Oswald Avery

Oswald Avery (1937)

Oswald Theodore Avery (* 21. Oktober 1877 in Halifax, Nova Scotia; † 2. Februar 1955 in Nashville, Tennessee) war ein kanadischer Mediziner. Er promovierte 1904 an der Columbia University in New York City. Nach einer Phase als praktizierender Arzt war Avery 1913–1947 am Rockefeller Institute of Medical Research wissenschaftlich tätig. In den Jahren 1929/1930 war er Präsident der American Association of Immunologists.

Dort konnte er 1944 in Zusammenarbeit mit Colin MacLeod und Maclyn McCarty mit Hilfe eines eleganten Experiments an Pneumokokken ein erstes starkes Indiz dafür erbringen, dass die DNA und nicht, wie man bis dahin annahm, Proteine Träger der Erbinformation sind. Die drei Forscher begründeten damit die moderne Molekulargenetik.

Der Hintergrund

Vor Averys Versuch war unklar, welche Substanzklasse Träger der Erbinformation ist. Allgemein wurden Proteine favorisiert, da diese in der Zelle allgegenwärtig und an allen Stoffwechselfunktionen beteiligt sind. Die ebenfalls in großen Mengen in den Chromosomen vorhandene DNA erschien als Erbsubstanz weniger geeignet, da sie aus nur vier verschiedenen Nukleotiden besteht (Proteine hingegen aus 20 Aminosäuren), die zudem in gleichen Anteilen vorhanden zu sein schienen, und ihre komplexe Struktur (Doppelhelix) noch nicht bekannt war. Avery entwickelte einen genial einfachen, in seiner Aussagekraft aber eindeutigen Versuch, der noch heute als hervorragendes Beispiel logischen Experimentierens gilt.

Der Versuch

Schema des Versuchs zum "transformierenden Prinzip"

Der Versuch Averys fand 1944 an Pneumokokken (bakteriellen Erregern der Lungenentzündung) statt. Er basierte auf Versuchen, die Frederick Griffith 1928 beschrieb. Griffith arbeitete mit zwei Stämmen von Pneumokokken, dem virulenten S-Stamm, welcher über eine schützende Schleimkapsel verfügt, die der Bakterienkolonie ein glattes, glänzendes Aussehen verleiht und die deshalb smooth (S) genannt wurde, sowie dem nonvirulenten R-Stamm (R36A), Bakterien ohne Schleimkapsel und daher mit rauer Oberfläche, die rough (R) bezeichnet wurden. Griffith injizierte Mäusen eine lebendige R-Stamm Kultur zusammen mit durch Hitze getöteten S-Pneumokokken, worauf die Mäuse starben und eine Kultur des Herzblutes dieser Mäuse zeigte wieder lebendige S-Stamm-Pneumokokken. Dawson und Sia konnten diese Transformation in vitro durchführen. Alloway führte diese Transformation mit Zellextrakt durch. Avery und seine Mitarbeiter Colin MacLeod und Maclyn McCarty an der Rockefeller Universität (damals Rockefeller Institut) in New York wollten nun die chemische Beschaffenheit der transformierenden Substanz (Transforming Principle) aufklären, indem sie den Zellextrakt vor der Transformation mit unterschiedlichen Enzymen behandelten. Eines dieser Enzyme hatte eine, von Greenstein 1940 beschriebene, Desoxyribonucleodepolymerase-Aktivität. Nur diese neutralisierte die Transformationsaktivität des Extraktes, während Trypsin, Chymotrypsin, Ribonuklease, Phosphatase und Esterase ohne Wirkung bezüglich Transformationsaktivität blieben. Sie konnten ferner zeigen, dass alle Nachkommen die S-Eigenschaften vererbt bekommen und dass die Wiederholung des Experiments mit Extrakten aus diesen Nachkommen zu gleichen Ergebnissen führte.

Interpretation

Dieser Versuch beweist, dass die genetische Information auf der DNA liegen muss, da die R-Zellen eine Information von den S-Zellen brauchten, damit sie eine Schleimkapsel ausbilden, sprich zu S-Zellen werden können. Und nur die DNA ermöglichte es, R- zu S-Zellen zu transformieren. Beim Gegenbeispiel mit einem Enzym wurde noch deutlicher, dass die genetische Information in der DNA liegen muss, da sich bei Zugabe einer DNAse nur R-Zellen entwickeln, weil die DNA durch das Enzym abgebaut wurde.

Publikationen

• The specific action of a bacterial enzyme on pneumococci of Type III. Science 72 (1930):151-152
• Oswald T. Avery, Colin M. MacLeod und Maclyn McCarty: Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III. In: Journal of Experimental Medicine. Bd. 79, Nr. 2, 1944, S. 137–158, PMID 19871359.
• Maclyn McCarty und Oswald T. Avery: Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. II. Effect of Desoxyribonuclease on the biological activity of the transforming substance. In: Journal of Experimental Medicine. Bd. 83, Nr. 2, 1946, S. 89–96, PMID 19871520.

Literatur

• Michaela Scherr, Dietmar Scherr: Meilenstein der Molekularbiologie: Das 'Avery-Experiment'. In: Biologie in unserer Zeit 33(1) (2003), S. 58–61, ISSN 0045-205X
• Maclyn McCarty: The Transforming Principle – Discovery that Genes are made of DNA, W.W. Norton Company, 1985, ISBN 0-393-01951-9