Polygenie Genetik: Definition, Gründe & Folgen

2. 4 Humangenetik

2.4.2 Polygenie

Vielen Merkmale liegt nicht nur ein Gen zugrunde sondern es sind mehrere
Gene an der Ausbildung einer Eigenschaft beteiligt. Dies nennt man Polygenie.

Beispiele sind: Größe, Gewicht, Intelligenz,
Pigmentierung und viele Krankheiten.

Folgt ein genetisch bedingtes Merkmal keinem einfachen
Mendelschen Erbgang und ist es zudem variabel ausgeprägt, kann man annehmen,
daß Polygenie vorliegt.

kg2 - Polygenie Genetik: Definition, Gründe & FolgenBei solchen Merkmalen findet man eine kontinuierliche Variation
des Phänotyps, die einer
Normalverteilung entspricht.Links ist die mittlere Körpergröße
(cm) einiger Länder aufgeführt.


USA

BRD

Japan

Holland

männl.

175.5

174.5

165.5

182.5

weibl.

162.5

163.5

153.0

169.6

 

Der Mittelwert (Xm)
wurde wie folgt berechnet:
Xm
= E Xi/n
wobei

Xm
= Mittelwert; E
= Summe; Xi
= einzelne Datenpunkte; n
= Anzahl der Datenpunkte

Wie man sieht, gibt es wenig besonders kleine und besonders große
Menschen. Mit Hilfe der Statistik kann man neben dem Mittelwert
folgendes berechnen:

  • Bereich
  • Varianz
  • Standardabweichung
  • Varianzkoeffizient

Die Analyse solcher Erbgänge kann deshalb schwierig sein:

  • Einige bzw. viele Gene bedingen dasselbe Merkmal.
  • Jedes Gen hat einen kleinen Effekt auf den Phänotyp.
  • Die Effekte verschiedener Gene summieren sich (= additive
    Genwirkung
    ).
  • Es können an einem Genort multiple Allele sein.
  • Die genetischen Effekte können additiv sein oder die Gene
    beinflussen sich

    • innerhalb eines Genorts (Dominanz)
    • zwischen den Genorten (Epistase)
    • durch Umweltfaktoren (Genotyp x Umweltwechselwirkung: multifaktoriell)
  • Keine bestimmten Aufspaltungsverhältnisse.
  • Es ist schwierig, die einzelnen Geneffekte zu unterscheiden.
  • Transgressive Aufspaltung (= die Nachkommen zeigen extremere
    Phänotypen wie die Eltern).
  • Der tatsächliche Phänotyp kann kann bestimmt werden
    durch.
  • Phänotypischer Wert P = G + E + GxE
    • G = genetische Komponente
    • E = Umweltkomponente
    • GxE = Genotyp x Umweltwechselwirkung
  • Man kann folgendes abschätzen:
    • Anzahl der Gene
    • Vererbung
    • den genetischen Vorteil

Wir wollen nun eine der ältesten untersuchten Fälle in der Geschichte
der Genetik analysieren. Damals wurde Genetik meist an Pflanzen betrieben.

Beispiel 1: Polygenie beim Weizen (Nilsson-Ehle 1909)

  • Erbgang: monohybride
    Kreuzung, dominant- rezessiv, Polygenie
  • Merkmal: Kornfarbe
  • Allele: rot1/rot2
    (R1,R2) und weiß1/weiß2 (r1,r2)
ne1 - Polygenie Genetik: Definition, Gründe & Folgen
P
R1R1R2R2
X
r1r1r2r2
Gameten
R1R2
r1r2
F1
R1r1R2r2
X
R1r1R2r2
Gameten
RR2,R1r2,r1R2,r1r2
RR2,R1r2,r1R2,r1r2

Die F1 ist uniform mischerbig mit Zwischenfarben, was eigentlich der
1. Mendel -Regel entspricht
.

Die F2 spaltete sich allerdings in 5 Farbklassen auf: weiß,
schwach rot, mittelrot, dunkelrot, stark dunkelrot.

ne2 - Polygenie Genetik: Definition, Gründe & FolgenEr erklärte diese mit der Annahme von 2 Genen R1 und R2, die
additiv wirken.1/16 der F2 war weiß, bzw. stark dunkelrot, der Rest lag
dazwischen.Das Ergebnis entspricht der Erwartung der multiplen Genhypothese!
  • n = Anzahl der Genpaare;
  • 1/4n = Verhältnis der beiden extremen Phänotypen (%);
  • 2n+1= Gesamtzahl der möglichen Genotypenkategorien

Trägt man die Anzahl der Nachkommen in den einzelnen Kategorien
gegen die Anzahl der Kategorien auf, erhält man die Normalverteilung.
Mehr über die statistische Analyse solcher polygener Erbgänge
hier:

Wie schon erwähnt sind beim Menschen solche polygenen oder multifaktoriellen
Merkmale sehr häufig:

Normale Merkmale: Erbleiden:
  • viele die Körperform betreffende Merkmale,
  • Haut-, Haar- und Augenfarbe
  • Hautleistenmuster,
  • Verhaltensweisen
  • angeborene Pylorusstenose,
  • angeborene Hüftgelenksluxation,
  • Klumpfuß,
  • Lippen-/Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten,
  • angeborene Herzfehler,
  • Coronare Herzkrankheit,
  • Anencephalus,
  • Spina bifida,
  • Geistige Behinderung,
  • Schizophrenie,
  • Affektive Psychosen

Beispiel 2: Polygenie beim Menschen (Modell für Pigmentierung)

  • Erbgang: monohybride
    Kreuzung, dominant- rezessiv, Polygenie
  • Merkmal: Hautfarbe
  • Allele: dunkel1, dunkel2,
    dunkel3 (A,B,C) und hell1, hell2, hell3 (a,b,c)
pig2 - Polygenie Genetik: Definition, Gründe & FolgenDie Allele A,B und C sind für dunkle Hautfärbung verantwortlich,
die Allele a,b,c für helle.Je mehr A, B oder C eine Person besitzt, desto dunklere Hautfarbe
hat sie.Vermutlich sind tatsächlich 4 Gene für die Pigmentierung
zuständig.

Mischlinge der F1 besitzen in der Regel dunkle Hautfarben, dagegen unter
den F2-Hybriden findet man wenig Weiße und Dunkelhäutige und
eine große Bandbreite an Mischfarbigen, die einer Normalverteilung
ähneln.

 

Weiterführende Quellen:

Genom Datenbankhttp://www.gdb.org/
Klassische Genetik
Onlinekurse
http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookgenintro.html

http://www.ndsu.nodak.edu/instruct/mcclean/plsc431/431g.htmhttp://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/mgdir.html
Humangenetikhttp://www.uic.edu/classes/bms/bms655/index.html
http://www.kfunigraz.ac.at/imhwww/lehre/grundlagen.htmlhttp://www2.umdnj.edu/~genetics/hg-1.htm
http://www.biology.arizona.edu/human_bio/problem_sets/
human_genetics/human_genetics.html

http://www.kumc.edu/gec/prof/genecour.html
Morgan Genetik Tutorialhttp://morgan.rutgers.edu/MorganWebFrames/htmldocs/register.html
Quellen zur Genetikhttp://www.kumc.edu/gec/prof/genecour.html
Polygeniehttp://www.furman.edu/~lthompso/bgy30/quantita/
Quantitative Genetik

Genetische Algorithmen

http://nitro.biosci.arizona.edu/zbook/book.html

http://www.furman.edu/~lthompso/bgy30/quantita/sld001.htm

http://www.biostat.washington.edu/~steph/biostat578/notes.html
http://cs.felk.cvut.cz/~xobitko/ga/

Genetische Appletshttp://www.husdyr.kvl.dk/htm/kc/genetik/applets/0.htm
Genotyp-Umwelt Wechselwirkunghttp://duke.usask.ca/~rbaker/gxe.html
Gene und Krankheitenhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/disease/
Linkliste Erbkrankheitenhttp://edweb.sdsu.edu/CSP/610e/resources.html
Statistik Körpergrößenhttp://www.stack.nl/~arjanr/tall/stats.htm
Haut-und Gewebekrankheitenhttp://www.mic.ki.se/Diseases/c17.html
Links klass. Genetikhttp://www.hoflink.com/~house/MendelGen.html
Genkarte des menschlichen Genomshttp://biotech.about.com/industry/biotech/library/
weekly/aa040600a.htm?iam=mt&terms=%2Bgenetic+%2Bmap

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SCIENCE96/
Karyotypenhttp://www.pathology.washington.edu/Cyto_gallery/cytogallery.html
Geschichte der Biologiehttp://www.chemie.biologie.de/history.html
Genetisches Lexikonhttp://209.52.56.28/lexicon/p.html
Pflanzenzuchthttp://gnome.agrenv.mcgill.ca/breeding/index.html
Mendel-Genetik http://daphne.palomar.edu/mendel/default.htm

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/mgdir.html
http://www.mcs.net/~rv/index.htm
http://www.sonic.net/~nbs/projects/anthro201/disc/
http://ostracon.biologie.uni-kl.de/b_online/d08/08.htm
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