Was Sie sehen, ist nicht immer das, was Sie bekommen, zumindest in der Vererbung. Die genetischen Informationen eineiiger Zwillinge, die aus derselben befruchteten Eizelle stammen, sind so ähnlich wie es nur geht. Aber auch diese Geschwister können aufgrund von Variationen in den Genen und Umwelteinflüssen Unterschiede aufweisen. Ein Individuum erhält genetisches Material oder Allele von beiden Elternteilen, und die Art und Weise, wie diese Allele kombiniert werden, kann kompliziert sein. Ihr Aussehen erzählt nicht die ganze Geschichte hinter Ihren genetischen Anweisungen.
Die Muttern und Schrauben
Die Grundlagen der Vererbung beginnen mit der DNA. Gene werden aus dieser Chemikalie hergestellt und tragen Anweisungen für die Proteinproduktion in der Zelle. Organismen nutzen diese Richtungen für Wachstum, Entwicklung und Alltagsfunktionen wie Verdauung und Herzschlag. Gene sind auf Chromosomen angeordnet, von denen sich die meisten im Zellkern eines Organismus befinden. Organismen, die sich durch sexuelle Fortpflanzung fortpflanzen, haben zwei übereinstimmende Chromosomensätze, einen von jedem Elternteil. Die Anzahl der Chromosomen variiert zwischen den Arten. Während Fruchtfliegen 4 Chromosomenpaare haben, hat der Mensch 23. Kartoffeln und Schimpansen haben jeweils 24 Paare.
Allel-Essentials
Gene tragen Informationen über die körperlichen, verhaltensbezogenen und gesundheitsbezogenen Merkmale eines Organismus. Gene für dasselbe Merkmal können in zwei oder mehr Versionen vorkommen, die als „Allele“ bezeichnet werden. Zum Beispiel hat braune Haarfarbe viele mögliche Allele, von sehr hell bis sehr dunkel. Eltern geben für jedes Gen ein Allel an ihre Nachkommen weiter. Wenn sowohl Mutter als auch Vater dasselbe Allel spenden, ist der Nachwuchs für dieses Merkmal „homozygot“. Der Nachkomme ist für ein Merkmal „heterozygot“, wenn er oder sie von jedem Elternteil ein anderes Allel erhalten hat. Wenn ein Allel dominant ist, wird es immer exprimiert und versteckt das andere rezessive Allel. Die Kombination von Allelen ist der Genotyp eines Organismus.
Dominant und rezessiv
Allele werden oft mit Buchstaben dargestellt. Für dominante Allele werden Großbuchstaben verwendet, während für rezessive Allele Kleinbuchstaben verwendet werden. Mukoviszidose (CF) zum Beispiel ist eine chronische Lungenerkrankung, die von einem rezessiven Allel getragen wird. Ein „C“ wird verwendet, um das Allel ohne die Krankheit darzustellen, während „c“ ein Allel bezeichnet, das CF trägt. Ein für CF homozygotes Individuum hat die Allelkombination cc, während jemand, der homozygot ist, weil er nicht an der Krankheit leidet, die Allele CC hat. Ein Individuum, das für CF heterozygot ist – dh die Allelkombination Cc besitzt – würde die Krankheit nicht haben, da das Allel für die Entwicklung von CF rezessiv ist. Er oder sie könnte jedoch Nachkommen mit CF haben, wenn der andere Elternteil seiner Nachkommen auch für CF heterozygot ist.
Kodominanz und unvollständige Dominanz
Aber Vererbung ist nicht immer so einfach. Bei „Kodominanz“ tauchen beide Allele in der Ausprägung des Merkmals auf. Ein Beispiel ist das Rotschimmelfell (eine Mischung aus weißen und roten Haaren), das bei einigen Pferden und Rindern zu sehen ist – das Ergebnis der Zucht eines homozygoten roten Tieres mit einem homozygoten weißen Tier. Bei „unvollständiger Dominanz“ tritt das Merkmal als Mischung beider Allele auf. Wenn sich zum Beispiel rote Vier-Uhr-Blumen mit weißen vermehren, werden sie rosa Nachkommen hervorbringen. Darüber hinaus werden viele Merkmale von mehreren Genen beeinflusst, wie zum Beispiel Augen- und Haarfarbe beim Menschen.
Was auftaucht
Der physische Ausdruck des Genotyps eines Individuums wird als Phänotyp bezeichnet. Für das Mukoviszidose-Gen bestehen die beiden möglichen Phänotypen darin, dass die Krankheit vorliegt oder nicht. Bei Merkmalen, die von mehreren Genen beeinflusst werden, wie beispielsweise der Haarfarbe, kann der Phänotyp in eine breite Palette von Platinblond bis Espressoschwarz fallen. Der Phänotyp wird auch von der Umgebung eines Organismus beeinflusst. Klima, Ernährung, Unfälle, Kultur und Lebensstil können die Ausprägung des Phänotyps beeinflussen. Pflanzen mit identischen Genotypen für die Höhe können sich aufgrund von Umweltunterschieden in Bezug auf Sonnenlicht, Wasser und Mineralien unterschiedlich entwickeln. Daher kann der Phänotyp für einige Personen groß sein, während andere deutlich kleiner sind. Umweltfaktoren können sich sogar über Generationen hinweg auf Individuen auswirken. Beispielsweise wurden Labormäuse, die mit bestimmten Chemikalien gefüttert wurden, fettleibig und vererbten diese Eigenschaft an ihre Nachkommen, die auch ohne die Zusatzstoffe übergewichtig waren. Die Untersuchung des Einflusses von Umweltveränderungen auf die Genetik, Epigenetik, ist ein vielversprechendes Forschungsgebiet, insbesondere für Gesundheitsfragen.
