Vererbung komplexer Merkmale – Größe, Gewicht und Intelligenz

Hallo. Willkommen zum Video zum Thema “Vererbung komplexer Merkmale”. In diesem Video werden die Fragen geklärt: Was ist ein komplexes Merkmal und wie werden komplexe Merkmale vererbt? Das Ganze wird an den Beispielen Größe, Gewicht und Intelligenz veranschaulicht. Was versteht man unter einem komplexen Merkmal? Wir sind bislang davon ausgegangen, dass ein Merkmal, dessen Ausprägung zum Erscheinungsbild beziehungsweise zum Phänotypen führt, von einem Gen bestimmt wird. Die Erbanlagen bilden den Genotyp. Somit beeinflusst ein Gen ein Merkmal. Bei einem komplexen Merkmal haben jedoch mehrere Gene Einfluss auf die Ausprägung des Merkmals. Hierfür benutzt man den Fachbegriff “Polygenie”. Die Ausprägung eines Merkmals, also des Phänotyps, wird nicht durch ein einzelnes Gen, sondern durch mehrere Gene bestimmt. Zusätzlich können Umweltfaktoren diese Ausprägung des Merkmals beeinflussen. Damit sind die natürlichen Umweltbedingungen als auch das soziale Umfeld gemeint so wie die Ernährung und alle anderen Faktoren, die von außen auf uns Menschen einwirken. Dies wird mit dem Fachbegriff “multifaktoriell” beschrieben. Ein Merkmal, also Phänotyp, beruht auf einem Zusammenwirken von Genen und gewissen Umweltfaktoren. Zu den komplexen Merkmalen gehören zum Beispiel die Körpergröße, das Gewicht und die Intelligenz eines Menschens, außerdem die Pigmentierung, also die Haut- und Haarfarbe und mehrere Krankheiten, darunter Asthma und Bluthochdruck. Es liegt eine gewisse Verteilung der komplexen Merkmale innerhalb einer Gruppe von Menschen oder der Gesellschaft vor. Nehmen wir als Beispiel die Körpergröße. Hier in diesem Diagramm zeichnen wir auf der x-Achse die Körpergröße in Zentimetern ein. Links sind also die kleineren und rechts die größeren Menschen. Auf der y-Achse tragen wir die Häufigkeit ein, mit der die Menschen einer bestimmten Größe auftreten. Durch statistische Erfassung der deutschen männlichen Bundesbürger ergibt sich dadurch in etwa folgende Kurve. Die Häufigkeit von Männern einer mittleren Größe ist am höchsten. Der Höhepunkt der Kurve entspricht der Durchschnittsgröße, die bei Deutschen 178 cm beträgt. Die Häufigkeit der kleinen Männer mit einer Körpergröße von 150 cm oder großen Männern, die über zwei Meter hoch sind, ist hingegen gering. Diese sogenannte Gaußsche Normalverteilung tritt in der Natur bei sehr vielen komplexen Merkmalen auf. Ein zweites Merkmal ist die kontinuierliche abgestufte Variabilität. Das bedeutet, es gibt nicht nur Menschen, die genau 1,50 cm, 1,70 cm und 1,90 cm groß sind, sondern es existieren alle anderen Abstufungen der Körpergrößen. Die Körpergröße wird in einem gewissen Maß von den Genen bestimmt, also vererbt. Große Eltern haben deshalb meist große Kinder. Aber auch Umweltfaktoren spielen eine Rolle. Die tatsächlich erreichte Größe hängt zusätzlich von einigen Umweltfaktoren ab. Dazu gehört die Qualität und die Quantität der Ernährung, sonstige Lebensumstände und Erkrankungen. So können zum Beispiel Mangelernährung und ein geschwächtes Immunsystem zu einem verminderten Körperwuchs beitragen. Der Einfluss der Umweltfaktoren ist bei der Körpergröße jedoch gering. Wir kommen jetzt zu unserem zweiten Beispiel, dem Körpergewicht. Vor allem in den Industrieländern leiden immer mehr Menschen unter Adipositas, der Fettleibigkeit. Zu den Gründen gehören eine übermäßige Kalorienzufuhr vor allem durch ungesunde gesättigte Fette, zu viel Zucker als auch ein Mangel an Vitaminen und Mineralstoffen, der eine Rolle spielt. Ein weiterer Grund ist zu wenig Bewegung. Fettleibigkeit kann aber auch durch Arzneimittel bedingt sein. Außerdem spielen viele sozio-kulturelle Faktoren eine Rolle, zum Beispiel die Erziehung, ein mangelndes Gesundheitsbewusstsein, das Warenangebot, die Bildung und verschiedene emotionale Gründe. Zusätzlich zu diesen Umweltfaktoren spielen die Gene eine Rolle, nämlich die Gene, die den Stoffwechsel beeinflussen. Das bedeutet, dass eine erbliche Stoffwechselerkrankung zu Fettleibigkeit führen kann. Studien haben ergeben, dass 25 Prozent aller fettleibigen Kinder ein fettleibiges Elternteil haben. Betrachtet man die Kinder von Elternpaaren, die beide fettleibig sind, erhöht sich die Prozentzahl auf 80 Prozent. Wieso kann man von diesen Zahlen nicht auf das Ausmaß des genetischen Effekts schließen? Die Kinder leben unter sehr ähnlichen Umwelteinflüssen, haben die gleichen Ernährungsgewohnheiten, leben in der gleichen Kultur, haben eine ähnliche Freizeit und andere gleiche Gewohnheiten, haben einen ähnlichen Bildungshintergrund und letztendlich spielt die Erziehung eine wichtige Rolle. Aussagekräftigere Ergebnisse liefern Untersuchungen von eineiigen Zwillingen, die getrennt aufgewachsen sind. Doch auch hier muss beachtet werden, dass Kinder meist im gleichen Kulturkreis adoptiert werden und womöglich mit ähnlichen kulturbedingten Umweltfaktoren aufwachsen oder nur einige der zahlreichen Faktoren ähnlich sind. Generell wurde festgestellt, dass bezüglich des Gewichts eine höhere Korrelation, also Übereinstimmung, mit den biologischen Eltern als mit den Adoptiveltern besteht und eine höhere Korrelation zwischen eineiigen Zwillingen besteht. Die Erforschung dieses Einflusses von Genen auf ein komplexes Merkmal ist schwierig, da eine große Anzahl von Umweltfaktoren zusammenwirkt. Wir kommen jetzt zu unserem dritten Beispiel, der Intelligenz. Darunter versteht man die geistige Leistungsfähigkeit und diese wird mit dem IQ gemessen, dem Intelligenzquotient. Darunter versteht man die Kenngröße zur Bewertung des geistigen Leistungsvermögens eines Menschen. Sieht man sich die Häufigkeit der IQ-Werte in einer Gesellschaft an, so merkt man, dass auch hier wieder wie bei den anderen komplexen Merkmalen eine Normalverteilung vorliegt. Der IQ-Wert ist so festgelegt, dass der Durchschnitt in der Gesellschaft den Wert 100 beträgt. Wovon hängt es ab, welche Intelligenz ein Kind ausbildet? Wie bei den anderen komplexen Merkmalen spielen die Gene eine Rolle. Des weiteren spielen die Erziehung, die gezielte Förderung der Eltern, die Bildung in der Schule sowie das soziale Umfeld und auch eine gesunde Ernährung eine wichtige Rolle. Unter den Wissenschaftlern herrscht immer noch eine kontroverse Diskussion, ob jetzt die Gene oder die Umwelt einen größeren Einfluss auf die Intelligenz haben. Zwillingsstudien haben ergeben, dass bei eineiigen und somit genetisch identischen Zwillingen eine hohe Korrelation, also Übereinstimmung des IQ-Wertes, vorliegt. Bei zweieiigen Zwillingen, die nicht genetisch identisch sind, ist dieser Wert geringer. Außerdem hat man einen höheren Korrelationskoeffizienten, also eine höhere Übereinstimmung beim IQ-Wert, bei verwandten Personen festgestellt als bei nicht verwandten Personen. In den angeführten Links wird mehr auf Zwillingsstudien eingegangen, falls du danach Fragen hast. Diese Studien sprechen also dafür, dass die Gene einen wichtigen Einfluss auf die Intelligenz haben. Aber auch hier muss beachtet werden, dass Familienmitglieder unter ähnlichen Umweltbedingungen aufwachsen. Adoptionsstudien haben hingegen ergeben, dass adoptierte Kinder ähnliche IQ-Werte ausprägen wie ihre Adoptiveltern. Das spricht dafür, dass der Einfluss der Umweltfaktoren, wie zum Beispiel Bildung und Erziehung, hoch ist. Die Bestimmung des relativen Einflusses der Gene und der Umwelt auf ein komplexes Merkmal ist also in der Tat komplex. Wir nehmen deshalb zum Verständnis eine Metapher. Das leere Glas symbolisiert die Möglichkeiten der Merkmalsausprägung. Dessen Kenngröße wird an dieser Messlatte abgelesen. Dabei kann es sich um Körpergröße, Gewicht oder IQ-Wert handeln. Komplexe Merkmale werden in einem gewissen Maß genetisch bedingt. Die Gene haben also quasi Einfluss darauf, in welchem Rahmen sich die Ausprägung des Merkmals bewegen kann. Je stärker der genetische Einfluss, desto enger ist dieser Rahmen. Die Umweltfaktoren bestimmen, wie hoch das Glas innerhalb dieses möglichen Rahmen aufgefüllt werden kann. Bei jedem Menschen liegt dieser Rahmen in einem etwas unterschiedlichen, individuellen Bereich. Die tatsächliche Ausprägung hängt also von den Umweltfaktoren ab. Somit wird aufgrund der Lebensführung letztendlich bestimmt, wie hoch Körpergröße, Gewicht oder Intelligenz sind. Fassen wir zusammen, was du in diesem Video gelernt hast: Du weißt jetzt, dass komplexe Merkmale auf dem Zusammenwirken von genetischen Ursachen und Umweltfaktoren basieren. Außerdem hast du bei der Vererbung der komplexen Merkmale die Fachbegriffe “Polygenie” und “multifaktoriell” gelernt. Du weißt jetzt, dass die Verteilung der komplexen Merkmale in einer Gesellschaft immer der Gaußschen Normalverteilung folgt. Komplexe Merkmale zeigen immer kontinuierlich abgestufte Variabilität. Als Beispiele haben wir die Körpergröße, das Gewicht und die Intelligenz besprochen. Danke für deine Aufmerksamkeit. Tschüss bis zum nächsten Video.