Was ist eine Genmutation?

Unter Genmutation versteht man die plötzliche Veränderung von Genommolekülen, die vererbt oder durch eine Krankheit verursacht werden kann. Diese Art der Genmutation ist universell, selten, reversibel, schadet mehr als nützt und ist unsicher. Derzeit gibt es in der Medizin keine besonders wirksame Methode zur Behandlung dieser Krankheit und die meisten Patienten sind auf ihre eigene Genesung angewiesen, um das Behandlungsziel zu erreichen.

1. Was ist eine Genmutation?

Unter Genmutation versteht man die plötzliche und vererbbare Veränderung genomischer DNA-Moleküle. Auf molekularer Ebene bezieht sich eine Genmutation auf eine Änderung der Basenpaarzusammensetzung oder der Anordnungsreihenfolge einer Genstruktur. Obwohl Gene sehr stabil sind und sich bei der Zellteilung präzise reproduzieren können, ist diese Stabilität relativ. Unter bestimmten Bedingungen können Gene plötzlich ihre ursprüngliche Form annehmen und eine neue Form annehmen. Das heißt, an einer bestimmten Stelle erscheint plötzlich ein neues Gen und ersetzt das ursprüngliche Gen. Dieses Gen wird als mutiertes Gen bezeichnet. Dies hat zur Folge, dass bei den Nachkommen plötzlich neue Merkmale auftreten, die die Vorfahren nicht besaßen.

2. Merkmale von Genmutationen

1. Universalität

Genmutationen kommen in der Natur bei allen Arten häufig vor.

2. Seltenheit

Als das erste mutierte Gen entdeckt wurde, wurden nicht mehrere weiße Facettenaugen-Fruchtstränge gefunden, sondern nur einer, was zeigt, dass die Mutation extrem selten ist, d. h., das Wildtyp-Gen mutiert mit einer extrem niedrigen Mutationsrate (einige repräsentative Genmutationsraten finden Sie in der Tabelle). Bei Organismen, die sich sexuell fortpflanzen, wird die Mutationsrate als die Wahrscheinlichkeit ausgedrückt, dass jeder Gamet eine Mutation erfährt, d. h. als die Anzahl der mutierten Gameten in einer bestimmten Anzahl von Gameten. Bei ungeschlechtlichen Bakterien wird die Mutationsrate als die Wahrscheinlichkeit ausgedrückt, mit der jedes Bakterium in jeder Zellgeneration mutiert, das heißt, als die Häufigkeit, mit der eine bestimmte Anzahl Bakterien während einer Teilung mutiert. Man schätzt, dass bei höheren Organismen nur 1 von etwa 10^5–10^8 Keimzellen eine Genmutation erfährt. Obwohl die Häufigkeit von Genmutationen sehr gering ist, können bei einer Population mit vielen Individuen dennoch eine Vielzahl zufälliger Mutationen auftreten, die ausreichen, um eine große vererbbare Variation zu erzeugen.

3. Reversibilität

Der Prozess, bei dem ein Wildtyp-Gen zu einem mutierten Gen mutiert, wird als Vorwärtsmutation bezeichnet. Die Seltenheit positiver Mutationen weist darauf hin, dass das Wildtyp-Gen eine relativ stabile Struktur ist. Ein mutiertes Gen kann dann durch Mutation zu einem Wildtyp-Gen werden; dieser Vorgang wird als Rückmutation bezeichnet. Aus der Tabelle ist außerdem ersichtlich, dass Rückmutationen nur selten vorkommen, was darauf hinweist, dass das mutierte Gen ebenfalls eine relativ stabile Struktur aufweist. Allerdings ist die Vorwärtsmutationsrate immer höher als die Rückwärtsmutationsrate. Dies liegt daran, dass strukturelle Veränderungen an vielen Positionen innerhalb eines Wildtypgens zu einer Genmutation führen können, während nur eine strukturelle Veränderung an einer Position innerhalb eines mutierten Gens dieses in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzen kann.

4. Weniger Nutzen, aber mehr Schaden

Im Allgemeinen haben Genmutationen nachteilige Auswirkungen und führen zur Ausrottung oder zum Tod. In sehr seltenen Fällen verbessern sie jedoch die Anpassungsfähigkeit von Arten.

5. Nicht richtungsgebunden

Beispielsweise kann das A-Gen, das für schwarzes Haar verantwortlich ist, in das A+-Gen mutieren, das für weißes Haar verantwortlich ist, oder in das A--Gen, das für grünes Haar verantwortlich ist.