Wollen Sie mehr über sich, Ihre Familie oder sogar Ihr Haustier erfahren? Dafür gibt es einen DNA-Test. Spucken Sie in ein Röhrchen. Lassen Sie Ihren Hund an einem Tupfer kauen. Oder ziehen Sie Ihrer Katze ein Stück Fell ab. Schicken Sie die Probe dann mit der Post ein. Ein paar Wochen später können Sie sich auf der Website eines Testunternehmens einloggen, um einen Leitfaden zu erhalten, in dem die von der DNA vorgeschlagenen Eigenschaften beschrieben werden.
Die Ergebnisse könnten die Haarfarbe von jemandem vorhersagen oder darauf hinweisen, ob Ihre Gene Sie dazu bringen, das Kraut Koriander als Seife zu empfinden (wenn Sie es probiert haben, wissen Sie wahrscheinlich schon, was Sie denken). Die Tests können auch dazu führen, dass Sie Verwandte finden, von denen Sie nicht wussten, dass Sie sie haben. Wenn Sie den Test für Ihren Hund gemacht haben, könnte er zeigen, ob Fido einen deutschen Schäferhund, einen Corgi oder einen Pudel in seinem Stammbaum hat. Es könnte auch festgestellt werden, ob Sie oder Ihr Hund ein erhöhtes Risiko für bestimmte Krankheiten (z. B. Nierenprobleme) haben.
Solche Zauberei ist als DNA-Sequenzierung bekannt. Sie ermöglicht es Wissenschaftlern, die Reihenfolge der „Buchstaben“ in einem DNA-Molekül herauszufinden. Diese Buchstaben – Nukleotide genannt – sind die Chemikalien, aus denen die DNA besteht.
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Es gibt nur vier Buchstaben: Adenin (A), Cytosin (C), Thymin (T) und Guanin (G). Adenin paart sich nur mit Thymin. Cytosin paart sich nur mit Guanin. Dies mag wie ein sehr begrenztes Alphabet erscheinen. Aber die Reihenfolge, in der sich diese Buchstaben in einem langen DNA-Strang aneinanderreihen, gibt die genetischen Anweisungen vor, die jeder Zelle des Körpers sagen, welche Moleküle sie herstellen soll. Und es gibt viel Platz für lange „Wörter“. Bei Menschen, Hunden und Katzen ist jeder DNA-Strang etwa 6 Milliarden Buchstaben lang.
Abschnitte jedes Strangs werden als Sequenzen (wie in Buchstabenfolgen) bezeichnet. Die Entschlüsselung der Buchstaben eines Strangs wird als „Sequenzierung“ des genetischen Codes bezeichnet. Die genaue Reihenfolge der Buchstaben ändert sich von einem Individuum zum nächsten. Dennoch sind die „Wörter“ – die Anweisungen, die die Sequenzen erzeugen – in der Regel bei allen Mitgliedern einer Spezies ähnlich.
Wissenschaftler können die Reihenfolge all dieser Buchstaben in der DNA einer Person mit denen einer anderen vergleichen. Bei Milliarden von Nukleotiden werden Millionen dieser Buchstaben unterschiedlich sein, selbst zwischen Eltern und Kindern oder Geschwistern.
Beim einen Menschen befindet sich beispielsweise ein Buchstabe – sagen wir ein A – an der Stelle in einer Sequenz, an der andere ein G oder C haben könnten. Die neue Schreibweise könnte dazu führen, dass das Gen ein anderes Protein herstellt. Eine winzige Änderung in der Schreibweise könnte dazu beitragen, dass Sie größer werden oder Ihre Augenfarbe verändern. Eine andere könnte das Risiko für eine bestimmte Krankheit erhöhen oder verringern. Im Vergleich zu einer anderen Person kann die genaue Schreibweise von Sequenzen in Ihrer DNA zeigen, wie eng Sie miteinander verwandt sind.
Es gibt viele Unternehmen, die DNA-Tests durchführen – für Sie und sogar für Ihre Katze oder Ihren Hund (noch keine Fische, Rennmäuse oder Vögel). Aber nicht alle DNA-Tests sind gleich. Was Sie über Ihre genetische Veranlagung erfahren, hängt von dem Unternehmen ab, für das Sie sich entscheiden, und vom Umfang der Tests, die es durchführt. Es gibt drei Haupttypen von Tests.
1. Das ganze Paket (fast)
In der Theorie werden bei der Sequenzierung des gesamten Genoms alle 6 Milliarden Nukleotide eines Genoms (GEE-noam) erfasst – der komplette Satz von Genen eines Organismus. Diese Unternehmen haben versucht, jedes A, C, T und G zu „lesen“. In Wirklichkeit werden sie einige übersehen (als ob sie beim Schnelllesen ab und zu einen Buchstaben oder ein Wort übersprungen hätten). Wenn die DNA in organisierte Einheiten gepackt ist, die Chromosomen (KROH-moh-soams) genannt werden, ist es leicht, ein oder zwei Buchstaben zu übersehen. In der obigen Abbildung zeigt die Vergrößerung der goldenen Balken unter Chromosom 12 solche Testlücken.
Bei der Sequenzierung des gesamten Genoms werden große Teile der fehlenden oder neu angeordneten DNA nicht erkannt. Sie kann auch übersehen werden, wenn ein DNA-Abschnitt immer wieder wiederholt wurde. Dennoch bietet dieser Ansatz den vollständigsten Überblick über die einzelnen Gene einer Person. Unternehmen wie Veritas Genetics bieten diese Tests für Menschen an (wenn sie von einem Arzt verschrieben werden). Für Haustiere bietet Darwin’s Ark die Sequenzierung des gesamten Genoms für Hunde an.
2. Konzentrieren Sie sich auf die Proteine
Die DNA enthält viele Buchstaben. Aber nicht alle „Wörter“ haben eine Bedeutung. Einige Sequenzen bilden Proteine. Andere steuern vielleicht, wie oft andere DNA-Sequenzen eingeschaltet werden, um diese Proteine herzustellen. Wieder andere könnten Anweisungen für Moleküle enthalten, die keine Proteine sind. Oder es handelt sich einfach um Sequenzen voller Unsinn, die überhaupt nichts „sagen“.
Das Exom ist der Teil des Genoms, der proteinkodierende Gene enthält. Er macht nur etwa 1 bis 2 Prozent der DNA eines Menschen aus. Im obigen Diagramm erscheint das Exom blau.
Die Exom-Sequenzierung liefert im Allgemeinen keine Informationen über genetische Veränderungen, die andere Gene an- oder abschalten könnten. Sie umfasst auch keine Gene, die nicht zur Herstellung eines Proteins verwendet werden. Aber nur weil es kein Protein herstellt, heißt das nicht, dass ein Gen keine Aufgabe hat. Viele Gene spielen eine wichtige Rolle, ohne überhaupt Proteine zu bilden. Genos und Helix sind zwei Unternehmen, die die Sequenzierung menschlicher Exome anbieten. Helix liest auch einen Teil der DNA neben den proteinkodierenden Genen.
3. Der minimalistische Ansatz
Eine dritte Art von Test befasst sich mit SNPs (ausgesprochen „Snips“). Das ist die Abkürzung für Einzelnukleotid-Polymorphismen (NU-klee-oh-tyde Pah-lee-MOR-fizms). Im Laufe der Zeit haben Wissenschaftler Sammlungen dieser SNPs identifiziert und die Tests, mit denen sie gefunden werden können, zu einzelnen Tests zusammengefasst, die SNP-Chips oder Genotypisierungs-Arrays genannt werden.
Mit diesen Tests kann eine Probe der DNA eines Tieres (oder einer Person) entnommen und auf eine voreingestellte Gruppe von SNPs getestet werden, von denen bekannt ist, dass sie an bestimmten Merkmalen beteiligt sind. Die Unternehmen können mit diesen Tests Hunderte, Tausende oder sogar Millionen von SNPs auf einmal testen. Aber das ist immer noch nur ein winziger Bruchteil der Buchstaben in Ihrem Genom. Ancestry, 23andMe und viele andere Unternehmen stützen sich auf diese SNP-Tests, um menschliche DNA zu interpretieren. Wisdom Panel, homeDNA und emBark tun dasselbe für Hunde. Wisdom Panel, Optimal Selection und homeDNA verwenden SNPs, um nach den Vorfahren einer Katze zu suchen.
Ein Gen nach dem anderen
Die meisten dieser Tests können Sie ohne ärztliche Anordnung kaufen. Manchmal möchten Ärzte jedoch, dass ihre Patienten auf DNA-Veränderungen in einem oder einigen wenigen Genen getestet werden – Veränderungen, die das Krankheitsrisiko einer Person erhöhen könnten. Bei Menschen werden diese Tests einen genauen Blick auf die DNA in der Umgebung des Gens werfen und die Veränderungen entschlüsseln, die nur bei einer Person vorhanden sind.
Bei Haustieren können die Universität von Kalifornien, Davis, und einige andere Einrichtungen auf Veränderungen in Genen prüfen, die bei bestimmten Hunde- und Katzenrassen Probleme verursachen können. Auf diese Weise können Hundezüchter verhindern, dass sich gefährdete Tiere paaren – und ihre falsch geschriebenen Gene weitergeben.