Wie und vor allem woraus wird "künstliche DNA" hergestellt?

Jetzt kommt es ein bißchen darauf an, inwieweit du dich mit Organischer Chemie und Molekularbiologie auskennst...

Grundsätzlich handelt es sich um die "einfache" Synthese, wie sie in der Chemie angewendet wird, d. h. bestimmte Bausteinen werden mittels chemischer Reaktion neu zusammen gesetzt.

Bei der DNA-Synthese heißen diese Bausteine Nukleotide, sie sind die Grundbausteine der DNA.

Um das zu erklären, braucht man erst einmal ein paar Informationen über die DNA:

Bei der DNA handelt es sich aus einem Doppelstrang, der aus sogenannten Nukleotiden aufgebaut ist. Nukleotide bestehen aus einem Phosphat-Rest, einem Zucker und aus einer der vier organischen Basen: Guanin, Thymin, Cytosin und Adenin.

Im Doppelstrang liegen sich immer jeweils die beiden Basen Guanin/Cytosin und Thymin/Adenin gegenüber und genau diese Tatsache macht man sich bei der künstlichen DNA zunutze.

Der Trick ist der, dass die künstliche DNA nicht irgendwie aus dem Nichts erschaffen wird sondern bereits vorhandene DNA als Vorlage ("Template") verwendet wird.

Dazu wird der Doppelstrang in 2 Einzelstränge getrennt. Gibt man dann die richtigen "Zutaten" hinzu, also die vier Basen, so lagern diese sich am bereits vorhandenen Strang an ihre entgegengesetzte Base an und ergänzen die DNA wieder zu einem Doppelstrang. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis man die gewünschte Menge an DNA gewonnen hat.

Das ganze passiert unter Zugabe von bestimmten Enzymen und einer Pufferlösung in einem sogenannten Thermocycler.

Nach dem gleichen Prinzip wird übrigens auch die DNA für genetische Fingerabdrücke/Vaterschaftstests vervielfältigt, bis man eine ausreichende Menge für die Analyse hat, wobei hier nur besonders charakteristische DNA Abschnitte vermehrt werden (also solche, bei denen sich die Abfolge der Basen von Mensch zu Mensch besonders stark unterscheidet).

Für die künstliche DNA wird also vorhandene DNA vervielfältigt indem die richtigen "Zutaten" zugegeben werden. Chemisch gesehen unterscheidet sie sich dadurch nicht von "echter" DNA, nur dass die Basenabfolge nicht zwingend einen sinnvollen genetischen Code darstellen muss.

Zur Markierung beispielsweise von Gegenständen muss natürlich jeweils eine einzigartige künstliche DNA hergestellt, die sich in ihrer Basensequenz eindeutig von der von anderen Markierungen unterscheidet.

Diese Basenabfolge kann dann genau wie bei einem genetischen Fingerabdruck analysiert und eindeutig zugeordnet werden. (Dies geschieht dann z.B. mithilfe der Agarose-Gelelektrophorese)

Als "Künstliche DNA" werden im weiteren Sinn auch Flüssigkeiten bezeichnet, die keine DNA, dafür aber sogenannte Mikropunkte enthalten. Diese Punkte tragen eine eindeutige Markierung, die nur unter dem Mikroskop gelesen werden kann. DNA bezieht sich also in dem Zusammenhang nur auf die eindeutige Identifizierbarkeit.

---------

Die einzelnen Bausteine liegen nicht in der Gegend rum, können aber durch bestimmte chemische Reaktionen aus den richtigen Ausgangssubstanzen synthetisiert werden, wie es auch der Körper über verschiedene Stoffwechselwege macht.

Es sind relativ kleine einfache Moleküle, deren Struktur bekannt ist, daher ist es auch möglich, nachzuvollziehen aus welchen Stoffen sie entstehen können. Chemische Reaktionen laufen ja immer nach gewissen Regeln ab.

Adenin kann z.B. durch die sogenannte Lord-Todd-Synthese aus Formamidin und Phenylazomalononitril gewonnen werden oder aus Blausäure in flüssigem Ammoniak.

Und wessen DNA man jetzt dazu nimmt, weiß ich leider auch nicht. Pürierte Mäuse wären aber sicher auch eine Idee ;)

Aber ich denke dass dazu vor allem pflanzliche oder bakterielle DNA verwendet wird, das gibt auch weniger Probleme mit den Tierschützern ;)

Und im Prinzip ist es auch egal, welche DNA man nimmt solange sie einzigartig ist. Für künstliche DNA wird auch kein komplettes Genom eines Lebewesens benutzt sondern nur kleine Bruchstücke.

Die komplette DNA einer einzigen menschlichen Zelle würde einen nur 2 Nanometer dicken Faden von ca. 2 Meter länger ergeben, der aus über 3 Milliarden Basenpaaren besteht.

So viel braucht man natürlich nicht um einen Gegenstand eindeutig identifizieren zu können und mit den heutigen technischen Möglichkeiten (wie oben beschrieben) gelingt es bisher sowieso nur, DNA Fragmente herzustellen, die höchstens ca. 3000 Basenpaare lang sind.

Aber auch bei dieser Länge gibt es schon eine gigantische Anzahl von Möglichkeiten, wie die DNA Sequenz aussehen könnte.