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1. Die Präzipitin-Reaktion

Der Serum-Präzipitin-Test ist eine serologische Methode zum Nachweisen von Verwandtschaft, bei der die Proteinähnlichkeit durch Antigen-Antikörper-Reaktion untersucht wird.
Da jede Art artspezifische Proteine hat, ermittelt der Test einen Vergleich der Struktur der Eiweiße, welche Rückschlüsse auf die genetische Übereinstimmung zulässt.

 

Verfahren (zur Untersuchung der Verwandtschaft zum Menschen):

Einem Testtier, welches nicht näher mit dem Menschen verwandt sein sollte, wird das aus dem menschlichen Blut entnommene Humanserum injiziert.
Im Zwischenorganismus kommt es zu einer Immunabwehrreaktion gegen die ihm körperfremden Proteine.
Einige Wochen später wird nun wiederum aus dem Blut des Testtieres ein neues Serum, das Antihumanserum mit den enthaltenen Antikörpern gegen menschliche Eiweiße, gewonnen.
Kommt dieses Antihumanserum nun mit menschlichem Blut in Kontakt, bekämpfen die Antikörper die Antigene und es kommt aufgrund des Schlüssel-Schloss-Prinzips zu einer 100-prozentigen Verklumpung der Proteine.
Gibt man das Testserum zu den Blutproben mutmaßlicher zum Menschen verwandter Arten, erfolgen jeweils unterschiedlich starke Verklumpungen.

 

Beispiel eines Präzipitin-Tests:

Zwischenorganismus: Kaninchen

Gewinnung des Humanserums --> Kaninchen --> Bildung von Antikörpern --> Gewinnung des Antihumanserums --> Hinzugeben zu Blutproben

Ergebnisse:

Testreihe                    Ausfällung

Mensch:                     100 %

Schimpanse:               85 %

Gorilla:                      64 %

Orang-Utan:              42 %

Pavian:                      29 %

Rind:                         10 %

Hirsch:                        7 %

Pferd:                         2 %

Beuteltier:                   0 %

Vogel:                        0%

 

Der Grad der Ausfällung ermöglicht Rückschlüsse auf den Grad der Verwandtschaft.

Hoher Verklumpungsgrad --> große Ähnlichkeit der Proteine --> hoher Verwandtschaftsgrad

Geringer Verklumpungsgrad --> geringe Ähnlichkeit der Proteine --> geringer Verwandtschaftsgrad

Keine Verklumpung --> keine Ähnlichkeit der Proteine --> Keine Verwandtschaft

 

2. Verwandtschaftsnachweis mithilfer der Molekularbiologie

Um Verwandtschaft mit Hilfe der Molekularbiologie nachzuweisen, überprüft man die Homologie von Makromolekülen. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten.

1.     Möglichkeit: Basensequenzanalyse

Die DNA von zwei zu vergleichenden Lebewesen wird durch die Gelektrophorese getrennt und sichtbar gemacht. Die DNA-Abschnitte wandern hierbei unter Einfluss eines elektrischen Felds durch ein Gel. Die negativ geladene DNA wird in eine Tasche gegeben, die zuvor mit Hilfe eines Kamms im Gel im Bereich der Kathode geformt wird. Je nach Größe bewegen sich die verschiedenen DNA-Abschnitte unterschiedlich schnell durch das als Molekularsieb wirkende Gel. Dabei wandern die kleinen Abschnitte am schnellsten in Richtung Anode und es entsteht ein Bandenmuster.

Werden diese nun verglichen, kann man auf Grund der Universalität der genetischen Codes eine Verwandtschaft überprüfen.

 

2.     Möglichkeit: DNA-Hybridisierung

Der DNA-Doppelstrang von zwei zu vergleichenden Lebewesen wird durch Erhitzen auf über 90°C getrennt und zerfällt in die zwei Einzelstränge. Nun wird der Einzelstrang des ersten Lebewesen mit dem Einzelstrang des zweiten Lebewesen bei der Abkühlung zusammengefügt. Kommt es zur Verbindung zweier Einzelstränge mit nur teilweise komplementären Basensequenzen, nennt man dies Hybridisierung.

Je höher die Anzahl der komplementären Basensequenzen ist, desto schneller bildet sich der neue DNA-Doppelstrang und ist umso hitzeresistenter. Eine hohe Schmelztemperatur ist ein Indiz für einen hohen Verwandtschaftsgrad. 

 

3. Genomsequenzierung

Kettenabbruchverfahren- DNA Sequenzierung

Zunächst werden vier separate Reaktionslösungen aus der unbekannten DNA, einem Primer, den Nucleotiden Thymin, Adenin Guanin und Cytin, und ein Didesoxynucleotid hergestellt. Immer  wenn sich während der Reaktion ein Didesoxynucleotid an ein Thyminnucleotid bindet, kommt es zu einem Kettenabbruch.
Die so entstandenen vier Fragmente werden nun mittels der Gelektrophorese aufgetrennt und man kann durch das Bandenmuster auf die Sequenz der DNA schließen und eine Verwandtschaft überprüfen.

Bei der Genomsequenzierung wird das Genom zunächst mit Hilfe von Restriktionsenzymen in Teilstücke zerlegt, die in künstliche Bakterienchromosomen (BACs) kloniert werden. Diese  BACs dienen nun zur Bestimmung weiterer Klone. Die einzelnen Fragmente werden dann sequenziert und durch bioinformatische (theoretische, computergestützte) Methoden zu einer Gesamtseuqenz zusammengefügt. Um nun die gewünschten Informationen zu erhalten, führt man anschließend eine DNA-Sequenzierung durch (Shotgun Sequencing).

 

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