Genetische Variation Definition
Genetische Variation kann als die Unterschiede zwischen Organismen beschrieben werden, die durch alternative Formen der DNA verursacht werden. Genetische Variation in Kombination mit Umweltvariation verursacht die gesamte phänotypische Variation in einer Population. Die phänotypische Variation ist das, was der Beobachter sieht, z. B. die Höhe einer Pflanze. Die Umweltvariation ist der Unterschied in dem, was jedes Individuum erfährt. In unserem Szenario erhalten einige Pflanzen mehr Wasser und Nährstoffe als andere. Wenn Sie die Umweltunterschiede aus der Gesamtvariation herausrechnen, bleibt die genetische Variation übrig. Diese Variation stellt die tatsächlichen Unterschiede in den DNA-Sequenzen zwischen den Organismen dar.
Beispiele für genetische Variation
Genetische Variation zwischen Individuen
Schauen Sie sich das Bild von Muschelschalen unten an. Alle diese Muscheln gehören zur selben Art, was bedeutet, dass sie sich alle untereinander vermehren können. Die Unterschiede in ihren Mustern stellen die gesamte phänotypische Variation in der Population dar. Ein Teil der Variation stammt aus der Genetik, ein anderer Teil aus der Umwelt. Um herauszufinden, was genetisch und was umweltbedingt ist, müssten die Wissenschaftler eine Reihe von Experimenten durchführen.
Zwei Experimente wären nötig, um die gesamte genetische Variation in der Population zu ermitteln. Im ersten würde eine einzelne Muschel viele Male geklont und in variable Umgebungen gebracht werden. Die Exemplare würde man wachsen lassen und sie im Erwachsenenalter beobachten. Da ihre Genetik identisch ist, kann die beobachtete Variation ausschließlich auf Umweltvariationen zurückgeführt werden. Im zweiten Experiment muss die Gesamtvariation in einer Population wilder Muscheln in der gleichen Umgebung beobachtet werden. Am Ende dieser beiden Experimente hätte der Wissenschaftler zwei Zahlen: eine, die die Umweltvarianz beschreibt, und eine, die die phänotypische Varianz beschreibt.
Um die genetische Variation zu erhalten, die in dieser Muschelpopulation gefunden wurde, müsste der Wissenschaftler einfach die Umweltvarianz, die mit dem Klon beobachtet wurde, von der Gesamtvarianz, die in der wilden Population beobachtet wurde, subtrahieren. Eine andere Möglichkeit, die genetische Variation zu berechnen, besteht darin, die DNA der Population zu beproben und die Unterschiede in der DNA direkt zu messen. Da die genetische Variation durch Unterschiede in der DNA erzeugt wird, können diese Unterschiede umgekehrt verwendet werden, um die Umweltvariation in einer Population zu berechnen.
Genetische Variation zwischen Arten
Während das obige Beispiel die genetische Variation zwischen Mitgliedern einer Population behandelt, kann das Konzept der genetischen Variation in einem viel größeren Maßstab angewendet werden. Betrachten Sie zum Beispiel die Homeobox-Genfamilie. Diese Familie, kurz „Hox-Gene“ genannt, steuert und koordiniert die Positionen der Körperteile während der Entwicklung. Diese Gene, oder eine Variation davon, findet man bei allen bilateral symmetrischen Tieren. Dazu gehört alles von Insekten über Fische bis hin zu Säugetieren. Wissenschaftler stellen die Theorie auf, dass ein früher Vorfahre die Hox-Gene entwickelte, die schnell an viele Formen von Organismen angepasst wurden. Die genetische Variation, die in diesen Genen vertreten ist, ist enorm. Sie erzeugen die verschiedenen Körpertypen der meisten Organismen auf der Erde. Dennoch sind sie alle miteinander verwandt und die Varianz zwischen ihnen kann gemessen werden.
Quellen der genetischen Variation
Bei all der natürlichen Vielfalt auf der Welt ist es seltsam zu denken, dass die gesamte genetische Variation nur aus ein paar einfachen Quellen stammt. Die einfachste Quelle ist die Mutation. Wenn die DNA den verschiedenen Chemikalien und elektromagnetischen Energien der Welt ausgesetzt ist, kann sie mutieren. Die DNA besteht aus einer bestimmten Abfolge von Nukleotiden, aus denen Proteine entstehen. Mutationen verändern diese Proteine, indem sie die Sequenz der Nukleotide verändern. Während Mutationen oft in einem negativen Kontext gedacht werden, treiben sie die Evolution an, indem sie neue Varianten hervorbringen, die von der Umwelt getestet werden.
In der Tat ist die genetische Variation so wichtig für die Arten, dass viele Arten sich sexuell fortpflanzen, um den Prozess der Produktion neuer Sorten zu unterstützen. Sich sexuell fortpflanzende Organismen tragen zwei Kopien des Genoms, so dass Mutationen ruhen oder sich subtiler ausdrücken können. Während der sexuellen Fortpflanzung werden Gene auf neue Weise rekombiniert. Dieser Prozess, der als Rekombination bekannt ist, mischt die vorhandenen Allele und ermöglicht es, dass verschiedene Kombinationen zum Ausdruck kommen. Dadurch erhöht sich die gesamte genetische Variation. Bei der Beobachtung einer isolierten Population kann auch die Einwanderung eine Quelle für genetische Variation sein. Organismen können neue Allele mitbringen, die sich anderswo etabliert haben und diese in die Population einführen.
Quiz
1. Wie lautet die Formel zur Quantifizierung der genetischen Variation?
A. Genetische Variation = Erwartete Variation + Phänotypische Variation
B. Genetische Variation = phänotypische Variation – Umweltvariation
C. Genetische Variation = Umweltvariation + phänotypische Variation
2. Zwei eineiige Zwillinge gehen getrennt durchs Leben. Im Alter von 55 Jahren ist der eine gesund und fit, während der andere übergewichtig ist und Gefahr läuft, einen Herzinfarkt zu bekommen. Was ist für den Unterschied verantwortlich?
A. Genetische Variation
B. Umweltvariation
C. Phänotypische Variation
3. Man hat festgestellt, dass sich Eisbären und Grizzlybären kreuzen und eine hybride Spezies schaffen. Wie hängt das mit der genetischen Variation zusammen?
A. Es ist nicht verwandt, weil die Bären verschiedene Arten sind
B. Obwohl es eine große genetische Variation zwischen den Bären gibt, sind sie immer noch nahe genug, um lebensfähige Nachkommen zu produzieren
C. Es gibt keine genetische Variation zwischen den Bären, was es ihnen ermöglicht, sich zu kreuzen