Was ist in der Genetik eine Verknüpfungskarte?
Eine genetische Verknüpfungskarte ist ein Werkzeug, das in der Genforschung verwendet wird, um Wissenschaftlern dabei zu helfen, die Reihenfolge bestimmter Merkmale, wie sie in einem Strang von Desoxyribonukleinsäure (DNA) auftreten, zu kartieren. Die Entfernung zwischen den Merkmalen auf dem DNA-Strang wird nicht abgebildet. Stattdessen wird aufgezeichnet, wie häufig sie neu kombiniert werden. Eine genetische Verknüpfungskarte kann Genetikern helfen, die Gene zu finden, die genetische Störungen verursachen.
Normalerweise trägt jede Zelle eines Menschen, einer Pflanze oder eines Tieres zwei Kopien jedes Gens. Geschlechtszellen wie Eier, Sperma und Sporen durchlaufen einen Prozess, der Meiose oder Zellteilung genannt wird und die Zelle in zwei Hälften teilt. Dies lässt nur einen DNA-Faden in jeder Zelle zurück.
Die genetische Rekombination findet statt, bevor sich die Zelle spaltet. Zunächst bilden die Chromosomen zwei Linien in der Mitte der Zelle, wodurch Paare von Genen entstehen. Manchmal brechen die Chromosomen in zwei Hälften. Bruchstücke werden dann kombiniert, um neue Moleküle zu erzeugen. Dieser Prozess, der als genetische Überkreuzung bezeichnet wird, passiert mit jedem menschlichen Chromosom durchschnittlich 1,5-mal für jede gebildete Geschlechtszelle.
Dieser Austausch von genetischem Material ermöglicht es den Nachkommen, andere Merkmale als ihre Eltern zu haben. Deshalb können zwei braunhaarige Eltern ein blondes Kind zeugen. Der Prozess der genetischen Rekombination ermöglicht es einer Art, sich im Laufe der Zeit genetisch an ihre Umgebung anzupassen. Es kann auch zu genetischen Erkrankungen führen.
Genetiker können mithilfe einer genetischen Verknüpfungskarte feststellen, wo bestimmte Merkmale auftreten. Diese Merkmale werden DNA-Marker genannt. Jedes vererbte Merkmal kann ein DNA-Marker sein, solange es sich von Person zu Person unterscheidet und in einem Labor leicht nachgewiesen werden kann. Die Zuordnung bekannter Merkmale wie Haar- und Augenfarbe kann Wissenschaftlern dabei helfen, zu extrapolieren, wo andere Merkmale auftreten könnten.
Der physikalische Abstand zwischen Merkmalen auf einer genetischen Verknüpfungskarte wird durch die Häufigkeit der Rekombination bestimmt. DNA-Marker mit einer höheren Rekombinationsfrequenz sind als weit voneinander entfernt dargestellt. Marker mit einer niedrigeren Frequenz liegen nahe beieinander.
Dies funktioniert, weil Gene, die nahe beieinander liegen, weniger wahrscheinlich durch Rekombination getrennt werden. Befindet sich beispielsweise das Gen für blaue Augen neben dem Gen für blondes Haar in der genetischen Verknüpfungskarte, haben Kinder mit blauen Augen wahrscheinlich auch blondes Haar. Wenn es jedoch viele andere Gene zwischen blauen Augen und blondem Haar gibt, kann die Verwechslung von genetischen Kreuzungen diese Merkmale trennen und blaue Augen und braunes Haar verursachen.
Dies sind jedoch nur Annahmen. Genetische Verknüpfungskarten werden häufig als Rahmen für physikalische Karten verwendet, bei denen es sich um detaillierte Karten der DNA-Sequenz handelt. Sie ermöglichen es Wissenschaftlern, bestimmte Gene schnell zu identifizieren.