Korte les in genetica

Op deze pagina kan je de basis van de genetica leren. Je leert over fenotype, genotype genen, allelen, dominant en recessieve allelen, meiose en recombinatie van eigenschappen.

Fenotype en genotype

Elk mens, dier of plant ziet er veelal net iets anders uit als zijn soortgenoten. Dit uiterlijk wordt ook wel zijn fenotype genoemd. Het gaat hierbij om alle waarneembare eigenschappen, dus bijvoorbeeld vachtkleur, grootte, gemiddelde bloeddruk, agressiviteit, aanleg voor ziektes en soort beharing. Dit fenotype wordt veroorzaakt door de combinatie van genen en de omgeving waar het dier zich bevindt of heeft bevonden. Als een dier bijvoorbeeld opgroeit met een voedseltekort, kan hij opgroeien met een klein lichaam en nooit zo groot worden als bijvoorbeeld broers en zussen die wel genoeg te eten hadden. Het fenotype kan in de loop van het leven ook veranderen.
Iets heel anders is het genotype. Dit is de combinatie van alle erfelijke eigenschappen van het dier, dus alle genen en allelen die hij bezit. Het genotype veranderd niet meer sinds het dier verwekt is, want bij de bevruchting worden alle genetische eigenschappen al bepaald. Het genotype brengt mogelijkheden en beperkingen aan op het fenotype. Een dier met de genen voor een bruine vacht, kan bijvoorbeeld nooit uit zichzelf een zwarte vacht ontwikkelen.

Genen en allelen

Qua erfelijke eigenschappen maken we onderscheid tussen genen en allelen. Een gen is een genetische code die één of meer eigenschappen codeert; je hebt bijvoorbeeld een gen voor oogkleur en een gen voor vachtkleur. Een allel is een soort invulling of versie van het gen; je hebt bijvoorbeeld een allel voor blauwe ogen en een allel voor bruine ogen bij mensen. Op een gen zit dus altijd een allel, maar welk allel dat is hangt af van het individuele dier die je voor je hebt. Een gen zit op een locus, dat is de fysieke plek op een chromosoom. Het meervoud van locus is loci.
Dieren van één soort kunnen erg verschillen wat betreft de allelen die zij hebben, maar meestal verschillen ze niet zo erg wat betreft de genen. Je hebt bijvoorbeeld heel veel verschillende vachtkleuren bij hamsters (veel allelen), maar alle hamsters hebben een vachtkleur (één gen).
De termen gen en allel worden nogal eens door elkaar gebruikt.

Dominante en recessieve allelen

Allelen kunnen in twee categorieën worden ingedeeld: dominante allelen en recessieve allelen. Een dominant allel komt tot uiting zodra een dier hem heeft: je ziet direct aan zijn fenotype dat hij het allel heeft. Als een van de twee homologe chromosomen dit dominante allel heeft, wordt het recessieve allel op het andere chromosoom verhult. Die komt niet tot uiting. Een recessief allel komt alleen tot uiting als op beide loci dit allel aanwezig is.
Een dominant allel wordt altijd aangegeven met een hoofdletter, een recessief allel wordt altijd aangegeven met een kleine letter. Neem het gen voor een zwarte vacht: je hebt het wildkleur allel A en het recessieve zwarte allel a. Een zwart dier heeft dus genotype aa, terwijl een wildkleur dier Aa of AA heeft.

Chromosomen

Een chromosoom is een lange streng DNA die om allemaal eiwitten gerold is. Alle chromosomen van één cel bevatten alle genetische informatie van dat dier. Een mens heeft 46 chromosomen, maar bijna elk diersoort heeft een ander aantal. Ze hebben wel allemaal een even aantal chromosomen, want je kan chromosomen rangschikken in paren. Zo’n paar bestaat uit twee homologe chromosomen. Een paar homologe chromosomen zijn twee chromosomen die dezelfde genen bevatten en er bijna hetzelfde uitzien. De allelen op die genen kunnen wel anders zijn, maar dit verschil is zo klein in vergelijking met de hele genetische code op het chromosoom dat het haast niet opvalt. Twee chromosomen die niet samen een paar vormen lijken veel minder op elkaar en hebben heel andere genen.
Van een paar homologe chromosomen komt één altijd van de vader en één van de moeder van het dier.

Meiose

Meiose is het proces waarbij een geslachtscel wordt gemaakt, dus een spermacel of een eicel. Een nieuw dier ontstaat uit de samensmelting van een eicel en een zaadcel. Om ervoor te zorgen dat het DNA niet verdubbelt bij elke samensmelting bevatten geslachtscellen de helft van het aantal genen vergeleken met normale cellen. Dit gebeurd door middel van meiose; in deze celdeling splitsen de chromosomen zich zodat maar de helft van de chromosomen in een eicel of zaadcel komen. Dit gebeurd niet willekeurig; in elke eicel of zaadcel komt één homoloog chromosoom van elk chromosomenpaar. Welk van de twee dat is is volstrekt willekeurig. Elke spermacel of eicel is daarom uniek, want met bijvoorbeeld 23 paren homologe chromosomen kan je héél veel combinaties maken. Welke eicel en welke zaadcel samen komen is óók weer willekeurig, dus geen enkel jong is ooit genetisch identiek aan zijn zusje of broertje.

Recombinatie

Tijdens het maken van een eicel of een zaadcel vindt recombinatie plaats. De homologe chromosomen wisselen dan stukjes van henzelf uit met elkaar. Er breekt dus een streng DNA van beide chromosomen af en die worden dan weer vastgemaakt aan het andere chromosoom. De natuur doet dit expres, er ontstaan zo namelijk veel nieuwe combinaties van genen.  Recombinatie zorgt er dus voor dat een chromosoom in de nieuwe generatie allelen bevat van zowel de vader als de moeder. Elk chromosoom is daarom uniek. Recombinatie vindt willekeurig plaats, maar er zijn wel regels. De kans dat een allel die vlak naast een ander allel op een chromosoom ligt, zullen niet snel van elkaar gescheiden worden. Het allel dat helemaal op het bovenste puntje van een chromosoom ligt zal een grote kans hebben gescheiden te worden van het allel dat helemaal op het onderste puntje van het chromosoom ligt. Zo komen we bij het volgende stukje, over gekoppelde genen (linked genes).

Gekoppelde genen

Het is je misschien opgevallen dat mensen met blauwe ogen vaak ook blond haar hebben, en mensen met bruine ogen vaak donker haar. het hoeft niet zo te zijn, maar het komt wel vaak voor. Dit is een typisch voorbeeld van gekoppelde genen. Deze genen liggen namelijk op hetzelfde chromosoom, en redelijk dicht bij elkaar. Recombinatie precies tussen die twee genen in zal dus niet zo vaak voorkomen. Gekoppelde genen zijn dus kortweg twee of meer genen die dicht bij elkaar op een chromosoom liggen. Het is niet te verwarren met twee eigenschappen die door 1 gen veroorzaakt worden (bijvoorbeeld rode ogen en witte vacht bij albino’s).
Als je selectie wilt toepassen op dieren, is het soms moeilijk om met gekoppelde genen te werken. Bij de russische hamster is het allel voor een rode vachtkleur namelijk gekoppeld aan het allel voor suikerziekte. Natuurlijk wil je niet dat je huisdiertje suikerziekte krijgt, dus er wordt hard gewerkt aan een lijn waar de koppeling doorbroken is, en er dus roodharige hamsters ontstaan zonder suikerziekte. Dit is dus eigenlijk wachten tot er een keer een recombinatie optreed die precies tussen de twee allelen optreed.