Vererbung
1. Mendelsches Gesetz (Uniformitätsgesetz)
Wenn zwei reinerbige Rassen ("Eltern" oder Parentalgeneration, P) miteinander gekreuzt werden, so sind die Nachkommen der ersten Generation ("Kinder" oder erste Filialgeneration, F1) alle gleich.
2. Mendelsches Gesetz (Spaltungsgesetz)
Wenn die erste Nachkommengeneration untereinander gekreuzt würde, so sind die Individuen der zweiten Generation ("Enkel" oder zweite Filialgeneration, F2) nicht mehr alle gleich, sondern weisen wieder die Merkmale der Elterngeneration in bestimmten Zahlenverhältnissen auf. Handelt es sich dabei um dominant-rezessive Vererbung, so bilden drei Viertel die dominante und ein Viertel die rezessive Variante aus. Bei intermediärer Vererbung haben je ein Viertel der Nachkommen eine der beiden reinerbigen Varianten und die Hälfte der Individuen weist die Mischform der 1.
Generation auf.
3. Mendelsches Gesetz (Unabhängigkeitsgesetz / Rekombinationsgesetz)
Zwei Merkmale werden getrennt voneinander vererbt, wobei ab der 2. Generation ("Enkel") neue, reinerbige Kombinationen auftreten können. Dieses Gesetz gilt allerdings nur dann, wenn die für die Merkmale verantwortlichen Gene auf verschiedenen Chromosomen sitzen (di- trihybride Erbgänge).
Anwendung
Die Mendelschen Gesetze werden insbesondere in der Tier- und Pflanzenzucht angewendet, z.
B. bei der Zucht von Hybriden. Sie können auch für die Vaterschaftsanalyse verwendet werden, z.B. um nachzuweisen, dass bestimmte Menschen nicht als Vater eines bestimmten Kindes in Frage kommen.
Gesetze haben keine Ausnahmen, Regeln schon, und da die 3.
Mendelsche Regel eine Ausnahme hat (nicht bei monohybriden Erbgängen) sind das keine Gesetze!
Vererbung
Lebewesen vererben ihr Erbgut entweder durch ungeschlechtliche Vermehrung oder durch geschlechtliche Fortpflanzung.
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung erhält jeder Nachkomme zwei komplette Sätze Erbinformationen, jeweils einen von Vater und Mutter. Somit hat jeder Nachkomme für jedes Merkmal, z.B. Haarfarbe, Augenfarbe oder Blutgruppe, zwei Informationen, die durchaus unterschiedlich sein können. So kann z.
B. bei der Haarfarbe die Information vom Vater "blond" und die von der Mutter "schwarz" heißen. Diese verschiedenen Ausprägungen heißen Allele.
Je nachdem, um welches Merkmal es sich handelt, bildet sich entweder eine Mischform der beiden Allele oder eine der beiden Varianten setzt sich durch und unterdrückt die andere.
Intermediäre Vererbung:
Bei intermediärer Vererbung wird eine Mischform der beiden Erbanlagen ausgebildet. Zum Beispiel wird bei der japanischen Wunderblume die Blütenfarbe intermediär vererbt.
Besitzt ein Exemplar eine Anlage für rote und eine für weiße Blütenblätter, so bildet es rosa Blütenblätter aus. Die Erbinformation selbst wird jedoch nicht vermischt und jeder Nachkomme enthält entweder die eine oder die andere Erbinformation, bei der Wunderblume also entweder rot oder weiß.
Intermediäre Vererbung ist die seltenere Variante der Vererbung.
Dominant-rezessive Vererbung:
Bei dieser Form der Vererbung setzt sich das dominante Allel gegenüber dem rezessiv vererbten Allel durch. Die Augenfarbe beim Menschen wird dominant-rezessiv vererbt, wobei das Allel für braune Augen dominant und das Allel für blaue Augen rezessiv ist. Bekommt ein Kind von einem Elternteil die Erbinformation für blaue Augen und vom anderen die für braune Augen, so wird es braune Augen haben.
Die Erbinformation für das rezessive Allel (hier "blaue Augen") bleibt jedoch erhalten und kann an die nächste Generation weitergegeben werden.
Die Existenz eines dominant rezessiven Erbgangs ist nur bei diploiden Organismen gegeben. Diploide Organismen, zu denen alle höheren Pflanzen und Tiere gehören, haben von ihrem gesamten Genmaterial zwei Kopien. So teilen sich beispielsweise beim Menschen die 46 Chromosomen auf 2 x 22 Autosomen + 2 Gonosomen (ein X- + ein Y- Chromosom) auf. Die eine Kopie dieses Genmaterials (22 Autosomen) kann als "Sicherheitskopie" der anderen Hälfte (der weiteren 22 Autosomen) betrachtet werden. Ein diploider Chromosomensatz ist die Voraussetzung für eine geschlechtliche Vermehrung.
Ein haploider Organismus, der eine Genmutation und damit eine phänotypisch sichtbare Mutation erleidet, gibt diese Mutation mit annähernd 100%iger Wahrscheinlichkeit an die Filialgeneration (also an die Tochterorganismen) weiter. Bei einem diploiden Organismus sind hingegen die in den Mendelschen Regeln beschriebenen Aufspaltungen zu beobachten. Dabei erscheint die Mutation generell als rezessives Merkmal!
Beispiel: Ein Gen enthält die Information für den Zusammenbau eines Proteins (dies sind Enzyme, u.a.). Ein Enzym ist für die Umwandlung bzw.
Zusammensetzung eines Stoffes zuständig. Braune Haut und braune Augen enthalten beispielsweise den Farbstoff Melanin. An der Produktion von Melanin sind mehrere Enzyme beteiligt. Ist eines der Gene, welches für eines dieser Enzyme codiert (den Bauplan enthält) fehlerhaft (also mutiert) so wird ein falsches Enzymprotein oder gar kein Enzymprotein hergestellt. Folglich kann der Organismus keinen braunen Farbstoff Melanin produzieren. Dies nennt man Albinismus.
Albinismus beim Menschen zeichnet sich durch blaue Augen, weiße Haare und weiße Haut aus. Albinismus wird rezessiv vererbt, denn ein diploider Organismus kann immer auf eine Sicherheitskopie für die korrekte Produktion von Proteinen zurückgreifen. Erst wenn die Hauptkopie UND die Sicherheitskopie ein und desselben Enzymbauplans defekt sind, fehlen dem Organismus die Informationen vollständig, um, wie in diesem Beispiel, Melanin zu produzieren. Die vollständig erhaltene Version des Gens nennt sich "Wildtyp"-Allel. Die veränderte und zumeist unsinnige Version eines Gens nennt man "Mutanten"-Allel.
Erbkrankheiten werden meistens rezessiv vererbt, unter anderem Albinismus.
Zu den wenigen dominant vererbten Krankheiten gehören Nachtblindheit, Kurzfingrigkeit und Spalthände.
Gefahren von Inzest / Inzucht:
Da die meisten Erbkrankheiten rezessiv vererbt werden, trägt praktisch jeder Mensch die Anlagen für einige solche Krankheiten in sich, ist aber völlig gesund, da er auch die gesunde Erbinformation besitzt, welche dominant ist. Die Krankheit kann nur dann ausbrechen, wenn beide Elternteile die Information für "krank" in sich tragen und beide sie ans gleiche Kind weitergeben.
In der Hälfte der Samen- bzw. Eizellen wird sich das kranke Allel wiederfinden. Somit haben im Durchschnitt auch 50 Prozent der Kinder die Krankheit geerbt.
Wenn nun Geschwister miteinander Kinder haben, beträgt die Wahrscheinlichkeit bereits 25 Prozent, dass beide Geschwister das kranke Gen in sich tragen, viel mehr als im Bevölkerungsdurchschnitt. Deswegen ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Kinder von nahe verwandten Personen Erbkrankheiten aufweisen, wesentlich höher als bei Kindern von nicht verwandten Menschen.
Das Verbot der Heirat von nahen Verwandten und vermutlich auch das weit verbreitete Inzest-Tabu gründen sich auf diese Erkenntnis. Früher war dies eine rein empirische Beobachtung da man von Genetik nur sehr geringe Kenntnisse besaß.
Was ist der Unterschied zwischen dem Phänotyp und dem Genotyp? Die meisten Organismen haben wie wir Menschen von jedem Gen mindestens 2 Kopien (siehe auch Chromosomen kommen als Paare vor). Nehmen wir zum Beispiel die Gene für die Augenfarbe.
Jemand hat sowohl ein Gen für braune Augen als auch eines für blaue Augen. Der Genotyp ist in diesem Fall "blau/braun". Solche Menschen haben in der Regel nur eine Augenfarbe, wahrscheinlich Braun, das heisst der Phänotyp (oder das Erscheinungsbild) ist "braune Augen". Auch der Genotyp "braun/braun" führt zu demselben Phänotyp "braune Augen". Das Beispiel zeigt, dass verschiedene Genotypen zu einem gleichen Phänotyp führen können. Das liegt unter anderem daran, dass es starke (dominante) und schwache (rezessive) Gene gibt.
Die Gene für die Augenfarbe Blau sind den Genen für die Augenfarbe Braun sozusagen unterlegen. Für den Phänotyp "blaue Augen" braucht es daher den Genotyp "blau/blau". Und deshalb kommt es auch vor, dass Kinder blaue Augen haben können, obwohl beide Eltern braune Augen haben.
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