16S rDNA ist ein Abschnitt prokaryotischer DNA, der für ein Gen kodiert, das in allen Bakterien vorkommt. Bakterien sind prokaryotisch, das heißt, sie enthalten keinen Zellkern oder Organellen, sodass die DNA innerhalb dieser einzelligen Organismen frei schwimmt. Das 16S rDNA-Gen kodiert für einen RNA-Strang, der einen Teil des Ribosoms bildet. Dieser RNA-Strang wird als ribosomale RNA oder rRNA bezeichnet. Das r in der 16S rDNA steht auch für ribosomal und zeigt, dass es sich um ein Gen handelt, das einen Teil eines Ribosoms innerhalb der Bakterienzelle kodiert.
Ribosomen bestehen aus zwei Untereinheiten, der kleinen Untereinheit und der großen Untereinheit. Wenn sich die beiden Untereinheiten verbinden, wird Boten-RNA (mRNA) zugeführt und in Proteine übersetzt. Innerhalb von Bakterienzellen bildet die vom 16S-rDNA-Gen transkribierte rRNA die kleine Untereinheit des Ribosoms. Die 23S-rDNA- und 5S-rDNA-Gene kodieren für die rRNA, die die große Untereinheit des Ribosoms bildet.
Es gibt mehrere Gründe, warum das 16S-rDNA-Gen als nützlich angesehen wird. Der erste ist, dass die meisten Wissenschaftler heute DNA verwenden, um Organismen zu charakterisieren, anstatt physikalische Eigenschaften zu verwenden. Zweitens kommt dieses Gen nur in Bakterienzellen vor, was bedeutet, dass es nützlich ist, um festzustellen, ob eine Zelle bakteriell oder von einer Pflanze, einem Tier oder einem Pilz stammt. Schließlich ist es im Vergleich zu anderen Genen in Bakterien ziemlich kurz, was die Sequenzierung viel einfacher und billiger macht.
Das 16S rDNA-Gen ist eines der am stärksten konservierten Gene überhaupt. Dies bedeutet, dass es sich im Laufe der Zeit nur sehr wenig verändert hat oder von Zelle zu Zelle nur sehr wenig variiert. Sogar Organismen, die entfernt verwandt sind oder sich vor langer Zeit entwickelt haben, haben sehr ähnliche 16S-rDNA-Sequenzen.
Wissenschaftler verwenden dieses Gen sowie andere ribosomale Gene, um Taxonomie, Phylogenie und die Divergenzrate zu messen. Taxonomie ist eine Methode zur wissenschaftlichen Klassifizierung von Organismen in ähnliche Taxa oder Gruppen. Die Phylogenie befasst sich mit den evolutionären Beziehungen zwischen Organismen. Die Divergenzrate ist eine Methode zur Schätzung der Rate, mit der verschiedene Bakterienarten gebildet und von ihren Vorfahren abgewichen wurden.
Innerhalb von Mikroorganismen wurde die Untersuchung des 16S rDNA-Gens verwendet, um zu untersuchen, wie einzellige Organismen miteinander verwandt sind. Insbesondere werden jegliche Variationen im Gen festgestellt und mit anderen Bakterienzellen verglichen. Die Untersuchung dieser Unterschiede ermöglicht es den Forschern, evolutionäre Verbindungen zwischen verschiedenen Organismen herzustellen.