Klassische Genetik

Klassische Genetik – Definition

Bestandteil der klassischen Genetik sind primär die Kreuzungsexperimente, weshalb sie häufig auch als Kreuzungsforschung bezeichnet wird. Gregor Mendel gilt als Begründer der klassischen Genetik.

Begründer Klassische Genetik – Gregor Mendel

Der österreichische Mönch Gregor Johann Mendel (1822-1884) bildete mithilfe seiner Kreuzungsexperimente die Grundlage der modernen Genetik.

Abbildung 1: Gregor Mendel, Begründer der klassischen Genetik

Der Augustinermönch experimentierte in seinem Klostergarten in Brünn (im heutigen Tschechien) mit Erbsenpflanzen. Mit diesen führte er Kreuzungsexperimente durch, versuchte also aus Erbsenpflanzen mit unterschiedlichen Merkmalen Nachkommen zu erzeugen. Seine Versuche wertete er statistisch aus - das heißt konkret: Er zählte Erbsen.

Mendels Ergebnisse der Kreuzungsexperimente

Mendel fiel auf, dass Erbsenpflanzen, deren Nachkommen in Bezug auf ein bestimmtes Merkmal alle identisch waren, reinerbig (= homozygot) für dieses Merkmal sein mussten. Bildeten also alle Nachkommen einer Pflanze grüne Samen, schlussfolgerte er, dass die Pflanze reinerbig für die grüne Samenfarbe war. Seine Beobachtungen dokumentierte er akribisch.

Dies half ihm, hinter der vermeintlich zufälligen Weitergabe bestimmter Pflanzenmerkmale, universelle Regeln beziehungsweise Gesetzmäßigkeiten zu entdecken. Basierend auf seinen Kreuzungsexperimenten stellte er drei Regeln auf, welche er 1866 veröffentlichte:

• Die 1. Mendelsche Regel, die Uniformitätsregel
• Die 2. Mendelsche Regel, die Spaltungsregel
• Die 3. Mendelsche Regel, die Unabhängigkeitsregel

Zu seiner Zeit erlangten seine Ergebnisse wenig Aufmerksamkeit. Selbst der Evolutionsbiologe Charles Darwin hielt nichts von Mendels Erkenntnissen. Mendel hingegen wusste um die Bedeutung seiner Erkenntnisse. Daher stammt auch sein berühmtes Zitat:

Diese Zeit kam, allerdings erst nach seinem Tod. Auch heute noch gehören die Mendelschen Regeln zu den Grundlagen der Genetik, weshalb Mendel häufig auch als Vater der Genetik bezeichnet wird.

Die 1. Mendelsche Regel, die Uniformitätsregel

Die erste Mendelsche Regel findet Anwendung, wenn zwei für ein Merkmal homozygote Organismen miteinander gekreuzt werden. Daraus resultierende Nachkommen sind in diesem Merkmal alle gleich bzw. uniform.

Die 2. Mendelsche Regel, die Spaltungsregel

Die zweite Mendelsche Regel trifft etwa zu, wenn Du nun die erste uniforme Filialgeneration der homozygoten Parentalgeneration miteinander kreuzt. Werden heterozygote Individuen untereinander gekreuzt, so spalten sich die Merkmale unter den Nachkommen in einem festen Zahlenverhältnis auf:

• Handelt es sich um einen dominant-rezessiven Erbgang, liegt das Zahlenverhältnis bei 3:1
• Ist der Erbgang intermediär, so beträgt das Zahlenverhältnis 1:2:1

Die 3. Mendelsche Regel, die Unabhängigkeitsregel

Die ersten beiden Mendelschen Regeln beziehen sich auf die Vererbung von einem Merkmal, was als monohybrider Erbgang bezeichnet wird. Wenn allerdings zwei betrachtete Merkmale gleichzeitig an Nachkommen weitergegeben werden, spricht man von einem dihybriden Erbgang, bei dem die dritte Mendelsche Regel zum Einsatz kommt.

Diese besagt, dass die Erbanlagen von zwei homozygoten Individuen, die sich mehreren Merkmalen voneinander unterscheiden, frei kombiniert und unabhängig voneinander vererbt werden. Für jedes Merkmal gilt dabei die Uniformitäts- und Spaltungsregel.

Die dritte Mendelsche Regel gilt jedoch nur, wenn die beiden Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden können. Das bedeutet, dass die Gene dafür auf unterschiedlichen Chromosomen liegen.

Klassische Genetik – Begriffe

Es gibt einige Fachbegriffe, die in der klassischen Genetik immer wieder fallen. Damit Du da den Durchblick nicht verlierst, findest Du hier eine Übersicht der wichtigsten Begriffe.

Genotyp und Phänotyp

Somit beschreibt der Genotyp die Gene eines Organismus und der Phänotyp das äußere Erscheinungsbild, welches durch die Ausprägung des Genotyps zustande kommt.

Gen und Allel

Allele codieren für das gleiche Merkmal, prägen sich aber unterschiedlich aus. So erzeugt ein Allel etwa eine rote Blütenfarbe, während ein anderes Allel für eine weiße Blütenfarbe codiert.

In der klassischen Genetik werden Allele mit großen oder kleinen Buchstaben abgekürzt. So wird ein Allel, welches für eine rote Blütenfarbe verantwortlich ist, beispielsweise mit “R” abgekürzt.

Homozygot und heterozygot

Die Kombination der Erbanlagen, das heißt, die Allele bestimmen, ob ein Genotyp homo- oder heterozygot ist.

Stimmen beide Allele für ein Merkmal überein, so wird der Begriff homozygot (/reinerbig) verwendet. Codieren beide Erbanlagen hingegen für verschiedene Ausprägungen eines Merkmals, so handelt es sich um einen heterozygoten (/mischerbigen) Genotyp.

Dominant und rezessiv

Wie Du im oberen Beispiel bereits kennengelernt hast, gibt es auch heterozygote Genotypen, welche Allele für zwei verschiedene Merkmalsausprägungen enthalten. Welches davon ausgeprägt wird, hängt davon ab, welches Allel dominanter ist.

So wird das Allel, welches sich im Phänotyp durchsetzt, als dominant und das andere Allel als rezessiv bezeichnet. Das dominante Allel wird hierbei mit einem Großbuchstaben und das rezessive Allel mit einem Kleinbuchstaben abgekürzt.

Kreuzung von Organismen

Bei der Kreuzung von Organismen wird in folgende Generationen unterschieden:

• Parentalgeneration (P: Eltern)
• Erste Filialgeneration (F1: Tochtergeneration nach Kreuzung der P-Generation)
• Zweite Filialgeneration (F2: Enkelgeneration nach Kreuzung der F1 Generation)

Diese werden bei einer Kreuzung in einem sogenannten Kreuzungsschema dargestellt.

Klassische Genetik – Beispiel: Vererbung der Blutgruppen

Die Struktur Deiner roten Blutkörperchen legt fest, welche Blutgruppe Du hast. Je nachdem welche Antigene auf der äußeren Hülle der Blutkörperchen liegen, kannst Du folgende Blutgruppen haben:

• Blutgruppe 0 (Genotyp: 00)
• Blutgruppe A (Genotyp: AA oder A0)
• Blutgruppe B (Genotyp: BB oder B0)
• Blutgruppe AB (Genotyp: AB)

Deine Blutgruppe hast Du von Deinen Eltern vererbt bekommen, dabei wird jeweils ein Allel Deiner Mutter und ein Allel Deines Vaters an Dich vererbt. Welches Allel genau vererbt wird, geschieht zufällig. Wie auch die Vererbung anderer Merkmale folgt die Vererbung der Blutgruppen den Mendelschen Regeln.

Die Allele A und B sind bei der Vererbung der Blutgruppe die dominanten Allele. Sie sind kodominant und setzen sich beide gleichermaßen gegenüber dem Allel 0 durch. Bei der Blutgruppe A kann somit beispielsweise trotzdem der mischerbige Genotyp "A0" vorliegen, denn das Allel "A" ist dominant gegenüber dem Allel "0". Das Allel 0 ist daher als rezessiv zu bezeichnen.