am Puls Biologie 8, Schulbuch

121 Bio- und Gentechnik Mit dieser Art der Sequenzierung kann man auch den Verwandtschaftsgrad von Arten sehr genau bestimmen, indem man die Basenabfolge einzel- ner Gene oder sogar ganzer Genome vergleicht: je näher verwandt, desto ähnlicher die Basense- quenz. Dabei benötigt man die Hilfe von Computerpro- grammen. Sie vergleichen die Ähnlichkeit der DNA-Abschnitte und berechnen daraus Phylo- gramme 1 . Das sind Diagramme, die zeigen, wie nahe verwandt einzelne Arten sind: Je weiter die Strecke (Summe aller waagrechten Linien in Abb. 7) von einer Art zu einer anderen ist, desto unterschiedlicher ist die untersuchte DNA und desto entfernter verwandt sind die beiden Arten ( k Abb. 7). Phylogramme sind damit eine Grund- lage für evolutionäre Annahmen ( k S. 74, 100). Abb. 7: Teil eines Phylogramms von Menschenaffen aufgrund des Vergleichs mitochondrialer Genome. Die aufsummierte Länge der waagerechten Linien zwischen zwei Arten (roter Kasten) zeigt an, wie viele Mutationen sie voneinander unterscheiden. Links unten: „Maßstab“ (0,1 Mutationen pro Base). Die Genome sind ca. 16 000 Basen lang. Mensch und Neandertaler unterscheiden sich in ihrer mitochondri- alen DNA bei ca. 430 Basen = ungefähr 3%. 0,1 Mutationen pro Base Nomascus leucogenys Symphalangus syndactylus Hylobates pileatus Hylobates lar Hylobates agilis Pongo abelii Pongo pygmaeus Gorilla gorilla Pan paniscus Pan troglodytes Homo sapiens Homo neanderthalensis Untitled Page Exported from Pencil - Fri Oct 18 2019 15:15:33 GMT+0200 (Mitteleuropäische Sommerzeit) - Page 1 of 1 Die Analyse von DNA-Sequenzen ist eine Grundlage für evolutionäre Annah- men Sequenzvergleiche erlauben Rückschlüsse auf die Verwandtschaft von Arten Lage und Funktion von Genen lassen sich in Genkarten einzeichnen Ganz ohne Kenntnis von Basensequenzen gelang es schon dem amerikanischen Genetiker Thomas Morgan , die Gene der Taufliege zu kartieren, also ihre jeweilige Lage zueinander zu bestimmen ( k S. 42–44). Morgan beobachtete, welche Merkmale gemein- sam auftreten und wie häufig diese Kopplung durch Crossingover bei der Meiose gebrochen wird. Gene von gekoppelten Merkmalen liegen auf dem gleichen Chromosom und werden umso seltener voneinander getrennt, je näher sie bei- einanderliegen. Das ist nicht nur von wissen- schaftlichem Interesse, sondern zB auch bedeut- sam für das Verständnis von Krankheiten. Tritt zB eine Krankheit häufig zusammen mit einer bestimmten Basensequenz-Variante auf, liegt die Mutation für diese Krankheit wahr- scheinlich in der Nähe dieser Basensequenz. Charakteristische Basensequenzen mit bekann- ter Position im Genom bezeichnet man als Mar- ker . Dazu gehören die bereits erwähnten Mikro- satelliten . Zusätzlich werden DNA-Abschnitte mit Punkt-­ mutationen, bei denen nur eine einzige Base ausgetauscht ist, als Marker genutzt. Solche SNPs (engl. single nucleotid polymorphisms , ge- sprochen „snips“) lassen sich durch vergleichen- de Sequenzanalysen aufspüren. Man entdeckt sie zum Teil aber bereits, wenn man DNA mit Re- striktionsenzymen behandelt ( k S. 125). Das sind molekulare Scheren, die die DNA immer an einer bestimmten Basensequenz schneiden. Eine Punktmutation kann einen Schnitt verhindern oder ermöglichen. So entstehen DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge, die sich mittels Gel-Elektrophorese trennen lassen. Dieser Rest- riktionsfragmentlängen-Polymorphismus (RFLP) liefert daher ebenso Hinweise auf Kopplung mit einem Merkmal. Gene von gekoppel- ten Merkmalen lie- gen auf dem glei- chen Chromosom und werden umso seltener voneinan- der getrennt, je näher sie beieinan- derliegen Glossar 1 Phylogramm: Darstellung der Stammesge- schichte, bei der die untersuchten Taxa (Arten, Populationen, Ordnungen, etc.) so angeordnet sind, dass erstens die Aufspaltung aus den jeweiligen gemeinsamen Vorfahren, zweitens die Anzahl der Unterschiede bei den analy- sierten Merkmalen gezeigt wird. Aufgabe W 1 Recherchiere die lateinischen Artna- men vom Nördlichen Weißwangen-Schopf-­ Gibbon, Schwarzhand-Gibbon, Westlichen Gorilla, Zwergschimpansen und Menschen. Sortiere die Affenarten mithilfe von Abb. 7 nach ihrem Verwandtschaftsgrad zum Men- schen. Basiskonzept Variabilität, Verwandtschaft, Geschich- te und Evolution: Die Ähnlichkeit der Basenabfolge einzelner Gene oder des ge- samten Genoms zeigt an, wie nahe oder ent- fernt verwandt die untersuchten taxonomi- schen Gruppen (zB Arten) sind. Unterschiede kommen durch Mutationen zustande. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum d s Verlags öbv