Genetik – Vererbungslehre – Einführung

Warum gleichen Kinder ihren Eltern? Warum sehen Zwillinge manchmal so ähnlich aus? Hier eine Reihe von VIPs mit ihren Kindern.

cindy crawford tochter kaia meinstein.ch    clint eastwood sohn scott meinstein.ch
Cindy Crawford mit Tochter         Clint Eastwood mit Sohn

david beckham sohn brooklin meinstein.ch    kurt russels sohn wyatt meinstein.ch
David Beckham mit Sohn              Kurt Russel mit Sohn

Heute würde niemand zögern und sagen: Das sind halt die gemeinsamen Gene. Aber vor 150 Jahren herrschte noch überhaupt keine Vorstellung, was Gene sind oder wie Vererbung überhaupt funktioniert.

Präformation und Epigenese

Im 18. Jahrhundert wurde von einer Gruppe von Naturforschern angenommen, dass bei der Befruchtung der “Same” des Mannes in den weiblichen Organismus eingepflanzt würde, wie ein Pflanzensamen, der in die Erde gegeben wird. Die Präformationslehre des 17. Jahrhunderts mit der Vorstellung des Homunculus (kleinen Männchens) im Samenkopf ist ein anschauliches Beispiel dafür, dass der Nachkomme bereits vorgebildet sei.

Für die gegenteilige Ansicht, die der Epigenese (Entstehung aus dem Ungeformten, dem Urschlamm) hatte die genetische Fragestellung sowieso keine Bedeutung.

Die Begriffe Erbe und Vererbung wurden nur in juristischem Zusammenhang gebraucht.

Pflanzenzüchtung und Mendels Versuche

Für die Züchter von Tieren und Pflanzen stellte sich aber die Frage, wie günstige Eigenschaften, die sie in den Nachkommen beobachteten, fixiert werden könnten.

Diese Fragen der Pflanzenzüchter bildeten die Grundlage für die Untersuchungen, welche Johann Gregor Mendel in seinen Experimenten untersuchte. Hier werden die Kreuzungsexperimente und die Mendelschen Regeln vorgestellt und erklärt. (Hier noch ein Link zu Johann Gregor Mendels Leben).

Mendel wurde nicht gehört. Die Publikation Versuche über Pflanzenhybriden schickte Mendel an alle damals namhaften Biologen, aber niemand hat ihre Bedeutung erkannt.

Mendel formulierte drei Prinzipien, die heute als mendelsche Regeln bekannt sind. Es sind:

Diese Regeln zeigen, wie die Merkmale auf “Faktoren” basieren und einzeln vererbt und weitergegeben werden. Während die beiden ersten Regeln uneingeschränkt gelten, ist die dritte Regel nur in speziellen Fällen richtig. Mendel selbst scheint das gewusst zu haben, er hat seine Daten mit grösster Wahrscheinlichkeit “angepasst”.

Man weiss heute, dass die Arbeit Mendels sogar auf dem Schreibtisch von Darwin lag. Da sie aber scheinbar den Evolutionstheorien von ihm zu widersprechen schien, hat Darwin sie unter dem Deckel gehalten.

Der Schweizer Botaniker Carl von Nägeli war einer der einzigen, der mit Mendel über seine Arbeit kommunizierte. Aber auch er hat nicht erkannt, wie bedeutungsvoll die Arbeit war.

Die Wiederentdeckung der mendelschen Forschungen

Um das Jahr 1900 herum wurden die menschelschen Forschungsergebnisse durch Carl Erich Correns, Erich Tschermak, Hugo de Vries und W. Bateson unabhängig von einander wieder entdeckt. Correns gehört daher zu den Mitbegründern der modernen Vererbungslehre.

Die Chromosomentheorie der Vererbung

Anfangs dieses Jahrhunderts hat Thomas Harrison Montgomery (1873-1912) die Meiose bei Keimzellen von Schnurwürmern und Insekten beobachtet. Er stellte fest, dass die meisten Chromosomen im Kern von Spermien und Eizellen sich entsprechen.

Theodor Boveri (1862-1915) sah durch seine Forschungen an Wurmeiern als erster einen Zusammenhang zwischen Chromosomen und Erbfaktoren, die sich in den Geschlechtszellen trennen und bei der Befruchtung neue Kombinationen ergeben können. Es begegneten sich damit zwei bis dahin völlig getrennt verlaufende Forschungsrichtungen, die Zellforschung und die Kreuzungsforschung.

Die Beobachtungen von Boveri wurden als Chromosomentheorie der Vererbung bezeichnet. Sie führten später zur Erkenntnis, dass die stofflichen Grundlagen der Merkmale bei den Kreuzungsexperimenten Abschnitte auf den Chromosomen sind. Diese Abschnitte nennt man Gene.

Morgan und die Taufliege Drosophila

Die genetische Forschung aber musste ein geeigneteres Forschungsobjekt finden. Nicht jeder hatte einen Klostergarten wie Mendel und die erforderliche Zeit, ein Jahr zu warten, bis die neue Generation heranwächst.

Thomas Hunt Morgan (1866-1945) hat um etwa 1908 mit einer kleinen Fliege mit dem schönen Namen Drosophila melanogaster angefangen, Experimente zu machen.

Diese Taufliege kommt überall in der Welt häufig vor.

 

Drosophila hat für die Forscher vielfältige Vorteile:

  • sie kommt in der Natur häufig vor
  • sie ist klein (2.5 mm) und in einfachen Glasröhrchen zu halten
  • sie kann einfach gehalten und gefüttert werden
  • die Generationszeit ist mit 10 Tagen unter optimalen Bedingungen kurz
  • Männchen und Weibchen können unter dem Binokular unterschieden werden
  • es gibt bei Drosophila viele natürlich vorkommende Mutanten wie stummelflüglige, weissäugige, rubinäugige, schwarzleibige oder Tiere mit kurzen Borsten.
  • Drosophila hat nur 4 Chromosomenpaare bzw. 8 Chromosomen.

 

Genkopplung und warum die dritte mendelsche Regel nicht stimmt

Hier geht es zu den Versuchen von der Forschergruppe um Thomas Hunt Morgan.

In seinen Versuchen sah Morgan, dass gewisse Merkmale sich oft gemeinsam vererben, als ob sie “aneinander hängen” würden. Tatsächlich liegen gewisse Gene auf dem gleichen Chromosom. Daher werden sie auch zusammen vererbt.

Crossing over

Wie die Genkopplung durchbrochen werden kann.

Was Morgan bei den Taufliegen entdeckte: In den Speicheldrüsen finden sich sogenannte Riesenchromosomen. Dies sind aneinandergelegte DNA-Stränge, auf denen man sogenannte Puffs entdeckt, Zonen, an denen Gene abgeschrieben werden.

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Genetik beim Menschen

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Genkrankheiten des Menschen

Das Human Genom Project

 

Gentechnik und Genmanipulation

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