Wissenschaftlicher Hintergrund


Was ist DNA?

Was ist der genetische Fingerabdruck?

Wie funktioniert der Vaterschaftstest?

Was ist DNA?

DNA (engl. Abkürzung für de-oxyribonucleic acid) ist die Substanz der Vererbung, und zwar universell in der gesamten belebten Natur. Ähnlich wie Rezepte eines Kochbuches liefert die DNA dabei den Lebewesen lediglich Anleitungen (= Gene), z.B. über den Aufbau des Organismus oder wie der Stoffwechsel ablaufen soll etc.

Die DNA setzt sich aus nur 4 verschiedenen Bausteinen zusammen: A, T, G und C (Adenosin, Thymin, Guanosin, Cytosin). Sie stellen das genetische Alphabet dar. Der Informationsgehalt der DNA liegt in der Aufeinanderfolge (=Sequenz) dieser 4 Bausteine begründet. Die DNA-Sequenz bestimmt somit alle Merkmale eines Organismus.

Die DNA des Menschen ist auf je 23 doppelte ( = 46) Chromosomen aufgeteilt. Dabei stammt jeweils ein Chromosom aus der mütterlichen Eizelle, das andere wird von der Spermienzelle des Vaters beigesteuert.

Für einen Überblick über die Menge an Informationen, die in einem einfachen Satz von Chromosomen (=23) gespeichert sind, mag folgende Abschätzung dienen: Die Anzahl der Bausteine beträgt ca. 3 Milliarden, entspricht also 300 Bänden á 1000 Seiten mit je 10.000 Buchstaben. Die doppelte Menge dieser Information befindet sich in jeder Körperzelle des Menschen!

Nicht alle Bausteine jedoch stellen Rezepte (= Gene) zum Aufbau der Körperzelle dar: Nur ca. 5-10% der Gesamtmenge an DNA erfüllt diesen Zweck, der grosse Rest ist in sog. “nicht-kodierender” DNA-Sequenz zu finden. Diese nicht-kodierenden Bereiche erfüllen z.T. regulatorische Funktionen, zum grössten Teil ist deren Funktion jedoch noch nicht bekannt.

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Was ist der genetische Fingerabdruck?

Ebenso wie das äussere Erscheinungsbild des Menschen bzw. seiner Vorfahren hat sich im Laufe der Jahrtausende auch die DNA verändert. Diese Veränderungen (=Mutationen) gehen auch heute noch stetig weiter. So wird verständlich, dass die Gesamtheit der DNA eines jeden Menschen einzigartig ist.

Sehr häufig finden sich in den o.a. “nicht-kodierenden” Bereichen der DNA Abschnitte, die aus wenigen bis vielen Wiederholungen kurzer Einheiten von DNA-Bausteinen (z.B. ATGC) bestehen. Diese Wiederholungen nennt man STR (Short Tandem Repeats), die Bereiche auf dem Chromosom, wo sich diese STR´s befinden, demzufolge auch “STR-Region” oder “STR-Locus” (Locus = Ort; Mehrz. Loci). Auf den menschlichen Chromosomen befinden sich Hunderte solcher STR-Loci, von denen die meisten jedoch für DNA-Typisierungen nicht verwendet werden. Jeder Mensch besitzt identische STR-Loci, die Anzahl der STR´s in einem STR-Locus dagegen ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich.

Mit Hilfe von molekularbiologischen Methoden ist es möglich, die genaue Anzahl der STR´s in einem bestimmten STR-Locus zu ermitteln. Wegen des doppelt vorhandenen Chromosoms erhält man für jeden STR-Locus immer auch zwei STR´s. Nach internationaler Übereinkunft werden die STR´s mit der Zahl benannt, die der Anzahl ihrer wiederholten Einheiten entspricht. Bestimmt man die STR´s für viele verschiedene STR-Loci, vorzugsweise auf verschiedenen Chromosomen gelegen, so erhält man ein für jeden Menschen individuelles STR-Muster, den sog. “genetischen Fingerabdruck”. In der Praxis wird der genetische Fingerabdruck als Tabelle dargestellt, in der die verschiedenen STR-Loci (bzw. deren Abkürzungen) mit den für eine bestimmte Person ermittelten Zahlenwerten (= den STR´s) aufgeführt werden.

Wenn man eine genügend grosse Anzahl von STR-Loci untersucht (> 10), besitzt jeder auf der Erde lebende Mensch seinen eigenen, unveränderlichen “genetischen Fingerabdruck” (Ausnahme: ein-eiige Zwillinge). Auch Vollgeschwister, obwohl zu 50% genetisch gleich, können mit ausreichend grosser Sicherheit unterschieden werden.

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Wie funktioniert der Vaterschaftstest?

Die doppelten (aber nicht identischen!) Chromosomen in jeder Körperzelle des Menschen können nach mütterlicher bzw. väterlicher Herkunft unterschieden werden. Dies geschieht derart, dass bei allen Beteiligten (Beispiel: Mutter, Kind A, Kind B, vermeintl. Vater) die Anzahl der wiederholten Einheiten (= STR´s) bei einer großen Anzahl von STR-Loci ermittelt wird:

Schematische Darstellung für einen STR-Locus:

Mutter
3 / 8
Vater
6 / 9
Kind A
3 / 6
Kind B
7 / 8

Im o.a. Beispiel erkannt man, dass Kind A von der Mutter das Chromosom mit 3 STR´s erhalten haben muss, während Kind B von der Mutter das Chromosom mit 8 STR´s bekam. Das jeweils andere Chromosom (“6” bei Kind A, “7” bei Kind B) muss demnach vom wahren Vater der Kinder stammen. Das bedeutet, dass der wahre Vater von Kind A ein Chromosom mit 6 STR´s aufweisen muss (trifft zu für “Vater”), während der wahre Vater von Kind B ein Chromosom mit 7 STR´s besitzen muss (trifft nicht zu für “Vater”). Der Mann “Vater” kommt demnach als Vater von Kind A in Frage (“kann nicht ausgeschlossen werden”), als Vater von Kind B jedoch nicht (Ausschlusskonstellation: “Vater” besitzt kein Merkmal gemeinsam mit Kind B).

Nach diesem Prinzip werden die Beteiligten eines Vaterschaftsfalles mit einer Vielzahl von weiteren STR-Systemen typisiert. Für eine Beurteilung der Vaterschaft existieren letztendlich nur zwei mögliche Ergebnisse:

1. haben Vater und Kind in jedem untersuchten STR-Locus mindestens ein STR (= mind. 1 Merkmal) gemeinsam, so kann der Mann von der Vaterschaft nicht ausgeschlossen werden.

2. stimmen dagegen in mindestens vier STR-Loci die STR´s zwischen Vater und Kind nicht überein, so kann der Mann nicht biologischer Vater des Kindes sein; er ist von der Vaterschaft auszuschliessen.

Bei Vorliegen von Ergebnis 1 schliesst sich zwingend eine statistische Betrachtung der Vaterschafts-Wahrscheinlichkeit an, denn das gemeinsame Besitzen von Merkmalen ist natürlich kein Beweis für die Vaterschaft: Offensichtlich kommt jeder Mann, der in unserem Beispiel das Merkmal “6” aufweist, als Vater in Frage. Sollte dieses Merkmal “6” in der Bevölkerung z.B. mit der Häufigkeit 20 % vorkommen, so ist die Wahrscheinlichkeit der Vaterschaft in diesem einen System mit 80 % anzusetzen (80 % aller Männer besitzen dieses Merkmal nicht). Sollte es sich jedoch bei dem Merkmal “6” um ein sehr seltenes Merkmal handeln, so ist natürlich die Aussagekraft hinsichtlich der Vaterschaftswahrscheinlichkeit wesentlich höher.

Da für unseren Vaterschaftstest eine Vielzahl von verschiedenen STR-Loci (mindestens 16) verwendet wird, ergibt sich dann in aller Regel eine extrem hohe kumulierte Wahrscheinlichkeit für die Vaterschaft (> 99,999 %). Dieser Wert steht gleichbedeutend für eine praktisch erwiesene Vaterschaft.

Im Gegensatz dazu liegt bei Ergebnis 2 ein eindeutiger Beweis für die Nicht-Vaterschaft vor; eine Berechnung der Ausschlusswahrscheinlichkeit ist nicht erforderlich.

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