Rekombination und Mutation

Evolution betrifft nicht das einzelne Lebewesen, sondern Populationen: Über Generationen ändert sich, welche Allele wie häufig vorkommen.

• Population:alle Individuen einer Art, die zur selben Zeit in einem Gebiet leben und sich untereinander fortpflanzen.
• Genpool:Gesamtheit aller Allele aller Individuen einer Population.
• Allelfrequenz:Anteil eines Allels an allen Allelen desselben Gens im Genpool; bei diploiden Lebewesen trägt jedes Individuum zwei Allele jedes Gens.
• Genetische Variabilität:Vielfalt der Genotypen in einer Population — Grundlage dafür, dass sich eine Population verändern kann.
• Phänotypische Variation:Unterschiede im Erscheinungsbild; sie entstehen aus Genotyp und Umwelt. Rein umweltbedingte Unterschiede heißen Modifikationen und werden nicht vererbt, etwa kleinwüchsiger Löwenzahn im Hochgebirge.
• Synthetische Evolutionstheorie:verbindet DARWINs Selektionstheorie mit Genetik und Populationsgenetik: Evolutionsfaktoren — Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift und Isolation — verändern die Allelfrequenzen im Genpool.

Neue Allele entstehen nur durch Mutation. Rekombination mischt die vorhandenen Allele in jeder Generation neu — deshalb gleicht kein Nachkomme genau einem Elternteil.

• Mutation:zufällige, ungerichtete Veränderung der Erbinformation und einzige Quelle neuer Allele; vererbt werden nur Mutationen in Keimbahnzellen.
• Mutationstypen:Genmutation verändert die Basenfolge eines Gens, Chromosomenmutation die Struktur eines Chromosoms (z. B. Verlust oder Verdopplung eines Abschnitts), Genommutation die Anzahl der Chromosomen (z. B. Trisomie 21).
• Wirkung:Die meisten Mutationen sind neutral oder nachteilig, wenige vorteilhaft; ob eine Mutation nützt, hängt von der Umwelt ab.
• Interchromosomale Rekombination:In der Meiose I ordnen sich die homologen Chromosomen zufällig an und werden zufällig auf die Tochterzellen verteilt; beim Menschen mit 23 Paaren ergibt das 2²³ ≈ 8,4 Millionen Kombinationen.
• Intrachromosomale Rekombination:beim Crossing-over brechen zwei Nicht-Schwesterchromatiden (je eine vom väterlichen und vom mütterlichen Chromosom) an derselben Stelle und tauschen die Stücke; nach Meiose II erhält jede Keimzelle eine der vier Chromatiden.
• Zufällige Befruchtung:Welche Eizelle mit welchem Spermium verschmilzt, ist zufällig; schon ohne Crossing-over sind beim Menschen rund 7 · 10¹³ Kombinationen möglich.

Ziehe die rote Bruchstelle an eine Stelle zwischen den Genorten und dann den violetten Griff tauschen nach unten (Tastatur: Punkt anwählen, ←/→ bzw. Enter). Dreh anschließend Paar 2 um. Rechts siehst du, welche Allele in den vier Keimzellen landen.

Halte fest: Beim Crossing-over tauschen zwei Nicht-Schwesterchromatiden Stücke aus; nur die Allele zwischen Bruchstelle und Chromosomenende wechseln. So entstehen Chromatiden mit Allelkombinationen, die keiner der Eltern weitergegeben hat. Die zufällige Lage der Paare in der Metaphase I mischt zusätzlich ganze Chromosomen von Vater und Mutter. Neue Allele entstehen dabei nie.