DNA

Heutzutage wird viel über Genetik, DNS und Gentests geredet. Nicht jeder weiß auf Anhieb, was mit den einzelnen Begriffen gemeint ist und welche Zusammenhänge bestehen.  Daher wollen wir Sie auf den nächsten Seiten näher an diese Themen heranführen, indem wir Zusammenhänge beleuchten und Fachbegriffe erklären.

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Geschichte der Genetik

Die Genetik, auch Vererbungslehre genannt, wurde begründet von Gregor Johann Mendel, einem Augustinermönch, der im Jahr 1856 Kreuzungsversuche mit Erbsen durchführte und seine Ergebnisse als Mendelsche Regeln veröffentlichte. Die drei Grundregeln der Mendelschen Vererbung sind bis heute gültig. 1869 wurden erstmals in Fischspermien Nukleinsäuren entdeckt, welche die Bausteine der DNS darstellen. 1878 wurden menschliche Chromosomen entdeckt, die die einzelnen Gene, also unsere Erbinformationen, enthalten. Im Jahr 1890 entdeckte der Arzt Archibald Garrod den Zusammenhang zwischen manchen Erkrankungen und deren gehäuften Auftreten in manchen Familien. Garrod vermutete eine Vererbung der Krankheiten, welche teilweise auch eine Generation überspringen kann. 1903 stellte der Biologe Walter S. Sutton die Theorie auf, dass Chromosomenpaare unsere Erbinformationen enthalten. Thomas Morgan verfolgte diesen Ansatz weiter und erhielt 1933 dafür den Nobelpreis. 1953 wurde der Nobelpreis an James Watson und Francis Crick für die Entdeckung der Struktur der DNS, welche einer Wendeltreppe, genannt Doppelheli, gleicht, verliehen. 1969 konnte erstmals ein einzelnes bakterielles Gen isoliert werden. 1982 wurde von Bakterien produziertes menschliches Insulin als erstes gentechnisch hergestelltes Medikament in den USA auf den Markt gebracht. 1984 wurde der Begriff „DNS-Profil“ etabliert, womit der genetische Fingerabdruck eines Menschen oder Tieres gemeint ist. 2003 wurde das gesamte menschliche Erbgut entschlüsselt, das des Hundes erst 2005.

DNS – Bauplan des Lebens

Körper von Menschen und Tieren bestehen aus vielen unterschiedlichen mikroskopisch kleinen Zellen. Jede Zelle besitzt einen eigenen Zellkern, der unsere kompletten Erbinformationen, die DNS, enthält. Die DNS besteht aus Chromosomen, die paarweise im Zellkern vorliegen. Der Hund besitzt 39 Chromosomenpaare, von denen ein Paar Gonosomen (Geschlechtschromosomen) und 38 Paare Autosomen (Körperchromosomen) sind. Die zwei Gonosomen legen das Geschlecht fest: ein Weibchen hat zwei X-Chromosomen, während ein Männchen ein X- und ein Y-Chromosom besitzt. Die Autosomen sind in allen Körperzellen doppelt vorhanden, das wird als diploider Chromosomensatz bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind die Chromosomen in den Keimzellen (Eier, Spermien) einzeln (haploid) vorhanden, denn bei der Befruchtung der Eizelle durch das Spermium werden väterlicher und mütterlicher Chromosomensatz zusammengelegt, so dass wieder ein diploider Chromosomensatz entsteht. Die DNS besteht aus vier unterschiedlichen Basen: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, welche immer in Paaren (A-T, C-G) aneinander hängen und lange Ketten wie eine Strickleiter bilden. Diese „Strickleiter“ wird Doppelhelix genannt. Die Abfolge der Basenpaare bestimmt die Erbinformation. Einzelne Abschnitte auf der DNS werden als Gen bezeichnet und sind für die Ausbildung eines einzelnen Merkmals verantwortlich. Allerdings gibt es viele Merkmale, für die mehrere Gene zuständig sind. Das wird dann Genvariante oder Allel genannt.

DNS oder DNA:

einfach nur deutsch Desoxyribonukleinsäure oder englisch Deoxyribonucleic acid

DNS-Profilanalyse beim Hund

Was bringt eine Abstammungsanalyse oder ein DNS-Profil? Eine Abstammungsanalyse wird gerne auch als Vaterschaftstest bezeichnet, aber das ist so nur die halbe Wahrheit, denn es kann natürlich die Elternschaft von beiden Eltern(tieren) nachgewiesen werden. So kann bewiesen werden, welche Eltern am Kind beteiligt sind (und natürlich auch, welche nicht …) Dieses Verfahren gibt Züchtern und Käufern Sicherheit. Eine DNS-Profilanalyse erlaubt Aussagen mit einer sehr hohen Sicherheit von mehr als 99,99 %.

Wie funktioniert das?

Als Probenmaterial eignen sich Maulschleimhautzellen (Abstrich) oder vom Tierarzt entnommenes Blut mit den darin enthaltenen Zellen. Die DNS wird isoliert, und bestimmte Abschnitte werden vervielfältigt. Diese Abschnitte werden als Mikrosatelliten oder „short tandem repeats“ bezeichnet und finden sich an bestimmten Positionen im Erbgut. Diese Wiederholungen sind typisch für jedes Individuum. Je nach Labor werden unterschiedliche Anzahlen von Mikrosatelliten untersucht, bei Feragen sind es zum Beispiel 19, die als Set untersucht werden. So ergibt sich für jedes Individuum ein individuelles Muster, das dann als genetischer Fingerabdruck oder DNS-Profil bezeichnet wird.

Bei der DNS-Profilanalyse wird der genetische Fingerabdruck des Kindes mit dem der beiden Elternteile verglichen. Der genetische Fingerabdruck des Kindes besteht zu 50 % aus Mikrosatelliten (auch Marker genannt) der Mutter und zu weiteren 50 % aus Markern des Vaters. Eine fehlende Übereinstimmung beim Kind in nur einem der 19 untersuchten Marker lässt den Schluss zu, dass eines der angegebenen Elterntiere nicht das biologische Elternteil ist.

Mutationen und Folgen

Zellen leben nicht ewig, sie müssen von Zeit zu Zeit ausgetauscht und somit ersetzt werden. Dazu wird eine Kopie der DNS erstellt, und dabei können sich Fehler einschleichen (denken Sie nur an das Kinderspiel „Stille Post“, bei dem ein Satz durch ins-Ohr-flüstern von Kind zu Kind weitergegeben wird). Solch ein Fehler wird Mutation genannt und muss nicht immer schlecht sein. Mutationen können Genvarianten auslösen, die dann dem Körper Vorteile verschaffen können. Sie können aber auch zu genetischen Krankheiten führen. Treten Mutationen in den Eizellen oder Spermien auf, werden sie an die Nachkommen weitergegeben. Bei Mutationen kann es zum Austausch (Substitution) einzelner oder mehrerer Basen kommen, es können aber auch einzelne oder mehrere Basen eingefügt (Insertion) oder entfernt (Deletion) werden.