DNA
DNA steht für Desoxyribonukleinsäure (DNS, englisch: deoxyribonucleic acid). DNA ist ein Makromolekül – dass heißt ein großes Molekül –, das im Kern fast jeder Zelle eines Lebewesens zu finden ist. In der DNA sind die Informationen zur Entwicklung und Funktion des Lebewesens gespeichert. Jeder Abschnitt der DNA, der für ein bestimmtes Protein kodiert (verschlüsselt), wird als Gen bezeichnet.
DNA-Bausteine
Die DNA ist spiralförmig wie eine Strickleiter aufgebaut und besteht aus einer schier endlosen Abfolge von vier verschiedenen chemischen Grundbausteinen. Sie sind die Buchstaben des genetischen Textes und bilden einen Code, den die Zellen wie Baupläne lesen und in die zahlreichen Eiweißmoleküle übersetzen, aus denen sich ein Lebewesen zusammensetzt. Die vier DNA-Bausteine sind der Zucker Desoxyribose, verbunden im Wechsel mit Phosphat. Die Sprossen dieser Leiter werden von vier organischen Basen gebildet: Adenin (A) und Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). A bindet sich mit T, C bindet sich mit G. Eine andere Kombination ist nicht möglich.
Doppelhelix
Die DNA-Strickleiter wiederum ist zweifach um die eigene Achse schraubenförmig gedreht – die Helix. Ihr Durchmesser beträgt zwei Nanometer – zwei Billionstel Meter. Die Einzelstränge bilden die sogenannte Doppelhelix.
Zelltypen
Die Billionen von Zellen entwickeln sich zu mehr als 250 verschiedenen Zelltypen, von denen jede darauf spezialisiert ist, eine bestimmte Funktion zu erfüllen oder ein spezialisiertes Gewebe zu bilden. Zu den wichtigsten Zelltypen im Körper gehören zum Beispiel: Stammzellen, rote Blutzellen (Erythrozyten), weiße Blutzellen (Leukozyten), Blutplättchen (Thrombozyten), Nervenzellen (Neurone), Muskelzellen (Myozyten) und Knorpelzellen (Chondrozyten)
Epigenom
Diese ungeheure zelluläre Vielfalt beruht auf Mechanismen, die in den verschiedenen Zelltypen bestimmte Gene ausprägen und andere deaktivieren. Dabei werden Gene und die sie einhüllenden Proteine chemisch modifiziert (umgestaltet). Die genetische Information – der genetische Code – wird allerdings nicht verändert. All diese Modifizierungen bilden zusammen das sogenannte Epigenom (von griechisch „epi“ – darüber). Das Epigenom ist der zweite Code des Lebens, der quasi wie eine Hülle über unserem Erbgut liegt.
Epigenetik
Dieser Code kann den Genen eine Art Gedächtnis verleihen, das ihre Aktivität langfristig beeinflusst und vererbt werden kann. Vor allem äußere Einflüsse wie Ernährung, Stress oder Umweltgifte prägen die epigenetische Programmierung unserer Zellen. Die Wissenschaft, die sich mit den Epigenomen beschäftigt, heißt Epigenetik, ein noch relativ junges Teilgebiet der Biologie. Begründet hat sie der britische Entwicklungsbiologe und Genetiker Conrad Hal Waddington (1905-1975), der den Begriff Epigenetik im Jahr 1942 erstmals verwendete.
Umwelt und Gene
Der Begriff Epigenetik setzt sich zusammen aus den Wörtern Genetik (griechisch: „génesis“, Abstammung, Ursprung) und Epigenese (griechisch: „epigenesis“, nachträgliche Entstehung). Die Epigenetik fügt zwei fundamentale Bereiche zu einer Einheit zusammen: zum einen Umweltfaktoren, zum anderen Gene und angeborene Merkmale. Die Medizin spricht von sogenannten konnatalen Merkmalen, die im Mutterleib oder während der Geburt erworben werden. Äußere Einflüsse können sie regulieren, so dass ein Gen unter ganz bestimmten Umständen aktiviert oder deaktiviert wird.
