Warum eignet sich die mitochondriale DNA für die Ermittlung von artübergreifenden Verwandtschaftsverhältnissen?

1 Antwort

Die mitochondriale DNA hat einige wesentliche Vorteile bei der Klärung von Verwandtschaftsverhältnissen. Einer ist, dass sie im Vergleich zur Kern-DNA in viel größerer Menge vorkommt, denn für gewöhnlich hat eine Zelle nur einen Zellkern, aber hunderte oder gar tausende von Mitochondrien. Der zweite Grund ist, dass mtDNA nahezu ausschließlich maternal vererbt wird, damit können Abstammungen ganz direkt nachvollzogen werden.

Ein dritter Vorteil ist, dass mitochondriale DNA Bereiche hat, die hochvariabel sind. Der am schnellsten mutierende Bereich ist der displacement loop (d-loop), ein Teil der Kontrollregion, der mit einer sehr hohen Mutationsrate aufwartet und daher ideal geeignet ist für innerartliche Verwandtschaftsanalysen. Dieser Bereich codiert nicht für ein Genprodukt und kann daher hochvariabel sein. In der Regel ist mitochondriale DNA viel variabler als Kern-DNA, was daran liegt, dass Mitochondrien nicht über die Reparaturmechanismen verfügen (Proofreading-Funktion der DNA-Polymerase) wie das beim Kern-Genom der Fall ist.

Gleichzeitig gibt es aber auch hochkonservierte Bereiche wie das Cyt-b-Gen. In diesem Bereich ist die Mutationsrate nur sehr gering, denn Abweichungen können fatale Folgen haben und werden deshalb meist umgehend aussortiert. Selbst eine niedrige Mutationsrate bedeutet aber nicht, dass es zu gar keiner Veränderung kommt - hin und wieder passiert das nämlich doch einmal. Oft wirken Mutationen nämlich gar nicht auf den Phänotyp, weil sie neutral sind. Wird z. B. die dritte Base eines Tripletts durch eine andere ersetzt, wird zwar der genetische Code verändert, aber da oftmals verschiedene Tripletts die gleiche Aminosäure codieren und sich nur in der letzten Position der Basen unterscheiden, hat eine solche Mutation keine Auswirkung auf die korrekte Produktion des Proteins. Man spricht dann auch von einer synonymen Substitution.
Diese sich nur langsam verändernden Bereiche sind deshalb gut geeignet, um Evolutionsprozesse aufzuschlüsseln, die schon länger zurückliegen und werden daher vor allem für zwischenartliche Vergleiche genutzt oder gar für die Vergleiche höhergeordneter Taxa.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Biologiestudium, Universität Leipzig

Das heißt also, dass das Cytochrom b Gen für die artübergreifende Verwandtschaftsanalyse verwendet wird wegen seiner "Konserviertheit"? Dann habe ich das nämlich verstanden :).

Danke im Voraus

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@Thylakoid123

Genau. Gerade weil es so konserviert ist, evolviert es langsam und weil es sich über lange Zeiträume nur wenig ändert, kann man damit weitläufige Verwandtschaftsbeziehungen gut auflösen. In der Praxis werden dann meist natürlich mehrere Gene kombiniert oder man vergleicht oftmals sogar schon das komplette Mitogenom von verschiedenen Individuen miteinander.

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