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Thermus aquaticus und die PCR

Späte Biotech-Karriere eines "Wunderorganismus"

Die Entdeckung des ersten Hyperthermophilen sorgte nicht nur für eine wissenschaftliche Sensation, sie sollte sich auch als einer der wichtigsten Funde für die Biotechnologie herausstellen. Sein Entdecker, Thomas Brock, hatte schon in den 60er Jahren alle Informationen und eine Probe seines Thermus aquaticus getauften Bakteriums in einer öffentlichen Datenbank deponiert. Auch andere Forscher sollten so die Möglichkeit erhalten, den neuen Organismus zu studieren oder seine Eigenschaften mit eigenen Funden zu vergleichen.

Nachdem die erste Aufregung verklungen war, wurde es zunächst aber wieder ruhig um die „Sensation vom Yellowstone Park“, neue Entdeckungen und andere „Wunderorganismen“ traten in den Vordergrund. 20 Jahre später sollte Thermus aquaticus jedoch eine Renaissance erleben, die ihn – oder zumindest einen entscheidenden Teil von ihm – zu einem der am weitesten verbreiteteten Thermophilen überhaupt machte.

PCR-Automat © Thinkquest)

Seinen Ursprung hatte dies in einer bahnbrechenden Erfindung im Bereich der Gentechnik, der Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Dieses Anfang der 80er Jahre von Kary Mullis erfundene Verfahren erlaubte es erstmals, das zu tun, was sonst nur lebenden Zellen gelang: Einen winzigen DNA-Schnipsel so zu vervielfältigen, dass innerhalb von wenigen Stunden genügend Material selbst für die aufwendigsten Untersuchungen und Analysen vorlag. Heute ist das PCR aus der Biotechnologie nicht mehr wegzudenken. Von Aidsforschung bis zum genetischen Fingerabdruck – weltweit nutzen tausende von Forschern tagtägliche dieses Verfahren.

Doch bis es soweit kommen konnte, mussten Mullis und seine Kollegen zunächst eine wichtige Hürde überwinden: Entscheidender Bestandteil des Verfahrens war ein spezielles Enzym, die DNA-Polymerase, das man aus lebenden Mikroorganismen isoliert hatte. Doch im Laufe des komplexen PCR-Zyklus wechselten heiße und kalte Reaktionsschritte miteinander ab. Dies hatte zur Folge, dass sich nach jedem heißen Schritt die Enzyme zersetzt hatten und sie mühsam per Hand nachgefüllt werden mussten.

Auf der Suche nach einer praktikableren Lösung durchsuchten die Forscher daraufhin die Datenbank, in der – 20 Jahre vorher – auch Thomas Brock die Daten seiner neu entdeckten „Hitzemikrobe“ Thermus aquaticus hinterlegt hatte. Und prompt kam das thermophile Bakterium aus dem Yellowstone Park zu neuen Ehren. Mullis und seine Kollegen isolierten seine hitzebeständige DNA-Polymerase (Taq-Polymerase) und setzten sie in der PCR ein. Dieser entscheidende Schritt war es, der die heute übliche vollautomatische PCR erst möglich machte.

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Stand: 26.05.2001

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Extremophile
Grenzgänger im Reich der Kleinsten

Überlebenskünstler unter den Mikroben
Dem Geheimnis der Extremophilen auf der Spur

Who's Who der Extremophilen
Rekordhalter in der Welt der kleinsten Wesen

Brodelndes Inferno statt lauer Ursuppe?
Am Beginn der Evolution steht ein Fragezeichen

Arche Noah unter der Erde?
Sind Extremophile die letzten Überlebenden der Urorganismen?

Manche mögen's heiß...
Die Entdeckung einer biologischen Unmöglichkeit

Wo sind die Grenzen des Lebens?
Rätsel um die Tricks der Thermophilen

Thermophile als CO2-Filter
Wenn Algen in Schornsteinen wachsen...

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Metall-Pyranhas im Vitriol-Fluss
Leben in Säure und Schwermetallen

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