|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. 1 Mendelsche Regeln | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2.1.1 Monohybride dominant-rezessive, intermediäre Erbgänge | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Tausende Jahre lang hatten Bauern und Hirten selektiv ihre Pflanzen und Tiere gezüchtet, um produktivere Hybriden zu erhalten. Entweder sie hatten Glück mit ihrer Auswahl oder versuchten es mit einer anderen Rasse neu. Die tatsächlichen Mechanismen der Vererbung blieben jedoch bis ins 19. Jahrhundert unbekannt. Die Geschichte der Genetik begann vor 144 Jahren,
1856, als Gregor Johann Mendel
(siehe links), ein österreichischer Augustiner-Mönch aus
Brünn seine Experimente mit Erbsen
(Pisum sativum) vorbereitete.
Dabei führte er 355 Kreuzungen mit 7 Merkmalen durch und untersuchte 12.980 aus diesen Befruchtungen herangezogenen Bastarde (= Mischlinge = Nachkommen). Die Wissenschaft ignorierte jedoch die darin aufgestellten Regeln der Vererbung bis ins Jahr 1900, als 3 Forscher unabhängig voneinander die Gesetze Mendels wiederentdeckten und bestätigten: der Deutsche Carl Correns, Hugo de Vries (Holland) und der Österreicher Erich von Tschermak-Seysenegg.
Die Gartenerbse
war eine gute Wahl von Mendel, denn sie wuchs schnell, so daß
er in den 8 Jahren seiner Forschungen viele Generationen beobachten
konnte.
Es gibt deshalb eine große Menge an Varietäten. Die Gartenerbse gehört zur Familie der Fabaceae und ist eine zwitterblütige Pflanze, die beide Geschlechtsorgane aufweist. Sie vermehrt sich meist durch Selbstbefruchtung (= Selbstbestäubung = Autogamie = Inzucht). Um gezielt verschiedene Varietäten zu kreuzen entfernte Mendel bei unreifen Blüten die Staubblätter, um so die Autogamie zu verhindern.
Die Leistung Mendels ist um so größer einzuschätzen, als er kein hochauflösendes Mikroskop zur Verfügung hatte, weder Meiose kannte noch etwas von DNA und Chromosomen wußte, geschweige unser genetisches Knowhow des vorigen Kapitels Molekulargenetik hatte.
Beispiel 1:
Allgemein nennt man Kreuzungen, bei denen man nur ein Merkmal betrachtet eine monohybride Kreuzung. Ein Hybrid ist ein Mischling. Betrachten wir ein weiteres Kreuzungsbeispiel, das Mendel ausgeführt hat. Beispiel 2: Kreuzung reinrassiger Erbsen mit gelben Samen und grünen Samen
Mendel erhielt als Ergebnis, daß alle
Nachkommen der 1. Tochtergeneration (F1) alle
gelbe Samen hatten. Mendel erkannte, daß dies der Schlüssel zum Verständnis der Vererbung war! Kreuzte er Pflanzen der F2-Generation untereinander, erhielt er folgendes Ergebnis: 50% der Pflanzen der F2 ergaben bei Kreuzung untereinander wieder ein Verhältnis von 3:1. Kreuzung der Pflanzen mit grünen Samen brachte nur grüne Pflanzen.
25 % der gesamten Nachkommenschaft in der F2 mit gelben Samen lieferte wieder nur Pflanzen mit gelben Samen. Aus diesen Experimenten zog er drei Schlußfolgerungen:
Schlußfolgerung Nr. 2 bedeutet, daß in den Individuen von jeder Erbanlage 2 Exemplare enthalten sein müssen, bei der Vererbung wird jedoch nur eine weitergegeben. Der Vorgang, der die Erbanlagen halbiert heißt Meiose oderReduktionsteilung. Er findet bei der Gametenbildung statt (siehe Kapitel 2). In einer Geschlechtszelle ist also von jeder Erbanlage nur 1 Exemplar enthalten. Wäre das nicht so, würde sich in jeder Generation die Menge der Erbanlagen verdoppeln. Die F3 hätte schon die 16-fache Menge an Erbanlagen desselben Typs. Dies ist nie beobachtet worden und würde irgendwann zum Platzen der Zellen führen. Schlußfolgerung Nr. 3 bedeutet, daß manche Erbanlagen andere überdecken oder sich überdecken lassen. Je nach Kombination treten sie in nachfolgenden Generationen wieder in Erscheinung. Erbanlagen, die andere überdecken werden als dominant bezeichnet. Die Erbanlagen, die sich überdecken lassen sind rezessiv. Man muß also zwischen dem Aussehen des Individuums und der enthaltenen Erbanlagen- Kombination unterscheiden. Das äußere Erscheinungsbild von Merkmalen nennt man Phänotyp, die Erbanlagenkombination heißt Genotyp. Betrachtet man die obige Kreuzung bezüglich der Genotypen, sieht das so aus: Die Parentalgeneration (P) ist reinrassig (= reinerbig = homozygot) bezüglich des Merkmals, also müssen sie je 2 gleiche Ausfertigungen des Gens haben.
Man spricht vom grünen Allel und gelben Allel. Das Merkmal Samenfarbe kommt in 2 phänotypischen Ausprägungsformen vor: gelb und grün. Die Erbanlage (Gen) für die Herstellung des Farbstoffs kommt hier in 2 Formen (= Allelen) vor. Die F1-Generation ist nicht homozygot wie die Parentalgeneration, sondern mischerbig (= heterozygot); Alle Individuen enthalten je eine " gelbe" Erbanlage vom einen Elternteil und eine "grüne" Erbanlage vom anderen Elternteil (= Elter). In der F2 findet man 25% homozygot gelbsamige Pflanzen, 50% heterozygot gelbsamige und 25% homozygot grünsamige Erbsenpflanzen. Das phänotypische Aufspaltungsverhältnis ist also 3 : 1. Mendel kreuzte die Gartenerbse bezüglich aller 7 Merkmale und erhielt immer dasselbe, soeben dargelegte Ergebnis. Jeweils 1 Allel war dominant über das andere, in unserem Fall ist gelbe Samenfarbe dominant über grün.
Der Genotyp bei gelbem Erscheinungsbild (=Phänotyp) kann und YG sein. Wir wollen ab sofort DOMINANT mit Großbuchstaben und rezessiv mit kleinen darstellen, also: YY und Yg. Fachbegriffe der klassischen Genetik
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gameten
(= Geschlechtszellen) der Staubbeutel einer Pflanze auf den
Stempel einer anderen auf, so daß im Fruchtknoten ein
Befruchtung mit der 
Eizelle stattfand)
