Mendelsche Vererbung

Von 1856 bis 1863 zog ein Augustinerbruder namens Gregor Mendel im Garten seines Klosters in Brünn rund 28 000 Erbsenpflanzen heran und zählte ihre Nachkommen. Er hatte sieben Paare gegensätzlicher Merkmale ausgewählt — groß gegen kurz, gelber Samen gegen grünen, rund gegen runzlig — und verfolgte die Verhältnisse über mehrere Generationen. Die Zahlen waren nicht zufällig: etwa 3:1 in der zweiten Generation, 9:3:3:1, wenn er zwei Merkmale gleichzeitig betrachtete. Mendel veröffentlichte 1866 in einer regionalen Zeitschrift, die vierunddreißig Jahre niemand las; im Jahr 1900 entdeckten drei Botaniker den Aufsatz unabhängig voneinander wieder, fanden seinen Namen in ihren Literaturlisten — und tauften die Regeln nach ihm. Die Wissenschaft der Genetik wurde rückwärts gegründet: ihr Entdecker längst tot, ihre Regeln trugen den Namen eines Mannes, dessen Werk schon eine Generation lang in europäischen Bibliotheksregalen verstaubt war.

Mendels zentrale Entdeckung war, dass Vererbung partikulär funktioniert. Das vorherrschende Bild des neunzehnten Jahrhunderts war das Vermischen: ein großer und ein kleiner Elternteil sollten mittelgroße Kinder hervorbringen, und Variation müsste über Generationen verschwinden wie Sahne im Kaffee. Mendels Verhältnisse sagten das Gegenteil. Jeder Elternteil steuerte diskrete Kopien jedes Merkmals bei, diese Kopien trennten sich bei der Gametenbildung sauber, und Merkmale konnten in einer Generation verschwinden, um in der nächsten in vorhersagbaren Häufigkeiten wiederzuerscheinen. Die physikalische Grundlage wurde um 1903 herausgearbeitet, als Sutton und Boveri Mendels abstrakte „Faktoren“ mit den Chromosomen identifizierten, die Biologen längst unter dem Mikroskop bei der Teilung beobachtet hatten. Thomas Hunt Morgans Fliegenraum an der Columbia University zeigte dann: Gene, die nicht unabhängig zusammengewürfelt wurden, lagen auf demselben Chromosom verkoppelt, und die Rekombinationsrate zwischen ihnen maß ihren physischen Abstand — der Trick, mit dem Genetiker Chromosomenkarten zeichnen konnten, Jahrzehnte bevor jemand DNA chemisch lesen konnte.

Was Mendel in seinem Erbsengarten fand, war zufällig die saubere Ecke einer viel unordentlicheren Landschaft. Seine sieben Merkmale wurden, ein glücklicher Zufall, von einzelnen Genen meist auf verschiedenen Chromosomen gesteuert; die meiste menschliche Variation ist nicht so. Monogene Erkrankungen — Sichelzellanämie, Mukoviszidose, Chorea Huntington, die rund siebentausend anderen katalogisierten Mendel-Erkrankungen — folgen Mendels Verhältnissen exakt und sind heute die einfachen Ziele genetischer Beratung und der ersten Welle von Gentherapien. Die meisten häufigen Erkrankungen sind dagegen polygen: Hunderte oder Tausende Varianten, jede mit kleinem Beitrag, summiert vor einem Hintergrund aus Umwelt und Zufall. Die Ära der genomweiten Assoziationsstudien seit 2005 hat Zehntausende krankheitsassoziierter Varianten ermittelt, und polygene Risikoscores, die sie aggregieren, schlagen heute bei der klinischen Vorhersage häufiger Erkrankungen das Screening auf Mendel-Krankheiten. Das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht (1908) zur Erhaltung der Allelfrequenzen ist im größeren Rahmen die Nullhypothese, gegen die sich Evolution überhaupt erst erkennen lässt — jede Abweichung davon meldet, dass Selektion, Drift, Mutation oder Migration am Werk sind.