Dihybrider Erbgang: 9 : 3 : 3 : 1 Schritt für Schritt

Vertiefung zum ThemaUnabhängigkeitsregel

Zwei Merkmale, zwei Genpaare, 16 Kästchen: Beim dihybriden Erbgang verlieren viele in der Klausur den Überblick, obwohl jeder einzelne Schritt einfach ist. Mit einer festen Reihenfolge und einer Rechen-Abkürzung löst du jede Aufgabe sicher – auch ohne jedes Mal das große Quadrat zu zeichnen.

Dihybrider Erbgang: Was ist anders als bei einem Merkmal?

Bei einem monohybriden Erbgang betrachtest du ein einziges Gen mit zwei Allelen, zum Beispiel Gg bei der Samenfarbe der Erbse. Beim dihybriden Erbgang („di“ = zwei) kommen zwei Gene gleichzeitig ins Spiel. Jedes Lebewesen trägt dann zwei Allelpaare, und jede Keimzelle bekommt von jedem Gen genau ein Allel.

Damit am Ende das bekannte 9 : 3 : 3 : 1 herauskommt, müssen drei Bedingungen erfüllt sein: Die beiden Gene liegen auf verschiedenen Chromosomen (sie sind nicht gekoppelt), bei beiden Genen ist ein Allel vollständig dominant, und alle Nachkommen sind gleich lebensfähig. Die erste Bedingung ist der Kern der 3. Mendelschen Regel (Unabhängigkeitsregel): Weil sich die Chromosomenpaare in der Meiose unabhängig voneinander verteilen, sagt das Allel des einen Gens nichts darüber aus, welches Allel des anderen Gens in dieselbe Keimzelle gelangt.

Als Beispiel dient hier die Taufliege Drosophila melanogaster, das klassische Versuchstier der Genetik. Zwei ihrer Gene eignen sich gut, weil sie auf verschiedenen Chromosomen liegen: das Gen ebony für die Körperfarbe auf Chromosom 3 und das Gen vestigial für die Flügelform auf Chromosom 2.

In der Fachliteratur schreibt man das Wildtyp-Allel oft mit einem Pluszeichen (e⁺, vg⁺). Für das Rechnen genügen hier Groß- und Kleinbuchstaben.

Schritt für Schritt: die Kreuzung EeVv × EeVv

Gekreuzt werden zunächst reinerbige Wildtyp-Fliegen (EEVV) mit reinerbigen dunklen Fliegen mit Stummelflügeln (eevv). Alle Nachkommen der F1 sind EeVv und sehen aus wie der Wildtyp. Spannend wird es, wenn du zwei dieser F1-Fliegen miteinander kreuzt:

1. 1. Allele und Erbgang notierenSchreibe für jedes Gen auf, welches Allel dominant ist und welcher Buchstabe wofür steht. Das verhindert später Verwechslungen zwischen den Merkmalen.
2. 2. Genotypen der Eltern festlegenHier: EeVv × EeVv. Bei Textaufgaben musst du die Genotypen oft erst aus den Angaben erschließen, etwa aus „reinerbig“ oder aus dem Aussehen der Großeltern.
3. 3. Keimzellen bildenJede Keimzelle erhält ein Allel pro Gen. Kombiniere jedes Allel des ersten Gens mit jedem Allel des zweiten: EV, Ev, eV, ev – jede Sorte zu einem Viertel (Abb. 1, links).
4. 4. Kombinationsquadrat zeichnenTrage die vier Keimzellsorten der Mutter an die Zeilen und die vier des Vaters an die Spalten. Jedes der 16 Felder ist gleich wahrscheinlich (1/16).
5. 5. AuswertenZähle zuerst die Genotypen, fasse sie dann zu Phänotypen zusammen und gib das Verhältnis an.

Ein Tipp für saubere Quadrate: Schreibe in jedem Feld zuerst die beiden Allele des ersten Gens, dann die des zweiten, und das Großbuchstaben-Allel immer vorn. So erkennst du gleiche Genotypen auf einen Blick, etwa die vier Felder mit EeVv auf der Diagonalen von rechts oben nach links unten.

Neun Genotypen, vier Phänotypen: die F2 auswerten

Zählst du die Felder aus, findest du neun verschiedene Genotypen. Sie lassen sich zu vier Phänotypklassen zusammenfassen. Ein Unterstrich steht dabei für „beliebiges zweites Allel“: E_ bedeutet EE oder Ee.

Zwei der vier Phänotypen gab es bei den Großeltern nicht: graubraune Fliegen mit Stummelflügeln und dunkle Fliegen mit langen Flügeln. Das sind die Neukombinationen. Beachte außerdem: Nur eines der 16 Felder ist für beide dominanten Merkmale reinerbig (EEVV). Unter den 9 Wildtyp-Fliegen ist also nur jede neunte reinerbig. Am Aussehen erkennst du sie nicht – dafür brauchst du eine Testkreuzung mit eevv.

Die erwarteten Zahlen sind Durchschnittswerte. Bei echten Kreuzungen weichen die Zählungen durch Zufall etwas ab. Ob eine Abweichung noch im Rahmen liegt, prüfst du mit dem Chi-Quadrat-Test.

Abkürzung: dihybride Kreuzungen mit der Produktregel rechnen

Das 16er-Quadrat ist anschaulich, aber langsam. Weil die beiden Gene unabhängig voneinander vererbt werden, kannst du jedes Gen für sich betrachten und die Wahrscheinlichkeiten anschließend multiplizieren. Das ist die Produktregel: Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei unabhängige Ereignisse zusammen eintreten, ist das Produkt der Einzelwahrscheinlichkeiten.

Mit dieser Methode beantwortest du auch Fragen nach einzelnen Genotypen in Sekunden. Wie wahrscheinlich ist eine Fliege mit dem Genotyp EeVv? Bei Ee × Ee ist Ee mit 1/2 zu erwarten, bei Vv × Vv ebenso Vv mit 1/2. Zusammen: 1/2 · 1/2 = 1/4 – genau die 4 von 16 Feldern im Quadrat. Richtig stark wird die Abkürzung bei Kreuzungen, in denen die Eltern verschiedene Genotypen haben. Für EeVv × Eevv gilt: Körper 3/4 graubraun und 1/4 dunkel, Flügel (Vv × vv) 1/2 lang und 1/2 Stummel. Daraus folgt 3/8 : 3/8 : 1/8 : 1/8, also 3 : 3 : 1 : 1.

Fachbegriffe

dihybrider Erbgang

Erbgang, bei dem zwei Merkmale (zwei Gene) gleichzeitig verfolgt werden.

Keimzellsorte

Eine bestimmte Allelkombination in Eizellen oder Spermien, z. B. EV; ein AaBb-Lebewesen bildet vier Sorten.

Kombinationsquadrat

Tabelle (Punnett-Quadrat), in der alle Keimzellen beider Eltern kombiniert werden; jedes Feld ist gleich wahrscheinlich.

Phänotypklasse

Gruppe von Nachkommen mit gleichem Erscheinungsbild, oft aus mehreren Genotypen zusammengesetzt.

Gabelschema

Verzweigungsdiagramm, mit dem man Keimzellen oder Wahrscheinlichkeiten Gen für Gen ableitet.

Epistasie

Ein Gen überdeckt die Wirkung eines anderen Gens, wodurch sich die Verhältnisse der F2 ändern (z. B. 9 : 3 : 4).

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