Am 8.07.2021 fand das Genetikpraktikum für die Stufe 12 unter dem Motto „Introns und die Evolution?! – Eine Reise zu den eigenen Genen“ statt. Frau Dr. Schlich leitete dieses Projekt und insgesamt haben sich zehn Schülerinnen dazu angemeldet.

In Vorbereitung auf den Tag hielten wir bereits während der Homeschooling-Phase mehrere Onlinekonferenzen ab, um ein Praktikumsskript zu bearbeiten und den Ablauf des Projekttages durchzusprechen.

Am besagten Donnerstag starteten wir damit, Zellen aus der Mundschleimhaut zu entnehmen, indem wir unseren Mund mit Salzwasser spülten. Da unsere Gruppe nur aus Schülerinnen bestand, nahmen wir zusätzlich Proben von männlichen Schülern und Lehrern. Dieses Gemisch zentrifugierten wir und erzielten somit, dass die Flüssigkeit und die festen Zellen sich trennten. Die Flüssigkeit konnten wir abschütten, da sie für den weiteren Verlauf des Praktikums nicht von Nutzen war. Zu den Zellen gaben wir die InstaGene Matrix hinzu, welche verhindern sollte, dass beim späteren Erhitzen die DNA durch zelleigene Enzyme abgebaut wird.

Zunächst erhitzten wir unsere Suspension aus Zellen und der InstaGene Matrix auf 56°C, um die Zellen von einander zu lösen und ihre Membranen weicher zu machen. Daraufhin erfolgte eine Erhitzung auf 100°C, um die Zellmembranen aufzubrechen und die DNA aus den Zellkernen zu extrahieren. Die Reaktionsröhrchen kamen erneut in die Zentrifuge, sodass sich die Zellreste mit der InstaGene Matrix am Boden absetzten. Mithilfe von Pipetten füllten wir die Flüssigkeit um und versetzten sie mit dem Mastermix. Diesen benötigten wir für die PCR (Polymerase Chain Reaction), eine Möglichkeit um unsere extrahierte DNA zu vervielfältigen. Der Mastermix enthält dazu unter anderem DNA-Bausteine. In einem Thermocycler starteten wir die PCR, welche drei Stunden dauerte.

Diese Zeit nutzten wir, um ein Agarosegel für die Gelelektrophorese herzustellen. Nach der PCR färbten wir die entstandenen Produkte orange ein, um sie nach der Gelelektrophorese unter UV-Licht gut sichtbar zu machen. Während diesem Prozess trennen sich DNA-Sequenzen in unterschiedliche Längenabschnitte auf, da das Agarosegel wie ein Sieb funktioniert, bei dem kürzere DNA-Fragmente weiter durchrutschen können als längere.

Der DNA-Abschnitt, den wir untersucht haben, ist die so genannte Alu-Sequenz, welche auf nichtcodierenden Bereichen unserer DNA liegt. Sowohl deren Herkunft, als auch Funktion, sind bisher noch unerforscht, allerdings hat ihr (Nicht-)Vorhandensein weder positive, noch negative Auswirkungen auf einen Organismus. Dadurch, dass die DNA eines Menschen die Kombination der väterlichen und mütterlichen DNA ist, haben Menschen die Alu-Sequenz entweder gar nicht, einmal oder zweimal.

Das Ergebnis unserer Gelelektrophorese lautete wie folgt: Die „Population“, welche wir untersuchten, bestand aus 16 Menschen. Davon kam das homozygot positive Ergebnis, also das zweifache Vorhandensein der Alu-Sequenz, gar nicht vor. Sieben Menschen waren heterozygot, besaßen sie demnach einmal, und neun homozygot negativ. Mit der Hardy-Weinberg-Gleichung berechneten wir, ob sich unsere Population in einem „genetischen Gleichgewicht“ befand. Unsere Ergebnisse verglichen wir in einer US-amerikanischen Datenbank mit den Ergebnissen anderer „Populationen“ auf der ganzen Welt.

Der Tag war sehr spannend und lehrreich und das Arbeiten mit molekularbiologischen Methoden hat uns großen Spaß gemacht. Dafür danken wir Frau Dr. Schlich recht herzlich, die den Praktikumstag sehr gut angeleitet hat und wir hoffen, dass die kommenden Jahrgänge ebenfalls diese Möglichkeit erhalten werden.