Genetischer Fingerabdruck: Ablauf und Anwendung

Der genetische Fingerabdruck, auch DNA-Profil genannt, ist ein Muster aus bestimmten DNA-Abschnitten, das sich von Mensch zu Mensch unterscheidet. Eineiige Zwillinge ausgenommen, besitzt kein Mensch dasselbe Muster. Der Name erinnert an den klassischen Fingerabdruck, der ebenfalls für jeden Menschen einzigartig ist. Anders als dieser lässt sich ein DNA-Profil aber aus winzigen Spuren gewinnen, etwa aus einem Blutstropfen oder einem Haar mit Wurzel.

Entscheidend ist: Beim genetischen Fingerabdruck wird nicht das gesamte Erbgut gelesen. Untersucht werden nur kurze, ausgewählte Abschnitte, die sich zwischen Personen besonders stark unterscheiden. Aus ihnen entsteht ein Profil, das man mit anderen Profilen vergleichen kann. Es verrät kaum etwas über Aussehen, Krankheiten oder Eigenschaften der Person, sondern dient der Identifizierung und dem Abgleich von Verwandtschaft.

Entwickelt wurde das Verfahren in den 1980er Jahren vom britischen Genetiker Alec Jeffreys. Heute gehört der genetische Fingerabdruck zu den wichtigsten Methoden der Kriminalistik, der Abstammungsprüfung und der Identifizierung von Personen. Möglich wurde seine breite Anwendung vor allem durch die PCR, mit der sich winzige DNA-Mengen vervielfältigen lassen.

Die Grundlage des genetischen Fingerabdrucks sind nichtcodierende DNA-Abschnitte, die aus kurzen, vielfach hintereinander wiederholten Basenfolgen bestehen. Man nennt sie Mikrosatelliten oder STR, kurze Tandemwiederholungen. Ein Beispiel ist die Folge GATA, die an einer Stelle des Erbguts fünf bis fünfzehn Mal hintereinander vorkommen kann. Die Anzahl der Wiederholungen ist von Mensch zu Mensch verschieden.

Jeder Mensch trägt an jeder dieser Stellen zwei Varianten, eine vom Vater und eine von der Mutter. Weil die Anzahl der Wiederholungen so unterschiedlich ausfallen kann, ergeben sich viele Kombinationen. Betrachtet man mehrere solcher Stellen gleichzeitig, wird die Wahrscheinlichkeit, dass zwei nicht verwandte Menschen in allen übereinstimmen, extrem klein. In der Praxis werden heute mindestens etwa ein Dutzend Stellen untersucht.

Weil Kinder je eine Variante von Vater und Mutter erben, taucht jede Variante eines Kindes bei einem Elternteil auf. Das nutzt man bei Vaterschaftstests: Passt keine Variante des Kindes zum möglichen Vater, kann er nicht der leibliche Vater sein. Im anderen Fall wird berechnet, wie wahrscheinlich die Vaterschaft ist.

Zuerst wird aus der Probe die DNA isoliert. Dafür genügen sehr kleine Mengen, zum Beispiel aus Speichel, Blut, Haarwurzeln oder Hautzellen. Die Zellen werden aufgeschlossen, und die DNA wird von anderen Zellbestandteilen getrennt. Anschließend werden die ausgewählten Wiederholungsbereiche mit Hilfe der PCR gezielt vervielfältigt, damit genug Material für die Auswertung vorliegt.

Danach werden die entstandenen DNA-Fragmente nach ihrer Länge getrennt. Bei der Gelelektrophorese wandern die Fragmente durch ein Gel, an das eine elektrische Spannung angelegt wird. Kurze Fragmente wandern schneller und weiter als lange. Es entsteht ein Muster aus Banden, deren Lage verrät, wie viele Wiederholungen eine Variante enthält. In modernen Laboren übernehmen das automatische Geräte mit Kapillaren und Farbmarkierungen.

Zum Schluss wird das Profil mit Vergleichsproben abgeglichen, zum Beispiel mit der Probe einer verdächtigen Person oder mit Datenbankeinträgen. Stimmen alle untersuchten Stellen überein, ist die Probe sehr wahrscheinlich von derselben Person. Weicht schon eine Stelle deutlich ab, wird die Person ausgeschlossen.

In der Kriminalistik vergleichen Ermittler DNA-Spuren vom Tatort mit dem Profil einer verdächtigen Person. Stimmen beide überein, ist die Person als Verursacher der Spur sehr wahrscheinlich. Ebenso wichtig ist die entlastende Wirkung: Unterscheiden sich die Profile, wird eine Person als Verursacher ausgeschlossen. In Deutschland führt das Bundeskriminalamt dafür eine DNA-Analyse-Datei.

Bei Vaterschaftstests wird das Profil des Kindes mit dem von Mutter und möglichem Vater verglichen. Auch bei der Identifizierung von Opfern, etwa nach Unglücken, oder von Vermissten hilft der Vergleich mit Verwandten. In der Tierzucht lässt sich die Abstammung von Rassehunden und Zuchtpferden prüfen, und im Artenschutz kann man feststellen, von welcher Tierart ein Produkt stammt.

Die Tabelle fasst die wichtigsten Anwendungsbereiche zusammen. Gemeinsam ist allen Anwendungen, dass das Verfahren eine Frage der Übereinstimmung beantwortet: Stammt diese Probe von dieser Person, oder sind diese beiden Personen verwandt?

Ein DNA-Profil liefert keine absolute Gewissheit, sondern eine Wahrscheinlichkeit. Die Aussagekraft hängt davon ab, wie viele Stellen untersucht wurden und wie häufig die gefundenen Varianten in der Bevölkerung sind. Je mehr seltene Varianten übereinstimmen, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein zufälliger anderer Mensch dasselbe Profil hat.

Verwandte haben ähnliche Profile, weil sie viele Varianten gemeinsam erben. Eineiige Zwillinge besitzen dasselbe Erbgut und daher in der Regel auch denselben genetischen Fingerabdruck. Hier stößt das Verfahren an Grenzen, weil es Zwillinge nicht unterscheiden kann. Auch Mischspuren von mehreren Personen machen die Auswertung schwieriger.

Hinzu kommen rechtliche und ethische Fragen. Wer darf eine Probe nehmen, wie lange dürfen Profile gespeichert werden, und wer hat Zugriff? In Deutschland gelten dafür strenge Regeln. Sie sollen verhindern, dass sensible persönliche Daten missbraucht werden. Der Datenschutz spielt daher bei DNA-Analysen eine wichtige Rolle.

Ein häufiger Fehler ist die Annahme, beim genetischen Fingerabdruck werde das ganze Genom gelesen. Tatsächlich werden nur ausgewählte, kurze Abschnitte untersucht. Deshalb sagt das Profil auch nichts über Eigenschaften wie Haarfarbe oder Krankheiten aus. Es dient der Wiedererkennung, nicht der Beschreibung einer Person.

Ein zweiter Fehler: Der genetische Fingerabdruck wird mit dem Fingerabdruck der Fingerkuppen verwechselt. Beide sind individuell, beruhen aber auf völlig verschiedenen Merkmalen. Der klassische Fingerabdruck ist ein Hautmuster, der genetische Fingerabdruck ein Muster in der DNA.

Der dritte Fehler betrifft die Sicherheit. Ein DNA-Treffer gilt nicht als hundertprozentiger Beweis. Er ist ein starkes Indiz, dessen Wert von der Zahl der untersuchten Stellen und der Qualität der Probe abhängt. Auch Verunreinigungen der Probe können das Ergebnis verfälschen, deshalb arbeiten Labore sehr sorgfältig.

Im Alltag begegnet dir der genetische Fingerabdruck vor allem in Nachrichten und Krimis. Auch bei Familienfragen kommt er vor, etwa bei Vaterschaftsfeststellungen. Wer privat einen Test machen möchte, sollte beachten, dass heimliche Tests in Deutschland rechtlich eingeschränkt sind, weil das Recht auf informationelle Selbstbestimmung gilt.

In der Kriminalistik hat der Fingerabdruck der DNA schon viele alte Fälle gelöst und auch Unschuldige entlastet. Allerdings ist die Wirklichkeit nüchterner als im Fernsehen: Die Auswertung braucht Zeit, und nicht jede Spur lässt sich auswerten. Zudem ist ein Treffer nur ein Baustein, den Gerichte zusammen mit anderen Beweisen bewerten.

Auch in der Forschung hat die Methode ihren Platz. Mit DNA-Profilen lassen sich Verwandtschaftsverhältnisse bei Wildtieren prüfen, Bestände bedrohter Arten schätzen oder Lebensmittel auf ihre Herkunft kontrollieren. Das Verfahren ist also ein vielseitiges Werkzeug und nicht nur für Verbrechen gedacht.