Wo liegt der Unterschied zwischen Mutation und Modifikation?

Betrachten wir zunächst einmal die Mutation. Sicher ist dir das Wort Mutation nicht ganz fremd und du verbindest es vielleicht sogar mit irgendwelchen Mutanten aus diversen Horrorfilmen. 

Generell nennt man einen Vorgang Mutation, wenn es zu zufälligen Veränderungen der DNA, also der Erbinformationen, kommt (Erbinformationen bestimmen u.a. dein Aussehen). Diese Veränderung der Erbinformationen (Genotyp) kann sich dann auf das Erscheinungsbild (Phänotyp) eines Lebewesens auswirken. Sehr anschaulich wird dies am Beispiel der sogenannten Nacktmaus, einem genetischen Mutant der Hausmaus. Wie der Name schon sagt, fehlt diesen Mäusen das Fell.

Abb. 1: Fellmutation bei der Maus
Abb. 1: Fellmutation bei der Maus

Übrigens sind oft Einwirkungen von außen der Auslöser für eine Mutation, wie beispielsweise radioaktive Strahlung, UV-Strahlung, hohe Temperaturen oder Gifte.

Die Basenabfolge von einem deiner Gene (Erbanlage) würde dabei verändert und umgeformt (mutiert) werden. Der Genetische Code besteht aus Millionen verschiedener Basenabfolgen.

Bei einer Mutation unterscheidet man zwei Vorgänge, einmal die Genmutation und zum anderen die Chromosomenmutation (Chromosom = fadenförmiges Gebilde deiner Erbanlage bzw. DNA). Auch unterscheidet man noch in Genommutationen, welche auch zu den Chromosomenmutationen zählen.

Werfen wir zunächst einen Blick auf die Genmutation. Hierbei liegt die Veränderung eines einzelnen Gens vor. Der Auslöser dafür kann eine einzige veränderte (Punktmutation), hinzugefügte oder aber entfernte Base (Rastermutationen) in der DNA sein. Die entstandenen Mutationen können, müssen dabei aber nicht immer unterschiedliche Konsequenzen für den betroffenen Organismus tragen. So können sich dadurch Vorteile und Nachteile ergeben. Ein Vorteil ist, dass eine Mutation weitervererbt wird und es somit zur voranschreitenden Evolution kommt.

So wie bei der Nacktmaus, die neben der fehlenden Behaarung auch ein extrem schwaches Immunssystem hat. Die Mutation von Hausmaus zu Nacktmaus beläuft sich über einen fehlenden Thymus (ein Teil des Immunsystem) sowie einer spontanen Deletion (Erklärung folgt) in einem Gen. Im schlimmsten Fall können Genmutationen tödlich enden.

Man spricht von einer Genommutation, wenn die Anzahl von Chromosomensätzen (die Gesamtheit aller Chromosomen einer Zelle) verändert wird. Ein typisches Beispiel dafür ist die Trisomie 21 (das Down-Syndrom), dort liegt ein Chromosom zum Beispiel dreifach vor. Deshalb ergeben sich in diesem Fall statt 46 47 Chromosome.

Bei einer Chromosomenmutation kommt es zur Veränderung der Struktur eines Chromosoms. Dabei können einzelne Teile fehlen (Deletion) oder sogar doppelt vorliegen (Duplikation). Außerdem kann es dazu kommen, dass manchmal Teile des Chromosoms ausgeschnitten und umgekehrt wieder eingebaut (Inversion) werden. Oder aber auf ein anderes, nicht identisches Chromosom übertragen (Translokation) werden. Ein Beispiel für die Translokation von zwei Chromosomen stellt sich bei einer besonderen Form der Leukämie (Blutkrebs) dar. Das dabei resultierende verkürzte Chromosom nennt man Philadelphia- Chromosom.

Liegt die Mutation auf den Geschlechtszellen (Spermium oder Eizelle), dann kann diese Mutation genetisch weitervererbt werden.

Abb. 2: Translokation bei Chromosomen
Abb. 2: Translokation bei Chromosomen

Wenn wir schon mal bei den Chromosomen sind, gilt noch ein weiteres Phänomen zu erwähnen, nämlich die Polyploidisierung. Keine Sorge, was dir zunächst als Zungenbrecher erscheint, ist schnell erklärt!

Als Polyploidisierung wird die Vervielfachung von ganzen, also vollständigen, Chromosomensätzen bezeichnet. Ein Chromosomensatz beschreibt alle vorhandenen homologen (gleichartigen) Chromosome einer Zelle. Die Polyploidisierung tritt jedoch eher bei Pflanzen als bei Tieren auf. Vorteil dieses Prozesses bei Pflanzen ist, die miteinhergehende Ertragssteigerung, weshalb die künstlich herbeigeführte Polyploidisierung oftmals in der Landwirtschaft genutzt wird.

 

Nachdem ich dir die grundlegenden Begriffe der Mutation nun erläutert habe, werfen wir  auch einen Blick auf die somatische Mutation und die Keimbahnmutation.

Als somatische Mutation wird der Vorgang bezeichnet, bei dem die Mutation lediglich in den Körperzellen auftritt. Diese Art wirkt sich dauerhaft nur auf das Gewebe des Körpers (Organismus) selber aus. Die Keimbahnmutation wird, anders als die somatische Mutation, über die Keimzellen (Gameten) an die Filialgeneration (direkte Nachkommen) vererbt. Also ist das eine Mutation, die in Keimzellen (Eizellen und Spermien) auftreten kann.

So das war es erstmal zur Mutation. Wenn du noch mehr Infos hierzu haben möchtest, hilft dir bestimmt die DNA-Mutation und DNA-Reperatur, wo noch vertiefender auf das Thema eingegangen wird.

 

Wie dir die Überschrift ja bereits verrät, möchte ich dir auch die Modifikation näher erklären. Keine Sorge, hier wartet weniger Text auf dich!

Eine Modifikation ist ein Vorgang, bei dem sich der Organismus an die Umweltbedingungen anpasst und sich demnach das Erscheinungsbild (Phänotyp) des Lebewesens oder des Organismus verändert. Dabei werden die Gene außer Acht gelassen, von daher kann man von keinem Vorgang sprechen, bei welchem etwas vererbt wird. Ausschlaggebende Faktoren können hierbei beispielsweise das Licht, die Temperatur, sowie die Nahrung sein. Dieses Phänomen lässt sich sehr gut an der chinesischen Primel verdeutlichen. Diese blüht bei 25°C rot und bei 35°C blüht sie weiß, wobei hierfür ein temperaturempfindliches Enzym der Farbstoffsynthese  ursächlich ist.

Durch die genetischen Informationen, gibt es eine Art Einschränkung der Anpassungen. Diese Einschränkung nennt sich  Reaktionsnorm. Dieses gibt eine gewisse Bandbreite vor, innerhalb welcher unterschiedliche genetische Programme ablaufen können, wodurch jeweils individuelle Erscheinungsbilder entstehen können.