Das nachhaltige DNA-Modell

Die DNA und ihre Struktur, die 1953 entdeckt wurde, sind zum Symbol für die Lebenswissenschaften geworden. Jeder kennt Grafiken, die die Doppelhelix mehr oder weniger maßstabs- und naturgetreu darstellen. Auch viele Modelle sind bekannt und einige sogar käuflich erhältlich.
Chemisch handelt es sich bei der DNA um ein langes Kettenmolekül, das aus den Estern der Phosphorsäure und dem Zucker Desoxyribose gebildet wird. Seitlich an diese Kette sind die sogenannten Kernbasen chemisch mit den Zuckermolekülen verknüpft. Die Evolution hat sich auf vier Basen beschränkt (A, T und G, C). A und T sowie G und C bilden über Wasserstoff-Brücken jeweils ein Basenpaar, wodurch der Doppelstrang entsteht. In der wechselnden Reihenfolge der Basen steckt die genetische Information für das jeweilige Lebewesen.

Die molekulare Struktur der DNA ist relativ einfach, der geometrische Aufbau ist dagegen etwas komplizierter. Es handelt sich um eine Helix, die nochmals verdrillt wird. So entsteht diese etwas asymmetrisch anmutende Struktur. Der Durchmesser des Moleküls beträgt 2 nm. Die Höhe einer Wendel, also ein Umlauf um 360°, erreicht 3,4 nm und wird aus zehn Basenpaaren gebildet, die auch als Ebenen bezeichnet werden.

Bei einer Vergrößerung um den Faktor 3 ergeben sich folgende Proportionen:
Durchmesser: 6 nm; Höhe: 10,2 nm; Höhe einer Ebene: ca. 1 nm. Wird weiter um den Faktor 107 vergrößert, dann entspricht 1 nm einem Zentimeter. Mit diesen Daten lassen sich maßstabsgetreue Modelle im Zentimeter-Bereich herstellen. Eine besondere Herausforderung ist der Bau von Modellen, die nur aus Holz und damit umweltfreundlich und nachhaltig sind. Holzstücke mit 6 cm Länge und einer Dicke von 1 cm bilden die Ebenen. Aus den geometrischen Daten lässt sich ableiten, wie diese miteinander verbunden werden müssen, damit sich die naturgetreue Struktur ergibt. Über die entsprechend gebohrten Löcher und die Steckverbindung bildet sich dann die gewünschte Form.

Da die Ebenen jeweils aus einem Basenpaar, also aus zwei unterschiedlichen Basen gebildet werden, sind die Holzstücke zweifarbig. So lässt sich die Kodierung der genetischen Information als Schema darstellen.

Das Modell gibt auch die räumliche Anordnung der Basenpaare wieder, die zu dem Strukturphänomen der großen und kleinen Furche führen. Auf die Verknüpfung der Ebenen mit der Molekülkette aus Phosphorsäure und Desoxyribose wurde verzichtet, um das Modell nicht zu kompliziert werden zu lassen. Zwei entsprechend befestigte und mitlaufende Ketten aus Holzperlen können nach individuellem Geschmack jedoch hinzugefügt werden.