82 Methoden in der Praxis Die Erstellung von Stammbäumen Stammbaumanalyse mit Hilfe mitochondrialer DNA Neben Gemeinsamkeiten im Körperbau werden auch molekularbiologische Merkmale herangezogen, um Abstammungsverhältnisse zu rekonstruieren. Besonders DNA-Sequenzvergleiche eignen sich dafür. In Abbildung 21a ist eine Basenabfolge der mitochondrialen DNA des Menschen sowie von vier Primatenarten gezeigt. Der Gibbon dient hier als Außengruppe, das heißt, er ist mit den anderen Arten weniger eng verwandt als diese untereinander. Die Außengruppe dient so als Referenz an der Basis des Stammbaums. Wie du siehst, zeigen die DNA-Sequenzen weitgehende Übereinstimmungen, aber auch Abweichungen. Nun werden verschiedene plausible Stammbäume konstruiert (kAbb. 21b). Basierend auf jeder dieser Stammbaumhypothesen wird errechnet, wie viele Mutationen geschehen hätten müssen, um die beobachteten Sequenzunterschiede in der DNA zu erzeugen. Jener Stammbaum, der mit den wenigsten Mutationen auskommt, gilt schließlich als der plausibelste. Ein typisches Ergebnis siehst du in Abbildung 21b. Hier sind zwei mögliche Stammbäume gezeigt. Nach dem Sequenzabgleich der fast 17000 Basen der mitochondrialen DNA zeigt sich, dass die erste Variante mit weniger Mutationen auskommt, um die Verwandtschaftsverhältnisse abzubilden. Allerdings wären 30 Basen viel zu wenig für eine zuverlässige Aussage; ca. 10 000 Basen sollte die Analyse mindestens umfassen. Mit der wachsenden Leistungsfähigkeit der DNA-Sequenzierungen haben derartige Stammbaumrekonstruktionen an Bedeutung gewonnen. Ihre Vorteile liegen darin, dass viele Tausend Basen verglichen werden können, bis hin zu ganzen Genomen. Abb.21: Stammbaumanalyse mit Hilfe von mitochondrialer DNA bei fünf Primaten. Gorilla Orang-Utan Mensch Schimpanse Gibbon 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12131415161718192021222324252627282930 Wie hier bei Base Nr. 5 sind die Basen an 21 weiteren Positionen bei allen fünf Arten identisch. An Position 19 muss beim Orang-Utan die zusätzliche Base „A“ eingefügt worden sein (Insertion). An Position 15 haben Gorilla, Schimpanse und Mensch eine gemeinsame Mutation nach „C“. Das spräche für ihre enge Verwandtschaft. An Position 21 haben Schimpanse und Mensch eine gemeinsame Mutation von „C“ nach „T“. Das spräche für ihre enge Verwandtschaft. Mensch Schimpanse Gorilla OrangUtan Außengruppe Gibbon Mensch Schimpanse Gorilla OrangUtan Außengruppe Gibbon Bei diesem Verzweigungsschema mussten auf der mitochondrialen DNA 8723 Mutationen stattfinden. Bei diesem Verzweigungsschema mussten auf der mitochondrialen DNA 8801 Mutationen stattfinden. a b Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte und Evolution Mitochondriale DNA (mtDNA) wurde vor allem in der Anfangszeit der Gentechnik fur Stammbaumanalysen benutzt, weil sie ubersichtlich klein ist und leicht von den anderen Nukleinsäuren der Zelle abtrennbar ist. Außerdem unterliegt sie nicht der Rekombination, sondern wird bei vielen Lebewesen nur über die Linie der Mutter vererbt. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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