Die Grundlagen der Vererbung

Vererbung ist die Weitergabe von Eigenschaften von Generation zu Generation. Die Skala der vererbbaren Eigenschaften reicht von so auffallenden Merkmalen wie der Augenfarbe oder der Körpergröße bis zu den verborgenen Funktionen des Stoffwechsels. Die Wissenschaft, die sich mit den Vererbungsvorgängen im Einzelnen befasst, ist die Genetik. Mendel und die Genetik
Die Genetik ist zwar eine junge Wissenschaft, doch hat man die Vererbbarkeit von Eigenschaften schon seit langem beobachtet und genutzt. Bereits vor 10 000 Jahren, als die Landwirtschaft noch in den Anfängen stand, entdeckte der Mensch die Möglichkeit, durch Einkreuzen von guten, kräftigen Pflanzen, die zufällig in der Natur entstanden waren, seine Felderträge zu steigern. Doch hatte bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts niemand eine genauere Vorstellung von der Wirkungsweise der Zuchtwahl noch auch von den Faktoren, die an der Weitervererbung von Eigenschaften beteiligt sind. Der große Durchbruch gelang erst Gregor Mendel (1822-84), dessen Erkenntnisse zunächst unbeachtet blieben. In einem Kloster untersuchte Mendel die Vererbung von Merkmalen bei der Gartenerbse. Die Eigenschaften, die er in den Experimenten beobachtete, waren die Blütenfarbe, die Beschaffenheit der Samen und die Wuchshöhe der Pflanzen. Für seine ersten Versuche benutzte er reine Stämme von Erbsen, aus denen er durch Kreuzung Hybriden züchtete. Schon das Aussehen dieser Hybriden vermittelte ihm eine Vorstellung vom Zusammenspiel der Eigenschaften. So waren die Abkömmlinge der Kreuzung einer groß- mit einer kleinwüchsigen Pflanze immer großwüchsig. Mendel nannte den Faktor für hohen Wuchs, der sich hier durchsetzte, »dominant«, den für Kleinwüchsigkeit »rezessiv«. Mendel konnte weitere Beispiele solcher Faktoren zeigen: Röte Blütenfarbe dominiert über weiße, glatte Samen sind dominant gegenüber runzeligen, achselständige Blüten dominieren über endständige. Mendels nächster Schritt bestand darin, die Hybriden durch Selbstbestäubung weiter zu züchten, wobei die rezessiven Formen wieder zum Vorschein kamen. So ergaben hochwüchsige Bastardpflanzen große und kleine Nachkommen. Individuen mit dem dominanten Merkmal waren stets dreimal so häufig wie jene mit dem rezessiven. Die Bedeutung der Gene
Mendel erklärte seine Resultate mit der Existenz von Erbfaktoren oder genetischen Einheiten (später »Gene« genannt), von denen je ein Paar für ein Merkmal zuständig war. Im Fall der Spross Höhe liegen zwei Einheiten für Hochwüchsigkeit oder eine Einheit für hohen und eine für niederen Wuchs vor (da hoher Wuchs dominiert, ist auch eine Hh-Pflanze hochwüchsig). Kleinwüchsig wird eine Pflanze nur sein, wenn sie das Gen für niederen Wuchs doppelt trägt (hh). Sind die beiden Partner eines Genpaares identisch, so bezeichnet man den Organismus als homozygot, kommen gegensätzliche Partner vor (Hh), ist der Organismus heterozygot. Ein Gen paar kennzeichnet den Genotypus des betreffenden Organismus, das zugehörige Merkmal erscheint im Phänotypus: Der Genotypus Hh einer Erbsenpflanze äußert sich phänotypisch in ihrem hohen Wuchs. Mendels Versuche legten den Grund für das Verständnis der Vererbungsvorgänge. Heute wissen wir aber, dass die Weitergabe der Eigenschaften meist nicht durch einzelne Gene, sondern durch das Zusammenwirken mehrerer Erbfaktoren gesteuert wird. Außerdem steht heute fest, dass die Gene Partikel der Chromosomen sind, wie der Amerikaner Walter Sutton (1877-1916) nachgewiesen hat, er stellte seine »Chromosomentheorie der Vererbung« auf. Der Mensch besitzt in jeder seiner Körperzellen 46 Chromosomen (=23 Paare bzw. 2 Chromosomensätze). Ein Satz stammt von der Mutter, der andere vom Vater. Für jedes Merkmal bei Nachkommen treten ein oder mehrere Gene des mütterlichen Satzes mit den entsprechenden Genen des väterlichen Satzes in Wechselwirkung, um – meist unter Einfluss der Umwelt – den Phänotypus der Nachkommenschaft zu bestimmen. Geschlechtschromosomen und geschlechtsgebundene Vererbung
Keimzellen enthalten nur einen Chromosomensatz. Der doppelte Chromosomensatz kommt erst zustande, wenn ein Spermium eine Eizelle befruchtet. Von den 23 Chromosomenpaaren des Menschen unterscheidet sich ein Paar von allen übrigen: Bei ihm sind die Chromosomen nicht immer von gleicher Größe und Gestalt. Es handelt sich um das Geschlechtschromosomenpaar: Das größere der beiden Chromosomen wird mit X, das kleinere mit Y bezeichnet. Ein Individuum mit zwei X-Chromosomen ist weiblichen Geschlechts, die Konstitution XY kennzeichnet männliches Geschlecht. Der Größenunterschied zwischen X und Y ist letztlich die Ursache für eine Reihe sogenannter geschlechtsgebundener Krankheiten, von denen die Bluterkrankheit (Hämophilie) und die Rotgrünblindheit die bekanntesten sind. Das Gen für die Bluterkrankheit, bei welcher der Blutgerinnungsmechanismus nicht mehr funktioniert, ist rezessiv und hat im X-Chromosom seinen Sitz. Bei der Frau kann diese Krankheit nur ausbrechen, wenn sie das Hämophilie-Gen in doppelter Zahl (also in jedem X-Chromosom eines) besitzt. Da es auf dem Y-Chromosom keinen Platz für ein Hämophilie-Gen bzw. für ein dominantes Antihämophilie-Gen gibt, ist der Mann schon dann ein Bluter, wenn das verantwortliche rezessive Gen in der Einzahl vorliegt. Rezessives Erbleiden kann bei Inzucht gehäuft auftreten.