Gene ABC

Dezember 2011

Warum haben Giraffen so einen langen Hals?

Es ist nicht so, dass die Tiere sich immer mehr gestreckt haben um die zarten obersten Blätter eines Baumes zu erwischen und dann ihre überdehnten Hälse an die jungen Giraffen vererbt haben. Im Laufe des Lebens erworbene Eigenschaften kann man nicht über die Gene weitervererben. Vielmehr ist so, dass es in einer Gruppe von Giraffen immer auch solche gab, die etwas längere Hälse hatten als andere, so wie es grössere und kleinere Menschen gibt, da es verschiedene Gen-Varianten für die Körpergrösse gibt. Diese Tiere haben das zarte Futter ganz oben in den Bäumen erwischt, das vielleicht mehr Vitamine hatte. Dadurch waren diese Tiere besser genährt und weniger anfällig für Krankheiten. Sie konnten daher schneller rennen und wurden seltener von einem Löwen erwischt. Dadurch hatten diese Giraffen im Schnitt mehr Junge. Da sie diesen Jungen ihre Gene vererbten, waren diese im Schnitt grösser. Es gab allmählich einen Rutsch der Gen-Varianten hin zu denjenigen für lange Hälse.

November 2011

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen DNS und RNS?

Die beiden Stoffe DNS und RNS unterscheiden sich nur in zwei Dingen: Einerseits enthält die RNS statt der Base Thymin (T) die Base Uracil (U). Uracil ist ein dem Thymin sehr ähnlicher Stoff. Andererseits unterscheidet sich der Zucker-Baustein: DNS hat Desoxy-Ribose, also einen Zucker mit einem Sauerstoff weniger (des-oxy = ohne Sauerstoff) als RNS, deren Zucker Ribose heisst.

Mit nur diesen beiden Unterschieden hat die RNS ganz andere Eigenschaften als die DNS: Während die DNS über Jahrtausende stabil bleibt, baut sich RNS schnell ab. Für das Funktionieren unserer Zellen und für die Evolution ist dies zentral.

Oktober 2011

Warum sehen Geschwister, die dieselben Eltern haben, nicht gleich aus?

Lebewesen vermehren sich. Und zwar so, dass je aus der Hälfte des Erbguts (also der Hälfte der Chromosomen) eines Männchens und eines Weibchens ein neues Erbgut gemischt wird. Die Hälfte des Erbgutes vom Weibchen steckt in der Eizelle, die männliche Erbgut-Hälfte im Spermium. Der Vorgang, der die Hälfte der Chromosomen in die Eizelle oder ins Spermium packt, heisst Meiose.

Für die Vererbung entscheidend ist folgendes: Welche Hälfte aller Chromosomen wird im weiblichen Körper in die Eizelle gepackt? Und welche im männlichen Körper ins Spermium?

Erstaunlicherweise geschieht das durch Zufall! Daher enthält jede Eizelle und jedes Spermium eines Lebewesens eine andere Mischung. Wenn Du Dir die Chromosomenpaare aufgelistet vorstellst (siehe hier), dann ist es Zufall, ob in einer Eizelle vom 1. Chromosom das linke oder das rechte vorliegt, vom 2. Chromosom das linke oder das rechte etc. So gibt es sehr viele Möglichkeiten! Und darauf kommt es an für die Vererbung! Denn obwohl das linke und das rechte Chromosom die gleichen Gene tragen, sind sie doch verschieden: Sie haben für die einzelnen Gene verschiedene „Gen-Ausprägungen“. Man nennt sie Allele.

Bei der Verschmelzung von Ei- und Samenzelle gibt es sehr viele Möglichkeiten für das neu kombinierte Erbgut des Kindes. Daher sehen alle Geschwister anders aus.

September 2011

Aus welchen Basen, Eiweissen und anderen Stoffen besteht ein Gen?

Ein Gen ist ein Abschnitt auf dem DNS-Faden. Die DNS besteht aus den vier Bausteinen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Diese Stoffe sind Basen. Hier siehst Du ein Bild. Wenn Du Dir die DNS wie eine Leiter vorstellst, dann sind die Basen die Tritte. Die zwei langen Stangen der Leiter bestehen aus einer Zucker-Phosphat-Kette.

Das Gen selber besteht nicht aus Eiweissen. Wenn das Gen aber abgeschrieben wird zu RNS, kommen verschiedene Eiweisse dazu, die sich ans Gen anhaften und diesen Abschreibprozess durchführen.

August 2011

Gibt es Gene in der Milch?

Fast alle unsere Lebensmittel enthalten Gene. Schliesslich bestehen Kartoffeln oder ein Stück Fleisch aus Zellen, und in jedem Zellkern hat es Gene.

Milch hingegen besteht nicht aus Zellen. Die Milch ist das Produkt der Milchdrüsen. Spezialisierte Zellen stellen die Milch her und scheiden sie aus. Daher enthält Milch keine Gene und ist eine Ausnahme unter den Nahrungsmitteln.

Juli 2011

Was heisst DNA eigentlich genau?

DNA ist die Abkürzung für Desoxyribo-Nuclein-Acid. Acid ist das englische Wort für Säure. Auf deutsch heisst es daher: DNS = Desoxyribo-Nuklein-Säure.

Das „ribo“ im Wort ist ein Zucker. Das „Desoxy“ bedeutet „ohne Sauerstoff“. In anderen Sprachen heisst Sauerstoff Oxygen. Die DNS besteht also aus Zuckerbausteinen, denen ein Sauerstoff-Atom fehlt. Und das ist auch schon der Unterschied zur RNA!

RNA heisst nämlich Ribo-Nuclein-Acid. Hier hat der Zucker kein Sauerstoff-Atom zu wenig!

Juni 2011

Was ist ein Karyogramm und wie wird es gemacht?

Ein Karyogramm ist die übersichtliche Darstellung der Chromosomen einer Person. Dazu werden die Chromosomen einer Zelle isoliert und durch ein Mikroskop fotografiert. Die fotografierten Chromosomen werden nach ihrem Aussehen sortiert. Zuerst werden sie der Länge nach angeordnet. Die Chromosomen, die gleich lang sind, werden weitersortiert aufgrund der Lage ihres Centromers (die Stelle, an der die beiden Chromosomenstränge zusammenheften). Auch das Bandenmuster auf den Chromosomen hilft beim Ordnen.

Damit die Chromosomen aus der Zelle entnommen und gut isoliert werden können, muss sich die Zelle in einer bestimmten Phase der Zellteilung befinden. Es ist dies die Metaphase der Mitose.

Ein Bild von einem Karyogramm findet sich hier. Hier siehst Du auch, wozu die Methode häufig gebraucht wird: Um Chromosomenfehler zu finden. Auf der Fotografie erkennt man, ob eine Chromosom zu viel vorliegt oder zu wenig. Auch sieht man, wenn grosse Stücke eines Chromosoms fehlen.

Mai 2011

Wieso kann es sein, dass ein Kind superschlau ist und die Eltern nur durchschnittlich?

Weil Intelligenz nicht nur mit den Genen zu tun hat (mehr dazu hier.) Oder anders gesagt: weil Intelligenz nur bis zu einem gewissen Grad vererbt wird. Wahrscheinlich wurde das superschlaue Kind von klein auf mehr gefördert, es hatte ganz einfach mehr Entfaltungsmöglichkeiten als seine Eltern. Es könnte also gut sein, dass bereits die Eltern die Veranlagung für hohe Intelligenz haben, diese jedoch bei ihnen nicht gefördert und entwickelt werden konnte. Ausserdem ist die Entwicklung des Gehirns unheimlich komplex. Das Hirn des Kindes hat vielleicht zufällig einfach eine günstigere Entwicklung durchgemacht. Ausserdem kann das Hirn einiger Menschen einfach ein wenig mehr leisten oder effizienter arbeiten als die Hirne von "normalen" Menschen. Wie sonst könnten Werke entstehen wie dasjenige von J.S. Bach oder Theorien wie diejenige von Albert Einstein?

April 2011

Warum haben Menschen gerade 46 Chromosomen?

Eigentlich ist es Zufall, dass der Mensch 46 Chromosomen in jeder Zelle hat. Die Anzahl Chromosomen ist nicht ausschlaggebend für die Entwicklungsstufe eines Organismus. Man kann z.B. nicht sagen, dass ein Lebewesen mit einer grossen Chromosomenzahl intelligenter ist. Es gibt Pflanzen und Fische mit über 100 Chromosomen! Entscheidender als die Anzahl ist, was in den Chromosomen steckt, also die Gene sowie ihre komplexen Kontrollmechanismen.

Wir Menschen haben in jeder Zelle einen etwa zwei Meter langen DNS-Faden. Damit es kein Chaos gibt im Zellkern, haben sich in der Evolution die Chromosomen entwickelt. Dank der Aufwicklung des DNS-Fadens zu Chromosomen bringt die Zelle Ordnung in ihr System. Beim Menschen hat sich eine Ordnung mit 46 Chromosomen gebildet, aber es hätten auch 50 oder nur 42 sein können, wenn der DNS-Faden in andere Abschnitte eingeteilt worden wäre. Alle menschlichen Chromosomen auf einen Blick findest Du hier.

März 2011

Wie ist es möglich, dass mein Bruder und ich grösser sind als der Vater und die Mutter? Die Körpergrösse wird doch vererbt, und wir sollten daher so klein sein wie unsere Eltern.

Grundsätzlich ist die Körpergrösse eine Veranlagung, die mit der DNS vererbt wird. Grosse Eltern haben in der Tat meist auch grosse Kinder, kleine Eltern haben meist auch kleine Kinder. Diese genetische Tendenz zu grösserem oder kleinerem Wuchs kann jedoch auch nicht erklären, warum Kinder heute meist grösser sind als ihre Eltern, oder warum die Menschen generell immer grösser zu werden scheinen.

Man geht heute davon aus, dass die Körpergrösse in hohem Masse von äusseren Einflüssen wie Ernährung, Hygiene und Infektionskrankheiten, denen wir während des Wachstums ausgesetzt sind, mitbestimmt wird. In unserer westlichen Wohlstandsgesellschaft bekommen Heranwachsende in der Regel genügend und ausgewogene Nahrung – eine einseitige Ernährung hemmt das Wachstum. Dank ausgezeichneten medizinischen und hygienischen Verhältnissen hat der Körper während des Wachstums weniger mit Infektionen zu kämpfen als in früheren Zeiten. Wenn alle Kräfte des Körpers in die Abwehr einer Infektionskrankheit gesteckt werden müssen, dann können keine Ressourcen für das Wachstum verwendet werden, was gerade während Wachstumsschüben markante Auswirkungen haben kann.

Du und dein Bruder sind grösser als deine Eltern, weil ihr medizinisch und ernährungstechnisch betrachtet wahrscheinlich besser versorgt seid als es eure Eltern während des Wachstums waren.

Februar 2011

Wieso haben Keimzellen einen haploiden Chromosomensatz und Körperzellen einen diploiden?

Die Chromosomen des Menschen liegen bekanntlich als Paare vor (mehr dazu). Das bezeichnet man als diploiden Chromosomensatz. Die eine Kopie eines jeden Chromosomenpaars stammt von der Mutter, die andere vom Vater.

Da ein Mensch natürlicherweise immer nur einen diploiden Chromosomensatz hat, muss bei der Entwicklung der Geschlechtszellen der Chromosomensatz halbiert werden. Der halbierte Chromosomensatz wird als haploid bezeichnet. Nach der Befruchtung ist der heranwachsende Organismus wieder diploid.

Januar 2011

Wieso haben Menschen Haare auf dem Kopf?

Eigentlich haben die Menschen am ganzen Körper Haare. Sie sind nur im Verlaufe der Evolution an den meisten Stellen des Körpers feiner geworden, haben sich weitgehend zurückgebildet. Unsere Vorfahren vor Hunderttausenden von Jahren hatten noch viel mehr und viel kräftigere Haare am ganzen Körper, die sie vor Kälte usw. schützten, ähnlich einem Tierfell. Da die Menschen aber Wege fanden, sich anders vor Wind und Wetter zu schützen (z.B. Kleider, Häuser), war es nicht mehr notwendig, so viele Haare zu haben. Daher hat sich die Haarpracht allgemein und über eine sehr lange Zeitspanne hinweg zurückgebildet. An einigen Stellen jedoch machte es weiterhin Sinn, schützende Haare zu haben. Eine solche Stelle ist der Kopf, andere sind Achselhöhlen und Schambereich. Die Menschen haben aber ganz unterschiedlich starken Haarwuchs. Geregelt wird er durch bestimmte Gene. Diese Gene sind in allen Zellen vorhanden, sind aber nur in denjenigen Hautzellen eingeschaltet, wo Haare entstehen sollen. In allen anderen Zellen des Körpers sind sie ausgeschaltet.

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