Genkopplung und Kopplungsgruppen

Die Taufliege Drosophila melanogaster

Der Biologe Thomas Hunt Morgan (1866-1945) und sein Team in der Colombia University hat 1907/08 erfolgreich mit der Taufliege Drosophila angefangen zu arbeiten.

drosophilaMit der Taufliege Drosophila melanogaster haben die Genetiker ihr „Haustier“ gefunden. Diese nur zweieinhalb Millimeter grosse Fliege wurde genetisch intensiv erforscht und ist mittlerweile zu einem der best untersuchten Organismen überhaupt geworden.

Drosophila kommt auch bei uns häufig vor. In der Umgebung gärender oder stark riechender Früchte treten sie oft massenhaft auf. Die in der Natur vorkommende Wildform hat rote Augen und gelblich-bräunliche Körperpigmentierung. Die Geschlechter sind unter dem Binokular leicht zu identifizieren: Der Hinterleib des Weibchens ist bis zur Spitze hin hell und dunkel gebändert. Der Hinterleib des Männchens ist nur vorne gebändert, hinten einheitlich schwarz und mehr abgerundet als beim Weibchen. Das Männchen besitzt ferner am ersten Fussglied der Vorderbeine einen schwarzen Geschlechtskamm zum Festhalten des Weibchens während der Begattung. Für gezielte Kreuzungen ist die Geschlechtsunterscheidung unabdingbar.

Die Entwicklung von Drosophila

Drosophila zucht

Die bis zu 400 Eier werden etwa 24 Stunden nach der Begattung abgelegt. Aus ihnen schlüpfen Larven, die sich nach 5-10 Tagen verpuppen. Das Ruhestadium der Puppe dauert 3-11 Tage. Aus der platzenden Puppe schlüpfen die geschlechtsreifen Fliegen. Somit wird eine Generation unter günstigen Bedingungen innerhalb von 10 Tagen durchlaufen.

 

 

Ihre Chromosomen

Es ist ein grosser Vorteil, dass Drosophila nur vier Chromosomenpaare oder acht Chromosomen besitzt.

Chromosomen von Drosophila

Mutanten von Drosophila

Für die Genetik ist weiter wichtig, dass Drosophila in Wildpopulationen und in Zuchten viele Mutanten hervorgebracht hat. Dies sind genetische Veränderungen, welche ein oder mehrere Merkmale betreffen (Mutation bedeutet Veränderung des Erbguts). Es gibt u.a. stummelflüglige, weissäugige, rubinäugige, schwarzleibige Mutanten oder Tiere mit kurzen Borsten.

Drosophila wild Wildform: Der Genotyp von „wild“ enthält „w+“, „e+“ und „vg+“ ist dominant in Bezug auf die Farbe der Komplexaugen (rot), die Körperfarbe (wildfarben) und die Flügel (normalflügelig). Er ist rezessiv in Bezug auf das Gen „curly“ (CY). Heterotzygote Träger von „w+“, „e+“ und „vg+“ zeigen die Elemente des Wildtyps .Heterozygote Träger des dominanten Gens CY+ haben aufgebogene Flügel.
Drosophila Mutante white “white”: „w“ ist rezessiv. Die Allele w bzw w+ befindet sich auf dem Geschlechtschromosom I-X und liegen bei weißäugigen Weibchen homozygot (w / w) und bei weißäugigen Männchen hemizygot (w / 0) vor. Tiere vom „white“-Typ sind wildfarben und normalflügelig. Die geschlossene „white“ Kultur bleibt in Bezug auf die Augenfarbe reinrassig.
Drosophila Mutante ebony “ebony”:
Drosophila Mutante curly “curly”:
Drosophila Mutante vestigial “vestigial”:

Genkopplung bei Drosophila

Wiederholen wir den Versuch zur Unabhängigkeitsregel, den wir bei den mendelschen Experimenten vorgestellt haben. Diese dihybride (mit zwei Merkmalen) Kreuzung hat dort gezeigt, dass die Faktoren unabhängig mendeln können. Es führte direkt zur Unabhängigkeitsregel von Mendel.

Wir kreuzen eine Wildform von Drosophila mit einer Mutante mit “ebony” und “vestigial”-Merkmal.

Symbole
A: Hinterleib normal
a: Hinterleib schwarz (ebony)
F: normalflüglig
f: stummelflüglig (vestigial)

P wildform drosophila X vestigial ebony mutante
Phänotyp “wild” ebony, vestigial
Genotyp AAFF aaff
Keimzellen AF af

Erwartungsgemäss erhalten wir eine F1, die “wild” erscheint, aber die Mutanten-Gene in sich tragen muss.

Setzen wir den Versuch fort und kreuzen diese F1 in einer Rückkreuzung mit einem doppelt rezessiven Elter. Dabei nehmen wir ein F1- Männchen, das wir mit einem doppelt rezessiven Weibchen kreuzen.

R wildform drosophila X vestigial ebony mutante
Phänotyp wild ebony, vestigial
Genotyp AaFf aaff
erwartete KZ AF, Af, aF, af af

Wir erwarten also alle möglichen Kombinationen…

wildform drosophila wild stimmelflügel ebony wild vestigial ebony mutante
Genotyp AaFf Aaff aaFf aaff
Phänotyp wild Stummelflügel ebony ebony und Stummelflügel

Doch das tritt nicht auf.

Ist das F1-Tier ein Männchen und das doppelt rezessive (ebony und Stummelflügel) ein Weibchen, so gibt es das folgende Ergebnis:

Phänotyp wildform drosophila
vestigial ebony mutante
Genotyp AaFf aaff

Offenbar haben sich die Merkmale Hinterleibsfarbe und Flügelbeschaffenheit nicht getrennt. Sie bleiben zusammen. Es waren also bereits die erwarteten Keimzellgenotypen von F1 falsch, denn es kann gemäss dem Kreuzungsergebnis nur die Typen AF und af geben. Somit bleiben auch die erwarteten Mischformen (Rekombinanten) mit den Genotypen Aaff und aaFf aus.

Gewisse Gene sind gekoppelt und kommen immer nur gemeinsam vor. Viele Merkmale werden gekoppelt vererbt. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Taufliege vier Gruppen gekoppelt vererbter Merkmale (= Kopplungsgruppen) gefunden werden können. Drosophila hat vier Chromosomenpaare. Eine Kopplungsgruppe widerspiegelt also die Tatsache, dass die gekoppelten Merkmale als Gene auf den gleichen Chromosomen liegen.

 

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