Genetik ist grundlegend für das Verständnis von Tieren. Wir sprechen von einer faszinierenden und komplexen Wissenschaft, die für das Studium der erblichen Eigenschaften von Lebewesen verantwortlich ist. Ohne Genetik wäre es unmöglich gewesen, so wichtige Konzepte wie die Evolution zu entschlüsseln.
Wie werden Charaktere von Generation zu Generation vererbt? Was sind Gene und wie werden sie exprimiert? In den folgenden Zeilen beantworten wir diese und viele weitere Fragen.
DNA: das Grundmolekül des Lebens
Wie wir bereits in früheren Zeilen gesagt haben, ist die Genetik die Wissenschaft, die beschreibt, wie biologisches Erbe durch DNA von Generation zu Generation weitergegeben wird.
DNA ist das Molekül, das als Grundlage der genetischen Vererbung und damit des Lebens selbst angesehen wird. Es ist eine sehr lange Doppelkette von Nukleinsäuren, die in jeder tierischen Zelle vorhanden ist und deren Funktion und Eigenschaften bestimmt.
DNA enthält die Informationen, die für die spätere Genexpression notwendig sind. Die Genexpression bei Tieren kann jedes Merkmal von ihnen sein: das Vorhandensein von Strukturen wie Hörnern, Haaren, Augen und vielen anderen morphologischen Merkmalen.
Wie drückt die DNA ihre genetischen Informationen bei Tieren aus?
Wie wir erklärt haben, DNA besteht aus langen Nukleinsäureketten. Diese sind bis auf eine Region identisch, die als stickstoffhaltige Base bezeichnet wird und die Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T) oder Cytosin (C) sein kann. Aus der Reihenfolge der stickstoffhaltigen Basen entsteht der sogenannte genetische Code, der die Eigenschaften der Tiere bestimmt.
Alle drei Paare stickstoffhaltiger Basen - bekannt als Codons - Code für eine andere Aminosäure. Aminosäuren sind die „Bausteine“, aus denen Proteine bestehen. Proteine sind daher das ultimative Ziel der Genexpression und auch die Grundlage der äußeren Merkmale von Tieren.
Schema der Bildung eines Proteins im Ribosom. Jedes Codon kodiert für eine andere Aminosäure.
Chromosomen
Aber was sind dann die berühmten Chromosomen? Ein Chromosom ist nur eines der kondensierten DNA-Moleküle, die sich im Kern jeder Zelle befinden. Beim Menschen gibt es 23 Paare, also insgesamt 46. Mehr oder weniger Chromosomen zu haben, kann eine Krankheitsquelle sein, zum Beispiel das berühmte Down-Syndrom.
Wie wir bereits bei früheren Gelegenheiten gesagt haben, die meisten Tiere sind diploid, das heißt, wir haben zwei Kopien des genetischen Materials im Zellkern jeder Zelle - zwei Sätze homologer Chromosomen. Diese Kopien werden zum einen von der Mutter und zum anderen vom Vater vererbt.
Dies ist wichtig, da, je nachdem, wie diese Kopien für ein bestimmtes Allel sind – jede der Manifestationen, die ein Gen annehmen kann – das Individuum sein kann:
- Homozygot, wenn beide Kopien gleich sind.
- heterozygot, wenn jedes Allel anders ist. In diesem Fall wird das dominante Allel im Tier exprimiert, wie wir im nächsten Abschnitt erläutern werden.
Der Beginn der Genetik: Mendels Erbsen
Bis zum neunzehnten Jahrhundert war die Vorstellung, dass die Charaktere von Lebewesen erblich waren, eine Intuition, aber es war nicht klar, warum oder wie sie funktionierte. Es war beispielsweise bekannt, dass Haustiere bestimmte Eigenschaften wie die Haarfarbe oder die Größe bestimmter Strukturen erben.
1865 begann der tschechische Mönch Gregor Mendel mit Erbsensorten zu experimentieren die Art und Weise zu studieren, wie Charaktere übertragen wurden. Dies war ohne Zweifel die ursprüngliche Grundlage der genetischen Studien.
Als er gelbe Erbsen mit grünen Erbsen kreuzte, erwartete er Erbsen mit einer Mischung aus gelbgrünen Farben. Zu seiner Überraschung beobachtete er jedoch in den Nachkommengenerationen einen gewissen Anteil an grünen Erbsen und einen gewissen Anteil an gelben Erbsen.
Dank dieser Experimente formulierte der Mönch die sogenannten Mendelschen Gesetze, Grundlagen der klassischen Genetik, die wir im nächsten Abschnitt vorstellen werden.
Mendels Gesetze
Mendels Gesetze erklären auf sehr einfache, aber wahrheitsgemäße Weise die Vererbung von Charakteren in Lebewesen. Wir erzählen Ihnen in wenigen Zeilen davon:
- Erstes Gesetz oder Einheitsgrundsatz: "Wenn zwei reinrassige Individuen gekreuzt werden, sind die resultierenden Hybriden alle gleich." Aus der Kreuzung zweier homozygoter Individuen, von denen eines dominant (AA) und das andere rezessiv (aa) ist, entstehen nur heterozygote Individuen (Aa) mit dem gleichen Phänotyp -äußeres Erscheinungsbild des Charakters-.
Bei Tieren können wir uns ein cremefarbenes Pferd (AA) und eine andere schwarze Farbe (aa) vorstellen, die homozygot sind. Wenn sie sie kreuzen, werden alle ihre Nachkommen Aa sein, die aufgrund der Dominanz des Charakters eine cremefarbene Farbe aufweisen. Diese Informationen sind sehr wichtig, um beispielsweise die Zucht bestimmter Hunderassen auszuwählen.
- Zweites Gesetz oder Trennungsgrundsatz: "Bestimmte Personen sind in der Lage, einen Charakter zu übertragen, auch wenn er sich in ihnen nicht manifestiert."
Diesmal haben wir eine Stute und ein cremefarbenes Pferd gekreuzt, aber beide heterozygot (Aa). Die resultierenden Nachkommen werden cremefarbene und schwarze Fohlen im Verhältnis drei zu eins sein, da einige Fohlen mit einer Wahrscheinlichkeit von 25% beide rezessive Kopien erben.
Somit werden 3/4 der Nachkommen cremefarben und das verbleibende 1/4 wird schwarz gefärbt sein. In diesem Fall können wir sehen, dass die Eltern das Gen für die schwarze Farbe nicht exprimierten, sondern beide Träger davon waren.
- Drittes Gesetz oder Prinzip der unabhängigen Kombination: Wenn zwei Charaktere betrachtet werden, werden diese unabhängig voneinander, ohne Verknüpfung, an die Nachkommen weitergegeben.
Die ersten beiden Gesetze von Mendel in einem Diagramm zusammengefasst.
Wie wir in dem Artikel gesehen haben, ist die Genetik eine sehr wichtige Wissenschaft, die es uns ermöglicht, Lebewesen zu kennen und die Übertragung von Charakteren während der Evolutionsgeschichte der Arten zu erklären. Jeden Der morphologische Charakter eines Tieres wird durch die Umgebung und seinen Genotyp bedingt.
