Grundgesetz der Chemie ist, dass sich bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt bis vervierfacht. Das heißt, dass Reaktionen, die die DNA zerstören können, umso langsamer ablaufen, je niedriger die Temperatur ist.
Ideal für die Erhaltung der DNA sind Permafrostböden. Aus Permafrostböden keimten z. B. über 30000 Jahre Samen des Leinkrauts Silene stenophylla, und etwa 42000 Jahre alte Nematoden konnten wiederbelebt werden.
Bei Temperaturen wie sie in Antarktika (bis ca. -90°C) oder im Weltall (bis -270 °C) vorkommen, sollten fast gar keine chemischen Reaktionen mehr stattfinden. Hier müsste sich DNA noch länger halten, vorausgesetzt sie ist gut vor Strahlung geschützt:

Denn UV-Strahlung und kosmische Strahlung zerstören ebenfalls über längere Zeit die DNA. UV-Strahlung wird schon von wenigen cm Boden o. Gestein absorbiert. Kosmische Strahlung wird durch Gestein immer weiter abgeschwächt, nach einigen 100 m ist kaum noch etwas vorhanden. In tieferen Gesteinsschichten bleibt DNA daher länger erhalten.

Die natürliche Radioaktivität des Gesteins o. des Bodens darf nur nicht zu hoch sein, da die DNA-Schäden sonst ebenfalls zunehmen.
Radioaktivität kann durch Wasser bzw. Eis (dessen natürliche Radioaktivität meist sehr gering ist) gut abgeschirmt werden. In Gletschern, in bis in größere Tiefe gefrorenen Seen und in Permafrostböden (hoher Wassergehalt) müsste DNA gut erhalten bleiben.
Eine gute Abschirmung sind auch metallhaltige Erze, deren Bildung schon lange (viele Millionen oder besser Milliarden Jahre) zurückliegt, so dass ihre natürliche Radioaktivität schon weitgehend abgeklungen ist. Das heißt, DNA müsste auch in älteren Gesteinsschichten mit hohem Metallgehalt besser erhalten bleiben.
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