Die Lösung für das Rätsel der unsichtbaren Erreger
Um das Geheimnis der unsichtbaren Erreger zu lüften, könnte die Polymerase-Kettenreaktion, kurz PCR, entscheidend sein. Diese Methode ermöglicht es, winzige Mengen von Erbsubstanz, also DNA, in vitro zu vervielfältigen, wodurch sie sichtbarer und analysierbar wird. Die PCR nutzt ein Enzym namens DNA-Polymerase. Dieses Enzym ist in der Lage, DNA zu kopieren, indem es sich an einen einzelnen DNA-Strang bindet und einen komplementären Strang synthetisiert. Der Prozess beginnt mit der Denaturierung der DNA, bei der die doppelsträngige DNA durch Erhitzen auf etwa 94–96 °C in zwei Einzelstränge getrennt wird. Hierbei werden die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Strängen aufgebrochen. Danach folgt die Primerhybridisierung, bei der die Temperatur gesenkt wird, sodass spezifische kurze DNA-Stücke, sogenannte Primer, an die Einzelstränge binden können. Diese Primer legen den Startpunkt für die DNA-Synthese fest. Die DNA-Polymerase beginnt dann bei einer Temperatur von etwa 68–72 °C, die Stränge zu vervollständigen, indem sie freie Nukleotide, die Bausteine der DNA, an den Primern anfügt. Diese Schritte – Denaturierung, Primerhybridisierung und Elongation – werden in einem Gerät namens Thermocycler wiederholt, das die Temperatur präzise steuert. Durch die Wiederholung dieser Zyklen wird die DNA exponentiell vervielfältigt. Das Besondere an der PCR ist, dass die Produkte eines Zyklus als Ausgangsstoffe für den nächsten dienen, wodurch eine Kettenreaktion entsteht. Ursprünglich war die PCR ineffizient, da die DNA-Polymerase nach jedem Erhitzen zerstört wurde und ständig neu hinzugefügt werden musste. Dies änderte sich mit der Einführung thermostabiler DNA-Polymerasen, wie der Taq-Polymerase, die auch hohen Temperaturen standhalten. Diese Verbesserungen machten die PCR zu einer der empfindlichsten und zuverlässigsten Methoden zur Vervielfältigung und Analyse von DNA in der modernen Molekularbiologie. Sie wurde 1983 von Kary Mullis erfunden, der dafür 1993 den Nobelpreis erhielt. Dank der PCR können Wissenschaftler heute selbst winzige Mengen DNA genau untersuchen und so auch die unsichtbaren Erreger identifizieren, die vorher unentdeckt blieben.
