Genmutationen, Aneuploidie und Evolution: Eine Übersicht

Genmutationen und ihre Auswirkungen

Genmutationen sind Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen einer Spezies. Diese Veränderungen können durch eine abnorme Trennung der Chromosomen während der Reifeteilung entstehen. Man unterscheidet zwei Haupttypen: Aneuploidie und Euploidie.

Aneuploidie

Aneuploidie bezeichnet eine Veränderung in der Anzahl der Chromosomen durch den Gewinn oder Verlust einzelner Chromosomen. Es gibt verschiedene Arten:

• Nullisomie: Fehlen eines Paares homologer Chromosomen (2n-2 Chromosomen).
• Monosomie: Fehlen eines einzelnen Chromosoms (2n-1 Chromosom).
• Trisomie: Vorhandensein eines zusätzlichen Chromosoms (2n+1 Chromosom).

Aneuploidie beim Menschen

Einige Erkrankungen beim Menschen sind auf Aneuploidie zurückzuführen:

Aneuploidie der Autosomen

• Down-Syndrom: Trisomie 21 (47 Chromosomen).

Aneuploidie der Heterochromosomen

• Turner-Syndrom: Monosomie X (44 Autosomen + X). Betroffene Frauen sind kleinwüchsig und haben eine mangelnde Entwicklung der Geschlechtsorgane.
• Triple-X-Syndrom: Trisomie X (44 Autosomen + XXX). Betroffene Frauen haben eine geringe Entwicklung der Brust und der äußeren Genitalien.
• Klinefelter-Syndrom: Zwei X-Chromosomen und ein Y-Chromosom (44 Autosomen + XXY). Betroffene Männer haben eine geistige Retardierung, sind steril und haben unterentwickelte Genitalien.
• Double-Y-Syndrom: Ein X-Chromosom und zwei Y-Chromosomen (44 Autosomen + XYY). Betroffene Männer können überdurchschnittlich groß sein und eher zu gewalttätigem Verhalten neigen.

Mutagene

Mutagene sind Faktoren, die die Mutationsrate in Lebewesen erhöhen. Sie wirken, indem sie die Zusammensetzung und Struktur der DNA verändern oder beschädigen. Man unterscheidet zwischen physikalischen und chemischen Mutagenen.

Physikalische Mutagene

Es gibt zwei Arten von Strahlung mit mutagener Wirkung: nicht-ionisierende und ionisierende Strahlung.

• Nicht-ionisierende Strahlung: Ultraviolette Strahlung (UV) führt zur Bildung von Thymin-Dimeren und Genmutationen.
• Ionisierende Strahlung: Röntgen- und Gammastrahlen sind energiereicher als UV-Strahlung und daher gefährlicher. Sie verursachen Brüche in den Chromosomen und Genmutationen.

Chemische Mutagene

Chemische Mutagene sind Chemikalien, die mit der DNA reagieren. Es gibt drei Haupttypen von Veränderungen:

• Veränderungen in den stickstoffhaltigen Basen.
• Basensubstitution durch ähnliche Basen.
• Interkalation von Molekülen.

Mutation und Evolution

Evolution ist der Prozess der Umwandlung einer Spezies in eine andere durch eine Reihe von Variationen, die über Millionen von Jahren von Generation zu Generation weitergegeben werden. Darwin entwickelte die Theorie der natürlichen Selektion.

Die Faktoren der Evolution nach Darwin und Wallace

Laut Darwin und Wallace wird die Evolution durch drei Faktoren beeinflusst:

• Hohe Geburtenrate: Alle Arten haben ein hohes reproduktives Potenzial. Sie produzieren mehr Nachkommen, als das Ökosystem unterstützen kann. Nicht alle Nachkommen erreichen das Erwachsenenalter und können sich fortpflanzen.
• Variabilität der Nachkommen: Unter den Nachkommen gibt es Variationen, die von den Eltern geerbt werden können.
• Natürliche Selektion: Da mehr Individuen geboren werden, als überleben können, und da Individuen einer Spezies unterschiedlich sind, gibt es einen Wettbewerb um Ressourcen. Nur die stärksten überleben und geben ihre Eigenschaften an die nächste Generation weiter. Die natürliche Selektion begünstigt das Überleben der am besten an ihre Umgebung angepassten Organismen, die mehr Nachkommen hinterlassen.

Kleine Veränderungen akkumulieren sich über Generationen und verändern Arten über lange Zeiträume.