Sie haben ungefähr 50 Billionen Zellen in Ihrem Körper. Fast alle von ihnen haben DNA in sich – zwei Meter davon sogar. Wenn Sie all diese DNA Ende-an-Ende aneinanderreihen würden, hätten Sie eine Schnur, die lang genug ist, um die Erde zweieinhalb Millionen Mal zu umrunden. Doch irgendwie wird diese DNA fest genug verpackt, um nicht nur in Ihren Körper zu passen, sondern auch in die winzigen Kerne der Zellen, aus denen Ihr Körper besteht. Ihr Körper bewältigt dies auf die gleiche Weise, wie Sie es schaffen würden, eine Sammlung von Seilen oder einen Regenbogen aus Garnen zu organisieren: Er spult die Stränge auf und schlingt sie zusammen.
Die Struktur der DNA
Ein einzelnes DNA-Molekül besteht aus einer langen Kette von Adenin-, Cytosin-, Guanin- und Thymin-Molekülen, die mit Zucker- und Phosphatgruppen verbunden sind. DNA-Moleküle existieren selten allein; sie sind normalerweise in komplementären Strängen gepaart, die in der berühmten Doppelhelix-Konfiguration umeinander gewunden sind. Wie zwei Fadenstränge bietet die doppelsträngige DNA eine Art chemischen Schutz, der die beiden zusammen stärker macht als einen für sich. Diese Doppelstrangbildung ist der erste Mechanismus, um DNA in einem engen Paket zu verpacken, wodurch die Länge von zwei Metern auf einen Meter reduziert wird.
Nukleosomen
Wenn Sie 50 Meter Faden hätten, würden Sie ihn nicht einfach auf einen Haufen werfen wollen. Stattdessen nimmst du eine Spule und wickelst den Faden darum. Das ist dasselbe, was Ihr Körper mit DNA macht. Es verwendet Molekülgruppen, die Histone genannt werden, als Spulen für die DNA. Die Situation ist jedoch etwas komplizierter als Ihre Fadenspule, da Ihr Körper zu unterschiedlichen Zeiten auf verschiedene Teile Ihrer DNA zugreifen kann. Anstelle einer einzigen großen Spule, die viel ausgepackt werden müsste, um irgendwo in die Mitte zu gelangen, macht Ihr Körper viele kleine Spulen, die eine Schleife nach der anderen in Ihrer DNA bilden. Diese winzigen Schleifen aus gespulter DNA werden Nukleosomen genannt, und jedes Chromosom hat Hunderttausende davon. Die resultierende Struktur wird allgemein als "Perlenkette" bezeichnet. Dieses Aufspulen reduziert die Länge der DNA von etwa einem Meter auf etwa 14 Zentimeter.
Die 30-nm-Faser
Der nächste Schritt der DNA-Komprimierung ist noch nicht so gut verstanden, obwohl die Ergebnisse bekannt sind. Irgendwie winden sich die Nukleosomen umeinander, vielleicht wie Blütenblätter eines Gänseblümchens, wenn jedes Blütenblatt ein vertikales Nukleosom wäre. Dann drehen sich die kreisförmigen Schlingen der Nukleosomen übereinander. Das Ergebnis ist eine Struktur, die als 30-Nanometer-Faser bezeichnet wird, weil es sich um eine Schnur mit einem Durchmesser von 30 Milliardstel Metern handelt. Diese 30-Nanometer-Faser schlingt sich dann um sich selbst, und die Schlingen schlingen sich dann wieder um sich selbst – jetzt eher wie ein Garnstrang als eine Fadenspule. Dieser Grad an Coiling reicht aus, um die DNA in den Zellkern zu passen.
Metaphase
Wenn sich eine Zelle teilt, teilt sie sich in zwei perfekte Kopien ihrer selbst. Diese beiden perfekten Kopien enthalten zwei DNA-Sätze. Um sich auf die Duplikation vorzubereiten, werden die Chromosomen noch weiter kondensiert und reihen sich in einer zellulären Lebensphase namens Metaphase aneinander. In der Metaphase hat die DNA so viele Schleifen über Schleifen, dass sie auf ein Zehntausendstel ihrer ursprünglichen Länge komprimiert wird. Diese komprimierten Formen waren die erste Form von DNA, die entdeckt wurde.