Genetik kompakt für Dummies. Tara Rodden Robinson

daraufhin prompt wieder verloren). Anfang des 20. Jahrhunderts wurden die Gesetze der Vererbung wiederentdeckt und veränderten die Biologie für immer. Damals aber war der eigentliche Star der Genetik-Show, die DNA, noch gar nicht erforscht – dies geschah erst in den 1950ern.

Die Genetik wird in vier größere Gebiete eingeteilt:

       Klassische oder Mendel’sche Genetik: Diese Disziplin beschreibt, wie physische Charakteristika (Merkmale) von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden.

       Molekulargenetik: Die Lehre vom chemischen und physikalischen Aufbau der DNA, ihrer engen Cousine, der RNA, und von den Proteinen. Molekulargenetik beschäftigt sich ebenfalls damit, wie Gene arbeiten.

       Populationsgenetik: Ein Bereich der Genetik, der sich mit der genetischen Ausstattung großer Gruppen befasst.

       Quantitative Genetik: Ein hochmathematisches Arbeitsfeld, das sich mit den statistischen Zusammenhängen zwischen Genen und den Merkmalen, die sie verschlüsseln, befasst.

Klassische Genetik: Die Weitergabe von Merkmalen von Generation zu Generation

      Im Grunde genommen ist die klassische Genetik die Genetik der Individuen und ihrer Familien. Sie konzentriert sich meistens auf die Erforschung physischer Merkmale oder Phänotypen, die von bestimmten Genen bedingt werden.

      Gregor Mendel, ein einfacher Mönch und Teilzeit-Wissenschaftler, begründete die Wissenschaft der Genetik. Er war ein Gärtner, dessen unstillbare Neugier sich mit einem grünen Daumen paarte. Seine Beobachtungen mögen einfach gewesen sein, aber seine Rückschlüsse waren verblüffend elegant. Der Mann hatte weder Zugang zu Computern noch kannte er die Biologie einer Zelle, Chromosomen oder DNA – und trotzdem fand er sehr genau heraus, wie die Vererbung funktioniert.

      Klassische Genetik wird manchmal auch bezeichnet als:

       Mendel’sche Genetik: Wenn man eine wissenschaftliche Disziplin gründet, wird sie nach einem benannt – nur fair!

       Transmissionsgenetik: Dieser Ausdruck bezieht sich darauf, dass in der klassischen Genetik die Weitergabe (Transmission) von Merkmalen von den Eltern an ihre Nachkommen beschrieben wird.

      Geschlecht und Reproduktion sind ebenfalls Bestandteile der klassischen Genetik. Verschiedene Kombinationen von Genen und Chromosomen (DNA-Strängen) bestimmen das Geschlecht, also ob ein Lebewesen männlich oder weiblich ist. Aber das Thema wird noch spannender: Bei einigen Lebewesen wie Krokodilen und Schildkröten spielt die Umwelt bei der Festlegung des Geschlechts eine wichtige Rolle. Andere Tiere wechseln das Geschlecht genauso wie ihren Wohnort. Die klassische Genetik bietet auch das Rahmenwerk für viele weitere Unterdisziplinen. Das Wissen über chromosomale Defekte wie das Downsyndrom baut auf dem Wissen über Zellbiologie und dem Verständnis des Geschehens während der Zellteilung auf. Bei forensischen Analysen wird ebenfalls die Mendel’sche Genetik verwendet, zum Beispiel bei Vaterschaftstests oder zur Identifizierung von Personen.

Molekulargenetik: DNA und die Chemie der Gene

      Während sich die klassische Genetik mit den äußerlich sichtbaren Auswirkungen beschäftigt, fällt die Untersuchung der Gene selbst unter die Bezeichnung Molekulargenetik. Das Blickfeld der Molekulargenetiker liegt dabei auf den chemischen und physikalischen Strukturen der Doppelhelix, der DNA. Die Baupläne für Ihr Aussehen und alles andere an und in Ihrem Körper – von der Funktion der Muskeln über das Augenblinzeln bis hin zur Blutgruppe und zu Ihrer Empfänglichkeit für bestimmte Krankheiten, einfach für alles und jedes – sind als Information in Ihrer DNA (Ihren Genen) enthalten.

      Die Genexpression (das An- und Ausschalten von Genen) und der Aufbau des genetischen Codes in der DNA und RNA werden als Teilbereiche der Molekulargenetik betrachtet. Die Molekulargenetik untersucht auch die kleinen Veränderungen, die auf chemischer Ebene in der DNA stattfinden (Mutationen) und die zu Erbkrankheiten führen können.

Populationsgenetik: Die Genetik einer Gruppe

      Die Genetik ist, zum Schrecken vieler Studenten, insgesamt erstaunlich mathematisch. Ein Gebiet, in dem nach der quantitativen Genetik (siehe nächster Abschnitt) besonders viel Mathematik zur Beschreibung genetischer Vorgänge benutzt wird, ist die Populationsgenetik.

      Wenn man mithilfe der Mendel’schen Genetik die Vererbungsmuster vieler Individuen untersucht, die zum Beispiel alle in einem bestimmten Gebiet leben, dann ist das Populationsgenetik. Populationsgenetik ist die Lehre über die genetische Zusammensetzung der Lebewesen einer bestimmten Gruppe, die von Wanderungsvorgängen, einer eventuellen Isolation vom Rest der Population, den Paarungsmöglichkeiten, der Geografie und dem Verhalten abhängt.

      Mithilfe der Populationsgenetik können Wissenschaftler verstehen, wie die Verteilung der Gene in einer Population beispielsweise die Gesundheit der Individuen innerhalb dieser Population beeinflusst. Nehmen Sie etwa die Geparde: Diese eher schmächtige Katze ist die Königin der Geschwindigkeitsrekorde in Afrika. Populationsgenetiker haben herausgefunden, dass sich alle Geparde genetisch sehr, sehr ähnlich sind, und zwar so ähnlich, dass Hauttransplantationen von einem Gepard zum anderen problemlos funktionieren. Die genetische Vielfalt der Geparde ist so gering, dass Artenschützer befürchten, dass alle Tiere von einer einzigen Krankheit dahingerafft werden könnten.

Quantitative Genetik: Die Vererbung in den Griff kriegen

      Die quantitative Genetik untersucht Merkmale, die geringfügig variieren, und bringt diese Merkmale mit der dem Organismus zugrunde liegenden Genetik in Beziehung. Eine Kombination eines ganzen Gefolges von Genen und Umwelteinflüssen bestimmt über die Merkmalsausprägung, wie zum Beispiel über die Fähigkeit von Hunden zum Apportieren, die Größe oder Anzahl der Eier bei Vögeln und die Laufgeschwindigkeit von Menschen. Über einen komplexen statistischen Ansatz kann die quantitative Genetik auch bestimmen, inwiefern die Variation eines Merkmals genetisch oder von der Umwelt bestimmt ist.

Kapitel 2

      Grundlagen der Zellbiologie

      IN DIESEM KAPITEL

       Lernen wir die Zelle kennen

       Sehen wir uns Chromosomen genau an

       Erforschen wir die einfache Zellteilung (Mitose)

       Bewundern wir die komplexe Meiose

      Genetik und die Zellbiologie sind eng miteinander verwandt. Die Weitergabe von Genen von einer Generation zur nächsten ist vollends auf Zellwachstum und Zellteilung angewiesen. Um sich zu vermehren, kopieren einfache Organismen wie Bakterien ihr Erbgut und teilen sich in zwei Zellen. Aber Lebewesen, die sich sexuell fortpflanzen, durchlaufen ein kompliziertes Ritual aus Mischen, Teilen und Zusammenfügen von DNA-Strängen (was Rekombination genannt wird), um das Erbgut einer normalen Zelle dann für die Anlage spezieller Geschlechtszellen zu halbieren, wodurch völlig neue Genkombinationen bei den Nachkommen möglich werden. Genau dieser erstaunliche Vorgang macht Sie so einzigartig. Also treten Sie ein in Ihre Zelle – und schauen Sie sich den Vorgang der Mitose (die Zellteilung) und der Meiose (die Produktion von Geschlechtszellen) an. Erst dann können Sie richtig verstehen, wie die Genetik funktioniert.