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Vererbungslehre/ Zwillingsforschung - Referat




1. Was ist Vererbung?

Die Vererbungslehre beruht auf einer genetischen Wissenschaft und ist ein Teilgebiet der Biologie. Man versteht darunter die Übertragung von elterlichen Eigenschaften auf die Nachkommenschaft.
Es entsteht somit eine Neubildung aus elterlichen oder auch vorelterlichen Eigenschaften bei der Folgegeneration
Die Übertragung von Fähigkeiten und Kenntnissen durch Lehren und Lernen ist hiervon zu unterscheiden und wird nicht als Vererbung bezeichnet.


Grundbegriffe in der Vererbungslehre

Erbgut- oder auch Genom wird die Gesamtheit der vererbbaren Informationen einer Zelle bezeichnet

Generation- Gesamtheit aller Lebewesen, die zu anderen Lebewesen, in aufsteigender oder absteigender Linie durch Abstammung verbunden sind und im selben Abstand stehen.

Chromosom- Träger der Erbinformation

Chromatid- Eine von zwei Längshälften die zusammen ein Chromosom bilden.

Zentromer- Verbindungspunkt zwischen den zwei Chromatiden eines Chromosoms

DNA- oder richtig ausgeschrieben
Desoxyribonukleinsäure, ist ein in allen Lebewesen und DNA-Viren vorkommendes Biomolekül und die Trägerin der Erbinformation.

Dominant- kommt von lat. dominus= Herr und bedeutet das sich ein dominantes Erbmerkmal bei einem mischerbigem Vorkommen gegen das schwächere Merkmal (rezessiv) durchsetzt.

Rezessiv- bedeutet "zurücktretend" oder "nicht in Erscheinung tretend". Der Begriff bezieht sich dabei auf ein Merkmal eines Lebewesens, dessen Ausprägung durch ein anderes Merkmal (das dominant ist) überdeckt werden kann.

Merkmal- Eigenschaften eines Individuums, die man an ihm beobachten, benennen und beschreiben kann.

Phänotyp- ist das Erscheinungsbild der Summe aller äußerlich feststellbaren Merkmale eines Individuums.

Genotyp- oder das Erbbild eines Organismus repräsentiert seine exakte genetische Ausstattung, also den individuellen Satz von Genen, den er im Zellkern in sich trägt.

homolog- nennt man die einander entsprechenden Paarlinge, also auch das X- und Y-Chromosom

haploid (n)- einfacher Chromosomensatz mit je einem Paarling: beim Menschen n=23

diploid (2n)- doppelter Chromosomensatz: beim Menschen 2n=46. Er entsteht bei der Befruchtung durch die Verschmelzung der haploiden Keimzellen. Alle Körperzellen des Menschen enthalten den diploiden Chromosomensatz.

heterozygot- Mischerbigkeit im Bezug auf ein genetisches Merkmal.

homozygot- Reinerbig im Bezug auf ein genetisches Merkmal.


2. 2. Mendelsche Regel
(Spaltungsregel)

Die 2. Mendelsche Regel (auch Segregationsregel genannt), gilt, wenn zwei gleichartig heterozygote Lebewesen gekreuzt werden.
Mendel konnte beweisen, dass die rezessiven Merkmale der ersten Generation (F1-Generation= „Tochter“ oder erste Filialgeneration) nicht verloren gegangen waren, sondern nur von den dominanteren Merkmalen überdeckt wurden.
Die Nachkommen der ersten Generation (einer Kreuzung mischerbiger Individuen) sind untereinander nicht mehr uniform, sie spalten sich bezüglich der Merkmalsausprägung auf. Dabei kommen die Merkmale der F1-Generation in einem bestimmten Zahlenverhältnis wieder zum Vorschein
Hierbei kann man unterscheiden zwischen dem phänotypischen (also auf das Aussehen) bezogenen und dem genotypischen (auf die Gene bezogenen) Verhältnis.
Phänotypisch beträgt es 3:1 (ein Merkmal ist dominant), da statistisch drei der vier Nachkommen das dominante Merkmal besitzen (das Zahlenverhältnis wird um so genauer erreicht, je größer die Zahl der Nachkommen ist.)
Das Genotypische Verhältnis beträgt wiederum 1:2:1 (intermediäre Vererbung).

Aus dieser Entdeckung konnte Mendel wichtige Informationen über die Gene als Träger des Erbgutes ableiten, zum Beispiel:
· Erbträger können anwesend sein, ohne ausgeprägt zu werden
· Gene wirken in den Bastarden zwar zusammen, verschmelzen aber nicht miteinander zu etwas ganz anderem, da sie ja wieder aufgespalten werden können
· Gene müssen in den Körperzellen reinrassiger Individuen doppelt (diploid) vorhanden sein, in den Keimzellen aber nur einfach (haploid), damit sie sich in den Nachkommen neu kombinieren können.


3. Eineiige Zwillinge (monozygotisch)

Der medizinische Ausdruck für Eineiige Zwillinge ist monozygotisch.
Dies kommt daher das eineiige Zwillinge aus einer befruchteten Eizelle entstehen (mono= allein/einzig, zygote= Eizelle).


Entstehung

Eineiige Zwillinge entstehen, wenn sich die befruchtete Eizelle im Laufe der Entwicklung in zwei Embryonalanlagen (auch Zwillingsschlupf genannt) teilt.
Es entstehen also aus erst einer Zygote zwei Hälften mit identischem Erbgut sowie Erbanlagen.

Die Entwicklung in den ersten neun Tagen läuft wie folgt ab:

Bis zum dritten Tag nach der Befruchtung findet eine Vollständige Teilung der Eizelle statt. Die beiden Eier nisten sich unabhängig voneinander in der Gebärmutter ein, wodurch zwei Fruchtblasen entstehen.

Vom dritten bis zum siebten Tag nach der Befruchtung (monochorial-diamniote Zwillinge)
findet eine vollständige Teilung des embryonalen Teiles, nicht jedoch des ernährenden Teiles statt. Die beiden Embryonen nisten sich gemeinsam in der Gebärmutter ein.
Beide Kinder werden von einer gemeinsamen Plazenta versorgt.

Manche Zwillinge entstehen erst, wenn sich die befruchtete Eizelle in der Gebärmutter eingenistet hat. Dies passiert dann meist vom achten bis zum zehnten Tag.
Sie entwickeln sich dann in einer gemeinsamen Fruchtblase mit einer Plazenta.

Die Entwicklung dieser besonderen Art von eineiigen Zwillingen muss besonders aufmerksam verfolgt werden, da es leicht zu Komplikationen kommen kann.
(Die Häufigkeit liegt bei weniger als 1%.)

Findet die Teilung erst nach dem 13. Tag nach der Befruchtung statt, kann diese Teilung der Keimzelle häufig nicht mehr vollständig erfolgen; Die Embryos bleiben miteinander verbunden und haben unter Umständen gemeinsame Organanlagen.
Mit anderen Worte: es entstehen Siamesische Zwillinge.


Merkmale/ Unterschiede?

Da Eineiige Zwillinge über die gleiche genetische Ausstattung verfügen, unterscheiden sie sich häufig weder durch äußerliche, noch genetisch bedingte Merkmale.
So haben sie meistens die gleiche Haar- und Augenfarbe, gleiche Körpergröße sowie
gleiche Blutgruppe, den gleichen Rhesusfaktor und das selbe Geschlecht.

In einzelnen Fällen kommt es aber auch vor das sich eineiige Zwillinge in bestimmten Merkmalen (Fingerabdrücke, Leberflecken, Muttermale) unterscheiden.

Auch kann es Unterschiede in den physischen sowie psychischen Eigenschaften der Zwillinge geben.
Diese Unterschiede können eintreten wenn die epigenetischen Profile (vererbbare Veränderung der Genregulation und Genexpression) sich unterschiedlich entwickeln.

In seltenen Fällen können eineiige Zwillinge auch verschiedene Geschlechter haben. Bei einer unvollständigen Teilung kann das Y-Chromosom verloren gehen. Das Kind ohne Y-Chromosom entwickelt sich dadurch zum Mädchen. Diese Mädchen leiden dann unter den Folgen des Turner-Syndroms.
Statistiken
Die Häufigkeit des Auftretens von Zwillingen bzw. Mehrlingen berechnet sich nach der Hellin-Regel:
auf jede 85. Geburt kommt eine Zwillingsgeburt (1,18 %),
auf 852. Geburten eine Drillingsgeburt (0,013 %),
auf 853. Geburten eine Vierlingsgeburt (1:614125).
Ein Drittel aller Zwillingen sind eineiig.

Häufiger ist die zweieiige Form.


4. Siamesische Zwillinge

Siamesische Zwillinge (auch Doppelfehlbildung) bezeichnen eine Fehlentwicklung, bei der eineiige Zwillinge nach der Geburt körperlich miteinander verbunden bleiben.
Entstehung
Bei siamesichen Zwillingen trennt sich der Embryoblast im späten Entwicklungsstadium der Blastozyste nur unvollständig.
Wie es zu der sogenannten Doppelfehlbildung kommen kann, ist bisher unbekannt. Manchmal bleibt nur äußeres Gewebe miteinander verwachsen, manchmal haben die Embryonen auch gemeinsame Organanlagen.


Arten
Je nach Art der Verwachsung werden sie als
- Thorakopagus (am Brustkorb zusammengewachsen; ca. 70 % der Fälle)
- Omphalopagus (am Bauch zusammengewachsen)
- Pygopagus (am Steiß zusammengewachsen)
- Kraniopagus (am Kopf zusammengewachsen; weniger als 2% der Fälle) bezeichnet.


Trennung

Wenn die Zwillinge nicht lebenswichtige Organe miteinander teilen, sind Operationen vor allem im Säuglingsalter (meist innerhalb der ersten drei Wochen) durchaus möglich und zum Teil auch erfolgreich. Die Trennung von Zwillingspaaren, die am Kopf zusammengewachsen sind, ist sehr riskant. Vier von fünf siamesischen Zwillinge sterben dabei oder tragen schwere Behinderungen davon.

Die Teilung muss nicht immer symmetrisch sein. Entwickelt sich zum Beispiel das Zellmaterial eines Zwillings nur unvollständig kann es auch zu asymmetrischen (oder auch parasitären) Doppelfehlbildungen kommen.

Das weiter entwickelte Kind, in diesem Fall auch Autosit genannt, trägt das weniger entwickelte Kind, den „Parasiten“, am oder im Körper. Im Extremfall kann das weniger entwickelte Kind nur aus einem tumorähnlichen Zellhaufen bestehen.


Statistiken

Die statistische Wahrscheinlichkeit für eine Doppelfehlbildung liegt zwischen 1:60.000 und 1:200.000.


5. Zwillingsforschung allgemein


Zwillingsforschung ist eine Arbeitsmethode der Humangenetik und der Psychologie, die sich mit der Untersuchung der physischen und psychischen Gleichartigkeit oder Verschiedenheit von Merkmalen bei Zwillingen beschäftigt.
Man versucht Erkenntnisse über die Einflüsse von Umwelt und genetischer Anlagen auf ein Merkmal oder das Erscheinungsbild zu gewinnen.


Warum gibt es Zwillingsforschung?

Für die Forschung sind Eineiige Zwillinge aufgrund des unterschiedlichen Anteils gleicher Gene interessant.
Mit Hilfe von ihnen lässt sich herausfinden, in wie weit ein Merkmal genetisch bedingt ist und welchen Anteil Umweltfaktoren sowie das Verhalten dabei haben.

Ein Bespiel dafür wäre das untersuchen von Krankheiten, wie zum Beispiel Hautkrebs:

Anhand der eineiige Zwillinge kann man erforschen zu wie viel Prozent das Hautkrebsrisiko genetisch veranlagt ist und welchen Einfluss der häufige Gang ins Solarium dahingegen mit sich bringt.


Getrennt aufwachsende Zwillinge

In der Vergangenheit untersuchte Wissenschaftler vor allem getrennt aufgewachsene eineiige Zwillingspaare, um die Bedeutung der Erbanlagen herauszufinden.
Als Grundlage dienten hierfür Beobachtungen an Zwillingen, die trotz unterschiedlicher Umgebungen verblüffend ähnliche Merkmale aufwiesen.

Da eineiige Zwillinge genetisch nahezu identisch sind, kann man durch Vergleiche getrennt aufgewachsener eineiiger Zwillinge Rückschlüsse darauf ziehen, welche Eigenschaften angeboren und welche erlernt sind.

Gegenüber der klassischen Zwillingsforschung konzentriert man sich hier nicht auf die Unterschiede, sondern auf die Gemeinsamkeiten der Zwillinge.

Diese Art der Forschung gestaltet sich allerdings als sehr schwierig, da getrennt aufwachsende Zwillingen extrem selten sind.


Erkenntnisse

Was Wissenschaftler durch ihre Forschung jedoch schon herausfinden konnten ist, dass
Gene im Laufe des Lebens wichtiger werden.

So wurde bewiesen das eineiige Zwillinge die getrennt und ohne von einander zu wissen aufwuchsen, sich mit zunehmenden Alter immer ähnlicher werden.
Bei ihnen wirken die Gene dominanter.

Bei eineiigen Zwillingen, die zusammenbleiben, ist hingegen die Umwelt von Anfang an wichtiger, sie unterscheiden sich stärker. Die Wissenschaftler gehen von einem "Kontrasteffekt" aus.

Kinder, die sich extrem gleichen, wollen sich als Individuen von einander unterscheiden. Außerdem wachsen Zwillinge zwar zur gleichen Zeit im selben Mutterleib auf, aber nicht in der exakt gleichen Umwelt. So unterscheidet sich die Lage und die Nährstoffversorgung, das Geburtsgewicht und die Körpergröße.


Jim Lewis und Jim Springer

Den wohl bekanntesten Fall von getrennt aufwachsenden Zwillingen bildeten die amerikanischen Geschwister Jim Lewis und Jim Springer.
Sie wurden kurz nach der Geburt getrennt und hatten über einen Zeitraum von beinahe 40 Jahren keinen Kontakt zueinander.
Dennoch gaben sie ihren Kindern die gleichen Vornamen, beide hatten einen Hund namens Toy und beide hatten dieselben Hobbys.
Sie bevorzugten sogar die gleiche Biersorte, rauchten Zigaretten derselben Marke und hatten jeweils zwei Frauen mit demselben Namen.


6. Sir Francis Galton


Dem britischen Wissenschaftler Sir Francis Galton (1822 – 1911) gelang es als erstem Einblicke in die Zwillingsforschung zu gewinnen. Er gilt als ihr Begründer.

Angeregt durch die bahnbrechenden Forschungsarbeiten seines Cousins Charles Darwin widmete sich Galton der Weiterentwicklung der Vererbungslehre, denn er wollte herauszufinden, wie menschliches Verhalten mit äußeren Einflüssen und genetisch bedingten Faktoren zusammenhängt.



Seine Forschung

Auf zahlreichen Reisen sammelte er biographisches Material von 100 Zwillingspaaren, welches er 1875 schließlich erfolgreich veröffentlichte.

Aus seinen neu gewonnenen Information schloss Galton das unsere Erbanlagen viel mehr Einfluss hätten als unsere Umwelt.
Verhaltensschaffende Faktoren wie Intelligenz, Charakter und Leistungsvermögen schrieb er vor allem der Vererbung zu.

Galtons Ergebnisse festigten eine genetisch bedingte Schicksalhaftigkeit, die schon bald ideologisch und politisch ausgenutzt wurde.
Anhänger der Erblehre, die den Einfluss der Gene hervorhoben, und Vertreter der Milieutheorie, jener Gruppe, die die Umwelt als entscheidenden Faktor favorisierte, lieferten sich bis weit in das 20. Jahrhundert hinein einen unnachgiebigen Konflikt.

Galtons Überlegungen trugen auch dazu bei, aufstrebende Denkweisen wie u.a. den Rassismus in der britischen Gesellschaft zu verankern.
Das Gleichheitsprinzip des Menschens wurde in Frage gestellt und die Erblehre verlieh längst überwunden geglaubten Gesellschaftsordnungen wieder neuen Aufwind.

Galton gelang es nicht seine Forschung von den vorherrschenden Gesellschaftsideologien seiner Zeit zu befreien.


Eugenik

1883 wurde die „Eugenik“ oder auch „Rassenhygiene“ von Francis Galton geprägt. Verstehen tut man unter diesem Begriff das Eingreifen von Menschen in das eigene Erbgut.

Galton verfolgte das Ziel mit der „Eugenik“ den Genpool des britischen Volkes zu verbessern.



Damit markierte er aber den Anfang der Abstieges der Zwillingsforschung.

Spätestens mit der Machtergreifung der Nationalsozialisten in Deutschland erlangte seine Lehre traurige Berühmtheit. Die Idee der Rassenhygiene stieß hier auf große Resonanz und wurde zur offiziellen Wissenschaft erklärt.


Erst im Laufe der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts gelang es der Zwillingsforschung allmählich wieder Anerkennung zu erlangen.



7. Streit der Forscher


Seit Jahrzehnten gibt es Auseinandersetzungen zwischen jenen, die glauben, dass der Mensch durch seine Gene vorbestimmt ist, und anderen, die überzeugt sind, dass die Unterschiede zwischen Menschen von ihrer Umgebung geprägt sind.

"Alles den Genen zuzuschreiben, würde bedeuten, der Umwelt und Erziehung überhaupt keine Wichtigkeit beizumessen. Hinzu kommt die falsche Annahme, dass ein Merkmal, wie etwa Intelligenz, nicht oder kaum verändert werden könne, nur weil ein bedeutsamer genetischer Einfluss vorliegt. Die irrige Annahme, alles sei vorherbestimmt, könnte damit auch die Kürzung von Sozialprogrammen, Armuts- und Kriminalitätsbekämpfung begründen, was natürlich Unsinn ist." erklärt der Verhaltens und Zwillingsforscher F. M Spinath.

Aber auch die gegenteilige Ansicht hält er für nicht richtig:
Auch die Aussage, dass jeder Mensch das Milieu, in dem er sich wiederfindet, und seine gesamten Fähigkeiten nur Umwelteinflüssen zuzuschreiben hat, ist schlichtweg falsch."

Was nun wirklich richtig ist, darüber lässt sich noch streiten und Fakt ist, dass wohl noch lange darüber gestritten wird.









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