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Genetik

Inhalt zuletzt aktualisiert am: 22.08.2014

Genetik ist die Vererbungslehre. Sie erklärt, wie und wann bestimmte vererbbare Merkmale an Nachkommen weitergegeben werden.

Grundlagen der Genetik

Der Körper jedes Lebewesens besteht aus einer Vielzahl an Zellen. Sie sind sozusagen die "Grundbausteine". In jeder dieser Zellen befindet sich ein Zellkern, welcher das Erbgut (oder auch "Genom") enthält.

Dieses Erbgut ist vereinfacht gesagt der "Bauplan" eines Individuums und bestimmt beispielsweise, wie sich ein Lebewesen entwickeln wird und welche äußerlichen Merkmale es erhält. Es bestimmt aber auch, welche Merkmale an Nachkommen weitergegeben werden.

DNS, Gene und Chromosome

Die DNS (Desoxyribonukleinsäure) enthält - verschüsselt - alle wichtigen Erbinformationen über ein Lebewesen. Sie ist in Strängen angeordnet und bildet Spiralen, die sogenannte "Doppelhelix". Mehrere Abschnitte dieser DNA zusammen bilden ein Gen.

Das Gen besteht also aus vielen verschiedenen Erbinformationen. Alle Gene einer Zelle zusammen sind auf einem Genfaden angeordnet, welcher aufgewickelt ein Chromosom bildet.

Die Katze hat 38 Chromsome in jeder Zelle. Diese Chromosomen sind im Zellkern als Paar angeordnet, es bilden sich also 19 Paare. Jedes Kitten erhält bei der Vererbung pro Zelle 19 Chromsomen vom Vater und 19 von der Mutter, welche sich wieder als Paar anordnen.

Heterosome, Autosome, Genort und Allele

Diejenigen Chromosome, die nicht das Geschlecht eines Lebewesens bestimmen, nennt man Autosome (oder homologe Chromosome). Die geschlechtsbestimmenden Chromosome werden auch Gonosome (oder Heterosome) genannt. Bei der Katze ist nur eines der Chromosomenpaare geschlechtsgebend, die restlichen 18 Paare sind Autosome.

Die Chromsomen eines homologen Chromosomenpaares gleichen sich in Gestalt, Aufbau und der Reihenfolge der auf ihnen liegenden Gene.

Das Aussehen der Heterosome ist je nach Geschlecht entweder gleich (XX=Weibchen) oder unterschiedlich (XY=Männchen).

Jedes Gen hat einen genau bestimmten Platz auf dem Chromosom, diesen nennt man Genort oder "Genlocus". Die Information, die ein Gen über ein bestimmtes Merkmal enthält, nennt man Allel, man könnte es auch als "Zustand" oder "Variante" bezeichnen. So kann es für das Merkmal der Fellfarbe beispielsweise die Information "schwarz" oder "rot" enthalten.

Da jedes Chromsomenpaar die gleiche Anzahl und Reihenfolge der Gene aufweist, liegen sich die Allele eines Allelpaares genau gegenüber. Die Informationen dieser Allelpaare bestimmen letztendlich die Ausprägung eines Merkmals. Sie können gleich oder auch verschieden sein.

reinerbig (homozygot) und mischerbig (heterozygot)

Wie bereits erwähnt, enthalten Gene Informationen über bestimmte vererbbare Merkmale. Da die Chromosomen, auf denen die Gene sitzen, immer in Paaren im Zellkern angeordnet sind, gibt es auch (mindestens) zwei Geninformationen, die die Ausprägung eines Merkmals beeinflussen. Diese können entweder die gleiche Information enthalten oder unterschiedliche Informationen. Sind beide Informationen gleich, ist der Nachkomme reinerbig für dieses bestimmte Merkmal (z.B. Fellfarbe). Sind die Informationen verschieden, ist der Nachkomme mischerbig.

Beispiel: Beide Elternteile geben die gleiche Fellfarbe an ihr Kitten weiter: es ist reinerbig. Geben beide Elternteile verschiedene Informationen über die Fellfarbe weiter, so ist das Kitten mischerbig.

dominant-rezessiver und intermediärer Erbgang

Bestimmte Farbinformationen, die durch Gene mitgegeben werden, sind dominant. Das heißt, sie überdecken andere Informationen und bestimmen so die Ausprägung eines Merkmals. Andere Farbinformationen sind rezessiv, das heißt, sie zeigen sich nur, wenn sie bei der Vererbung doppelt (von Vater und Mutter) "mitgegeben" werden. Ist bei der Mischerbigkeit ein Merkmal dominant, wird sich dieses auch durchsetzen und äußerlich zeigen. Tritt ein rezessives Merkmal bei mischerbigen Tieren auf, so wird es sich äußerlich nicht zeigen. Ein rezessives Merkmal zeigt sich nur bei Reinerbigkeit.

Aufgrund ihrer Erbinformationen können reinerbige Tiere nur die Merkmale an ihre Nachkommen weitergeben, die sie auch äußerlich zeigen (sie tragen nur eine Information für dieses bestimmte Merkmal in sich). Mischerbige Tiere hingegen können sowohl die Merkmale weitergeben, die sie zeigen (also die, die sich genetisch durchgesetzt haben), als auch jene, die sie rezessiv in sich tragen (denn diese sind ja weiterhin vorhaben, "schlummern" allerdings, weil sie von dominanten Merkmalen überdeckt wurden).

Bei der intermediären Vererbung findet eine gemischte Ausprägung der vererbten Merkmale statt. Dies ist jedoch nur in seltenen Ausnahmefällen (beispielsweise bei den Allelen "cs" und "cb") der Fall.

Um eine international gebräuchliche Bezeichnung einzuführen, hat man sich darauf geeinigt, rezessive Gene in Kleinbuchstaben (beispielsweise "b"), dominante Gene in Großbuchstaben (z.B. "B") schriftlich festzuhalten.

Beispiel: ein Kitten erhält von seiner Mutter die Information "d" (rezessiv für Verdünnung) und von seinem Vater "D" (dominant für Vollfarbe). Da die Information für Vollfarbe dominant ist, wird das Kitten auch Vollfarbe zeigen. Um Verdünnung zu zeigen, müsste das Kitten die rezessive Information dazu doppelt, also von beiden Elternteilen erhalten.

Phänotyp und Genotyp

Der Genotyp ist die Summe aller mitgegebenen Geninformationen, die auch an die Nachkommen weitergegeben werden kann. Phänotyp bezeichnet das äußere Erscheinungsbild eines Lebewesens. Da vererbte Merkmale entweder dominant oder rezessiv sein können, kann man von dem, was man sieht (Phänotyp) nicht immer auf den "genetischen Bauplan" (Genotyp) schließen.

Beispiel: Ein Kitten, dass von seinen Elterntieren zwei verschiedene Informationen zu einem bestimmten Merkmal erhalten hat (also mischerbig ist), kann zwar beispielsweise die Fellfarbe schwarz zeigen (dominantes Merkmal), trotzdem aber auch die Farbinformation "chocolate" (rezessives Merkmal) in sich tragen und auch an Nachkommen weitergeben.

Vereinfacht zusammengefasst: Grundlagen der Genetik

Wie ein Lebewesen aussieht, wird durch seine Geninformationen bestimmt. Diese Informationen erhält der Nachwuchs zu gleichen Teilen von seinen Eltern: die Hälfte wird von der Mutter mitgegeben, die andere Hälfte vom Vater. Dabei können die mitgegebenen Informationen beider Parteien gleich oder unterschiedlich sein.

Werden unterschiedliche Informationen weitergegeben, zeigen sich äußerlich nur die Informationen, die dominant sind. Um verdeckte Informationen zeigen zu können, müssen beide Elternteile diese dem Nachwuchs vererben.

Regeln der Vererbung / mendelsche Regeln

Die mendelschen Regeln beschreiben die Gesetzmäßigkeiten, wie vererbbare Merkmale an Nachkommen weitergegeben werden. Sie wurden im Jahr 1866 von Gregor Johann Mendel veröffentlicht. Mit Hilfe dieser Regeln lassen sich Vorhersagen über Merkmale von zukünftigen Nachkommen anstellen.

die mendelsche Uniformitätsregel/Verpaarung zweier reinerbiger Elterntiere

Sind beide Elternteile auf das gleiche Merkmal reinerbig, geben aber 2 verschiedene Informationen für dieses Merkmal weiter, so werden ihre Nachfahren gleich aussehen und mischerbig sein. Ist der Erbgang dominant-rezessiv, setzt sich das dominante Merkmal durch und alle Nachkommen sehen wie eines der Elternteile (das mit dem dominanten Merkmal) aus. Ist der Erbgang intermediär, erhalten die Nachfahren eine Mischung aus beiden Informationen. Diese Regel findet jedoch bei der Vererbung geschlechtsgebundener Merkmale (Fellfarbe rot) keine Anwendung.

Beispiel: Eine schwarze Katze (dominantes Merkmal) wird mit einem blauen Kater (rezessives Merkmal) verpaart. Die entstandenen Kitten werden alle schwarz und mischerbig (siehe Beispiel 1: Umsetzung der mendelschen Uniformitätsregel).

das mendelsche Spaltungsgesetz/Verpaarung zweier mischerbiger Elterntiere

Sind beide Elternteile auf das gleiche Merkmal mischerbig, werden ihre Nachfahren nicht mehr gleich aussehen. Ist der Erbgang dominant-rezessiv, so wird sich bei ¾ der Nachkommen das dominante Merkmal durchsetzen. Nur bei einem Viertel wird das rezessive Merkmal auch äußerlich getragen. Die Hälfte dieser Nachkommen wird reinerbig, die andere mischerbig. Das Verhältnis von Kitten, die das dominante Merkmal zeigen zu denen, die das rezessive Merkmal zeigen, wäre 3:1.

Beim intermediären Erbgang wäre das Verhältnis 1:2:1. Ein Viertel zeigte das rezessive Merkmal, zwei Viertel zeigten eine Mischung und ein ¼ das dominante Merkmal. Die Tiere, die eine Mischung aus beiden Merkmalen zeigen, wären mischerbig, die anderen reinerbig.

Beispiel: Zwei Elterntiere, die zwar äußerlich schwarz (dominantes Merkmal) sind, aber auch das rezessive Merkmal für blaue Fellfarbe in sich tragen, werden verpaart. Ein fiktiver Wurf aus 4 Kitten bestünde aus 3 schwarzen Kitten und einem Blauen. Das Blaue und eines der schwarzen Kitten wäre reinerbig. Die anderen beiden schwarzen wären mischerbig (siehe Beispiel 2: Umsetzung des mendelschen Spaltungsgesetzes).

Rückkreuzung - Verpaarung eines reinerbig-rezessiven mit einem mischerbigen Elterntier

Wird ein auf ein bestimmtes Merkmal reinerbig-rezessives Tier mit einem Anderen gepaart, das auf dieses Merkmal mischerbig ist, zeigen die Nachkommen im dominant-rezessiven Erbgang zu 50% das dominante, zur anderen Hälte das rezessive Merkmal.
Beispiel: Eine Katze, die reinerbig Verdünnung (blau) zeigt, wird mit einem Kater verpaart, der mischerbig Vollfarbe (schwarz) zeigt, aber verdeckt Verdünnung trägt. Die Kitten werden zur Hälfte Vollfarbe zeigen (schwarz) und mischerbig sein. Die andere Hälfte wird reinerbig und trägt Verdünnung (blau).

Eine solche Verpaarung kann dann von Nutzen sein, wenn man nicht weiß, ob ein Tier auf ein bestimmtes Merkmal reinerbig oder mischerbig ist. Da sich im dominant-rezessiven Erbgang äußerlich immer das dominante Merkmal durchsetzt, kann man äußerlich nicht erkennen, ob nicht doch rezessive Erbinformationen getragen werden.
Beispiel: Eine Katze, die äußerlich Vollfarbe (schwarz) zeigt, kann entweder reinerbig vollfarbig sein, oder mischerbig vollfarbig. Da aber die rezessive Verdünnung im Zusammenspiel mit der dominanten Vollfarbe nicht sichtbar ist, ist äußerlich nicht zu sehen, ob sie verdeckt nicht doch Verdünnung trägt.

Werden bei einer Verpaarung mit einem reinerbig blauen Kater ihre Kitten zur Hälfte blau und schwarz, kann sie nur mischerbig sein. Wäre sie reinerbig schwarz, wären alle Kitten auch schwarz. (siehe Beispiel 3: Umsetzung einer Rückkreuzung)

Vereinfacht zusammengefasst: Regeln der Vererbung

Die an den Nachwuchs weitergegebenen Geninformationen bestimmen sein Äußeres und seinen genetischen "Bauplan". Werden von beiden Elternteilen verschiedene Geninformationen weitergegeben, setzt sich äußerlich das dominante Merkmal durch. Die verdeckten Merkmale zeigen sich erst dann, wenn beide Elternteile die Informationen dafür an ihre Nachkommen weitergeben.

Die Regeln der Vererbung lassen Rückschlüsse darauf zu, wann sich dominante Merkmale durchsetzen und wann verdeckte Informationen vom Nachwuchs gezeigt werden. Ebenso lässt sich mit diesen Regeln vorraussagen, welche dominanten und verdeckten Informationen dieser Nachwuchs an seine zukünftigen Nachfahren weitergibt.

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