Phenotypes Affected by Environment and Epistasis – Beyond Gregor Mendel

00:00 Auch die Umwelt kann die Expression von Genen beeinflussen.

00:04 Als Beispiel dafür werden wir Himalayakaninchen und Siamkatzen betrachten, die ein spezielles temperaturabhängiges Fell haben.

00:21 Bei Temperaturen unter 33°C, liegt eine aktive Form der Tyrosinase vor. Die aktive Form der Tyrosinase bewirkt eine Farbsynthese im Fell.

00:35 Die Extremitäten, die Spitzen der Ohren, die Nasenspitzen, die Fußspitzen und der Schwanz haben eine dunklere Farbe als der Körper, da die Tyrosinase bei einer Körpertemperatur über 33°C inaktiv ist und keine Pigmente produziert.

00:56 Das erklärt das hellere Fell. Wenn man eine Siamkatze nach draußen lässt und sie somit keine Hauskatze sondern eine Freigänger-Katze ist, wird aufgrund der kühleren Außentemperaturen ein dunkleres Fell wachsen. Natürlich müssen Sie dafür in einer kälteren Region leben. Hauskatzen neigen zu hellerem Fell.

01:16 Die Schwarzfärbung bei Kälte trägt auch zum Wärmeerhalt bei, weil die dunklere Farbe mehr Wärme absorbiert.

01:22 Das ist eine Anpassung an besonders kalte Umgebungen.

01:29 Lassen Sie uns nun über Stoffwechselwege nachdenken. Viele Substanzen werden in einem Stoffwechselweg erzeugt.

01:35 Mit dem Stoffwechsel haben wir uns bereits beschäftigt und wissen, dass ein Enzym das Substrat in ein Produkt umwandelt.

01:41 Bei der Zellatmung beispielsweise sind Enzyme in einer Kette verschaltet.

01:47 Es gibt keine Unabhängigkeit zwischen diesen Enzymen. Etwas am Ende des metabolischen Weges ist vollständig abhängig von vorgeschalteten Enzymen. Schauen wir uns dieses Beispiel an.

02:01 Wie haben ein farbloses Vorläufermolekül.

02:09 Dieses Molekül wird von Enzym A in ein anderes farbloses Molekül umgewandelt.

02:18 Dieses ist notwendig für die Pigmentsynthese durch das Enzym B.

02:27 So ein Stoffwechselweg existiert in Maispflanzen. Eine weiße Pflanze ist homozygot für dominante sowie rezessive Gene. Wir haben also das A-Enzym in der homozygot dominante Form, das B-Enzym in homozygot rezessiver Form und die umgekehrte Kombination dieser Gene in der anderen Pflanze.

02:47 Kreuzen wir diese, erhalten wir einen violetten Nachkommen oder eine violette Population von Nachkommen, weil diese sowohl das dominante Allel A als auch das dominante Allel B besitzen.

03:02 Das dominante B wird für die violette Farbe und den weiteren Stoffwechselweg benötigt.

03:09 Unter den Nachkommen können wir verzerrte Verhältnisse beobachten. Normalerweise würden wir ein Verhältnis von 9:3:3:1 erwarten.

03:16 Da es aber eine Wechselwirkung zwischen Gen A und Gen B gibt, ändert sich das Verhältnis der Phänotypen.

03:24 Diese Verzerrung von Verhältnissen durch Gen-Interaktion wird Epistase genannt.

03:31 Epistase oder die Auswirkung eines Gens auf die Expression eines anderen Gens ist auch bei Labrador Retrievern zu beobachten.

03:37 Zwei heterozygote schwarze Labradore werden miteinander gekreuzt. Gen E kodiert für ein Enzym, das bestimmt, ob Farbpigmente synthetisiert werden oder nicht.

03:50 Kreuzen wir diese Labradore sehen wir verzerrte Ergebnisse aufgrund des Zusammenspiels dieser Gene. Liegt wie in der unteren Ecke kein großes E vor, entstehen gelbe Labradore. Labradore mit einem dominanten E können Farbpigmente produzieren. Erst jetzt können wir die Bb-Allele interpretieren. B ist das dominante Allel und ist dieses Allel vorhanden, erhalten wir schwarze Labradore. Für eine Braunfärbung müssen Labradore die homozygot rezessive Form bb aufweisen.

04:24 Sehen wir uns die Ergebnisse genauer an, können wir feststellen, dass bei einem großen B und einem großen E ein schwarzer Labrador entsteht. Für einen braunen Labrador, müssen Sie bb sowie ein großes E haben, dass die Synthese der Farbpigmente ermöglicht.

04:46 Ein Labrador ohne dominantes E kann den entsprechenden Genotyp nicht als Phänotyp ausbilden, weil keine Pigmente synthetisiert werden können.

04:54 Ein großartiges Beispiel für Epistase, also für die Interaktion von Genen in Stoffwechselwegen.

05:01 In dieser Lektion haben wir uns mit einer Vielzahl von Variationen der von Mendel vorhergesagten Ergebnisse befasst. Sie weisen trotzdem noch Mendelsche Vererbungsmuster auf.

05:14 Inzwischen sollten Sie in der Lage sein, das Ergebnis von Kreuzungen mit Hilfe von Wahrscheinlichkeiten vorherzusagen.

05:22 Zudem sollen Sie Testkreuzungen interpretieren können, um unbekannte Genotypen zu bestimmen. Außerdem sollen Sie erklären können, warum manche Kreuzungen nicht die von Mendel vorhergesagten phänotypischen Ergebnisse aufweisen.

05:37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Ich freue mich darauf, Sie in der nächsten Lektion über Genetik wiederzusehen.