564 JOSHUA LEDERBEMS wissenschaft und fortschritt 12'1969 Vom transformierenden Prinzip Zur, ,Hi-Fi-DNS“ Prof. Dr. Erhard GeiBler Der folgende Beitrag ist weder eine Geschichte der (Molekular-)Genetik, noch eine der Nucleinsiure- Biochemie. Vielmehr stellt er den Versuch dar, im Rahmen der von WiFo publizierten Serie tiber Struktur und Funktion der DNS darzustellen, wie diese vor 100 Jahren von Miescher entdeckte Substanz als das genetische Material identifiziert wurde. Mieschers Entdeckung der DNS2) war zunachst ohne jede Bedeutung fiir die Genetik, obwohl T. Boveri und un- abhadngig von ihm W. S. Sutton schon 1903 — also kurz nach der Neuent- deckung der Mendelschen Regeln durch C. Correns, H. De Vries und E. v. Tschermak (1900) — erkannten, da die Erbfaktoren (Johannsens [1909] spatere ,Gene") in den Chro- mosomen lokalisiert sind. Boveris und Suttons Befunde stellten prak- tisch den Grundstein fiir die ,,Chro- mosomentheorie der Vererbung“ dar, die dann nach der Lokalisierung des die Augenfarbe bestimmenden white- Gens auf dem X-Chromosom von Drosophila melanogaster durch T. H. Morgan (1910) begriindet wurde. Die genetische Forschung nahm durch das Formuleren dieser Theorie und dank des Einftihrens von Drosophila als Versuchsobjekt einen solchen Aufschwung, da8 H. J. Muller schon 1922 u. a. herausstellen konnte: ,,Das deutlichste Charakteristikum jedes dieser ultramikroskopischen Partikel — das Charakteristikum, mit dem wir es als Gen identifizieren — ist seine Fahigkeit zur Autoreduplika- tion: die Tatsache, daBes in der kom- plizierten Umgebung des Protoplas- mas der Zelle so reagiert, daB etwas des gewoéhnlichen umgebenden Ma- terials in ein Endprodukt verwandelt wird, das in seiner Art dem ur- spriinglichen Gen selbst identisch ist.“ AuBerdem konnte Muller bereits Bei- spiele daftir anfiihren, daB ,ein ge- gebenes Gen-Paar in bestimmten Fallen die Gegenwart eines bestimm- ten Enzyms (das bei der Pigment- Bildung beteiligt ist) determiniert, da} ein anderes Gen-Paar entschei- Abb. 1 Oswald T. Avery (1877 bis 1955) det, ob ein gewisses Agglutinin im Blut vorhanden ist oder nicht, w&h- rend ein drittes Paar die Ausschei- dung von Homogentisin-Sdure in den Urin (,Alkaptonurie’) kontrol- liert.“ Woraus bestanden diese Gene mit den so sehr besonderen Eigenschaf- ten? Noch zwei Jahrzehnte spater war ttber ihre Natur nichts Sicheres bekannt. So meinte W. J. Schmidt 1939: ,Es ist seit langem bekannt, da8B die Proteine artspezifisch sind... Allen Kernen aber kommt nach bis- heriger Erfahrung die gleiche a-Thy- monucleinsdure zu, Wenn wir also in den Chromosomen nach einer mor- phologischen Unterlage fiir die Gene Ausschau halten, so kann sie nur in den Proteinketten gesucht werden.“ Immerhin konnten aber schon N. W. Timoféeff-Ressovsky und K. G. Zim- mer in ihrem (wegen der Zeitléiufe erst 1947 erschienen) Buch iiber ,,Das Trefferprinzip in der Biologie“ .in erster N&éherung und als zu priifende Arbeitshypothese die Behauptung aufstellen, daB die Gene nucleopro- teidartige, eventuell periodisch auf- gebaute einzelne Molekiile, Mizellen » INA now is a magic name, the philosopher’s stone of our days, the quintessence of contemporary alchemy.“1) E. Chargaff oder autonome Mizellenteile darstel- len, die in grdéSerer Zahl kettenfoér- mig zu Chromosomen zusammenge- fligt sind. Diese Vorstellung liber die Natur der Gene erfahrt eine wesent- liche Stiitze durch die Entdeckung, daB wenigstens einige von den fil- trierbaren Viren chemisch rein dar- stelbare Nucleoprotein-Riesenmole- ktile sind (Stanley 1938).* Wie mir Zimmer mitteilte, wuBten Timoféeff und er beim Abfassen des bereits 1944 abgeschlossenen Manu- skriptes tatsachlich noch nicht, dafB unterdessen von O. T. Avery u. Mitarb. der direkte Beweis fiir die genetische Rolle der DNS publiziert worden war. Das ist etwas, von dem die Genetiker lange getriumt haben... Im Jahr 1928 hatte der junge eng- lische Bakteriologe F. Griffith Expe- rimente zur Transformation) von Pneumokokken beschrieben, die noch im gleichen Jahr von F. Neufeld und W. Levinthal bestaétigt wurden und sofort das Interesse des Pneumo- kokken-Spezialisten Avery fanden. 1930/31 gelang M. H. Dawson und R. H. P. Sia in Averys Labor die Transformation auch in vitro (mit abgetdteten Spenderzellen), und kurz darauf konnte Averys Mitarbeiter J. L. Alloway (1932) ein alkohol- prazipitierbares transformierendes Prinzip aus Pneumokokken isolieren. Der Weg war frei flir die Identifizie- rung des verantwortlichen Agens. Hotchkiss (1965) erinnert sich: ..Aus meinen persdnlichen Aufzeichnungen von 1936 geht hervor. daf mir Avery in einer seiner Predigten tiber die Transformation erlduterte, das trans- formierende Agens kénne kaum ein Kohlenhydrat sein und wiirde nicht sehr gut einem Protein entsprechen, und daB er nachdenklich andeutete, es kGnne eine Nucleinsaure sein !* ‘} ,DNS ist heute ein Zauberwort. der Stein der Weisen unserer Tage, die Quint- essenz der zeitgendssischen Alchemie“, In Meyers Taschenlexikon von 1968 ist jedoch weder ,DNS*“ noch ,,Desoxyribo- nucleinsdure* zu finden. 2) Siehe auch WiFo 19 (1969) 8, S. 347 3) Siehe auch WiFo 19 (1969) 7, S. 302 wissenschaft und fortschritt 12/1969 2 Tats&chlich konnte Avery dann am 13. Mai 1943 seinem Bruder in einem Brief mitteilen: ,.Endlich haben wir es vielleicht. Die aktive Substanz wird von kristallinem Trypsin oder Chy- motrypsin nicht angegriffen, verliert bei Behandlung mit kristalliner Ri- bonuclease ihre Aktivitét nicht Das Polysaccharid kann ... (aus dem Rohextrakt) ohne Verlust der trans- formierenden Aktivitat ... entfernt werden ... Bei weiterer Fraktionie- rung... trennt sich eine fasrige Sub- stanz ab ... die hochreaktiv ist und bei Elementaranalyse dem theoreti- schen Wert reiner Desoxyribonuclein- sdure sehr nahe kommt. — Wenn wir recht haben, und das ist natulrlich noch nicht sicher, dann bedeutet dies, daB Nucleinsauren nicht nur struk- turell wichtig, sondern bei der Kon- troHe der biochemischen Aktivitaéten und spezifischen Charakteristika der Zellen funktionell aktive Substanzen sind, und daf& es mittels einer be- kannten chemischen Substanz mdég- lich ist, in Zellen vorhersagbare und vererbbare Anderungen hervorzuru- fen. Das ist etwas, von dem die Ge- netiker lange getraumt haben ... Es klingt wie ein Virus — es kénnte ein Gen sein ...“. Die Befunde wurden dann 1944 von O. T. Avery, C. M. McLeod und M. McCarty publiziert und in weiteren Mitteilungen erhar- tet. Sie sind an anderer Stelle aus- fuhrlich beschrieben’). Von Averys sensationellen Befunden wurde zundchst kaum Notiz genom- men, geschweige denn von Griffiths Ergebnissen. Lediglich in Gortners »GrundriB der Biochemie“ (New Abb. 2 Normale und transformierte Pneumokokken, Aufnahme aus einer Arbeit von Avery u. Mitarb. L ® © 100 ©>—+, Infected bacteria ® ——C) r © 35 Extracellular 5 Per cent of total no Oo T 40 Extracellular pr 5 20 0 t i i l l L l Min. O 4 2 3 4 8 Running time in blendor Abb. 3 Graphische Darstellung des Hershey-Chase-Versuches: Wahrend der Behandlung mit der Mixette (Running time in blendor) wird der tiberwiegende Teil des “S-markierten Materials freigesetzt, jedoch nur sehr geringe Mengen der **P-markierten DNS. Gleichzeitig nimmt die Zahl der infizierten Bakterien, d. h. die Zahl der noch Phagen produzierenden Zellen, nur geringfiigig ab: Das *S-markierte Protein ist fiir die intrazellulare Phagenvermehrung notwendig. 566 wissenschaft und fortschritt 12,1969 York 1938) und in Dobzhanskys ,,Ge- netik und die Entstehung der Arten“ (New York 1941) wurde Griffith vom genetischen Standpunkt aus erwdhnt. Immerhin stellte Dobzhansky dabei fest: ,.Wenn diese Transformation als genetische Mutation beschrieben wird — und es ware schwierig, sie nicht so zu bezeichnen — haben wir es mit authentischen Fallen der Induktion spezifischer Mutationen durch spezi- fische Behandlung zu tun“. Und Averys Befunde erwdhnten ne- ben wenigen anderen nur Chargaff (1951): ,,.Die Méglichkeit, daB Reak- tionen dieser Art von mehr allge- meiner biologischer Bedeutung und nicht auf das Gebiet der bakteriellen Transformation beschrankt sind, kann nicht verworfen werden“ und J. Northrop: ,Die Nucleinsaure kénnte (bei Bakteriophagen, E. G.) der wesentliche autokatalytische Teil der Molekiile sein, wie im Fall des transformierenden Prinzips des Pneumococcus, und der Proteinanteil kénnte nur notwendig sein, um das Eindringen in die Wirtszelle zu er- mdglichen*. Northrops Vermutung sollte bereits ein Jahr spater glan- zend bestatigt werden. Aber warum erkannten die meisten Biologen und Biochemiker die Be- deutung der Averyschen Befunde nicht? Offenbar gab es daflir min- destens zwei Griinde: ,In England, wenn nicht Uberall, waren die mei- sten Botaniker und Zoologen* — nach Meinung von J. D. Watson (1968) — »ein Haufen von Wirrképfen“, wih- rend man wenigstens von den Gene- tikern hatte erwarten sollen, daB sie sich ,bei all ihrem Gerede iiber die Gene auch darum kiimmerten, was die Gene eigentlich waren. Doch schien keiner die Erkenntnis, daB die Gene aus DNS bestanden, ernst zu nehmen,. Das war ihnen allen zu che- misch“ (Hervorhebung E. G.). Der zweite Grund, auf den u. a. Chargaff 1958 hinwies, bestand darin, daB man sich nicht vorstellen konnte, wie in den — nach der noch in den 40er Jahren vertretenen Ansicht — sehr gleichférmigen, aus identischen Tetranucleotiden zusammengesetzten DNS-Molektilen genetische Informa- tionen verschltisselt sein sollten. AuSenseiter lésen die ,,.Wirrképfe* ab Der gro8e und endgiiltige Durch- bruch erfolgte dann Anfang der 50er Jahre, und zwar gleich an zwei Fron- ten: ,,.Die Vererbungschemie (wurde) fast ausschlieBlich ein Produkt von AuGenseitern, von Chemikern, Phy- sikern, medizinischen Mikrobiologen, Mathematikern und Ingenieuren — nicht nur beziiglich der Idee, sondern auch beziiglich der tatsachlichen Ar- beit, nicht nur beztiglich der Vorbil- Abb. 4 L. Szilard (links) und A. D. He dung dieser Wissenschaftler, sondern auch beztiglich der Laboratorien, nicht nur in den Anfangen, sondern jetzt noch“, wie Max Delbriick auf der 63er Jahrestagung der Leopoldina ausfthrte. Dabei wurden die AuBen- seiter vornehmlich durch Schrédin- gers Buch ,,Was ist Leben“ (1944) sti- muliert, das — wie sich Watson 1968 ausdriickt — ,,in gepflegtem Stil die Ansicht vortrug, dafii die Gene rshey 1951 3 Schlusselelemente der lebenden Zel- len seien; um zu verstehen, was das Leben ist, mtisse man daher wissen, wie die Gene wirken“. Tatsd&chlich erinnert sich Watson an anderer Stelle (1966) an seine Studentenzeit: »0Wie ich Schrédingers ,Was ist Le- ben’ las, wollte ich das Geheimnis des Gens herausfinden.“ Der Erfolg wurde dabei ganz wesent- lich davon mitbestimmt, dai sich die Abb. 5 Francis Crick (links) und James D. Watson wissenschaft und fortschritt 12/1969 56% AuBenseiter héchst origineller Ob- jekte bedienten, um das Geheimnis des Gens aufzukléren. Vor allem durch Max Delbrtick angeregt, began- nen sie mit Bakteriophagen sowie mit Bakterien zu experimentieren, die — wie erstmals vor allem die Untersuchungen von S. E. Luria und Delbriick (1943) sowie von Delbriick und W. T. Balley (1946) und spater die Entdeckung von _ bakterieller Konjugation und Transduktion erga- ben — fiir genetische Experimente hervorragend geeignet waren. In die- sem Zusammenhang sei daran erin- nert, daB Muller (1922) in seiner be- reits zitierten Arbeit auch schon auf die Ahnlichkeit von Genen mit den kurz zuvor entdeckten Bakteriopha- gen aufmerksam gemacht hatte. Bereits 1947 priifte S. S. Cohen die DNS von geradzahligen T-Phagen auf eine transformierende Aktivitat — aus heute begreiflichen Griinden‘) vergeblich. Hatte er stattdessen die DNS von B. subtilis-Phagen getestet, so ware ihm bereits eine Transfek- tion — eine durch isolierte Virus-Nu- cleinsafure ausgeldste Virusvermeh- rung — gelungen. Interessanterweise wurden die E. coli- T-Phagen — wie sich Hotchkiss (1966) erinnert — zundchst sogar als Argu- ment gegen die Rolle der DNS an- gefiihrt: ,,.Wenn ein Phagenpartikel, wie Delbriick und Luria gezeigt hat- ten, eine Infektion auslésen konnte . warum konnten es nicht auch ein oder einige (unbekannte) Protein- molektile? Gliicklicherweise begann A. Hershey eine fast entgegengesetzte Frage zu stellen: wenn Phagen DNS enthielten — und das war bekannt! (und zwar seit einer 1936 erstmals von Schlesinger gemachten Beobach- tung, E. G.) — warum konnte das nicht seine aktive Komponente sein?“ Weiter erinnert sich Hotchkiss in die- sem Zusammenhang, Hershey etwa 1950 Dias fiir einen Vortrag tiber die DNS als genetisch aktive Substanz geborgt zu haben... Und dann machten A. D. Hershey und M. Chase (1952) ihr entscheiden- des Experiment, das die wesentliche Rolle der Phagen-DNS bei einer T2- Infektion klarstellte (Abb. 4).4) Aller- dings lie8 selbst Hershey, dessen Ar- beit im April 1952 zum Druck einge- reicht worden war, auf einer Tagung in der Abtei Royaumont nahe Paris, wo sich im Juli 1952 Uber ftinfzig Phagenleute (also jene, die nach An- sicht Watsons ,,so schlaue biologische Experimente mit der DNS anstell- ten“) versammelt hatten, noch Vor- sicht walten: .Ob dieser Befund ir- gendeine grundlegende Bedeutung hat, ist noch nicht klar“. Und weder er, noch einer der anderen Teilneh- mer der Tagung erwdhnten die 1944er Arbeit von Avery u. Mitarb tiber die Identifizierung des transformierenden Prinzips! Analog berichtet Watson, da8 ,.kaum einer der Uber vierhundert (der auf dem 1952er Kongrefi der Gesell- schaft fiir allgemeine Mikrobiologie in Oxford, der sich mit dem ,,Wesen der Vermehrung der Viren“ beschaf- tigte) erschienenen Mikrobiclogen das geringste Interesse (bekundete), als ich lange Abschnitte aus Her- sheys Brief (in dem dieser tiber die eben abgeschlossenen Versuche be- richtete) vorlas ...“. Ein Klicks im Schadel Crick’s Zu dieser Zeit beschaftigten sich J. D. Watson und F. H. C. Crick gerade Abb. 6 Max Delbriick mit der Aufklérung der Struktur der DNS. Ihre — vorwiegend theoretischen — Untersuchungen (itiber die Watson sehr lebendig und detailliert in sei- nem Buch ,,Die Doppel-Helix* be- richtet) basierten einerseits auf réntgenstrukturanalytischen Untersu- chungen der DNS von M. Wilkins und R. Franklin und andererseits auf chemischen DNS-Analysen von E. Chargaff. Im Gegensatz zu der damals vorherr- schenden Meinung vom einheitlichen Bau der DNS (s. 0. Zitat von Schmidt) fand Chargaff, daS .,ie aus ver- schiedenen Arten extrahierten Des- oxypentose-Nucleinséuren verschie- dene Substanzen oder Gemische eng verwandter Substanzen zu sein schei- nen, die eine ftir verschiedene Or- gane der gleichen Art konstante art- charakteristische Zusammensetzung haben. — Mit diesen Befunden kann die Tetranucleotid-Hypothese (ein, wie wir sahen, wichtiges Hindernis bei der Akzeptierung der geneti- schen DNS-Befunde, E. G.) wider- legt werden. Es ist jedoch beachtlich — noch kann nicht gesagt werden, ob das mehr als zufallig ist — daB in allen bis jetzt untersuchten Desoxy- pentose-Nucleinsaduren die molaren Verhdltnisse von Gesamtpurinen zu Gesamtpyrimidinen, und auch von Adenin zu Thymin sowie von Guanin zu Cytosin nicht sehr von 1 ab- wichen* (was Chargaff 1961 mittler- weile als ,die Erstveréffentlichung der gut bekannten Paarungsprinzi- pien“* verstanden wissen will.) Als dann Watson ,,Francis (Crick) zum erstenmal davon berichtete, ging ihm noch kein Licht auf, und er dachte weiter Uber andere Dinge nach. Bald darauf machte es in seinem Schadel einen Klicks, und ihm kam der Ver- dacht, diese Regelmafiigkeiten kénn- ten sehr wichtig sein.“ Tatsachlich ist ja die spezifische Ba- senpaarung eines der ganz entschei- denden Charakteristiken des Watson- Crick-Modells, das dann 1953 publi- ziert wurde). Crick meinte ein Jahr spater sogar, .diese Paarung ist ver- mutlich fiir die Biologie so grund- legend, dai ich mich nicht wundern wurde, wenn ein enthusiastischer Wissenschaftler eines Tages seine neugeborenen Zwillinge Adenin und Thymin taufen wtrde*. Man sollte meinen, daB die DNS als genetisches Material nun ,,da* war. Das war aber durchaus noch nicht der Fall! So erinnert sich Beadle (1966) ,,lebhaft an eine Diskussion, die ich 1956 mit zwei hervorragen- den Biochemikern, X und Y, tiber die Bedeutung der Watson-Crick-Struk- tur der DNS hatte SchlieBlich fragte ich X: ,Glauben Sie, da8B die Watson-Crick-Struktur im wesent- lichen richtig ist?‘ Die verbltiffende Antwort war: ,Ja, ich glaube, sie ist richtig, aber ich glaube nicht, dafi sie irgend etwas mit Replikation zu tun hat‘. Und der bedeutende Genetiker M. Demerec, der in den 40er Jah- ren von der Drosophila auf Bakte- rien umgestiegen war und damit (wie noch so oft bis zu seinem Tode) Sinn fiirs Moderne bewiesen hatte, kon- statierte noch 1954 in einer Ubersicht »Was 1a8t Gene mutieren?*: Bis heute wurden Gene nur durch ihre biologischen Effekte identifiziert, und es konnte noch kein Weg gefunden werden, sie durch optische, chemi- sche oder physikalische Methoden zu untersuchen”. 4) Siehe auch WiFo 19 (1969) 9, S. 419 ‘} Siehe auch WiFo 19 (1969) 3, S. 108 568 wissenschaft und fortschritt 12/1969 DNS — bitte nicht stéren Aber diese Zeiten sind nun endgiil- tig vorbei: Hotchkiss (1967) erinnert an eine 1954er Tagung uber geneti- sche Rekombination, wo es ,,eine leb- hafte Diskussion gegen die Vorstel- lung (gab), da8 das _ bakterielle transformierende Agens tatsdchlich aus DNS bestand“, obwohl schon vor- her von ihm nachgewiesen worden war, ,dafs das Pneumokokken-Agens weniger als 0,02%/o Protein enthielt und zu etwas mehr als 99% aus DNS bestand.“ Und etwas ironisch fihrt er fort: »Aber jetzt sind wir in die Hi-Fi- Periode gekommen. Sie kennen ja die Regeln fiir eine ,,high-fidelity“% — Reproduktion: Bitte nicht berith- ren; Bitte nicht schtitteln; Bitte nicht schneller als 33 U/min riihren (oder man bricht sonst die Mikrorillen!); Bitte nicht reinigen! Und was man so als Hi-Fi-DNS erhalt, ist etwas wie 25 °/o DNS, bis zu 70% RNS und éfters etwas wie 20%» Kohlenhydrat, zuzlglich verschiedenartiger Riick- stande. Und wenn etwas markiertes Thymidin oder Phosphor dabei ist, ist‘s genug; das Ganze wird einfach DNS genannt.“ So sollen denn abschlieBend die we- sentlichsten Erkenntnisse dieser ,,Hi- Fi-Periode“ skizziert werden. Muller hatte 1922 die Autoreduplikation als wichtigstes Charakteristikum der Gene bezeichnet. Heute wissen wir, daB die DNS — wie schon 1953 von Watson und Crick vermutet wurde — originalgetreu kopiert wird, und zwar auf eine Art und Weise, die Delbriick und Stent (1957) als ,.semikonserva- tiv’ bezeichnet haben®). Die entscheidenden in-vivo-Experi- mente, in denen mittels der Ultra- zentrifuge die Aufteilung markierter elterlicher DNS bzw. autoradiogra- phisch der Einbau markierten Thy- midins verfolgt wurde, stammen von Meselson und Stahl (1958) sowie von Cairns (1963). Vor allem dank der Arbeiten von A. Kornberg u. Mitarb. seit 1956 ist auch eine in-vitro-Replikation der DNS méglich, die 1967 in der erst- maligen in-vitro-Synthese einer bio- logisch aktiven DNS (des Phagen ®X 174) gipfelte (Goulian, Kornberg, und Sinsheimer), Allerdings ist im- mer noch unklar, wie die DNS-Repli- kation in vivo erfolgt’). SchlieBlich mu8 in diesem Zusammenhang er- wahnt werden, daG H. G. Khorana gegenwartig kurz vor dem erfolgrei- chen AbschluB der ersten in-vitro- Totalsynthese eines Gens*) ~— des Gens der Hefe-Alanin-transfer-RNS — steht, wodurch die Gefahr eines még- lichen MiBbrauchs der Erkenntnisse der Molekulargenetik®) wieder be- sonders augenfallig punkt gertickt wird. Parallel zu dieser Entwicklung ge- lang auch eine Aufklérung der Fein- struktur des Gens, eingeleitet 1955 durch Benzers klassische Analyse der rII-Region des Phagen T4. Wir wis- sen nun, daB das Gen — im Gegen- satz zu friiheren Anschauungen — keine elementare biologische Einheit darstellt, sondern in ..Funktions- gene“ (Cistrons) gegliedert sein kann und aus einer meist sehr groBen An- zahl von Sites, den Nucleotidpaaren, besteht, die unabhdngig voneinander verdndert oder ausgetauscht werden ko6nnen. Auch die Funktion des Cistrons und damit das Problem der Abgabe der genetischen Information von der DNS ist nun wenigstens im Prinzip bekannt!®): Muller war auch hier schon 1922 auf dem richtigen Wege: Die Genprodukte sind — wie erst- mals Anfang der 40er Jahre von Beadle und Tatum erkannt wurde — Proteine. Diese werden mittels mehr oder minder kurzlebiger Ubertrager, der mRNS, gebildet, die 1961 von Brenner, Jacob und Meselson ent- deckt werden konnte, nachdem kurz zuvor Jacob und Monod (1961) beim Aufstelien ihres Regulationsmodells deren Existenz gefordert hatten. Bald darauf gelang in einer groBartigen in den Blick- weltweiten kooperaiiven Gemein- schaftsarbeit die Aufklarung des Aminosaéure-Codes®.!}, doh. der Prinzipien, nach denen die Nucleo- tidsequenz in DNS und mRNS den Einbau von Aminosduren in die je- weiligen Genprodukte determiniert. Und heute ist es nun schon méglich, einerseits bestimmte spezifische Mes- senger aus (Phagen-infizierten) Zel- len zu isolieren (wie etwa diemRNS fir T4-Phagen-Lysozym) und in vitro ablesen zu lassen (Salser, Gesteland und Bolle 1967), wie es an- dererseits auch gelang, beide Infor- mationstibertragungsschritte (mRNS- Synthese und -Ablesung) und damit eine DNS-gesteuerte Proteinsynthese (Ledermann und Zubay 1968) in vitro ablaufen zu lassen. Bisher haben wir unterschlagen, daB die ,,erste und wichtigste Sttitze fur die Behauptung, da8 allein die DNS die genetische Substanz ist“, nach frttheren, u. a. von R. Goldschmidt (1955) gedufBerten Vorstellungen ,,die Konstanz der Menge der DNS in den Kernen einer bestimmten Art und ihre vollsténdige Abhangigkeit von der Zahl der Chromosomen inner- halb der Arten“ ist. Dies 1a8t sich nach wie vor aufrechterhalten, wenn- gleich fiir die Bedeutung der DNS unterdessen ja weitaus bessere, weil direkte Argumente vorliegen. Immer- hin haben sich aber inzwischen die friheren Vorstellungen dahingehend erweitern und prazisieren lassen, da DNS mitunter in sehr erheblichen Mengen auch auBerhalb des Kernes und der Chromosomen nachgewiesen werden kann, wodurch eine moleku- larbiologische Analyse der Erschei- nungen der sog. plasmatischen Ver- erbung méglich wurde. Ein weiterer wichtiger indirekter Hinweis war die mutagene Wirkung des ultravioletten Lichts und das erstmalig von Knapp, Reuss, Risse und Schreiber (1939) bei Spermien von Sphaerocarpus erhaltene Ergeb- nis der Wellenlaéngenabhdangigkeit der inaktivierenden und mutagenen UV- Wirkung mit einer maximalen Wir- kung der von den Nucleinsiuren ab- sorbierten Wellenlange 265 nm. Dar- aus schlossen die Verfasser, ..daB die Thymonucleinsaure ftir die durch die Bestrahlung hervorgerufenen Veran- derungen in den Spermatozoiden ... eine ausschlaggebende Bedeutung be- sitzt“. Tatsdchlich hat sich unterdes- sen die mutagene Wirkung verschie- denartigster physikalischer oder che- mischer Agenzien auf definierte DNS-Schdden zurtckfiihren lassen!%), wobei sich vor allem E. Freese be- sonders verdient gemacht hat. In diesem Zusammenhang hat sich aber auch zeigen lassen, daB pro- und eukaryotische Zellen befdhigt sind, verschiedenartige DNS-Schaden auf die unterschiedlichste Weise z. T. héchst effizient zu reparieren. Da- mit zeigt sich aber auch, daB eine der urspriinglich dem genetischen Mate- rial zugeschriebenen Charaktereigen- schaften, die ungewohnlich groBe Sta- bilitat eigentlich gar nicht vorhanden ist: Nicht die DNS ist stabil, sondern die in ihr mit dem von Watson und Crick entdeckten Komplementaritats- prinzip auerordentlich stabil ver- schllsselten genetischen Informatio- nen. Dies ist einer der — auch ftir den Philosophen'*) — bedeutsamsten Er- kenntnisse der Hi-Fi-Periode der Molekulargenetik!’), 5) lt. Meyers Taschenlexikon: hohe Wie- dergabequalitét bei Musikdarbietungen, erreicht durch hohen Aufwand an Ver- starkern und Lautsprechern. 2) H. Schuster, WiFo in Vorbereitung 8) Siehe auch WiFo 19 (1969) 2, S. 50 ‘) Siehe auch WiFo 19 (1969) 2, S. 57 0} Siehe auch WiFo 19 (1969) 4, S. 154 ') Siehe auch WiFo 19 (1969) 5, S. 208 12) Siehe auch WiFo 19 (1969) 11, S. 485 %) R, Lother, WiFo in Vorbereitung 1%) Wichtigste Quelle fiir diesen Bericht war die von Cairns, Stent und Watson 1966 herausgegebene Delbriick-Festschrift »Phage and The Origins of Molecular Biology“, deren deutsche Ausgabe vor- bereitet wird. Weitere Literaturhinweise kénnen bei der Redaktion angefordert werden.