Vererbung: Definition, Faktor, Typen und Beispiele

Inhalt

• Vererbungsdefinition in der Biologie
• Menschliche Merkmale und Vererbung
• Geschichte der Vererbung
• Vererbung und Genetik
• Arten der Vererbung
• Vererbungsbeispiele
• Nicht-Mendelsche Vererbung
• Andere Vererbungsmuster
• Tödliche Allele
• Vererbung und Umwelt
• Mendels Beiträge

Wenn ein Elternteil mit blauen Augen und ein Elternteil mit braunen Augen ihre Gene für die Augenfarbe an ihre Nachkommen weitergeben, ist dies ein Beispiel für Vererbung.

Die Kinder erben die Gene, die aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) bestehen, von den Eltern und können blaue oder braune Augen haben. Die Genetik ist jedoch komplex und mehr als ein Gen ist für die Augenfarbe verantwortlich.

Ebenso bestimmen viele Gene andere Merkmale wie Haarfarbe oder Körpergröße.

Vererbungsdefinition in der Biologie

Vererbung ist die Untersuchung, wie Eltern ihre Eigenschaften an ihre Nachkommen weitergeben Genetik. Es gab viele Theorien zur Vererbung, und die allgemeinen Konzepte der Vererbung tauchten auf, bevor die Menschen die Zellen vollständig verstanden hatten.

Moderne Vererbung und Genetik sind jedoch neuere Felder.

Obwohl die Grundlage für die Untersuchung von Genen in den 1850er Jahren und im gesamten 19. Jahrhundert erschien, wurde sie bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts weitgehend ignoriert.

Menschliche Merkmale und Vererbung

Menschliche Merkmale sind spezifische Merkmale, die Individuen identifizieren. Die Eltern geben diese durch ihre Gene weiter. Einige leicht zu identifizierende menschliche Merkmale sind Größe, Augenfarbe, Haarfarbe, Haartyp, Ohrläppchenbefestigung und Zungenrollen. Wenn Sie vergleichen gemeinsame vs. ungewöhnliche MerkmaleSie betrachten in der Regel dominante vs. rezessive Merkmale.

Beispielsweise ist ein dominantes Merkmal wie braunes Haar in der Bevölkerung häufiger anzutreffen, während ein rezessives Merkmal wie rotes Haar seltener anzutreffen ist. Es sind jedoch nicht alle dominanten Merkmale gemeinsam.

Wenn Sie Genetik studieren möchten, müssen Sie die Beziehung zwischen DNA und Genetik verstehen vererbbar Züge.

Die Zellen der meisten lebenden Organismen haben DNA, also die Substanz, aus der Ihre Gene bestehen. Wenn sich Zellen vermehren, können sie das DNA-Molekül oder die genetische Information an die nächste Generation weitergeben. Zum Beispiel haben Ihre Zellen das genetische Material, das bestimmt, ob Sie blonde oder schwarze Haare haben.

Ihr Genotyp sind die Gene in den Zellen, während Ihr Phänotyp die physischen Merkmale sind, die sowohl von den Genen als auch von der Umgebung sichtbar und beeinflusst werden.

Zwischen den Genen gibt es Variationen, daher unterscheiden sich die DNA-Sequenzen. Genetische Variation macht Menschen einzigartig, und es ist ein wichtiges Konzept in der natürlichen Auslese, weil günstige Eigenschaften eher überleben und weitergeben.

Obwohl eineiige Zwillinge dieselbe DNA haben, kann ihre Genexpression variieren. Wenn ein Zwilling mehr Nahrung erhält als der andere, kann er oder sie trotz gleicher Gene größer sein.

Geschichte der Vererbung

Anfangs verstand man Vererbung aus einer reproduktiven Perspektive. Sie fanden grundlegende Konzepte heraus, wie Pollen und Stempel von Pflanzen, die dem Ei und dem Sperma des Menschen ähnlich sind.

Trotz der Züchtung von Hybridkreuzen in Pflanzen und anderen Arten blieb die Genetik ein Rätsel. Viele Jahre lang glaubten sie, dass Blut Vererbung übertrug. Selbst Charles Darwin glaubte, Blut sei für die Vererbung verantwortlich.

In den 1700er Jahren schrieben Carolus Linnaeus und Josef Gottlieb Kölreuter über die Kreuzung verschiedener Pflanzenarten und entdeckten, dass die Hybriden intermediäre Eigenschaften hatten.

Gregor Mendels Arbeit in den 1860er Jahren trug dazu bei, das Verständnis von Hybridkreuze und Erbe. Er widerlegte etablierte Theorien, aber seine Arbeit wurde bei Veröffentlichung nicht vollständig verstanden.

Erich Tschermak von Seysenegg, Hugo de Vries und Carl Erich Correns entdeckten Mendels Werk zu Beginn des 20. Jahrhunderts wieder. Jeder dieser Wissenschaftler untersuchte Pflanzenhybriden und kam zu ähnlichen Ergebnissen.

Vererbung und Genetik

Genetik ist das Studium der biologischen Vererbung und Gregor Mendel gilt als sein Vater. Er stellte die Schlüsselkonzepte der Vererbung her, indem er Erbsenpflanzen studierte. Erbliche Elemente sind Gene, und Merkmale sind spezifische Merkmale wie die Blütenfarbe.

Seine Erkenntnisse, die oft als Mendelsche Vererbung bezeichnet werden, begründen die Beziehung zwischen Genen und Merkmalen.

Mendel konzentrierte sich auf sieben Merkmale bei Erbsenpflanzen: Höhe, Blütenfarbe, Erbsenfarbe, Erbsenform, Schalenform, Schalenfarbe und Blütenposition. Erbsen waren gute Testpersonen, weil sie schnelle Fortpflanzungszyklen hatten und leicht zu züchten waren. Nachdem er reinrassige Erbsenlinien etabliert hatte, war er in der Lage, sie zu Hybriden zu kreuzen.

Er kam zu dem Schluss, dass Merkmale wie die Schotenform vererbbare Elemente oder Gene waren.

Arten der Vererbung

Allele sind die verschiedenen Formen eines Gens. Genetische Variationen wie Mutationen sind für die Bildung von Allelen verantwortlich. Unterschiede in DNA-Basenpaaren können auch die Funktion oder den Phänotyp ändern. Mendels Schlussfolgerungen zu Allelen wurden zur Grundlage für zwei wichtige Erbgesetze: das Gesetz der Segregation und das Gesetz des unabhängigen Sortiments.

Das Segregationsgesetz besagt, dass sich Allelpaare trennen, wenn sich Gameten bilden. Das Gesetz des unabhängigen Sortiments besagt, dass die Allele verschiedener Gene unabhängig voneinander sortiert werden.

Allele existieren entweder in dominanten oder rezessiven Formen. Dominante Allele ausgedrückt oder sichtbar sind. Zum Beispiel dominieren braune Augen. Auf der anderen Seite, rezessive Allele sind nicht immer ausgedrückt oder sichtbar. Zum Beispiel sind blaue Augen rezessiv. Damit eine Person blaue Augen hat, muss sie zwei Allele dafür erben.

Es ist wichtig zu beachten, dass dominante Merkmale in einer Population nicht immer häufig sind. Ein Beispiel hierfür sind bestimmte genetisch bedingte Krankheiten wie die Huntington-Krankheit, die durch ein dominantes Allel verursacht werden, aber in der Bevölkerung nicht häufig sind.

Da es verschiedene Arten von Allelen gibt, haben einige Organismen zwei Allele für ein einziges Merkmal. Homozygot bedeutet, dass es zwei identische Allele für ein Gen gibt, und heterozygot bedeutet, dass es zwei verschiedene Allele für ein Gen gibt. Als Mendel seine Erbsenpflanzen studierte, stellte er fest, dass die F₂ Generation (Enkelkinder) hatte immer ein Verhältnis von 3: 1 in ihren Phänotypen.

Dies bedeutet, dass das dominante Merkmal dreimal häufiger auftrat als das rezessive.

Vererbungsbeispiele

Punnett-Quadrate kann Ihnen helfen, homozygote vs. heterozygote Kreuze und heterozygote vs. heterozygote Kreuze zu verstehen. Aufgrund ihrer Komplexität können jedoch nicht alle Kreuze mit Punnett-Quadraten berechnet werden.

Die nach Reginald C. Punnett benannten Diagramme können Ihnen dabei helfen, Phänotypen und Genotypen für Nachkommen vorherzusagen. Die Quadrate zeigen die Wahrscheinlichkeit bestimmter Kreuze.

Mendels allgemeine Ergebnisse zeigten, dass Gene Vererbung übertragen. Jedes Elternteil überträgt die Hälfte seiner Gene auf die Nachkommen. Eltern können auch verschiedenen Nachkommen unterschiedliche Sätze von Genen geben. Zum Beispiel haben eineiige Zwillinge dieselbe DNA, Geschwister jedoch nicht.

Nicht-Mendelsche Vererbung

Mendels Arbeit war präzise, ​​aber simpel, sodass die moderne Genetik mehr Antworten gefunden hat. Erstens stammen Merkmale nicht immer aus einem einzelnen Gen. Kontrolle mehrerer Gene polygene Eigenschaften, wie Haarfarbe, Augenfarbe und Hautfarbe. Dies bedeutet, dass mehr als ein Gen dafür verantwortlich ist, dass Sie braunes oder schwarzes Haar haben.

Ein Gen kann auch mehrere Eigenschaften beeinflussen. Das ist Pleiotropieund Gene können nicht verwandte Merkmale kontrollieren. In einigen Fällen ist die Pleiotropie mit genetischen Krankheiten und Störungen verbunden. Zum Beispiel ist Sichelzellenanämie eine vererbte genetische Störung, die die roten Blutkörperchen beeinflusst, indem sie sichelförmig werden.

Die Störung beeinflusst nicht nur die roten Blutkörperchen, sondern auch die Durchblutung und andere Organe. Dies bedeutet, dass es sich auf mehrere Merkmale auswirkt.

Mendel dachte, dass jedes Gen nur zwei Allele hatte. Es kann jedoch viele verschiedene Allele eines Gens geben. Mehrere Allele können ein Gen kontrollieren. Ein Beispiel hierfür ist die Fellfarbe bei Kaninchen. Ein weiteres Beispiel ist das ABO-Blutgruppen-System beim Menschen. Menschen haben drei Allele für Blut: A, B und O. A und B dominieren über O, also sind sie kodominant.

Andere Vererbungsmuster

Völlige Dominanz ist das von Mendel beschriebene Muster. Er sah, dass ein Allel dominierte, während das andere rezessiv war. Das dominante Allel war sichtbar, weil es exprimiert wurde. Die Samenform bei Erbsenpflanzen ist ein Beispiel für eine vollständige Dominanz. Die runden Samen-Allele dominieren die faltigen.

Die Genetik ist jedoch komplexer und es kommt nicht immer zu einer vollständigen Dominanz.

Im unvollständige DominanzEin Allel ist nicht vollständig dominant. Löwenmaul ist ein klassisches Beispiel für unvollständige Dominanz. Dies bedeutet, dass der Phänotyp der Nachkommen offenbar zwischen dem Phänotyp der beiden Elternteile liegt. Wenn sich ein weißes Löwenmaul und ein rotes Löwenmaul fortpflanzen, können sie rosa Löwenmaul haben. Wenn Sie diese rosa Löwenmaul überqueren, sind die Ergebnisse rot, weiß und rosa.

Im Mitbestimmungsind beide Allele gleich ausgedrückt. Zum Beispiel können einige Blumen eine Mischung aus verschiedenen Farben sein. Eine rote und eine weiße Blume können Nachkommen mit einer Mischung aus roten und weißen Blütenblättern hervorbringen. Die beiden Phänotypen der Eltern sind beide exprimiert, so dass die Nachkommen einen dritten Phänotyp haben, der sie kombiniert.

Tödliche Allele

Bestimmte Kreuze können tödlich sein. EIN tödliches Allel kann einen Organismus töten. In den 1900er Jahren entdeckte Lucien Cuenót, dass die Nachkommen, als er gelbe Mäuse mit braunen Mäusen kreuzte, braun und gelb waren.

Als er jedoch zwei gelbe Mäuse kreuzte, hatte der Nachwuchs ein Verhältnis von 2: 1 anstelle des von Mendel gefundenen Verhältnisses von 3: 1. Es gab zwei gelbe Mäuse für eine braune Maus.

Cuenót fand heraus, dass Gelb die dominierende Farbe war, also waren diese Mäuse heterozygot. Etwa ein Viertel der Mäuse, die nach der Kreuzung der Heterozygoten gezüchtet wurden, starben jedoch im embryonalen Stadium. Aus diesem Grund betrug das Verhältnis 2: 1 anstelle von 3: 1.

Mutationen können tödliche Gene verursachen. Obwohl einige Organismen im embryonalen Stadium sterben können, können andere möglicherweise jahrelang mit diesen Genen leben. Menschen können auch tödliche Allele haben, mit denen verschiedene genetische Störungen verbunden sind.

Vererbung und Umwelt

Wie sich ein lebender Organismus entwickelt, hängt sowohl von seiner Vererbung als auch von seiner Umgebung ab. Zum Beispiel ist Phenylketonurie (PKU) eine der genetischen Störungen, die Menschen erben können. PKU kann geistige Behinderungen und andere Probleme verursachen, da der Körper die Aminosäure Phenylalanin nicht verarbeiten kann.

Wenn Sie nur die Genetik betrachten, würden Sie erwarten, dass eine Person mit PKU immer eine geistige Behinderung haben würde. Dank der Früherkennung bei Neugeborenen ist es jedoch möglich, dass Menschen mit einer proteinarmen PKU-Diät leben und niemals ernsthafte Gesundheitsprobleme entwickeln.

Wenn Sie sowohl die Umweltfaktoren als auch die Genetik betrachten, ist es möglich zu sehen, wie das Leben einer Person die Genexpression beeinflussen kann.

Hortensien sind ein weiteres Beispiel für die Umweltbelastung auf Gene. Zwei Hortensienpflanzen mit den gleichen Genen können aufgrund des pH-Werts des Bodens unterschiedliche Farben aufweisen. Saure Böden bilden blaue Hortensien, alkalische Böden rosafarbene. Bodennährstoffe und Mineralien beeinflussen auch die Farbe dieser Pflanzen. Zum Beispiel müssen blaue Hortensien Aluminium im Boden haben, um diese Farbe zu erhalten.

Mendels Beiträge

Obwohl Gregor Mendels Studien die Grundlage für mehr Forschung bildeten, hat die moderne Genetik seine Erkenntnisse erweitert und neue Vererbungsmuster wie unvollständige Dominanz und Kodominanz entdeckt.

Es ist ein entscheidender Aspekt der Biologie, zu verstehen, wie Gene für die sichtbaren körperlichen Merkmale verantwortlich sind. Von genetischen Störungen bis zur Pflanzenzüchtung kann Vererbung viele Fragen erklären, die Menschen über die Welt um sie herum stellen.