ALLEL: DEFINITION UND TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Die Allele sind verschiedene Varianten oder alternative Wege, auf denen ein Gen auftreten kann. Jedes Allel kann sich als ein anderer Phänotyp manifestieren, wie z. B. Augenfarbe oder Blutgruppe.

Auf Chromosomen befinden sich Gene in physischen Regionen, die als Loci bezeichnet werden. In Organismen mit zwei Chromosomensätzen (Diploiden) befinden sich die Allele am gleichen Ort.

Die braune Augenfarbe hängt mit einem dominanten Allel zusammen. Quelle: pixabay.com

Allele können abhängig von ihrem Verhalten im heterozygoten Organismus dominant oder rezessiv sein. Wenn wir uns in einem Fall vollständiger Dominanz befinden, wird das dominante Allel im Phänotyp ausgedrückt, während das rezessive Allel verdeckt wird.

Die Untersuchung der Allelfrequenzen in Populationen hat im Bereich der Evolutionsbiologie bemerkenswerte Auswirkungen gehabt.

Definition des Allels

Das genetische Material ist in Gene unterteilt, bei denen es sich um DNA-Segmente handelt, die die phänotypischen Eigenschaften bestimmen. Durch den Besitz von zwei identischen Chromosomensätzen besitzen diploide Organismen zwei Kopien jedes Gens, Allele genannt, die sich an derselben Position von Paaren identischer Chromosomen befinden oder homolog sind.

Allele unterscheiden sich häufig in der Sequenz der stickstoffhaltigen Basen in der DNA. Obwohl diese Unterschiede gering sind, können sie offensichtliche phänotypische Unterschiede hervorrufen. Zum Beispiel variieren sie die Farbe der Haare und Augen. Sie können sogar dazu führen, dass sich Erbkrankheiten ausdrücken.

Allelstandort

Ein bemerkenswertes Merkmal von Pflanzen und Tieren ist die sexuelle Fortpflanzung. Dies impliziert die Produktion von weiblichen und männlichen Gameten. Die weiblichen Gameten befinden sich in den Eizellen. In Pflanzen kommen männliche Gameten im Pollen vor. Bei Tieren, in Spermien

Genetisches Material oder DNA befindet sich auf Chromosomen, bei denen es sich um längliche Strukturen innerhalb von Zellen handelt.

Pflanzen und Tiere haben zwei oder mehr identische Chromosomensätze, einen vom männlichen Gameten und einen vom weiblichen Gameten, der sie durch Befruchtung hervorgebracht hat. So finden sich Allele in der DNA im Zellkern.

Entdeckung von Allelen

Um 1865 experimentierte der Mönch Gregory Mendel (1822-1884) in einem österreichischen Kloster mit Kreuzen von Erbsenpflanzen. Durch die Analyse der Proportionen von Pflanzen mit Samen unterschiedlicher Eigenschaften entdeckte er die drei Grundgesetze der genetischen Vererbung, die seinen Namen tragen.

Zu Mendels Zeiten war nichts über Gene bekannt. Infolgedessen schlug Mendel vor, dass Pflanzen ihren Nachkommen irgendeine Art von Materie übertragen sollten. Heute ist dieses "Zeug" als Allel bekannt. Mendels Arbeit blieb unbemerkt, bis Hugo de Vries, ein niederländischer Botaniker, sie 1900 enthüllte.

Die moderne Biologie beruht auf drei Grundpfeilern. Das erste ist das Binomialnomenklatursystem von Carlos Linneo (1707-1778), das in seiner Arbeit Systema Naturae (1758) vorgeschlagen wurde. Die zweite ist die Evolutionstheorie von Carlos Darwin (1809-1892), die in seiner Arbeit The Origin of Species (1859) vorgeschlagen wurde. Das zweite ist die Arbeit von Mendel.

Alleltypen

Jedes Allelpaar repräsentiert einen Genotyp. Genotypen sind homozygot, wenn beide Allele identisch sind, und heterozygot, wenn sie unterschiedlich sind. Wenn die Allele unterschiedlich sind, kann eines dominant und das andere rezessiv sein, wobei die phänotypischen Merkmale durch das dominante vorherrschen.

Variationen in der Allel-DNA führen nicht unbedingt zu phänotypischen Veränderungen. Allele können auch codominant sein, wobei beide den Phänotyp mit gleicher Intensität, aber unterschiedlich beeinflussen. Darüber hinaus kann ein phänotypisches Merkmal durch mehr als ein Allelpaar beeinflusst werden.

Rekombination

Das Auftreten verschiedener Genotypen oder Allelkombinationen in der nächsten Generation wird als Rekombination bezeichnet. Durch die Einwirkung auf eine große Anzahl von Genen verursacht dieser Prozess eine genetische Variation, die es ermöglicht, dass jedes durch sexuelle Reproduktion erzeugte Individuum genetisch einzigartig ist.

Die durch Rekombination verursachte phänotypische Variabilität ist für Pflanzen- und Tierpopulationen wesentlich, um sich an ihre natürliche Umgebung anzupassen. Diese Umgebung ist räumlich und zeitlich variabel. Die Rekombination stellt sicher, dass es immer Individuen gibt, die gut an die Bedingungen jedes Ortes und des Augenblicks angepasst sind.

Allelfrequenz

Der Anteil der Genotypen eines Allelpaars in einer Population beträgt p ² + 2 pq + q ² = 1, wobei p ² den Anteil homozygoter Individuen für das erste Allel darstellt, 2 pq den Anteil heterozygoter Individuen und q ² the Anteil homozygoter Individuen für das zweite Allel. Dieser mathematische Ausdruck ist als Hardy-Weinberg-Gesetz bekannt.

Warum ändern sich die Allelfrequenzen?

Im Lichte der Populationsgenetik impliziert die Definition der Evolution die Veränderung der Allelfrequenzen im Laufe der Zeit.

Die Häufigkeit von Allelen in einer Population ändert sich aufgrund natürlicher oder zufälliger Selektion von einer Generation zur nächsten. Dies ist als Mikroevolution bekannt. Langfristige Mikroevolution kann zur Makroevolution oder zum Auftreten neuer Arten führen. Zufällige Mikroevolution erzeugt genetische Drift.

In kleinen Populationen kann die Häufigkeit eines Allels von Generation zu Generation zufällig zunehmen oder abnehmen. Wenn der Wechsel in eine Richtung in aufeinanderfolgenden Generationen wiederholt wird, können alle Mitglieder einer Population für bestimmte Allele homozygot werden.

Wenn eine kleine Anzahl von Individuen ein neues Territorium besiedelt, tragen sie eine Häufigkeit von Allelen mit sich, die sich zufällig von der der ursprünglichen Bevölkerung unterscheiden können. Dies ist als Gründereffekt bekannt. In Kombination mit genetischer Drift kann dies zufällig zum Verlust oder zur Fixierung bestimmter Allele führen.

Allele und Krankheiten

Albinismus, Mukoviszidose und Phenylketonurie sind darauf zurückzuführen, dass zwei rezessive Allele für dasselbe Gen geerbt wurden. Befindet sich das defekte Allel auf dem X-Chromosom, wie im Fall von grüner Farbenblindheit und fragilem X-Syndrom, betrifft die Krankheit nur das männliche Geschlecht.

Andere Krankheiten wie der pseudoachondroplastische Zwergwuchs und das Huntington-Syndrom treten auf, wenn ein Individuum ein dominantes Allel erbt. Das heißt, pathologische Zustände können sich als dominante oder rezessive Allele präsentieren.

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