Um die charakteristische Sequenz der Erbinformation zu entschlüsseln, benötigt man eine gewisse Mindestanzahl an Genmaterial. Oft aber stehen nur winzige Spuren oder Bruchstücke, beispielsweise am Tatort eines Verbrechens, zur Verfügung. Lange Zeit war daher eine genetische Analyse in solchen Fällen nicht möglich. Doch eine technische Erfindung erlaubt es seit Anfang der 80er Jahre einzelne DNA-Bereiche beliebig oft zu vermehren, um winzige Mengen an DNA mit herrkömmlichen Methoden sichtbar zu machen.

	Polymerasekettenreaktion © DHGP/ Adam/ Hoch 3

Die Idee zur Vervielfältigung von DNA-Sequenzen, in der Wissenschaft auch als Amplifikation bezeichnet, hatte Karry B. Mullis während einer Autofahrt ins Wochenende. Der Chemiker und Hobbysurfer Mullis war 1983 bei der kalifornischen Firma Cetus, einer der ersten industriellen Biotechnologiefirmen beschäftigt, als er die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) erfand.

Das Prinzip ist denkbar einfach: Ein bis zu 3.000 Basenpaare langes DNA-Fragment wird bei hoher Temperatur in seine Einzelstränge aufgeschmolzen. Anschließend lagern sich bei einer niedrigeren Temperatur spezifische Startsignale, so genannte Primer, an bekannte Stellen der Einzelstränge an.

Zur Neubildung des noch fehlenden, komplementären Stranges sind nun Enzyme notwendig. Da Enzyme normalerweise bei höheren Temperaturen degenerieren, müssten sie nach jedem Themperaturzyklus neu hinzugefügt werden. Um dies zu vermeiden wird bei der PCR eine hitzestabile DNA-Polymerase benutzt. Sie setzt hinter dem Startsignal an und bildet unter Zugabe von "Basenbausteinen", den Nukleotiden, den zum Einzelstrang komplementären DNA-Strang neu. Dieser spiegelbildliche Kopiervorgang wird 20-40mal wiederholt. Mit jedem neuen Zyklus steigt die Anzahl der DNA-Fragmente exponentiell an, so dass diese nach Ablauf der PCR in millionenfacher Kopie vorliegen.

Vollautomatische "Thermocycler", in denen verschiedene Temperaturzyklen unabhängig voneinander im selben Gerät ablaufen können, erlauben inzwischen die rasche Vervielfältigung in nur ein paar Stunden. Heutzutage ist die PCR Standardmethode in jedem Molekularlabor und findet in verschiedenen Bereichen von der Paläontologie, über den Nachweis von Krankheitserregern bis hin zu Vaterschaftstests und Kriminalistik Anwendung.

Für die Entwicklung der PCR bekam Mullis 1993 den Nobelpreis für Chemie verliehen. Nicht ganz unumstritten, denn es handelte sich "nur" um eine technische Methode und nicht um grundlegende Forschungsergebnisse. Die PCR-Technologie wurde von der Firma Cetus weiterentwickelt. Cetus verkaufte die Patentrechte 1991 gewinnbringend an den Schweizer Pharmagiganten Hoffmann-La Roche.