Inhalt
- DNA Replikation
- Crossing over Biology: Allele
- Mechanik der Überfahrt
- Häufigkeit des Übergangs: Meiose
- Genetische Vielfalt
Ein Gen ist laut MedicineNet.com eine Einheit der Vererbung, die von einer Generation zur nächsten weitergegeben wird. Gene umfassten kurze Sequenzen von Desoxyribonukleinsäure oder DNA und sind entlang von Chromosomen angeordnet. Chromosomen sind einfach lange DNA-Sequenzen, die aus vielen Genen bestehen. Genetiker definieren "Crossing Over" als einen Vorgang, bei dem sich ein Paar Chromosomen eng aneinander ausrichtet und während der Replikation Abschnitte von DNA-haltigen Genen austauscht. Crossover wird auch als genetische Rekombination bezeichnet.
DNA Replikation
Es gibt zwei unterschiedliche DNA-Replikationsprozesse bei Pflanzen und Tieren. Die erste, Mitose, tritt auf, wenn sich eine Zelle repliziert, um zwei Kopien von sich selbst zu bilden. Der zweite Replikationsprozess wird Meiose genannt und findet nur bei der Erzeugung von Spermien oder Eizellen statt. Die Meiose beginnt mit einer Zelle, die Chromosomenpaare enthält, und endet mit zwei Zellen, die einzelne Kopien jedes Chromosoms enthalten. Wenn sich ein Sperma und eine Eizelle zu einer Zygote vereinigen, wie ein Embryo im Frühstadium genannt wird, bilden sie Chromosomenpaare. Crossover tritt sowohl bei Mitose als auch bei Meiose auf, obwohl die Häufigkeit laut Science Gateway bei Meiose viel höher ist.
Crossing over Biology: Allele
Die Anzahl der Chromosomen eines Organismus variiert je nach Art. Menschen haben 23 Paare oder 46 Chromosomen insgesamt. Die Paare bestehen aus zwei Kopien jedes Chromosoms; Die Kopien sind jedoch möglicherweise nicht identisch, da sie häufig unterschiedliche Allele enthalten. Ein Allel ist laut Access Science eine alternative Form eines Gens. Beispielsweise kann ein DNA-Segment auf jedem Chromosomenabschnitt für die Augenfarbe kodieren, obwohl ein Chromosom für braune Augen und das andere für blaue Augen kodieren kann. Welche Augenfarbe exprimiert wird, hängt davon ab, welches Gen dominiert. Crossover tritt am häufigsten zwischen verschiedenen Allelen auf, die für dasselbe Gen kodieren.
Mechanik der Überfahrt
Chromosomen existieren normalerweise in einem verdichteten, supergewickelten Zustand. Während der Mitose und Meiose müssen sie abgewickelt werden, damit eine Replikation stattfinden kann. Dies geschieht, wenn Enzyme an mehreren Stellen entlang der Chromosomen Brüche eingehen, die es ihnen ermöglichen, sich abzuwickeln und zu kopieren. Nach der Replikation bindet ein weiterer Satz von Enzymen die gebrochenen DNA-Fragmente wieder an. Chromosomenpaare reihen sich während dieser Vorgänge in enger Nachbarschaft zueinander auf. In der abgewickelten und fragmentierten Phase können nach Angaben von Science Gateway DNA-Segmente gleicher Größe ausgetauscht und dann wieder verklebt werden, um ein Chromosom mit einer anderen Allelkombination zu bilden als ursprünglich.
Häufigkeit des Übergangs: Meiose
Nach den Ursprüngen des Geschlechts ist die Häufigkeit des Übergangs innerhalb des Genoms eines Individuums nicht konsistent. Es gibt heiße Stellen, die so genannt werden, dass sie häufiger als der Durchschnitt überqueren, sowie kalte Stellen, die sich selten neu kombinieren. Beim Menschen wurde ebenfalls ein Unterschied zwischen den Geschlechtern festgestellt, wobei der Durchschnittsmännchen während der Meiose etwa 57-mal Kreuzungsereignisse aufwies, während es bei den Weibchen schätzungsweise 75-mal während derselben Phase auftrat.
Genetische Vielfalt
Ein Vorteil von Crossover besteht darin, dass die genetische Vielfalt innerhalb einer Population erhalten bleibt und Millionen verschiedener genetischer Kombinationen von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden können. Die genetische Variabilität ist sehr wichtig für das langfristige Überleben einer Art. Ohne diese Überkreuzung können Meiose und Mitose nicht die genetische Vielfalt erzeugen, die erforderlich ist, damit die Populationen widrige Bedingungen wie Dürre oder Krankheiten überleben können.