Rekombination - Evolutionsfaktor

Hast du dich schon mal gefragt, warum deine Geschwister eventuell nicht so aussehen wie du oder andersherum?
Das lässt sich, unter anderem, durch die Rekombination erklären.

Was ist Rekombination? Welche Arten der Rekombination gibt es? Was passiert während der Rekombination?

All diese Fragen und noch mehr beantwortet dir simpleclub ganz einfach und übersichtlich in dieser Erklärung.

Rekombination einfach erklärt

Bei der Rekombination kommt es zur Neuanordnung oder Neuverteilung von Erbinformationen der elterlichen DNA, indem Allele ausgetauscht werden.
Dabei sind einige Punkte besonders wichtig.

Durch die Genkombinationen wird die phänotypische (das äußere Erscheinungsbild eines Lebewesens) Variabilität stark erhöht. Der Genpool bleibt unverändert, weil nur vorhandenes Erbmaterial umstrukturiert wird.

Dadurch ist die Rekombination ein wichtiger Evolutionsfaktor.

Sie findet nur bei Individuen mit einem diploiden, also doppeltem Chromosomensatz statt.
Durch Rekombinationen entstehen Merkmale, die dem Prinzip der natürlichen Selektion unterliegen.

Die Rekombination findet während der Meiose statt.
Beim Crossing-Over tauschen sich Teile des mütterlichen und des väterlichen Chromosoms aus. So können Gene neu verteilt werden.

Rekombination Definition

Interchromosomale Rekombination

Eine Rekombination kann in zwei verschiedenen Formen ablaufen.
Die erste ist die interchromosomale Rekombination.
Interchromosomal bedeutet, dass die Rekombination zwischen mehreren kompletten Chromosomen stattfindet. Dazu gibt es zwei mögliche Szenarien.

In der Meiose werden die elterlichen Chromosomen in der Äquatorialebene angeordnet. Der Zufall entscheidet dann in der Anaphase, wie die Chromosomen letztlich in den Keimzellen verteilt werden.
Es ist so ein einfacher (haploider) Chromosomensatz aus einem doppelten (diploiden) Chromosomensatz geworden. Hierbei kommt es dann zu zufälligen Neukombinationen.

Beim zweiten Szenario kommt eine Zygote ins Spiel. Sie ist eine Zelle und entsteht, indem die Kerne einer weiblichen und eine männlichen Keimzelle verschmelzen.
Dabei gibt es Millionen Kombinationsmöglichkeiten.

Intrachromosomale Rekombination

Vorsicht, Verwechslungsgefahr! Neben der interchromosomalen Rekombination gibt es noch die intrachromosomale Rekombination.

Intrachromosomal bedeutet, dass die Rekombination hier auf Teilen von Chromosomen, also innerhalb stattfindet.

In der Prophase der Meiose kommt es zum Crossing-Over.
Dabei kommt es zur Überlappung der Chromatide homologer Chromosomen. Die überlappenden Stücke der Chromosomen werden dabei ausgetauscht und die Allele werden neu sortiert.

Sexuelle Rekombination

Nur bei Eukaryoten kann es die sexuelle Rekombination geben.
Zur Erinnerung: wir bezeichnen Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern haben als Eukaryoten. Das sind beispielsweise Menschen, Tiere und Pflanzen. Alle anderen sind Prokaryoten, so zum Beispiel Bakterien.

Bei der sexuellen Rekombination wird während der Meiose von einem einfachen (haploiden) Chromosomensatz zu einem doppelten (diploiden) Chromosmensatz gewechselt.

Die Befruchtung verläuft rein zufällig und die Variabilität der Gene der Spermien und Eizellen ist super hoch. Man geht von jeweils circa acht Millionen Möglichkeiten aus. Für die Neukombination bei der Befruchtung gibt es insgesamt sogar 70 Billionen Möglichkeiten.
Aus dieser Vielfalt können sich im Laufe der Evolution viele verschiedene Merkmale entwickeln.

Homologe Rekombination - nicht-homologe Rekombination

Um den Unterschied zwischen der homologen Rekombination und der nicht homologen Rekombination verstehen zu können, müssen wir erstmal den Begriff homolog an sich erklären.
Du kennst ihn zum Beispiel im Zusammenhang mit homologen Chromosomenpaaren und er bedeutet so viel wie „gleich“ oder „gleicher Art“.

Nicht-homolog ist das Gegenteil davon. Im Fall von Chromosomen bedeutet das, dass sie sich unterscheiden, zum Beispiel in ihrem Aussehen oder ihrem Aufbau. Statt nicht-homolog wird manchmal auch der Begriff heterolog benutzt. Er bedeutet aber das Gleiche.

Homolog und nicht-homolog gibt es aber nicht nur bei Chromosomen, sondern auch bei der Rekombination.

Von der homologen Rekombination sprechen wir, wenn Teile der DNA ausgewechselt werden. Das passiert, wenn homologe Chromosomen bei der Meiose zusammenkommen.
Es kann vorkommen, dass ein doppelter DNA-Strang beschädigt wird und auseinander bricht. Wichtig ist dann, dass er schnell wieder instand gesetzt wird und die zwei Stränge zusammengeflickt werden.
Um diese Reparatur kümmert sich die Zelle. Das tut sie entweder homolog oder nicht-homolog.

Bei der ersten Option werden zwei identische Stränge genutzt und aneinander herangeführt. Der heile Strang dient dann als Vorlage und der kaputte Strang kann dadurch wieder aufgebaut werden. Diese Art der Reparatur ist ziemlich akkurat und es geschehen selten Fehler dabei.
Die andere, nicht-homologe Alternative ist riskanter. Die kaputten Enden werden dabei direkt wieder zusammengeführt und dadurch können Abschnitte der Sequenz abhanden kommen. Das nennt man dann eine Deletion und du kannst es dir am englischen Wort „to delete“ (löschen) merken.

Folgen der Rekombination

Die Rekombination hat einen entscheidenden Einfluss auf die Evolution.

Durch Crossing-Over können neue Allelkombinationen entstehen. Für ein Individuum kann dadurch neue Eigenschaften und Merkmale hervorgerufen werden.

Auf der andere Seite, dient die Rekombination auch der Aufrechterhaltung von Merkmalen. Das geschieht beispielsweise durch die homologe Rekombination.

Rekombination Zusammenfassung

Bei der Rekombination spricht man von der Neuverteilung von genetischem Material, genauer gesagt von Allelen. Der Genpool einer Population verändert sich dabei aber nicht. Dafür werden viele neu Erbinformationen geliefert, was extrem wichtig für die Anpassungsfähigkeit einer Art ist.

Wir unterscheiden zwischen der interchromosomalen und der intrachromosomalen Rekombination. Bei der ersten Form findet die Rekombination zwischen mehreren kompletten Chromosomen statt und bei der zweiten Bei der zweiten Form nur auf Teilen von Chromosomen.

Die Rekombination geschieht während der Meiose. Die Auswahl der Spermien und Eizellen ist rein zufällig und die Verteilung der Chromosomen ebenso.

Bei der sexuellen Rekombination werden bei der Befruchtung eine Eizelle und ein Spermium zufällig ausgewählt. Auch das erhöht die genetischer Vielfalt der Population und ist damit sehr wichtig für die Evolution.

Die homologe und nicht-homologe Rekombination kommen häufig bei der Reparatur von Brüchen in der DNA zum Einsatz.
Sie sichere Variante ist die homologe Rekombination. Hier sind ein heiler Strang, der identisch zu dem kaputten Strang ist, als Vorlage und so kann der gebrochene Strang fehlerfrei repariert werden.
Bei der zweiten Option werden die kaputten Stränge direkt wieder zusammengeführt, es besteht aber das Risiko, dass es dabei zur Deletion kommt.