Genetik

Die Genetik (griech. geneá = Abstammung) oder Vererbungslehre ist ein Teilgebiet der Biologie und beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Funktion von Erbanlagen („Genen“) sowie mit deren Weitervererbung. Vererbung ist die Weitergabe von Erbinformationen von Generation zu Generation. Die klassische Genetik untersucht, in welchen Kombinationen die Gene nach Kreuzungsexperimenten bei den Nachkommen vorkommen und wie das die Ausprägung bestimmter phänotypischer Merkmale beeinflusst.

Die Molekulargenetik untersucht, wie Gene aufgebaut sind, wie die in Form von Desoxyribonukleinsäure (DNA) vorhandene genetische Information zum Aufbau von Proteinen und anderen funktionellen Genprodukten genutzt wird, wie diese Information kopiert wird (Replikation) und wie sich molekularbiologische Erkenntnisse für gentechnische Verfahren nutzen lassen.

Geschichte der Genetik

Schon seit der Antike versuchen die Menschen die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung durch verschiedene Hypothesen zu erklären. So lehrte der griechische Philosoph Anaxagoras um 500 v.Chr. in der Präformationslehre, dass der Embryo im Spermium des Vaters bereits vorgeformt sei. Die Spermien für weiblichen und männlichen Nachwuchs befanden sich demnach in den unterschiedlichen Hodensäcken ^* . Ähnlich, dachte ca. hundert Jahre später Aristoteles, dass nur der Mann Erbanlagen besitzt, während die Frau ausschließlich ernährende Funktionen hat. Solche Vorstellungen über Fortpflanzung und Vererbung prägten die naturphilosophischen Überlegungen bis in die Neuzeit hinein.

Mit der Entwicklung des Mikroskops und der anschließenden Entdeckung der Spermien durch Antoni van Leeuwenhoek im 17. Jahrhundert wurden wichtige Fortschritte gemacht.

1865 entdeckte der Mönch Gregor Mendel grundlegende Gesetzmäßigkeiten bei der Verteilung von Erbanlagen auf die Nachkommen, die heute als Mendelsche Gesetze (oder Mendelsche Regeln) bekannt sind. Er hatte Pflanzen der Gartenerbse (Pisum sativum) miteinander gekreuzt und mittels statistischer Analyse mathematische Gesetzmäßigkeiten beobachtet. Er teilte die Erbanlagen in "rezessive" und "dominante" Gene und entwickelte den Begriff des Allels. Mendels Entdeckungen blieben unbeachtet und wurden erst Anfang des 20. Jahrhunderts wiederentdeckt von Erich von Tschermak-Seysenegg, Hugo De Vries und Carl Erich Correns.

Eine weitere wichtige Entwicklung machte Morgan, der feststellte, dass es auch Merkmale gibt, die meist zusammen vererbt werden (gekoppelte Gene, die auf dem gleichen Chromosom liegen).

Mit der Entdeckung des Aufbaus des Erbguts Mitte des 20. Jahrhunderts wurden die Grundsteine für die Entschlüsselung des genetischen Codes gelegt. Heute weiß man, wie das Erbgut aufgebaut ist und kennt die Lage von vielen Genen im gesamten Erbgut.

Meilensteine der Genetik

1859 - Charles Darwin veröffentlicht Die Entstehung der Arten
1865 - Gregor Mendel veröffentlicht sein Werk
1869 - Friedrich Miescher entdeckte die DNA in einem Extrakt aus Eiterzellen und nannte sie „Nuclein“
1903 - Chromosomen werden als Träger der Erbinformation erkannt
1906 - William Bateson prägt den Begriff Genetik.
1910 - Chromosomen enthalten Gene
1913 - Thomas Hunt Morgan führt Kreuzungsversuche mit der Taufliege Drosophila melanogaster durch. Anhand der Versuchsergebnisse erstellt er Genkarten, aus denen hervorgeht, dass Chromosomen aus linear angeordneten Genen aufgebaut sind.
1927 - Physikalische Veränderungen in Genen werden als Mutationen bezeichnet
1928 - Frederick Griffith entdeckt, dass die Moleküle der Erbsubstanz zwischen Bakterien ausgetauscht werden können (siehe Griffiths Experiment, Plasmide)
1931 - Crossing over ist die Ursache für Rekombination
1944 - Oswald Theodore Avery, Colin McLeod und Maclyn McCarty isolieren DNA als genetisches Material
1945 - Gene kodieren Proteine (siehe auch Zentrales Dogma der Genetik)
1950 - Erwin Chargaff zeigt, dass die vier Nukleotide nicht in gleichen Anteilen in der DNA vorkommen
1951 - Barbara McClintock veröffentlicht ihre bahnbrechenden Ergebnisse im Bereich der Genetik- die springenden Gene.
1952 - Das Hershey-Chase-Experiment zeigt, dass die genetische Information von Phagen (und anderer Organismen) in der DNA gespeichert ist
1953 - Auf Grundlage der Röntgenstrukturanalysen von Rosalind Franklin wird die DNA-Struktur durch James Watson und Francis Crick als Doppelhelix aufgeklärt
1958 - Nachweis der semikonservativen Replikation der DNA durch Meselson und Stahl
1961 - Der genetische Code ist in Dreiergruppen (Tripletts), so genannten Codons, aufgebaut
1966 - Gurdon - Kerntransplantation bei Vielzellern->Genetische Informationen liegen im Zellkern
1969 - Jonathan Beckwith gelingt als erstem die Isolierung eines einzelnen Gens (aus E. coli); Entdeckung der Restriktionsenzyme durch Arber --> Einleitung des Zeitalters der Gentechnik
1977 - Frederick Sanger stellt seine Didesoxy-Kettenabbruch-Methode vor, die die DNA-Sequenzierung revolutioniert
1983 - Kary Mullis ersinnt während einer Autofahrt die Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
1997 - Das erste eukaryotische Genom, das der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae, wird sequenziert
15. Februar 2001 - Im Rahmen des Humangenomprojektes wird eine vorläufige Arbeitsversion des gesamten menschlichen Genoms vorgestellt
14. April 2003 - Die Humangenom-Referenzsequenz steht zum Download bereit

Literatur

Molekularbiologie der Gene. 2002, ISBN 3827413494 (englische Ausgabe: Genes. ISBN 0131439812)
Hans Stubbe: Kurze Geschichte der Genetik bis zur Wiederentdeckung der Vererbungsregeln Gregor Mendels. Jena, VEB Gustav Fischer Verlag, 1965

Weblinks

German Mouse Clinic
Einführung in die Stammbaumanalyse
Deutsche Fassung von "DNA from the Beginning" des Dolan DNA Learning Center
Genetik, DNA, genetischer Fingerabdruck, Humangenom u.a.
MendelWeb (englisch)
Informationen zur Molekulargenetik
Genetic Science Learning Scenter: Tour of the Basics (engl.) Englischsprachige Homepage mit einer animierten "Grundlagen-Tour"

Siehe auch

RNA, Transkription (Biologie), Translation (Biologie), Transfektion, GMO, PCR, Ribosom, Molekularbiologie, Evolution, genetische Drift, Genmanipulation, genetischer Code, mRNA, Bioinformatik, Gentherapie, Mutation, Entwicklungsbiologie, Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese, PubMed, Epistase, reverse Genetik, Quantitative Genetik, Kartierung (Genetik)