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Mitte des 19. Jahrhunderts leistete der österreichische Naturforscher Gregor Mendel Pionierarbeit bei der Kreuzung von Blumensamen und legte den Grundstein für das Studium erblicher Merkmale und die Wissenschaft der Genetik. Ein weiterer Pionier in der Erforschung der genetischen Kreuzung war der englische Naturforscher Charles Darwin, der auch die genetischen Ähnlichkeiten zwischen Arten untersuchte, um seine Evolutionstheorie zu entwickeln.
Derzeit ist bekannt, dass verschiedene Elemente an der genetischen Rekombination beteiligt sind. Um zu verstehen, was es ist und wie es hergestellt wird, ist es wichtig, einige verwandte Konzepte zu kennen. Und dafür nehmen wir den Menschen als Beispiel, der wie alle anderen Lebewesen über ein Genom (in diesem Fall das „menschliche Genom“) oder eine Reihe spezifischer Gene verfügt .
Das Genom ist das genetische Material eines Organismus , d. h. seine Gene , die aus Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Molekülen bestehen , die gruppiert werden, um zelluläre Strukturen zu bilden, die Chromosomen genannt werden, wenn Zellen im Begriff sind, sich zu teilen. Gene verleihen einem Organismus seine besonderen Eigenschaften.
In den eukaryotischen Zellen eines Menschen, genauer gesagt in ihrem Zellkern, befindet sich das Chromatin . Chromatin hat das Aussehen eines Bündels von Strängen und ist gruppiert, um organisierte Chromosomen zu bilden. Chromosomen , ein Wort, das aus dem Griechischen chroma , Farbe und soma , Körper kommt, sind komplexe Strukturen, die aus einer enormen Menge von DNA-Ketten bestehen, die die genetische Information von Lebewesen enthalten und die gebildet („verpackt“) werden, wenn sie Zellen sind werde sich trennen Seine Form ähnelt dem Buchstaben „X“. Die Teile oder Arme, die das „x“ des Chromosoms bilden, sind als Chromatiden bekannt und jeder hat mehrere Allele ., das sind die spezifischen Räume, die die Informationen für die verschiedenen genetischen Merkmale enthalten. Die Allele sind die Varianten oder alternativen Formen, die jedes Gen präsentiert .
Unter Berücksichtigung dieser Definitionen wollen wir nun sehen, was genetische Rekombination ist und wie sie abläuft. Damit die Vermehrung eines Organismus gelingt, findet Zellteilung oder Meiose statt . Und während dieses Prozesses findet die genetische Rekombination statt , der Austausch von Genen. Das heißt, die Chromosomen der Mutter und des Vaters werden gruppiert, tauschen einige ihrer Teile aus und bilden neue Kombinationen. Dies führt zu einem neuen Individuum mit neuen und unterschiedlichen Merkmalen, das jedoch mit den Merkmalen der Eltern verwandt und ihnen ähnlich ist, nur dass diese auf unterschiedliche Weise gruppiert und für das neue Individuum einzigartig sind (außer im Fall von eineiigen Zwillingen).
genetische Kreuzung
Während der genetischen Rekombination gibt es eine Phase, die im Englischen als genetisches Crossover oder Crossing-over bezeichnet wird . Chromosomen kommen zusammen und kreuzen sich, und ein DNA-Segment von jedem wird Teil des anderen. Auf diese Weise werden die Chromosomen des neuen Individuums kopiert, übertragen und geschaffen.
Die genetische Rekombination ist für die Evolution von Arten unerlässlich. Eine größere genetische Vielfalt fördert eine bessere Anpassungsfähigkeit an die Umwelt. Je größer also die genetische Rekombination von Individuen in einer Population ist, desto mehr Möglichkeiten haben sie, sich an Umweltveränderungen anzupassen.
Arten der genetischen Rekombination
Es gibt verschiedene Arten der genetischen Rekombination: homologe, nicht-homologe, ortsspezifische und Transposition. Als nächstes analysieren wir jeden von ihnen.
homologe Rekombination
Diese Art der genetischen Rekombination ist die häufigste. Homologe Rekombination ist die Kombination ähnlicher Chromosomensequenzen . Es tritt hauptsächlich auf, wenn sich Ei und Sperma vereinigen und die Meiose oder Zellreproduktion beginnt. Zu diesem Zeitpunkt richten sich die Chromosomen der Eltern so aus, dass ähnliche oder homologe DNA-Segmente einander zugewandt sind. Sie kreuzen sich dann, was zu einem Austausch von genetischem Material führt, wodurch neue Kombinationen von Genen entstehen. Bei der homologen Rekombination wird die Reihenfolge der Gene nicht verändert.
Rekombination in B-Zellen
Eine weitere genetische Rekombination ist diejenige, die in einer Art von weißen Blutkörperchen namens B-Lymphozyten auftritt , die mit der Immunität des Körpers in Verbindung stehen. In diesem Fall führen diese Zellen einen Austausch durch, der als Wechsel der Immunglobulinklasse bezeichnet wird. So begünstigen sie die Erkennung von Antigenen und Krebszellen, um sie aus dem Körper zu eliminieren.
nicht-homologe Rekombination
Dies ist die Rekombination von Chromosomenabschnitten, die nicht homolog oder ähnlich sind . Sie wird auch als „illegitime Rekombination“ bezeichnet. In eukaryotischen Zellen ist eine nicht-homologe Rekombination üblich, wenn die Maschinerie zum Abrufen von Genen am Werk ist. Dieser Prozess versucht, die betroffenen Segmente der Chromosomen zu reparieren und sie mit anderen zu verbinden, die nicht Teil derselben Sequenz waren.
Nicht-homologe Rekombination führt im Allgemeinen zu Mutationen , da sie eine Veränderung in der Funktion der Gene bewirkt. Beispielsweise wird angenommen, dass Tumore die Folge einer illegitimen Rekombination sein können. Die nicht-homologe Rekombination ist ein sehr leistungsfähiges und weit verbreitetes Forschungswerkzeug.
Ortsspezifische Rekombination
Wie der Name schon sagt, wird bei dieser Art der Rekombination an bestimmten Stellen ein Austausch kurzer Segmente durchgeführt. Bei der ortsspezifischen Rekombination kann die Reihenfolge der Gene verändert und ihnen sogar neue Informationen hinzugefügt werden.
Umsetzung
In diesem Fall gibt es eine Bewegung kurzer Chromosomensegmente von einer Stelle im Genom zu einer anderen und kann eine Kopie an der vorherigen Stelle hinterlassen oder nicht. In einer Studie der Abteilung für Evolutionsbiologie der Autonomen Universität Barcelona konnte gezeigt werden, dass einige Arten von genetischen Kreuzungen die Transposition bestimmter Chromosomensequenzen in den Genen der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) begünstigen .
Unterschiede zwischen genetischer Rekombination und künstlicher Kreuzung
Kreuzung oder künstliche genetische Kreuzung ist im Gegensatz zur genetischen Rekombination der Austausch von genetischem Material, das bei der natürlichen Fortpflanzung eines Organismus nicht übertragen werden konnte.
Derzeit sind die häufigsten Fälle künstlicher genetischer Kreuzungen bei Tieren und Pflanzen zu beobachten. Es ist sehr üblich, zwei oder mehr Arten zu kreuzen, um eine „Verbesserung“ oder Modifikation ihrer genetischen Eigenschaften zu erreichen. Zum Beispiel werden Hunde gekreuzt, um eine neue Rasse zu schaffen oder ihre Größe oder andere Eigenschaften wie Farbe oder Felltyp zu ändern. Ebenso kommt es häufig vor, dass verschiedene Pflanzen gekreuzt werden, um sie widerstandsfähiger zu machen oder um einen besonderen ästhetischen Aspekt zu erzielen. Dasselbe wird mit den Früchten gemacht.
Literaturverzeichnis
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- García Guerreiro, MP Was bewegt transponierbare Elemente im Drosophila-Genom ? (2012). Vererbung 108(5): 461-468.
- Watson, J. D.; Berry, A. DNA: Das Geheimnis des Lebens . (2004). USA. Pfeil.