Gregor Mendel: Was vom Großvater der Genetik blieb

• 1866: Der Mönch Gregor Mendel gilt als Begründer der Genetik.
• Am Gregor Mendel Institut in Wien wird das Erbe des berühmten Forschers vermehrt. 

Urvater der Genetik

Einen Erbsenzähler nannten Zeitgenossen zuweilen den jungen Mönch Gregor Mendel, der im Klostergarten von Brünn absonderliche Versuche durchführte. Er säte Erbsen aus, kreuzte Pflanzen mit unterschiedlichen Merkmalen, etwa der Blütenfarbe. So ging der in Heinzendorf (Österreichisch-Schlesien) Geborene vor:

Zuerst entfernte er alle Staubblätter etwa einer roten Blüte mit einer kleinen Schere. Dann strich er den Blütenstaub einer z. B. weißen Blüte mit einem feinen Pinsel auf die Narbe der roten. Diese wurde mit einem Tuch umwickelt, um zu verhindern, dass Bienen fremden Blütenstaub auf die handbestäubte Narbe tragen. Die Samen dieser Pflanze säte Mendel aus und erhielt uniform aussehende, rote Nachkommen.

Wo war das weiße Merkmal geblieben? Mendel säte die Samen der Kindergeneration aus und erhielt nun Pflanzen mit roten und weißen Blüten in einem Verhältnis 3:1 aufgespalten. Mendel erkannte, dass es dominante („herrschende“) und rezessive („untergeordnete“) Merkmale gibt, die vererbt werden. Und es gibt intermediäre Erbgänge, die Merkmale mischen, also beispielsweise rosafarbene Blüten ergeben.

Erbsen

Gregor Mendels zentrale Erkenntnisse machen ihn zum Urvater der Genetik. 1865 hält er in Brünn Vorträge mit dem Titel „Versuche über Pflanzenhybriden“. Gedruckt erscheinen sie erstmals im Jahr darauf, stoßen aber in der Fachwelt auf Desinteresse. Mendel starb am 6. Jänner 1884. Seine bahnbrechenden Studien, die sich über acht Jahre erstreckten, wurden erst um 1900 in ihrer ganzen Bedeutung erkannt. Das Mendel-Museum befindet sich in der Augustiner-Abtei in Alt Brünn.

Interview

Wie das Erbe fortgesetzt wird

Vor 150 Jahren präsentierte der Mönch Gregor Mendel erstmals seine Vererbungslehre. Er gilt als Begründer der Genetik. Einer seiner wissenschaftlichen Erben ist Wolfgang Busch, Leiter der Forschungsgruppe Systembiologie des Wurzelwachstums am Gregor Mendel Institut der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.

1. Wie wird Mendels Entdeckung im Lichte des heutigen Verständnisses von Genetik eingeordnet?
   
   Seine Entdeckung durchlief Höhen und Tiefen. Zuerst wurde sie gar nicht zur Kenntnis genommen und erst Anfang des 20. Jahrhunderts wiederentdeckt. Dann wurden seine Ideen schnell populär. In den 30er-Jahren überprüfte man seine Ergebnisse und glaubte herausgefunden zu haben, dass sie zu gut wären, um richtig zu sein. Seit den 1980er-Jahren ist Mendel voll rehabilitiert. Er hat genau gezählt und auch Glück gehabt, die richtigen Eigenschaften zu zählen.
2. Mendels Veröffentlichungen waren recht trockene Statistiken. Wie wichtig ist Statistik in der heutigen Pflanzengenetik?
   
   Sehr wichtig. Ohne Statistik würde nicht klar werden, ob Forschungsergebnisse signifikant sind. Seit mehr als zehn Jahren wird mit der Genomanalyse gearbeitet. Das heißt, das hunderte Millionen von Einzelbuchstaben des Genoms verarbeitet werden müssen.
3. Das bedingt große Rechnerkraft. Mit welchen Computern arbeiten Sie am Institut?
   
   Unter anderen mit „Mendel“, einem der modernsten Hochleistungscomputer Österreichs, ein Verbund von Rechnern, die große Datenmengen schnell verarbeiten können. Mehr als 1000 Computerkerne können gleichzeitig angesteuert werden und erlauben große und komplexe Datenmengen rasch zu analysieren.
4. Sie betreiben Grundlagenforschung hauptsächlich anhand der Acker-Schmalwand. Warum diese Pflanze und keine Erbsen?
   
   Als Wissenschafter steht man immer auf den Schultern von Riesen, baut auf die Ergebnisse anderer auf. Die Acker-Schmalwand geriet schon früh in den Fokus der Wissenschaft. Sie gilt als die Referenzpflanze der Pflanzengenetiker so wie es die Taufliege für die Tiergenetiker ist. Die Acker-Schmalwand war die erste Pflanze, deren Genom sequenziert wurde. Arabidopsis ist klein, wächst schnell, liefert innerhalb von zwei, drei Monaten viele Nachkommen. Sie ermöglicht es, viele Versuche mit wenig Ressourcen durchzuführen. Zudem repräsentiert Arabidopsis die Physiologie höherer Pflanzen gut.
5. Sie forschen auf der Ebene der Pflanzenwurzeln. Warum dort?
   
   
   Wurzeln erkunden und erschließen den Boden. Sie nehmen vielfältige Signale wahr. Auf diese geradezu intime Beziehung zwischen Boden und Wurzeln wurde Jahrzehnte lang von der Forschung nicht hingesehen. Wir interessieren uns dafür, wie ein System ohne Hilfe von Nerven derart komplexe Informationen verarbeiten kann – nur über molekulare Beziehungen.
6. Was erwarten Sie im Wurzelwerk zu entdecken?
   
   
   Aufgrund ihrer Wurzel ist vieles an einer Pflanze limitiert. Unser Interesse gilt den genetischen und molekularen Mechanismen, die Wurzeln auch unwirtlichen Böden ein Überleben ermöglichen. Im Hinblick auf den Klimawandel würden sich Möglichkeiten eröffnen, die zu besserem Ertrag von Nutzpflanzen führen könnten.
7. Der Gentechnik eilt ein gespaltener Ruf voraus. Hier übermächtige Konzerne à la Monsanto, dort die Hoffnung, mit ihrer Hilfe eine neue grüne Revolution loszutreten. Wo in der Spreizung sehen Sie das Mendel Institut?
   
   Wir machen Grundlagenforschung und stehen auf einer neutralen Position. Wir sehen aber auch, dass man sich über die Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft – und die ist über weite Strecken nicht nachhaltig – den Kopf zerbrechen muss. Die Biotechnologie hat die Möglichkeit, den Herausforderungen des Klimawandels und der steigenden Bevölkerungszahl zu begegnen und dabei nachhaltigere Landwirtschaft zu ermöglichen. Seit Jahrtausenden wird Biotechnologie betrieben durch Kreuzungen, wie sie auch Mendel gemacht hat. Nur beginnen wir erst jetzt zu verstehen, wie wir Eigenschaften noch viel gezielter verbessern können. Die Diskussion in der Öffentlichkeit über Gentechnik ist da zu konfus.

Historie

Erbgutforschung von Mendel bis zur Genom-Karte

• 1865: Der österreichische Augustinermönch Gregor Mendel beweist in Versuchen die Gesetze der Vererbung, was kaum beachtet wird.
• 1869: Der Schweizer Pathologe Friedrich Miescher entdeckt in Fischspermien und anderem biologischen Material die Erbsubstanz Desoxyribonukleinsäure (DNS, englisch DNA).
• 1900: Unabhängig voneinander entdecken drei Forscher - der Deutsche Correns, der Österreicher Armin Tschermak und der Niederländer De Vries - die Mendelschen Gesetze wieder. De Vries berichtet 1901 erstmals über Mutationen.
• 1953: Der amerikanische Biologe James Watson und der englische Physiker Francis Crick beschreiben die DNA-Struktur als ein doppelsträngiges Molekül (Doppelhelix).
• 1973: Forscher produzieren das erste gentechnisch veränderte Bakterium. 1977 Amerikanische Wissenschafter schleusen erstmals genetische Informationen aus menschlichen Zellen in Bakterien ein.
• 1978: In Großbritannien wird das erste Retortenbaby geboren. Es ist durch künstliche Befruchtung (In-vitro-Fertilisation) gezeugt worden.
• 1982: Das erste gentechnisch hergestellte Medikament (Insulin) kommt in den USA auf den Markt. 1990 Offizieller Start des staatlich fi- nanzierten Human-Genom-Projekts (HGP) zur Entschlüsselung des menschlichen Erbguts.
• 1997: Schottische Forscher präsentieren das sieben Monate alte Klonschaf Dolly. Das geklonte Schaf ist das erste aus einer erwachsenen Zelle geklonte Säugetier.
• 2000: Am 6. April prescht der US-Forscher Craig Venter mit der Meldung vor, sein Unternehmen Celera habe das menschliche Genom zum größten Teil sequenziert. Am 26. Juni folgt das internationale HGP-Projekt (97 Prozent). Seit diesen Zeitpunkten arbeiteten die Wissenschafter hektisch an der Vervollständigung ihrer Genom-Karten, Lücken wurden geschlossen, die Veröffentlichung vorbereitet.
• 2001: Die Erzrivalen der Genomforschung, das internationale Humangenomprojekt (HGP) und die amerikanische Firma Celera mit ihrem Chef Craig Venter, haben am 12. Februar einen neuen Akt im Krimi um die Entzifferung des menschlichen Erbguts aufgeführt. Beide Teams veröffentlichten zeitgleich neue und verfeinerte Erkenntnisse über den molekularen Bauplan - und unterscheiden sich in einigen Details. Venter teilte mit, 95 Prozent der Gensequenzen entschlüsselt zu haben. Die HGP-Leute haben nach eigenen Angaben 90 Prozent der 3,2 Milliarden Grundbausteine in öffentlichen Datenbanken als Arbeitsversion vorgelegt, die Fehlerrate betrage nur noch eine pro 10.000 Basenpaaren. Venter geht von 26.000 bis 39.000 menschlichen Genen aus, die HGP-Forscher von 30.000 bis 40.000.