Allgemeine Genetik

Alle Tiere haben einen Vater und eine Mutter. Neue Lebewesen entstehen aus der Vereinigung einer Ei-Zelle der Mutter und einer Sperma-Zelle des Vaters. In diesen beiden besonderen Zellen liegt das Geheimnis der Entstehung eines Lebewesens. Sie enthalten das Erbgut, aus dem ein neues Lebewesen heranwachsen kann. Und dieses Erbgut prägt die Nachkommen. Es enthält einen Bauplan, der genau vorschreibt, wie sich das neue Lebewesen entwickelt. Das Erbgut enthält auch Informationen darüber, wie das Lebewesen aussieht.

Die eine Hälfte des Erbguts stammt vom Vater, die andere von der Mutter. Darum gleichen die Kinder ihren Eltern. Das Verhalten und auch die Gesundheit eines Meerschweinchens werden aber nicht alleine durch das Erbgut, sondern auch durch seine Umwelt geprägt. Ein Teil der Eigenschaften sind also ererbt, ein Teil ist erworben. Wenige Eigenschaften sind durch ein einzelnes Gen bestimmt. Meist ist es das Zusammenspiel von mehreren Genen, das vererbte Eigenschaften prägt.

Und genau das ist die Genetik oder Vererbungslehre. Sie klärt, wie die Erbsubstanz aufgebaut ist, auf welche Weise und nach welchen Gesetzmässigkeiten sie von den Eltern an die Kinder weitergegeben wird, und wie es zur Ausbildung von Merkmalen kommt.

Um zu verstehen was Genetik ist, müssen wir uns zuerst dem Ort zuwenden wo sie stattfindet, den Zellen.

Die Zelle

Zellen sind die Grundbausteine von Lebewesen. Sie haben bei allen Pflanzen und Tieren einen ähnlichen Aufbau.

Im Zellkern befinden sich die Chromosomen. Ein Chromosom besteht aus einem DNA-Doppelstrang (Doppelhelix), der mit vielen Proteinen verpackt ist. Jedes Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, die am Zentromer miteinander verbunden sind. Beide Chromatiden enthalten jeweils eine Kopie des durchgehenden DNA-Doppelstrangs. Jedes Chromosom, außer den Geschlechtschromosomen, auch Gonosomen genannt, kommt in einer Zelle doppelt vor. Man spricht auch von Chromosomenpaaren.



Jedes Tier hat eine bestimmt Anzahl an Chromosomen.
Die Chromosomenanzahl je nach Tierart kann unterschiedlich sein, Tiere derselben Art haben aber immer denselben Chromosomensatz und dieselbe Anzahl an Chromosomenpaaren.
Jedes Chromosom besteht aus verschiedenen Genen, die jeweils einen festen Platz auf dem Chromosom haben. Diesen festen Platz nennt man Locus. Dieser Locus ist bei jedem Chromosomenpaar identisch. Das Gen auf einem Locus kann verschiedenartig ausgeprägt sein, man nennt es dann Allel. Allele Gene haben geringfügige Änderungen in der Basensequenz der DNA, wodurch das Gen variiert wird. So kann zum Beispiel das Gen, das für die Farbe eines Tieres verantwortlich ist, in zwei verschiedenen Ausprägungsformen vorkommen und bei dem Tier entweder eine schwarze oder eine rote Fellfarbe hervorrufen. Entsprechend spricht man vom Allel für die schwarze oder vom Allel für die rote Fellfarbe.
Bei einem doppelten Chromosomensatz kann jedes Tier in seinen diploiden Zellen auf den beiden homologen Chromosomen am betreffenden Locus entweder zwei unterschiedliche Allele eines Gens oder aber zwei gleiche Allele des betreffenden Gens besitzen. Im ersten Fall spricht man von Heterozygotie (Reinerbigkeit), im zweiten Fall von Homozygotie (Mischerbigkeit).

Die Geschlechtszellen

Grosse Ausnahme des diploiden Chromosomensatzes sind die Geschlechtszellen. Diese enthalten nur ein Exemplar aller Chromosomen; sie sind haploid. So ist sichergestellt, dass die Vereinigung einer väterlichen und einer mütterlichen Geschlechtszelle einen neugemischten aber vollständigen Chromosomensatz ergibt.
Das weibliche Geschlechts-Chromosom wird mit der Abkürzung XX bezeichnet, das männliche mit XY.



Johann Gregor Mendel (*1822, +1884) war ein österreichischer Augustinerchorherr und Naturforscher. Er war begeisterter Bienenzüchter und untersuchte die Vererbung von Merkmalen bei Erbsen. Dabei entdeckte er die Regeln der Vererbung und wird daher oft auch als Vater der Genetik bezeichnet.

Mendel ging bei seinen Kreuzungsexperimenten von reinerbigen Pflanzen aus, die er selber zog. Pflanzen, natürlich auch Tiere, sind in Bezug auf ein Merkmal reinerbig (reinrassig), wenn sie von beiden Eltern übereinstimmende Anlagen für das betreffende Merkmal mitbekommen haben.

Ein Individuum erbt von jedem Elternteil von jeder Erbanlage eine Einheit!

1. MENDELsche Regel: Gesetz der Uniformität

Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal reinerbig unterscheiden, so sind ihre Nachkommen (Tochtergeneration, Filialgeneration, F1) in Bezug auf das Merkmal untereinander gleich (uniform).

Dominant-rezessiver Erbgang:

Die Kreuzung eines schwarz pigmentierten Tieres (BB) mit einem braun pigmentierten Tier (bb) ergibt in der 1. Tochtergeneration nur schwarz pigmentierte Tiere.
Das Allel für schwarzes Pigment ist merkmalsbestimmend, dominant.
Obwohl jedes Individuum der F1 auch das Allel für braunes Pigment trägt, ist kein Tier braun pigmentiert. Das Allel für braune Pigmentierung ist unterlegen, rezessiv.
Einem schwarz pigmentierten Tier kann man also nicht ansehen, wie sein Genotyp beschaffen ist. Es kann bezüglich des Gens für schwarze Pigmentierung sowohl homozygot als auch heterozygot sein. Ein braun pigmentiertes Tier ist dagegen stets homozygot.



Intermediärer Erbgang:

Kreuzt man ein bufffarbenes Tier (cdcd) mit einem weißen Tier (caca), so sind alle Individuen der F1 cremefarben (cdca). Sie sind also gemäß der 1. MENDELschen Regel uniform. Die Fellfarbe entspricht aber nicht einem der beiden Elterntiere. Sie liegt vielmehr zwischen den Farben der beiden Elterntiere. Kein Allel ist dominant, denn die Wirkung beider Eltern-Allele ist im Erscheinungsbild zu erkennen.
Man spricht vom intermediären Erbgang.

2. MENDELsche Regel: Spaltungsgesetz

Kreuzt man die Individuen der 1. Tochtergeneration untereinander, so ist die 2. Tochtergeneration (F2) nicht gleichförmig, sondern die Merkmale spalten in bestimmte Zahlenverhältnisse auf, und zwar beim dominant-rezessiven Erbgang im Verhältnis 3:1, beim intermediären Erbgang 1:2:1.
Beim intermediären Erbgang gleicht ¼ der Nachkommen dem einen, ¼ dem anderen Großelternteil, 2/4 sind in der Merkmalsausbildung intermediär.

Dominant-rezessiver Erbgang:

In der F2 treten schwarz und braun pigmentierte Tiere im Verhältnis 3:1 auf. Dabei sind die braun pigmentierten Tiere homozygot, enthalten also zwei Allele für braune Pigmentierung. Die schwarz pigmentierten Tiere können dagegen heterozygot oder homozygot sein. Man kann bei ihnen nicht vom Phänotyp auf den Genotyp schließen.



Intermediärer Erbgang:

In der F2 findet eine Aufspaltung statt.
Bufffarbene, cremefarbene und weiße Tiere treten im Verhältnis 1:2:1 auf. Beim intermediären Erbgang kann man anders als beim dominant-rezessiven Erbgang stets vom Phänotyp auf den Genotyp schließen. Bufffarbene und weiße Tiere sind homozygot, cremefarbenen heterozygot.



3. MENDELsche Regel: Gesetz der Neukombination

Kreuzt man Individuen der gleichen Art, die sich in mehreren Merkmalen reinerbig unterscheiden, so gelten für jedes Merkmal Uniformitäts- und Spaltungsgesetz.