Name: Max Schöppner, 2024-01
Was ist Genkartierung ?
Durch die Genkartierung kann man die Lage und die Funktion eines Gens auf einem DNA-Molekül ausfindig machen. Dabei unterscheidet man zwischen der genetischen - und der physikalischen Kartierung. Bei der genetischen Kartierung führt man Kopplungsanalysen durch ,um die Austauschfähigkeit zwischen genetischen Markern zu bestimmen . Diese werden , nach dem Genetiker Thomas Hunt Morgan , welcher im Jahr 1911 die erste Chromosomenkarte von Taufliegen veröffentlicht hat, als Morgan-Einheit bezeichnet. Bei der physikalischen Kartierung jedoch ermittelt man die exakte Lage des Gens auf dem Chromosom. Um eine Genkarte zu erstellen, nutzt man das Verfahren des Crossing - over.
Hierbei werden mit diesem Verfahren mehrere Gene voneinander getrennt . Wenn beispielsweise zwei Gene nicht weit voneinander entfernt liegen , so ist eine Trennung relativ unwahrscheinlich. Wenn sie sich jedoch nicht in nächster Nähe befinden , so ist eine Trennung wiederum wahrscheinlicher . Daraufhin finden mehrere Rekombinationsversuche statt , welche analysiert und schließlich zu einer Genkarte interpretiert werden.
Die Einheit für solche Genkarten ist cM (centiMorgan). Diese beschreibt lediglich die Rekombinationshäufigleit von zwei Genen. Wenn beispielsweise der genetische Abstand zweier Gene 27cM beträgt, so liegt die Rekombinationshäufigkeit bei 27% . Dabei gilt :Je niedriger die Häufigkeit der Rekombination , desto geringer ist der Abstand zwischen den Genenorten . Man bedenke aber , wenn der Abstand zweier Gene zu groß ist (beispielsweise Größenordnungen von > 50cM beträgt die Rekombinationshäufigkeit >50%), so kann man mithilfe normaler Kopplungsanalysen nicht mehr ermitteln , ob die zwei Gene auf dem gleichen Chromosom liegen oder nicht .
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Wie erstellt man heutzutage eine Genkarte?
Heute verwendet man oft Computerprogramme , um eine Genkarte zu erstellen , da die Methode, die man nutzt , recht kompliziert ist. Dabei wird die Lod Score-Methode verwendet , bei der man den Logarithmus des Quotienten der Kopplungswahrscheinlichkeit durch die Wahrscheinlichkeit einer nicht zustandekommenden Kopplung teilt. Heute kann theoretisch jeder eine Genkarte erstellen , da solche Computerprogramme kostenlos im Internet für jeden zugänglich sind.
Wahrscheinlichkeit, dass eine Kopplung zustande kommt
X = Log ---------------------------------------------------------------------------------------
Wahrscheinlichkeit, das keine Kopplung zustande kommt
Welche Gefahren stellen sich in den Weg?
Das Erstellen einer Genkarte bedarf einer sehr genauen Arbeit , da schon der kleinste Fehler Konsequenzen mit sich trägt. Wenn man in solchen Fällen Fehler macht, kann es passieren , dass die Abstände der Genorte (loci) falsch ermittelt werden . Dabei kann es sein, dass die Abstände der Genorte beispielsweise länger als sie eigentlich sind und somit würde man alles durcheinander bringen, weshalb eine äußerst genaue Arbeit und deren Überprüfung zu empfehlen ist .
Wer war T.H. Morgan? Thomas Hunt Morgan wurde am 25. September 1866 in Kentucky geboren. 1888 machte er seinen Master in Biologie an der University of Kentucky und zwei Jahre später promovierte er an der John Hopkins Universität.Um 1900 wurden, aufgrund der Arbeit von Hugo de Vries ,die Mendelschen Gesetzte wiederentdeckt, woraufhin Thomas Morgan begann , sich für die Vererbungslehre zu interessieren .
Dieser hat von 1908 bis 1910 Kreuzungsversuche mit der Taufliege (Drosophila melanogaster ) durchgeführt , womit er die grundlegende Struktur der Chromosomen aufklärte. Im Jahr 1910 entdeckte er unter den üblichen rotäugigen Fliegen eine männliche Fliege mit weißen Augen , was auf eine Mutation hindeutet . Bei einer Kreuzung der Fliege mit weißen und einer mit roten Augen , bestand die erste Generation die Nachkommen aus rotäugigen Fliegen. Daraus resultierte , dass die Erbanlage für dieses Merkmal rezessiv vererbt wurde . Jedoch als die zweite Generation ( Nachkommen ) untereinander gekreuzt wurden , die Hälfte der männlichen Fliegen der dritten Generation weiße Augen.
Daraus lies sich schließen, dass sich die Anlage für die Augenfarbe auf dem X-Chromosom befindet .Aus den Kreuzungsversuchen schloss Morgan ebenfalls , dass die Gene nebeneinander auf den Chromosomen liegen . Außerdem ermittelte Morgan dessen Reihenfolge und Abstände zueinander. Das , was dabei rauskam ,schrieb er in Form von Genkarten auf . Für seine Arbeit erhielt Thomas Morgan im Jahr 1924 die Darwin Medaille und 1939 die Copley Medaille. Außerdem wurde er 1933 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet.
Was für ein Nachwirken hatte Morgan und seine Arbeit?
Die Sowjetunion nutze die Lehren Morgans speziell im landwirtschaftlichen Bereich, jedoch wurden diese zusammen mit den mendelschen Gesetzen und der Lehre August Weismanns in der Augustsitzung 1948 gebannt , da diese katastrophale Auswirkungen auf die Landwirtschaft dort und auch in der Volksrepublik China hatte . Um ihn zu gedenken , verleiht die Genetics Society of America jedes Jahr die „ Thomas Hunt Morgan - Medal “ an Wissenschaftler, welche einen erheblichen Beitrag zur Genetik leisten . So hat Michael Lynch von der Arizona State University im Jahr 2022 die Thomas Hunt Morgan - Medal gewonnen .
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