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Variabilität [Rekombination, Mutation, Modifikation] - [Biologie, Oberstufe]
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 66 Zeilen
- [musik] In diesem Video geht es um den Begriff der Variabilität, der im Fach Biologie
- sowohl im Inhaltsfeld Evolution als auch im Inhaltsfeld Genetik von Relevanz ist. Ihr braucht euch nur in eurer Klasse oder eurem Kurs umzugucken, um
- festzustellen, wie variabel unterschiedlich eure Mitschülerinnen in Bezug auf verschiedene äußere Merkmale, wie z.B. die Augen oder die Haarfarbe
- oder die Körpergröße sind. Dieser phänotypischen Variabilität, also Unterschiede im äußeren Erscheinungsbild, liegt natürlich auch
- eine genetische Variabilität zugrunde. Unterschiede im Erbgut. Damit stellt sich eine wichtige Frage. Wie entsteht eigentlich genetische Vielfalt, also
- genetische Variabilität, wenn sie für die Unterschiede im Erscheinungsbild verantwortlich ist? Die Antwort lautet durch Rekombination
- und durchmutation. Die Rekombination ist ein Vorgang von allen sich sexuell fortpflanzenden Individuen, der während der Majose stattfindet, bei dem es zu
- einer Neu Kombination genetischen Materials kommt. Erinnert euch an die Maiose, ein Prozess, der in den weiblichen und männlichen
- Geschlechtszellen abläuft und über zwei aufeinander folgende Zellkernteilungen zur Bildung von Geschlechtszellen, Keimzellen und damit zur Vorbereitung
- der geschlechtlichen Fortpflanzung führt. Während der Maose kommt es zur Rekombination, wodurch die entstehenden
- Geschlechtszellen sich sowohl untereinander als auch von der Mutterzelle genetisch unterscheiden und dadurch genetische Vielfalt erzeugen. Es
- würde an dieser Stelle zu weit führen, den Prozess der Rekombination während der Majose im Detail zu erläutern. Auch die hier gezeigte Abbildung, die die
- erste Zellkernteilung, die Majose 1 abbildet und ich im Video zur Majose genauer beschrieben habe, müsst ihr nicht genau nachvollziehen können, aber
- sie ist gut, weil sie schön zeigt, an welchen beiden Stellen der Mayose es zur Rekombination und damit zur genetischen Variabilität kommt. Einmal während der
- Anhase 1, bei der es zu einer zufälligen, unabhängigen Verteilung der Chromosom auf die Tochterzellen kommt. Welches Chromosom aus einem homologen
- Paar in der Anaphase 1 in welche Tochterzelle gelangt, erfolgt zufällig? beispielsweise könnte es sein, dass die obere entstehende Tochterzelle das
- Chromosom 1 und 2 von der Mutter und das Chromosom 3 vom Vater erhält. Genauso gut könnte es aber auch durch eine zufällige andere Anordnung der rumologen
- Chromosomenpaare sein, dass der Tochterzellkern das mütterliche Chromosom 1 und das väterliche Chromosom 2 und 3 erhält. Ihr könnt euch leicht
- vorstellen, welche enorme genetische Vielfalt aus den unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten der insgesamt 23 Chromosomenpaare
- entstehen kann. Insgesamt über 8 Millionen mögliche Chromosomkombination. Man spricht von interchromosomaler Rekombination, weil hier Gene auf
- verschiedenen Chromosomen neu kombiniert werden. Inter kommt aus dem Lateinischen und bedeutet zwischen, also zwischen verschiedenen Chromosomen. Wird
- genetisches Material zwischen zwei nichtschwesterchromatiden, spricht genetisches Material vom Vater und der Mutter ausgetauscht, dann wird ebenfalls
- genetische Vielfalt erzeugt. Dies passiert beim Vorgang, den man als Crossingover bezeichnet. Die benachbarten Chromatiden der
- verschiedenen Chromosomen überkreuzen sich in der späten Prophase. Die Chromatiden der Chromosom brechen auf und verknüpfen sich wieder, wodurch es
- zum Austausch von genetischen Material kommt. Hier handelt es sich um eine intrachromosomale Rekombination. Intra ist lateinisch und steht für innerhalb.
- Hier wird genetisches Material innerhalb von Chromosom ausgetauscht. Neben der Rekombination während der Mayose erzeugen auch Mutation, also spontan
- auftretende Veränderung der DNA Sequenz, genetische Vielfalt. Vielleicht habt ihr oder einige Mitschüler innen eures Kurses blaue Augen. Die blaue Augenfarbe
- ist beispielsweise auf eine Mutation in einem Gen zurückzuführen, die wahrscheinlich erst vor wenigen tausend Jahren entstanden ist.
- An dieser Stelle eine wichtige Anmerkung. Es gibt Merkmale, die sind gut beobachtbar und kommen nur auf eine abgegrenzte qualitative Weise vor, z.B.
- glatte oder runzelige Samen von Erbsenpflanzen, die Gregor Mendel analysierte und die man als qualitative Merkmale bezeichnet. Andererseits
- zeichnen sich viele quantitative Merkmale, wie z.B. die Körpergröße, dadurch aus, dass sie sehr variabel innerhalb eines bestimmten Bereichs
- ausgeprägt ist. Es gibt hier nicht die zwei Merkmalsausprägungen klein und groß, sondern eine erstaunlich ausgeprägte quantitative Variabilität.
- Es gibt kleine Menschen von 1,50 m Körpergröße und darunter andere wenige Menschen sind 2 m und sogar größer und die allermeisten Menschen liegen
- zwischen diesen Extrem. Geschlechtsspezifische Unterschiede zeigen sich ebenfalls Frauen sind im Durchschnitt kleiner als Männer.
- Manchmal entsteht die Variabilität weitgehend durch die Allele, also durch die Gen Varianten, die ein Individu umbesitzt. Ein solches Beispiel ist das
- vorhin angesprochene Merkmal Augenfarbe, bei der eine Vielzahl von Genen identifiziert werden konnte, die für dieses Merkmal verantwortlich sind. Bei
- vielen quantitativen Merkmalen ist die phänotypische Variabilität jedoch nicht ausschließlich auf eine genetische Variabilität zurückzuführen. Nehmen wir
- das eben angesprochene Merkmal Körpergröße als Beispiel. Es gibt Familien mit zahlreichen sehr großen Individuen und solche, in denen
- viele Mitglieder sehr klein sind. Es lässt sich also nicht abstreiten, dass dieses Merkmal auch vererbt wird. Mittlerweile ist nicht nur ein Gen,
- sondern zahlreiche Gene gefunden worden, die einen Einfluss auf das Merkmal menschliche Körpergröße haben. Dennoch sind diese Variationen im Phänotyp meist
- nicht nur durch Erbanlagen zu begründen. 18-Jährige in Deutschland sind heute etwa 20% größer als ihre Urgroßeltern, als diese im selben Alter waren. 20%.
- Das sind bei Männern ca. 20 cm Größenunterschied. Liegt die durchschnittliche Körpergröße eines deutschen Mannes heutzutage bei
- ca. 1,80, waren sie 1850 im Durchschnitt 1,62 m groß. Drei oder auch vier oder fünf Generationen reichen zeitlich nicht aus, um Mutationen zu
- ermöglichen, die solche erhebliche Auswirkung haben. Auch Umwelteinflüsse wie z.B. die Ernährung spielen beim Größenwachstum eine wichtige Rolle.
- Das Beispiel der unterschiedlichen Fellfärbung von manchen Kaninchen und Katzenarten ist ein Beispiel dafür, dass alleine die Umwelt verantwortlich sein
- kann für die phänotypische Variabilität. Die Temperatur exponierter Körperteile wie z.B. die Nase oder die Ohren ist geringer, wodurch ein Gen aktiv ist, das
- hier für eine schwarze Fellfärbung verantwortlich ist. Die übrigen Körperteile weisen eine zu hohe Temperatur für die Expression dieses
- Gens auf, wodurch hier die schwarze Fellfärbung ausbleibt und das Fell heller erscheint. Auch bei der Determination des Geschlechts
- verschiedener Amphibienarten spielt die Temperatur eine wichtige Rolle. Sie kann während der Embryonalentwicklung beeinflussen, welches Geschlecht sich
- entwickelt. Für den Fall, dass Umweltbedingungen beeinflussen, wie sich ein Merkmal ausbrägt und dadurch phänotypische Variabilität entsteht,
- ohne dass ich das Erbgut verändert, spricht man von einer Modifikation. Wir wissen nun, dass die Variabilität im Phänotyp das unterschiedliche Aussehen
- zwischen Individuen einer Arto, zurückzuführen ist auf eine genetische Variabilität einerseits, die auf Rekombination und Mutation basiert.
- Andererseits spielt für die phänotypische Variabilität bei vielen quantitativen Merkmalen auch Modifikation eine Rolle. Was hat das
- alles mit Evolution zu tun? Eine ganze [musik] Menge. Beispielsweise erzeugen Mutationen überhaupt erst eine genetische Variabilität in einer
- Population. Diese zufällig auftretenden Veränderung der DNA-Sequenz bilden das Rohmaterial der Evolution, denn durch Variation im
- Genpool einer Population variieren auch ihre Phenotypen und natürliche Selektion kann auf sie einwirken. In wenigen Fällen, in denen sich eine Mutation
- vorteilhaft auswirkt auf ihren Träger, nimmt die Häufigkeit dieser Mutation zu. Durch Rekombinationen werden diese genetischen Varianten Allele immer
- wieder neu kombiniert und dadurch genetische Vielfalt erzeugt. Noch besser lässt sich die Bedeutung von Mutation und Rekombination
- nachvollziehen, wenn man sich vorstellt, es gebe Evolutionsfaktoren nicht. Ohne Mutation und Rekombination gäbe [musik] es keine genetische Variabilität. Alle
- Individuen in einer Population wären Klone. Unter solchen Bedingungen wären alle Individuen gleich an die sie umgebene Umweltbedingung angepasst und
- keiner hätte einen Selektionsvorteil oder Nachteil. Natürliche Selektion könnte nicht einwirken. Ihr seht also eine durch Rekombination und Mutation
- erzeugte genetische Variabilität verändert zwangsweise die genetische Struktur einer Population. Die natürliche Selektion wirkt auf die
- genetische Variabilität ein. Sie führt dazu, dass die Häufigkeit einer vorteilhaften Erbanlage von Generation zu Generation zunimmt. Zum anderen
- werden durch Mutation und Rekombinationen die Art und Weise, wie sich Evolution vollzieht, beschrieben als einen passiven Vorgang, der zu einer
- zunehmenden Angepasstheit der Lebewesen an sich ändernde Umweltbedingung führt. Diese Thematik wird aber wahrscheinlich noch im weiteren Verlauf der
- Unterrichtsreihe besprochen und zwar dann, wenn es um die Evolutionstheorien von Darwin und Lamark geht.
Zum Nachlesen
Genetische VariationGenetische Variation ist der Unterschied in der DNA zwischen verschiedenen Individuen oder Populationen einer Art bzw. der Prozess der Entstehung dieses …
MutationAls Mutation (von lateinisch mutatio, von mutare „ändern/verändern, verwandeln“) wird in der Biologie eine spontan auftretende, dauerhafte Veränderung des …
Crossing-overEin Crossing-over findet bei Teilungen des Zellkerns während der Prophase der Meiose I statt. Dabei handelt es sich nicht etwa um Fälle fehlerhafter DNA- …
EvolutionDarunter wird die von Generation zu Generation stattfindende allmähliche Veränderung der vererbbaren Merkmale einer Population von Lebewesen und von anderen …