Am 28. Februar 1953 betraten James Watson und Francis Crick zur Mittagszeit eine Kneipe in Cambridge und verkündeten, sie hätten das Geheimnis des Lebens geknackt. Ihr zweiseitiger Aufsatz in Nature drei Wochen später skizzierte eine Doppelhelix aus zwei komplementären Strängen, Base an Base gepaart — Adenin mit Thymin, Cytosin mit Guanin — und schloss mit der heute berühmten Untertreibung, diese Paarung „lege unmittelbar einen möglichen Kopiermechanismus für das genetische Material nahe“. Speicherung und Vererbung fielen in einem einzigen Molekül zusammen.
DNA ist ein Polymer aus Nukleotiden: Desoxyribose und Phosphat tragen das Rückgrat, eine von vier Basen ragt nach innen. Die Watson-Crick-Paarung — A mit T über zwei Wasserstoffbrücken, C mit G über drei — verriegelt zwei komplementäre Stränge zu einer Helix von 3,4 nm Ganghöhe und zehn Basenpaaren pro Windung. Die Geometrie war auf Rosalind Franklins Röntgenbeugungsaufnahme Photo 51 längst sichtbar; Watson bekam sie ohne ihr Einverständnis zu Gesicht. Sie starb 1958 mit siebenunddreißig an Eierstockkrebs, der Nobelpreis 1962 ging an Watson, Crick und Wilkins. Die DNS-Replikation ist semikonservativ (Meselson-Stahl, 1958): jeder Elternstrang dient als Vorlage für einen neuen Tochterstrang, jede Tochterhelix behält einen alten und einen neuen Strang. Die Maschinerie ist aufwendig — Helikase wickelt auf, Primase setzt RNA-Primer, Einzelstrang-Bindeproteine halten die Stränge offen, Topoisomerase löst die Überdrehung, Polymerase synthetisiert, Ligase verknüpft Fragmente — und die drei Milliarden Basenpaare des menschlichen Genoms werden in den sechs bis acht Stunden der S-Phase aus Tausenden Replikationsursprüngen parallel kopiert. Die Genauigkeit ist außerordentlich: die Polymerase liest beim Synthetisieren Korrektur, die Mismatch-Reparatur räumt im Nachhinein auf, die Restfehlerrate bleibt bei rund eins zu 10⁹ Basen. Histone packen den Strang zu Nukleosomen, Nukleosomen zu Chromatin, Chromatin zu den 23 Chromosomenpaaren einer menschlichen Zelle, während UV, ionisierende Strahlung und oxidative Stoffwechselprodukte die DNA fortlaufend beschädigen — und ein Bataillon von Reparaturwegen (Basen-Exzision, Nukleotid-Exzision, Doppelstrangbruch, Mismatch) den Schaden wieder beseitigt. Versagen diese Wege, folgen Krebs und erbliche Erkrankungen wie Xeroderma pigmentosum.
Sequenzieren ist von drei Milliarden Dollar für das erste Referenz-Humangenom (1990–2003) auf unter tausend Dollar für ein persönliches gefallen, und der Preissturz trägt Neugeborenen-Screening, Krebs-Genomdiagnostik, Pharmakogenomik, Ahnenforschung und forensische Identifizierung. CRISPR-Cas9 — billiges, sequenzspezifisches Schneiden — hat in elf Jahren den Sprung vom Labortisch zur FDA-zugelassenen Therapie geschafft, mit Casgevy gegen Sichelzellanämie zugelassen 2023. AlphaFold (DeepMind, 2020) liest Proteinsequenzen und sagt die dreidimensionale Struktur mit nahezu experimenteller Genauigkeit voraus — ein fünfzig Jahre offenes Problem, in einem neuronalen Netz geschlossen. Die Helix, die Watson und Crick auf der Rückseite eines Kneipengesprächs skizzierten, ist heute industrielles Substrat.