Polygenic and Pleiotropic Inheritance – Beyond Gregor Mendel

00:01 Mendel begann seine Annahmen mit einigen spezifischen Regeln.

00:09 Er betrachtete sehr ausgeprägte Charakterzüge, die bestimmte Nachkommen aufwiesen. Das tat er mit Absicht, um eine allgemeine Regel für Vererbungsmuster aufstellen zu können. Es gibt allerdings viele Merkmale, die zwar nach dem Mendelschen Vererbungsmuster vererbt werden, bei denen jedoch andere Phänotypen möglich sind.

00:28 Mendel hat festgestellt, dass jedes Merkmal durch ein einziges Gen bedingt wird.

00:34 Unabhängig davon, ob es sich um die Blütenfarbe oder die Samenform handelt. Per Zufall wählte er diese Merkmale aus, die durch ein bestimmtes Gen bedingt werden. Es traten nur zwei Varianten auf. Rund oder faltig.

00:47 Er sah nur groß oder klein. Die Genprodukte wirkten unabhängig voneinander.

00:54 Es bestand also keine Abhängigkeit zwischen den Genen, wie bei einem Stoffwechselweg. Dort können Sie sich vorstellen, dass bei einem kaputten Enzym A, das Produkt B nicht entstehen kann und somit auch nicht das Produkt C.

01:06 Unabhängigkeit der Gene. Zudem wählte er keine Merkmale, die durch die Umwelt beeinflusst werden.

01:19 Sehen wir uns einige Beispiele der Mendelschen Vererbung an, bei denen nicht die zu erwartenden Phänotypen entstehen.

01:25 Hautfarbe ist ein gutes Beispiel eines kontinuierlich variablen Merkmals. Ebenso die Körpergröße.

01:35 Es gibt nicht nur schwarz oder weiß. Es gibt nicht nur groß oder klein.

01:43 Es treten viele verschiedene Varianten in einem Kontinuum auf. In solchen Fällen sind meistens mehrere Gene involviert.

01:50 Hier ist ein sehr vereinfachtes Beispiel dafür, wie das funktionieren könnte.

01:55 Sagen wir, es gibt drei Gene für die Hautfarbe. Die Hautfarbe entsteht durch die Pigmentsynthese und es gibt drei Gene, die an dieser beteiligt sind.

02:07 Ein Punnett-Quadrat zur Vorhersage der Phänotypen der Nachkommen wäre ziemlich kompliziert aufzustellen.

02:13 Sie können jedoch sehen, dass es ein kontinuierliches Spektrum an Farben gibt, die abhängig davon entstehen, wie viele Allele zur Pigmentsynthese beitragen. Das ist eine stark vereinfachte Darstellung der Funktionsweise, aber sie demonstriert die Vorstellung davon, wie mehrere Gene zu einer kontinuierlich variablen Ausprägung führen.

02:36 Polygene Vererbung bedeutet, dass mehrere Gene an der Ausprägung eines Merkmals beteiligt sind.

02:43 Körpergröße ist ein weiteres Beispiel dafür. Im Allgemeinen weist die Größe eine kontinuierliche, glockenförmige Kurve auf. Es gibt wenige sehr kleine Menschen, viele mittelgroße Menschen und wenige sehr große Menschen.

03:00 Es handelt sich also um ein Kontinuum. Ein Kontinuum ist meistens auf polygene Vererbung, also die Beteiligung mehrere Gene, zurückzuführen. Weiterführend haben manche Gene mehr als eine Wirkung.

03:15 Aus einem einzelnen Gen kann der Phänotyp A oder B oder C entstehen. Dafür gibt es viele verschiedene Beispiele.

03:34 Betrachten wir eine Situation, bei der die Ausprägung eines bestimmten Phänotyps tödlich sein könnte.

03:41 Es geht um die Agouti-Mäuse. Wir haben ein Allel für die gelbe Fellfarbe.

03:49 Die gelbe Farbe Y ist dominant. Zwei Kopien von Y sind jedoch letal.

03:56 Kreuzen wir zwei heterozygoten Mäuse, erhalten wir eine rezessive Merkmalsausprägung, die braune Agouti-Maus und zudem die beiden gelben Mäuse, da das Y-Allel dominant ist.

04:12 In der unteren Ecke sehen wir zwei dominante Y-Allele, die tödlich sind.

04:21 Hat die Maus zwei Kopien davon, wird nicht überleben. Somit ist das Verhältnis verzerrt.

04:28 Wir haben ein Verhältnis von 1 zu 2 bei den Nachkommen. Um diese Verhältnisse zu erhalten müssen natürlich mehr als nur vier Nachkommen gezeugt werden.

04:39 Ein weiteres Beispiel, bei dem das Mendelsche Verhältnis nicht auftritt und pleiotrophe Effekte sichtbar werden, ist die Vererbung des Albinismus und der Sichelzellenanämie. Beim Albinismus fehlt das Enzym zur Herstellung von Pigmenten. Das hat verschiedene Effekte. Betroffenen fehlen nicht nur Pigmente in den Haaren, sondern auch in den Wimpern und in der Haut. Einer Reihe verschiedener Phänotypen sind mit einer solchen Genmutation verbunden. Die Sichelzellenanämie ist ein gutes Beispiel für pleiotrophe Vererbung.

05:16 Dabei tritt eine Mutation im Gen der Beta-Untereinheiten des Hämoglobins auf.

05:22 Im roten Blutkörperchen führt das nicht nur dazu, dass kein Sauerstoff transportiert werden kann, sondern verursacht zudem eine sichelförmige Zellverformung. Das ist ein sekundärer Effekt.

05:34 Die Sichelzelle bleibt in kleineren Blutgefäße stecken. Eine Reihe verschiedener Blutkreislauf-Phänotypen sind also auch hier Resultat einer einzigen Mutation. Bald werden wir lernen, dass es sich dabei nur um eine kleine Basenveränderung in der DNA handelt, die zu diesen multiplen und pleitrophen Effekten führt.