mini| Die Rekombination der elterlichen Gene führt zu unterschiedlichen Phänotypen innerhalb eines Wurfes. Die Genetik (moderne Wortschöpfung zu „Abstammung“ und )genetikós. In: Henry George Liddell, Robert Scott: A Greek-English Lexicon. (perseus.tufts.edu).génesis. In: Henry George Liddell, Robert Scott: A Greek-English Lexicon. (perseus.tufts.edu). oder Vererbungslehre (früher auch Erblehre und Erbbiologie) ist die Wissenschaft von der Vererbung und ein Teilgebiet der Biologie. Sie bzw. der Genetiker befasst sich mit den Gesetzmäßigkeiten und materiellen Grundlagen der Ausbildung von erblichen Merkmalen und der Weitergabe von Erbanlagen (Genen) an die nächste Generation.
Das Wissen, dass individuelle Merkmale über mehrere Generationen hinweg weitergegeben werden, ist relativ jung; Vorstellungen von solchen natürlichen Vererbungsprozessen prägten sich erst im 18. und frühen 19. Jahrhundert aus. Als Begründer der Genetik in diesem Sinn gilt der Augustinermönch Gregor Mendel, der in den Jahren 1856 bis 1865 im Garten seines Klosters systematisch Kreuzungsexperimente mit Erbsen durchführte und diese statistisch auswertete. So entdeckte er die später nach ihm benannten Mendelschen Regeln, die in der Wissenschaft allerdings erst im Jahr 1900 rezipiert und bestätigt wurden. Der heute weitaus bedeutendste Teilbereich der Genetik ist die Molekulargenetik, die sich mit den molekularen Grundlagen der Vererbung befasst. Aus ihr ging die Gentechnik hervor, in der die Erkenntnisse der Molekulargenetik praktisch angewendet werden.
Etymologie Das Adjektiv „genetisch“ wurde schon um 1800 von Johann Wolfgang von Goethe in dessen Arbeiten zur Morphologie der Pflanzen und in der Folgezeit häufig in der romantischen Naturphilosophie sowie in der deskriptiven Embryologie verwendet.Ilse Jahn, Rolf Löther, Konrad Senglaub (Hrsg.): Geschichte der Biologie. 2. Auflage. Gustav Fischer Verlag, Jena 1985, S. 284 und 413. Man meinte damit eine Methode („genetische Methode“) der Untersuchung und Beschreibung der Individualentwicklung (Ontogenese) von Organismen. Mit dem Adjektiv charakterisierte Carl Nägeli 1865 ihre stammesgeschichtliche Entwicklung.Carl Nägeli: Entstehung und Begriff der Naturhistorischen Art. Rede in der öffentlichen Sitzung der k. Akademie der Wissenschaft am 28. März 1865 zur Feier ihres einhundert und sechsten Stiftungstages. Verlag der königlichen Akademie, München 1865. Digitalisat. → Seite 9: „Diess Alles wird uns nur begreiflich, wenn der Zusammenhang zwischen den niedern und höhern Organismen ein genetischer ist, wenn die höhern sich aus den niedern entwickelt haben.“ Das Substantiv „Genetik“ gebrauchte erstmals William Bateson 1905 zur Bezeichnung der neuen Forschungsdisziplin.
In Deutschland wurde bis in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts der Ausdruck „Erbbiologie“ bedeutungsgleich gebraucht, zumeist zur Unterscheidung der „Erbbiologie des Menschen“ (Humangenetik) von der allgemeinen Genetik. Die Bezeichnung „Humangenetik“ war dabei in Deutschland bereits um 1940 etabliert. Damit wurde ein Rückzug auf wissenschaftlich gebotene Grundlagenforschung angezeigt, während „Rassenhygiene“ angewandte Wissenschaft darstellte.Peter Weingart, Jürgen Kroll, Kurt Bayertz: Rasse, Blut und Gene. Geschichte der Eugenik und Rassenhygiene in Deutschland. Suhrkamp, Frankfurt am Main 1992, S. 557 f. Nach 1945 verschwanden die Bezeichnungen „Erbbiologie“ sowie „Rassenhygiene“, ebenso wie „Erbarzt“ und „Erbmedizin“ allmählich aus dem wissenschaftlichen Sprachgebrauch.
Teilbereiche mini|Weitergabe phänotypischer Merkmale: Vater und Sohn mit Haarwirbel und Otapostasis Die Genetik befasst sich als wissenschaftliche Teildisziplin der Biologie mit der Vererbung und Variation von Organismen. In den letzten Jahrzehnten hat sich das Forschungsfeld immer weiter ausdifferenziert, wobei sich innerhalb der Genetik die unterschiedlichen Teilbereich auf verschiedene Aspekte der genetischen Forschung konzentrieren. Die wichtigsten Disziplinen der Genetik sind:
Die von Mendel begründete klassische Genetik untersucht, in welchen Kombinationen die Gene bei Kreuzungsexperimenten bei den Nachkommen auftreten (Mendelsche Regeln) und wie das die Ausprägung bestimmter phänotypischer Merkmale beeinflusst. Zur klassischen Genetik gehört darüber hinaus die Zytogenetik, die im lichtmikroskopischen Größenbereich die Anzahl, Gestalt und Struktur der Chromosomen als Träger der genetischen Information untersucht. Die Molekulargenetik – ein Teilgebiet der Molekularbiologie – untersucht die molekularen Grundlagen der Vererbung: die Struktur der molekularen Träger der Erbinformation (gewöhnlich DNA, bei manchen Viren RNA), die Vervielfältigung dieser Makromoleküle (Replikation) und die dabei auftretenden Veränderungen des Informationsgehalts (Mutationen, Rekombination) sowie die Realisierung der Erbinformation im Zuge der Genexpression (Transkription und Translation). Zur Molekulargenetik gehört des Weiteren als angewandter Bereich die Gentechnik. Die Populationsgenetik, die Evolutionsgenetik und die Ökologische Genetik untersuchen genetische Strukturen und Prozesse auf der Ebene von Populationen und von anderen ökologischen Einheiten (z. B. ganzen Lebensgemeinschaften) sowie Analyse von Evolutionsprozessen wie natürliche Selektion, genetische Drift und Genfluss. Die Epigenetik beschäftigt sich mit der Weitergabe von Eigenschaften auf die Nachkommen, welche nicht auf Abweichungen in der DNA-Sequenz zurückgehen, sondern auf vererbbare Änderungen der Genregulation sowie Erforschung von Mechanismen wie DNA-Methylierung und Histonmodifikationen. Quantitative Genetik: Untersuchung der genetischen Grundlagen kontinuierlicher Merkmale, die von mehreren Genen beeinflusst werden sowie Anwendung statistischer Methoden zur Analyse der Vererbung komplexer Merkmale. Humangenetik: Untersuchung der genetischen Grundlagen menschlicher Merkmale und Krankheiten sowie die Erforschung von Erbkrankheiten, humangenetischer Beratung und der Entwicklung gentherapeutischer Ansätze. Entwicklungsgenetik: Untersuchung der genetischen Steuerung von Entwicklungsprozessen sowie die Erforschung, wie Gene die Entwicklung und Differenzierung von Organismen beeinflussen. Pharmakogenetik: Untersuchung der genetischen Grundlagen individueller Reaktionen auf Medikamente sowie Entwicklung personalisierter medizinischer Ansätze basierend auf genetischen Informationen. Tier- und Pflanzenzüchtungsgenetik: Anwendung genetischer Prinzipien zur Verbesserung des Genpools von Nutztieren und Kulturpflanzen sowie Entwicklung von Züchtungsprogrammen zur Erhöhung von Erträgen, Resistenz gegen Krankheiten und anderen wünschenswerten Eigenschaften.
Diese Disziplinen überlappen sich und arbeiten zusammen, um ein tieferes Verständnis der genetischen Mechanismen und deren Anwendung in Medizin, Landwirtschaft, Evolution und vielen anderen Bereichen zu entwickeln.
Führende Forschungsinstitute Weltweit gibt es mehrere führende Forschungsinstitute für Genetik, die für ihre herausragenden Beiträge zur genetischen Forschung bekannt sind. Hier sind einige der renommiertesten:
Broad Institute of MIT and Harvard (Cambridge, USA): Dieses Institut ist führend in der Genomforschung und bekannt für seine Beiträge zum Humangenomprojekt und zur Entwicklung von CRISPR-Technologie. Wellcome Trust Sanger Institute (Hinxton in der Nähe von Cambridge, UK): Bekannt für seine Rolle im Humangenomprojekt, forscht dieses Institut intensiv zum Erbgut, zur Krankheitsgenetik und Evolutionsbiologie. Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Dresden, Deutschland): Dieses Institut ist bekannt für seine bahnbrechende Forschung in den Bereichen Zellbiologie, Entwicklungsbiologie und Genetik. Cold Spring Harbor Laboratory (Laurel Hollow, New York, auf Long Island, USA): ein historisches Zentrum für Genetikforschung, bekannt für seine Entdeckungen in der Molekularbiologie und Genetik. National Institutes of Health (NIH) (Bethesda, Maryland, USA): Insbesondere das National Human Genome Research Institute (NHGRI) innerhalb der NIH ist weltweit führend in der Genomforschung. Institut Pasteur (Paris, Frankreich): Bekannt für seine Forschung in den Bereichen Infektionskrankheiten und Genetik, trägt das Institut Pasteur wesentlich zum Verständnis genetischer Grundlagen bei. Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) (Heidelberg, Deutschland): Das EMBL ist führend in der molekularen Biologie und Genetik und bietet Spitzenforschung in sechs europäischen Städten (Barcelona, Grenoble, Hamburg, Heidelberg, EMBL-EBI Hinxton und Rom) an. RIKEN (Japan): RIKEN („Physikalisch-chemisches Institut“) ist Japans führendes Forschungsinstitut und bekannt für seine Arbeiten in der Biotechnologie und Genetik.
Diese Institute tragen durch ihre Forschung wesentlich zum Verständnis der genetischen Grundlagen von Krankheiten und zur Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze bei.
Außerdem existieren im deutschsprachigen Raum folgende Forschungsinstitute:
Deutschland Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Dresden): Siehe auch oben. Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (Leipzig): Berühmt für seine Forschung zur menschlichen Evolution und Genetik, einschließlich der Entschlüsselung des Neandertaler-Genoms. Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Heidelberg): Führend in der Krebsforschung und Genetik, untersucht das DKFZ genetische Faktoren, die zur Krebsentstehung beitragen. Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt: Dieses Zentrum konzentriert sich – vor allem in seinem wissenschaftlichen Department Stem Cell Center – auf die genetischen Grundlagen von Gesundheits- und Umwelterkrankungen. Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) (Berlin): Das FMP forscht an molekularen Mechanismen und genetischen Grundlagen von Krankheiten und deren Therapien. Schweiz Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) (Basel): Das FMI ist bekannt für seine Forschung in den Bereichen Genomik, Neurobiologie und Zellbiologie. Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology der Universität Basel (IOB): führend in der genetischen Forschung im Bereich der Augenheilkunde. Swiss Institute of Bioinformatics (SIB) (Lausanne): Das SIB spielt eine zentrale Rolle in der Bioinformatik und der Analyse genetischer Daten. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (Zürich): Die ETH Zürich ist bekannt für ihre umfangreiche Forschung im Bereich Genetik, insbesondere im Department of Biology. Österreich Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) (Wien): Das IMP ist ein führendes Forschungsinstitut in den Bereichen molekulare Biologie und Genetik, überwiegend finanziert durch das private Pharmaunternehmen Boehringer Ingelheim. Research Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) (Wien): IMBA forscht an den genetischen Grundlagen von Krankheiten und deren molekularen Mechanismen. Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) (Wien): Das GMI konzentriert sich auf die genetische und molekulare Erforschung von Pflanzen. Forschungszentrum für Molekulare Medizin (CeMM – Research Center for Molecular Medicine) (Wien): Das CeMM ist bekannt für seine Forschung an der Schnittstelle von Genetik und Medizin, insbesondere in der personalisierten Medizin.
Geschichte Zeittafel 1866 – Gregor Mendel veröffentlichte seine Versuche über Pflanzen-Hybriden, die aber kaum beachtet wurden. 1869 – Friedrich Miescher isolierte aus Zellkernen das „Nuclein“, dessen Aufbau und Funktion zunächst rätselhaft blieb. 1889 – Richard Altmann identifizierte die „Nucleinsäure“ und eine basische Proteinfraktion als Bestandteile des Nucleins. 1900 – Hugo de Vries, Carl Correns und Erich Tschermak bestätigten Mendels Entdeckungen. 1903 – Chromosomen wurden als Träger der Erbinformation erkannt (Walter Sutton). 1906 – William Bateson schlug für die Erblehre das Wort Genetik vor.