Begriff der Genetik

Wir erklären, was Genetik ist, was ihre Geschichte ist und warum sie so wichtig ist. Was ist Humangenetik und genetische Vererbung?

Was ist Genetik?

Genetik ist ein Zweig der Biologie, der untersucht, wie physische Merkmale und Eigenschaften von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden. Um diese Vererbung zu verstehen, werden die Gene in den Körperzellen untersucht, die über einen speziellen Code namens DNA (Desoxyribonukleinsäure) verfügen. Dieser Code bestimmt, wie du aussiehst und wie wahrscheinlich es ist, dass du bestimmte Krankheiten bekommst.

Gene fungieren als Informationsspeicher und enthalten Anweisungen, wie Zellen funktionieren sollten, um Proteine zu bilden. Es sind diese Proteine, die alle Merkmale des Individuums hervorbringen. Die DNA ist ein Protein, das die Struktur und Funktion jeder Zelle steuert und die Fähigkeit besitzt, exakte Kopien von sich selbst zu erstellen. RNA (Ribonukleinsäure) ist ein Molekül, das als Bote für die Informationen in der DNA dient.

Siehe auch: Evolution

Geschichte der Genetik

Die Genetik ist eine Wissenschaft des 20. Jahrhunderts (1906 von William Bateson so benannt), die mit der Wiederentdeckung der „Mendelschen Gesetze“ begann. Bestimmte konzeptionelle Fortschritte im 19. Jahrhundert waren entscheidend für das spätere genetische Denken, zum Beispiel:

• 1858. Der Deutsche Rudolf Virchow führte das Prinzip der Kontinuität des Lebens durch Zellteilung ein und etablierte die Zelle als Einheit der Reproduktion.
• 1859. Der Brite Charles Darwin stellt seine Theorie „Die Entstehung der Arten“ vor, in der er argumentiert, dass die existierenden Organismen von Lebewesen abstammen, die in der Vergangenheit existierten und einen Prozess der allmählichen Abstammung mit gewissen Modifikationen durchliefen.
• 1865. Der Tscheche Gregor Mendel, der heute als Begründer der Genetik gilt, stellte die „Mendelschen Gesetze“ auf, die die ersten grundlegenden Regeln für die Übertragung von Mustern durch Vererbung von den Eltern auf die Nachkommen darstellen. Zu dieser Zeit wurde sein Werk ignoriert.
• 1900-1940. Zeit der „klassischen Genetik“. Mit der Wiederentdeckung der „Mendelschen Gesetze“ entstand die Genetik als eigenständige Wissenschaft.
• 1909. Der Däne Wilhelm Johannsen führt den Begriff „Gen“ ein, um die Erbfaktoren der Mendelschen Forschung zu bezeichnen.
• 1910. Thomas Hunt Morgan und seine Gruppe an der Columbia University entdecken die Grundlage der Chromosomen, die in jeder Zelle zu finden sind.
• 1913. Alfred Sturtevant entwirft die erste genetische Karte, die unter anderem die Lage der Gene zeigt.
• 1930. Es wurde bestätigt, dass Erbfaktoren (oder Gene) die Grundeinheit sowohl der funktionellen als auch der strukturellen Vererbung sind und sich auf Chromosomen befinden.
• 1940-1969. Das DNA-Protein wurde als die genetische Substanz und die RNA als das Botenmolekül der genetischen Information erkannt. Auch die Kenntnisse über die Struktur und die Funktionen der Chromosomen wurden erweitert.
• 1970-1981. In dieser Zeit entstanden die ersten DNA-Manipulationstechniken, und die ersten künstlich hergestellten Mäuse und Fliegen wurden durch gentechnische Veränderung einer Mischung von DNA aus anderen Organismen erzeugt.
• 1990. Lep-Chee Tsui, Francis Collins und John Riordan entdeckten das defekte Gen, das, wenn es mutiert ist, für die Erbkrankheit „Mukoviszidose“ verantwortlich ist. James Watson und Francis Crick starteten zusammen mit anderen Mitarbeitern das Projekt „Menschliches Genom“ und entdeckten die Doppelhelixstruktur des DNA-Moleküls.
• 1995-1996. In den Jahren der wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Revolution gelang es Ian Wilmut und Keith Campell, die vollständige Sequenz eines Genoms zu erfassen und das erste Säugetier aus Brustzellen zu klonen. Es handelte sich um das Schaf Dolly, das nicht aus der Vereinigung zweier Zellen (einer Eizelle und eines Spermiums) entstand, sondern aus einer Brustdrüsenzelle eines anderen Schafes, das nicht mehr lebte.
• 2001-2019. In diesem Zeitraum, der als „Jahrhundert der Genetik“ gilt, wurde das Humangenomprojekt erfolgreich abgeschlossen und 99 % des sequenzierten Genoms erreicht. Dieses Ergebnis läutete eine neue Ära der Genforschung ein, die wichtige Beiträge zur Biologie, zur Gesundheit und zur Gesellschaft leistete.

Bedeutung der Genetik

Die Genetik ist eine Wissenschaft, die sich mit der Weitergabe von Erbmerkmalen in einem Organismus befasst, und ihre Entwicklung zeigt, dass sie eine Wissenschaft mit exponentiellem Wachstum ist. Ihr Beitrag zur Evolution der Arten und zur Lösung angeborener Probleme oder Krankheiten ist ihr größtes Kapital, auch wenn einige Experimente mit ethischen und philosophischen Kontroversen einhergehen, wie etwa das Klonen von Tieren.

Humangenetik

Die Humangenetik untersucht die biologische Vererbung beim Menschen durch Zellen, die kleine lebende Einheiten sind, aus denen Muskeln, Haut, Blut, Nerven, Knochen, Organe und alles andere bestehen, was einen Organismus ausmacht. Der Mensch entsteht aus der Vereinigung zweier Zellen, einer Eizelle und einer Samenzelle, die eine neue Zelle, die so genannte „Zygote“, bilden, die sich nacheinander teilt, um ein Baby mit all seinen Eigenschaften und Merkmalen zu formen.

Der Mensch hat etwa 30.000 Gene, die die Anweisungen enthalten, die das Wachstum, die Entwicklung und die Funktion des Organismus bestimmen. Die Gene sind in den Zellen auf 23 Chromosomenpaare (oder insgesamt 46 Chromosomen) verteilt. Chromosomen sind Strukturen, die DNA und RNA enthalten, d.h. sie enthalten eine Sequenz chemischer Informationen, die die Morphologie und Funktion des Organismus bestimmen.

Genetische Vererbung

Genetische Vererbung ist die Übertragung anatomischer, physiologischer oder anderer Merkmale eines Lebewesens auf seine Nachkommen durch Informationen im Zellkern. Um die genetische Vererbung zu verstehen, reicht es nicht aus, den Ursprung der Ähnlichkeiten zwischen Mitgliedern derselben Familie zu kennen, sondern man muss auch die genetische Epidemiologie (Krankheiten der Vorfahren) und die Umwelt, in der ein Individuum lebt, berücksichtigen. Die Übertragung von genetischem Material hat folgende Merkmale:

• Genotyp. Die Menge aller übertragbaren Informationen, die in den Genen enthalten sind.
• Phänotyp. Jede sichtbare Eigenschaft eines Individuums (körperlich oder verhaltensmäßig), die durch die Wechselwirkung zwischen Genotyp und Umwelt bestimmt wird.
• Meiose. Eine der für
  reproduktive Zellen charakteristischen Formen der Zellteilung, bei der eine Vereinigung oder Zygote aus zwei Zellen (einer Eizelle und einer Samenzelle) entsteht.
• Mitose. Eine Zellteilung, bei der zwei neue Zellen mit der gleichen Anzahl von Chromosomen, d.h. mit der gleichen genetischen Information entstehen.
• Mutation. Es ist die Variation, die im Genotyp eines Individuums auftritt und kann spontan oder durch mutagene Agenzien, die in der DNA stattfinden, induziert werden.

Arten der genetischen Vererbung

Es gibt verschiedene Arten der genetischen Vererbung, die von einzelnen Einheiten, den „Genen“, abhängen. Der Mensch hat 23 Chromosomenpaare, wobei ein Paar von der Mutter und das andere Paar vom Vater stammt. Chromosomen sind Strukturen, die Gene enthalten und in denen verschiedene Formen desselben Gens vorkommen können, die als „Allele“ bezeichnet werden.

Beim Gen für die Augenfarbe kann ein Individuum zum Beispiel ein Allel vom Vater erben, das bestimmt, dass die Augen blau sind, und ein anderes Allel von der Mutter, das angibt, dass die Augen grün sind. Die Augenfarbe eines Menschen hängt also von der Kombination der Allele desselben Gens ab. Anhand dieses Beispiels können die verschiedenen Arten der genetischen Vererbung, die im Folgenden entwickelt werden, besser verstanden werden.

• Dominant-rezessive Vererbung. Tritt auf, wenn eines der Allele über ein anderes dominiert und ihre Merkmale dominant werden.
• Unvollständiger dominanter Erbgang. Tritt auf, wenn keines der beiden Allele über das andere dominiert, so dass das Merkmal bei den Nachkommen eine Mischung aus beiden Allelen ist.
• Polygenetische Vererbung. Tritt auf, wenn ein individuelles Merkmal von zwei oder mehr Genpaaren kontrolliert wird und sich in Form kleiner Unterschiede äußert. Zum Beispiel die Körpergröße.
• Geschlechtsgebundene Vererbung. Tritt auf, wenn sich die Allele auf den Geschlechtschromosomen befinden (entsprechend dem 23. Paar), die bei Männern durch das Zeichen „XY“ und bei Frauen durch „XX“ gekennzeichnet sind. Männer können ihr Y-Chromosom nur an ihre Söhne weitergeben, so dass keine X-chromosomalen Merkmale vom Vater vererbt werden. Umgekehrt ist es die Mutter, die ihr X-Chromosom nur an ihre weiblichen Nachkommen weitergibt.

Genetische Variabilität

Genetische Variabilität ist die Veränderung der Gene von Individuen der gleichen Art, die sich je nach der Population, in der sie leben, unterscheiden. Zum Beispiel sind Jaguare in Brasilien fast doppelt so groß wie die in Mexiko, obwohl sie zur selben Art gehören. Es gibt zwei Hauptquellen für genetische Variation:

• Mutation. Sie wird durch jede Veränderung in einer DNA-Sequenz verursacht, entweder durch einen Fehler bei der DNA-Replikation oder durch Strahlung oder Chemikalien in der Umwelt.
• Kombination von Genen. Sie entsteht bei der Zellvermehrung und ist der Grund für die meisten erblichen Veränderungen.

Genetische Manipulation

Genetische Manipulation oder auch „Gentechnik“ genannt, befasst sich mit der Untersuchung der DNA mit dem Ziel, sie zu manipulieren. Sie besteht aus einer Reihe von Labormethoden, die es ermöglichen, die vererbbaren Merkmale eines Organismus zu verändern, indem Gene oder DNA-Fragmente isoliert, geklont und zur Expression in andere Genome eingeführt werden. Wenn zum Beispiel neue Gene in Pflanzen oder Tiere eingeführt werden, nennt man die daraus entstehenden Organismen „transgen“.

Referenz:

• „Genetics“ in Bioinformatics.
• „What is a gene?“ in Kids Health.
• „Sex-Linked Inheritance“ in Professor Online.
• „History of Genetics“ in News Medical Life Sciences.
• „Types of Genetic Inheritance that exist and their Characteristics“ bei CeFeGen.
• „Gregor Mendel“ bei Wikipedia.
• „Basic Genetics“ bei Hemophilia Guide.
• „General Principles of the Conservation of Genetic Resources“ bei F.A.O.

Zuletzt bearbeitet: 28. Juli 2020. Zitierweise: „Genetik“. Autorin: María Estela Raffino. Aus: Argentinien. An: Concepto.de. Erhältlich bei: https://concepto.de/genetica-2/. Zugriff: 26. März 2021.