Noch nichts drin?

Einführung

Das äußere Erscheinungsbild (Phänotyp) jedes Lebewesens wird durch Umwelteinflüsse (z. B: Bräunung der Haut durch starke Sonneneinstrahlung) und Erbfaktoren (Gene) bestimmt. Während durch Umweltbedingungen hervorgerufene Veränderungen des Phänotyps nicht an die Nachkommen weitervererbt werden (der Sohn eines Bodybuilders ist nicht kräftiger als seine Altersgenossen), werden Gene und die von ihnen abhängigen Merkmale über Generationen weitergegeben. Die Gene beinhalten also vererbbare Informationen. Diese sind in den Erbmolekülen (DNA) der Körperzellen verschlüsselt. Die Summe der genetischen Informationen eines Organismus bezeichnet man auch als Genotyp.

Da höhere Lebewesen, wie Wirbeltiere, über sehr viele Erbinformationen verfügen (etwa 100.000 Gene beim Menschen), ist der gesamte Genotyp in handliche Pakete aufgeteilt, ähnlich den einzelnen Bänden eines umfangreichen Lexikons. Diese Informationspakete in den Zellen heißen Chromosomen. Die Gene innerhalb der Chromosomen entsprechen den Wörtern unseres Lexikons.

Es kann vorkommen, daß sich der Inhalt eines Gens sprunghaft ändert (analog kann auch die Veränderung eines Buchstabens zu einer Änderung der Bedeutung führen: WORT <> WERT <> WIRT) und die neue Information weitervererbt wird. Dieses mutierte Gen (Mutation) kann zwar noch dasselbe Merkmal steuern, prägt es jedoch anders aus (z. B. ändert sich die Fellfarbe beim Hund).

Nun besitzen Tiere normalerweise in ihren Körperzellen jedes Chromosom doppelt (diploid), nämlich jeweils eines von der Mutter und eines vom Vater (außer den Keimzellen (Gameten), die jedes Chromosom nur einmal enthalten (haploid), haben die meisten tierischen Zellen einen diploiden Chromosomensatz, beim Mensch sind dies 46 Chromosomen). Die Gene väterlicher und mütterlicher Chromosomen, die die Informationen für dasselbe Merkmal (z. B. Augenfarbe) beinhalten, nennt man allele Gene oder einfach Allele.

Wirken die Allele eines Chromosomenpaares gleichsinnig auf die Merkmalsausprägung, so ist das Lebewesen bezüglich dieses Allelpaares reinerbig (homozygot), sonst mischerbig (heterozygot)

Verdeutlichen wir diesen Sachverhalt mit Hilfe des Lexikonbeispiels: Stellen Sie sich einen übertrieben vorsichtigen Besitzer einer wertvollen Enzyklopädie vor, der aus Angst vor Feuer oder Diebstahl seinen gesamten 23-bändigen Brockhaus (haploider Satz vom 1. Elternteil) ein zweites Mal kauft, aber bei einem anderen Buchhändler (haploider Satz vom 2. Elternteil) als beim ersten Mal. Dieser bietet eine neue Auflage an, in der die Druckfehler der vorherigen Ausgabe verbessert wurden und die außerdem neue Druckfehler enthält (Mutationen). Beim Nachschlagen eines Stichwortes liefert das Lexikon des 2. Buchhändlers also möglicherweise andere Informationen (allele Gene) als das vom 1. Buchhändler.

1. Uniformitätsregel:

Kreuzt man zwei Tiere (Eltern- oder Parentalgeneration), die sich in einem Merkmal unterscheiden, für das sie reinerbig sind, so sind die Nachkommen (1. Filialgeneration oder F1) in bezug auf dieses Merkmal untereinander gleich (uniform). Dabei ist es gleichgültig, welches Allel vom väterlichen oder mütterlichen Elternteil stammt.

Beispiel:
Zwei Hunde unterscheiden sich in der Fellfarbe, der eine ist schwarz der andere hellbraun. Somit beinhalten die Chromosomen in den Körperzellen des schwarzen Hundes das Gen für schwarzes Fell, das braune Tier enthält das Gen für braune Fellfarbe. Da unsere Hunde reinerbig sind und in den Körperzellen diploide Chromosomensätze vorliegen, besitzen sie jeweils zwei gleiche Gene für die Fellfarbe (kürzt man den Genbestand mit Buchstaben ab, so charakterisiert (SS) den schwarzen und (BB) den braunen Hund).

Um sich fortzupflanzen, bilden die Tiere Keimzellen. Dabei wird der Chromosomensatz im Zuge der Reifeteilungen (Meiose) halbiert (haploid) und man findet in den Keimzellen nur ein Gen für Fellfarbe (Genotyp der Keimzellen hinsichtlich der Fellfarbe: (S) bzw. (B)). Bei der Kreuzung der beiden Hunde kann nur eine Kombination der Farbgene entstehen: (SB). Für die Fellfarbe der Nachkommen mit diesem Genotyp gibt es zwei Möglichkeiten:

1. Bei intermediärem Erbgang: Da die Farbgene gleichwertig sind, prägen die Nachkommen die Merkmale beider Elterntiere aus. In unserem Beispiel ergäbe die Kombination von Schwarz und Hellbraun ein dunkelbraunes Fell.

2. Bei dominant-rezessivem Erbgang: Die Gene sind in ihrer Wirkung ungleichwertig. Das dominante (beherrschende) Gen überwiegt und bringt seine Information zur Ausprägung (dominante Gene werden mit Großbuchstaben, rezessive mit Kleinbuchstaben abgekürzt). In unserem Beispiel dominiert das schwarze das Gen für hellbraune Farbe. Demzufolge besitzen alle Nachkommen schwarzes Fell.

In beiden Fällen bleibt festzuhalten, daß alle Tiere der 1. Filialgeneration mischerbig ((SB) bzw. (Sb)) sind. Daraus folgt das 2. Mendelsche Gesetz.

2. Spaltungsregel

Kreuzt man die Individuen der 1. Filialgeneration untereinander, so sind ihre Nachkommen (F2) nicht alle gleich. Es treten neben mischerbigen auch reinerbige Tiere auf. Die Merkmale der Parental- und 1. Filialgeneration treten dabei in bestimmten Zahlenverhältnissen auf.

Beispiel:
Die Hunde der F1 bilden zwei Typen von Keimzellen: Solche mit dem Gen für schwarzes (S) und hellbraunes (B) Fell. Werden diese Gene durch Kreuzung miteinander kombiniert, erhält man drei verschiedene Kombinationen: (SS) zu 25 %, (SB) zu 50 % und (BB) zu 25 %. Betrachtet man das Erscheinungsbild dieser Tiere (F2), so erkennt man beim intermediären Erbgang ein Zahlenverhältnis von schwarzen, dunkelbraunen und hellbraunen Hunden wie 1:2:1.

Bei dominant-rezessivem Erbgang entstehen die gleichen Genkombinationen wie beim intermediären Erbgang. Der wesentliche Unterschied liegt im Aussehen der F2. Da das dominante Gen grundsätzlich überwiegt, ergibt sich hier ein Verhältnis von 75 % schwarzen zu 25 % hellbraunen Hunden (=3:1).

Was passiert, wenn sich Tiere nicht nur in bezug auf ein Merkmal, sondern in mehreren (was dem Normalfall entspricht) Genen unterscheiden? Darüber gibt das 3. Mendelsche Gesetz Auskunft.

3. Regel der freien Genkombination:

Kreuzt man Tiere miteinander, die sich in mehr als einem Merkmal reinerbig unterscheiden, so werden die Gene unabhängig voneinander kombiniert (das gilt nur, wenn sich diese Gene auf verschiedenen Chromosomen befinden). Für jedes einzelne Gen- bzw. Merkmalspaar gelten Uniformitäts- und Spaltungsregel. Neben den Merkmalskombinationen der Eltern treten in der F2 neue Genkombinationen auf.

Beispiel:
Zur Abwechslung wollen wir zwei Katzen miteinander kreuzen, die sich in zwei Merkmalen reinerbig unterscheiden. Das Fell des Katers ist schwarz (S; dominant) und langhaarig (l; rezessiv). Der Genotyp dieses Tieres in bezug auf diese Merkmale ist somit: (SS ll). Es entwickelt Keimzellen, die alle den Genotyp (Sl) aufweisen, denn jedes Merkmal bzw. Gen muß einmal in jeder Keimzelle vorhanden sein. Die Katze ist blau (das heißt schiefergrau) (b; rezessiv) und kurzhaarig (K; dominant). Ihre Körperzellen zeigen den Genotyp: (bb KK), die Keimzellen: (bK). Die Kreuzung dieser Tiere führt zu Nachkommen, die alle folgende Genkombination aufweisen: (Sb Kl). Das bedeutet, sie sind alle schwarz und kurzhaarig (uniform entsprechend der 1. Mendelschen Regel). Bilden diese Tiere wiederum Keimzellen, dann können die unterschiedlichen Gene für Fellfarbe und Haarlänge unabhängig voneinander frei kombiniert werden, unter der Voraussetzung, daß jeweils ein Gen für Farbe und Länge der Haare in die Keimzellen gelangt. Für die Gameten ergeben sich somit folgende Kombinationen: (SK), (bK), (Sl), (bl).

Kreuzt man zwei Katzen dieser Generation, so sind folgende Merkmalskombinationen in der F2 möglich:

Schlußwort

Wie durch die Beispiele veranschaulicht, kann man allein durch Beobachtung von Kreuzungsversuchen viel über die in den Chromosomen verborgenen Informationen herausfinden. Es muß jedoch erwähnt werden, daß dies nur bei wenigen Merkmalen so einfach ist, wie hier beschrieben. Viele äußere Kennzeichen werden nicht von einem sondern mehreren Genen bestimmt, die sich in ihrer Wirkung gegenseitig beeinflussen. (Sicher hat jeder schon erlebt, was passiert, wenn man in einem Lexikon nach einem komplizierten Begriff sucht. In der Beschreibung des Stichwortes findet man sicher weitere Verweise auf andere Textstellen, oftmals in einem anderen Band, wo dann wiederum auf andere Schlagwörter verwiesen wird. Damit der Leser die komplette gewünschte Information erhält, muß er an vielen Stellen lesen).

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