Variabilität [Rekombination, Mutation, Modifikation] - [Biologie, Oberstufe]
TeacherToby
https://www.youtube.com/watch?v=K3iZRmDkWaY

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 [musik] In diesem Video geht es um den Begriff der Variabilität, der im Fach Biologie
0:12 sowohl im Inhaltsfeld Evolution als auch im Inhaltsfeld Genetik von Relevanz ist. Ihr braucht euch nur in eurer Klasse oder eurem Kurs umzugucken, um
0:20 festzustellen, wie variabel unterschiedlich eure Mitschülerinnen in Bezug auf verschiedene äußere Merkmale, wie z.B. die Augen oder die Haarfarbe
0:30 oder die Körpergröße sind. Dieser phänotypischen Variabilität, also Unterschiede im äußeren Erscheinungsbild, liegt natürlich auch
0:39 eine genetische Variabilität zugrunde. Unterschiede im Erbgut. Damit stellt sich eine wichtige Frage. Wie entsteht eigentlich genetische Vielfalt, also
0:49 genetische Variabilität, wenn sie für die Unterschiede im Erscheinungsbild verantwortlich ist? Die Antwort lautet durch Rekombination
0:58 und durchmutation. Die Rekombination ist ein Vorgang von allen sich sexuell fortpflanzenden Individuen, der während der Majose stattfindet, bei dem es zu
1:06 einer Neu Kombination genetischen Materials kommt. Erinnert euch an die Maiose, ein Prozess, der in den weiblichen und männlichen
1:13 Geschlechtszellen abläuft und über zwei aufeinander folgende Zellkernteilungen zur Bildung von Geschlechtszellen, Keimzellen und damit zur Vorbereitung
1:22 der geschlechtlichen Fortpflanzung führt. Während der Maose kommt es zur Rekombination, wodurch die entstehenden
1:29 Geschlechtszellen sich sowohl untereinander als auch von der Mutterzelle genetisch unterscheiden und dadurch genetische Vielfalt erzeugen. Es
1:39 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
1:47 erste Zellkernteilung, die Majose 1 abbildet und ich im Video zur Majose genauer beschrieben habe, müsst ihr nicht genau nachvollziehen können, aber
1:56 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
2:05 Anhase 1, bei der es zu einer zufälligen, unabhängigen Verteilung der Chromosom auf die Tochterzellen kommt. Welches Chromosom aus einem homologen
2:14 Paar in der Anaphase 1 in welche Tochterzelle gelangt, erfolgt zufällig? beispielsweise könnte es sein, dass die obere entstehende Tochterzelle das
2:23 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
2:34 Chromosomenpaare sein, dass der Tochterzellkern das mütterliche Chromosom 1 und das väterliche Chromosom 2 und 3 erhält. Ihr könnt euch leicht
2:44 vorstellen, welche enorme genetische Vielfalt aus den unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten der insgesamt 23 Chromosomenpaare
2:53 entstehen kann. Insgesamt über 8 Millionen mögliche Chromosomkombination. Man spricht von interchromosomaler Rekombination, weil hier Gene auf
3:03 verschiedenen Chromosomen neu kombiniert werden. Inter kommt aus dem Lateinischen und bedeutet zwischen, also zwischen verschiedenen Chromosomen. Wird
3:12 genetisches Material zwischen zwei nichtschwesterchromatiden, spricht genetisches Material vom Vater und der Mutter ausgetauscht, dann wird ebenfalls
3:22 genetische Vielfalt erzeugt. Dies passiert beim Vorgang, den man als Crossingover bezeichnet. Die benachbarten Chromatiden der
3:30 verschiedenen Chromosomen überkreuzen sich in der späten Prophase. Die Chromatiden der Chromosom brechen auf und verknüpfen sich wieder, wodurch es
3:39 zum Austausch von genetischen Material kommt. Hier handelt es sich um eine intrachromosomale Rekombination. Intra ist lateinisch und steht für innerhalb.
3:49 Hier wird genetisches Material innerhalb von Chromosom ausgetauscht. Neben der Rekombination während der Mayose erzeugen auch Mutation, also spontan
3:58 auftretende Veränderung der DNA Sequenz, genetische Vielfalt. Vielleicht habt ihr oder einige Mitschüler innen eures Kurses blaue Augen. Die blaue Augenfarbe
4:07 ist beispielsweise auf eine Mutation in einem Gen zurückzuführen, die wahrscheinlich erst vor wenigen tausend Jahren entstanden ist.
4:15 An dieser Stelle eine wichtige Anmerkung. Es gibt Merkmale, die sind gut beobachtbar und kommen nur auf eine abgegrenzte qualitative Weise vor, z.B.
4:26 glatte oder runzelige Samen von Erbsenpflanzen, die Gregor Mendel analysierte und die man als qualitative Merkmale bezeichnet. Andererseits
4:35 zeichnen sich viele quantitative Merkmale, wie z.B. die Körpergröße, dadurch aus, dass sie sehr variabel innerhalb eines bestimmten Bereichs
4:44 ausgeprägt ist. Es gibt hier nicht die zwei Merkmalsausprägungen klein und groß, sondern eine erstaunlich ausgeprägte quantitative Variabilität.
4:54 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
5:04 zwischen diesen Extrem. Geschlechtsspezifische Unterschiede zeigen sich ebenfalls Frauen sind im Durchschnitt kleiner als Männer.
5:11 Manchmal entsteht die Variabilität weitgehend durch die Allele, also durch die Gen Varianten, die ein Individu umbesitzt. Ein solches Beispiel ist das
5:18 vorhin angesprochene Merkmal Augenfarbe, bei der eine Vielzahl von Genen identifiziert werden konnte, die für dieses Merkmal verantwortlich sind. Bei
5:27 vielen quantitativen Merkmalen ist die phänotypische Variabilität jedoch nicht ausschließlich auf eine genetische Variabilität zurückzuführen. Nehmen wir
5:37 das eben angesprochene Merkmal Körpergröße als Beispiel. Es gibt Familien mit zahlreichen sehr großen Individuen und solche, in denen
5:46 viele Mitglieder sehr klein sind. Es lässt sich also nicht abstreiten, dass dieses Merkmal auch vererbt wird. Mittlerweile ist nicht nur ein Gen,
5:53 sondern zahlreiche Gene gefunden worden, die einen Einfluss auf das Merkmal menschliche Körpergröße haben. Dennoch sind diese Variationen im Phänotyp meist
6:02 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%.
6:15 Das sind bei Männern ca. 20 cm Größenunterschied. Liegt die durchschnittliche Körpergröße eines deutschen Mannes heutzutage bei
6:23 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
6:36 ermöglichen, die solche erhebliche Auswirkung haben. Auch Umwelteinflüsse wie z.B. die Ernährung spielen beim Größenwachstum eine wichtige Rolle.
6:46 Das Beispiel der unterschiedlichen Fellfärbung von manchen Kaninchen und Katzenarten ist ein Beispiel dafür, dass alleine die Umwelt verantwortlich sein
6:54 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
7:06 hier für eine schwarze Fellfärbung verantwortlich ist. Die übrigen Körperteile weisen eine zu hohe Temperatur für die Expression dieses
7:14 Gens auf, wodurch hier die schwarze Fellfärbung ausbleibt und das Fell heller erscheint. Auch bei der Determination des Geschlechts
7:22 verschiedener Amphibienarten spielt die Temperatur eine wichtige Rolle. Sie kann während der Embryonalentwicklung beeinflussen, welches Geschlecht sich
7:30 entwickelt. Für den Fall, dass Umweltbedingungen beeinflussen, wie sich ein Merkmal ausbrägt und dadurch phänotypische Variabilität entsteht,
7:38 ohne dass ich das Erbgut verändert, spricht man von einer Modifikation. Wir wissen nun, dass die Variabilität im Phänotyp das unterschiedliche Aussehen
7:47 zwischen Individuen einer Arto, zurückzuführen ist auf eine genetische Variabilität einerseits, die auf Rekombination und Mutation basiert.
7:56 Andererseits spielt für die phänotypische Variabilität bei vielen quantitativen Merkmalen auch Modifikation eine Rolle. Was hat das
8:04 alles mit Evolution zu tun? Eine ganze [musik] Menge. Beispielsweise erzeugen Mutationen überhaupt erst eine genetische Variabilität in einer
8:13 Population. Diese zufällig auftretenden Veränderung der DNA-Sequenz bilden das Rohmaterial der Evolution, denn durch Variation im
8:23 Genpool einer Population variieren auch ihre Phenotypen und natürliche Selektion kann auf sie einwirken. In wenigen Fällen, in denen sich eine Mutation
8:33 vorteilhaft auswirkt auf ihren Träger, nimmt die Häufigkeit dieser Mutation zu. Durch Rekombinationen werden diese genetischen Varianten Allele immer
8:43 wieder neu kombiniert und dadurch genetische Vielfalt erzeugt. Noch besser lässt sich die Bedeutung von Mutation und Rekombination
8:50 nachvollziehen, wenn man sich vorstellt, es gebe Evolutionsfaktoren nicht. Ohne Mutation und Rekombination gäbe [musik] es keine genetische Variabilität. Alle
9:00 Individuen in einer Population wären Klone. Unter solchen Bedingungen wären alle Individuen gleich an die sie umgebene Umweltbedingung angepasst und
9:10 keiner hätte einen Selektionsvorteil oder Nachteil. Natürliche Selektion könnte nicht einwirken. Ihr seht also eine durch Rekombination und Mutation
9:19 erzeugte genetische Variabilität verändert zwangsweise die genetische Struktur einer Population. Die natürliche Selektion wirkt auf die
9:27 genetische Variabilität ein. Sie führt dazu, dass die Häufigkeit einer vorteilhaften Erbanlage von Generation zu Generation zunimmt. Zum anderen
9:37 werden durch Mutation und Rekombinationen die Art und Weise, wie sich Evolution vollzieht, beschrieben als einen passiven Vorgang, der zu einer
9:44 zunehmenden Angepasstheit der Lebewesen an sich ändernde Umweltbedingung führt. Diese Thematik wird aber wahrscheinlich noch im weiteren Verlauf der
9:52 Unterrichtsreihe besprochen und zwar dann, wenn es um die Evolutionstheorien von Darwin und Lamark geht.