Mutationsraten - Mutationsrate - Mutationen - Beispiele

Mutationen fördern in keiner Weise die postulierte "Evolution":
denn Mutationen sind außerordentlich selten und sehr oft schädlich für einen lebenden Organismus.


Allgemein

Bei Mutationen handelt es sich um zufällig eintretende Veränderungen des Erbguts, die einen ganzen Chromosomensatz, ein Chromosom oder eine Erbanlage (Gen) betreffen können.

Ein einzelnes Merkmal kann durch mehrere Genmutationen schrittweise verändert werden, z. B. können die Flügel der Drosophila-Fliege mehr und mehr verkümmern. Viele bekannte Mutanten haben sich gegenüber dem Erbgut der Wildform als Verschlechterung erwiesen.

Mutationen erfolgen ungezielt, d. h. sie verändern ein Merkmal in zufälliger Richtung und unterschiedlichem Grade.

Mutationen kann man an Pflanzen, Tieren und Menschen beobachten, z. B. die roten Blätter der Blutbuche, die Wuchsform der Trauerweide, weiße Mäuse, hornlose Rinder, anormale Fingerzahl des Menschen, Zwergwuchs usw.

Wenn Mutationen in Keimzellen stattfinden, so können diese Veränderungen an die nächste Generation weitergegeben werden und damit neue Eigenschaften von Lebewesen erzeugen. Mutationen sind Grundlage der Züchtung.

Eine Genmutation liegt bereits vor, wenn in der DNA nur eine Base verändert, entfernt oder hinzugefügt ist. Man spricht dann von einer Punktmutation, der häufigsten Form der Genmutation. Sie tritt bei Eukaryoten einmal je 1011 bis 1010 Basenpaaren und Replikationsvorgang auf.

Die Häufigkeit der Mutationen ist schwer anzugeben, da kleinere Veränderungen oft nicht erkannt werden. Die Mutationsrate ist durch Umweltfaktoren zu beeinflussen, z.B. chemische Stoffe, Radioaktivität, Röntgenstrahlen und Temperatur.

Die Anzahl der spontanen Mutationen läßt sich durch den Prozentsatz der mutierten Keimzellen, die Mutationsrate, erfassen.

Die Mutationsraten des Menschen lassen sich nur anhand der auftretenden Erbleiden abschätzen; sie zeigen für Erbkrankheiten durchschnittlich den Wert von 0,005%. Die Zahl der beim Menschen bekannten Erbkrankheiten ist außerordentlich groß. Beim Menschen sind über 2300 monogene Erbleiden bekannt geworden. Davon wird etwa die eine Hälfte dominant und die andere rezessiv vererbt. Stoffwechselkrankheiten, die auf Enzymdefekten beruhen, sind in der Regel monogen verursacht.

Die Mutationsrate beträgt z.B. bei menschlichen Albinos im weltweiten Durchschnitt die oben besagten 0,005%, d.h. auf 20.000 Gesunde entfällt ein Albino. Häufungen finden sich vor allem in Afrika mit einer Prävalenz von 1:10.000 und höher. Bei Franzosen beträgt die Rate nur 0,001%.

Beim Down-Syndrom (Trisomie 21) liegt die durchschnittliche Häufung in Abhängigkeit von der mütterlichen Altersverteilung in einer Bevölkerung zwischen etwa 1:500 bis 1:800. In Deutschland lag 2006 der Anteil zu erwartender Kinder mit einem Down-Syndrom bei etwa 1:500 (0,2%).

Das Klinefelter-Syndrom (eine Keimdrüsenunterfunktion im Pubertätsalter) tritt mit einer durchschnittlichen Häufigkeit von 1:590 bis 1:900 bei männlichen Neugeborenen auf. In Deutschland leben etwa 80.000 Jungen bzw. Männer mit dem Klinefelter-Syndrom.

Das Ullrich-Turner-Syndrom (unterentwickelte Eierstöcke) tritt mit einer Häufung von 1:2000 - 2.500 (ca. 0,05%) auf, wobei etwa 98 % der betroffenen Embryonen bereits im Verlauf der Schwangerschaft sterben.

Von ca. 10.000 Neugeborenen leidet eines an Phenylketonurie. Bei dieser Stoffwechselkrankheit wird infolge eines Enzymdefekts die Aminosäure Phenylalanin nicht in Tyrosin, sondern z. T. in giftige Phenylbrenztraubernsäure umgewandelt. Diese wird mit dem Urin ausgeschieden. Die Krankheit wird autosomal-rezessiv mit einer Inzidenz von etwa 1:8000 Neugeborenen vererbt.

Das MARFAN-Syndrom (Spinnenfingrigkeit) ist ein Beispiel für Polyphänie beim Menschen, einem Krankheitsbild mit mehreren Symptomen (Merkmalen), denen aber dieselbe Ursache zugrunde liegt. Ein solches Krankheitsbild wird auch als Syndrom bezeichnet. Das MARPAN-Syndrom geht auf ein dominantes Defekt-Allel zurück. Dieses bewirkt, daß die elastischen Fasern des Bindegewebes überdehnbar sind. Die zu starke Dehn-barkeit führt zu Skelettveränderungen, fehlerhafter Aus-bildung der Herzklappen und Aorta-Erweiterung sowie verschiedenen Augenfehlern; homozygot ist dieses Erbleiden tödlich. Die Krankheit tritt mit einer Häufigkeit von etwa 1:5.000 bis 1:10.000 (0,002% - 0,01%).

Diabetes mellitus 1 kann durch Mutationen in zwölf verschiedenen Genen verursacht sein. Am häufigsten ist eine Mutation eines Gens auf dem p-Arm von Chromosom 6, das an der Steuerung von Immunreaktionen beteiligt ist (35% der Fälle). Die Folge ist ein Abbau der Insulin bildenden Zellen. Die IDF (International Diabetes Federation) schätzt für 2003 eine weltweite Prävalenz von 0,02 % der kindlichen Bevölkerung, das sind 430.000 der insgesamt 1,8 Milliarden Kinder. Die Inzidenz ist weltweit im Steigen begriffen.

Wenn die durchschnittliche Mutationsrate bei Lebewesen etwa 10-6 liegt, ergibt sich für den Menschen folgende Rechnung. Der Mensch hat ca. 30.000 Gene. Somit tritt eine Mutation bei 3% der Keimzellen auf. (30.000 x 10 -6 = 0,03 = 3%). Von 100 Keimzellen sind somit ca. 3 mit einer Mutation behaftet. Also trägt ca. jede 33. Keimzelle ein mutiertes Gen.



Was Lehrbücher über Mutationen schreiben

Genetik: "Erstens ist die Rate spontaner Mutationen bei allen untersuchten Organismen außerordentlich niedrig. Zweitens schwankt die Rate erheblich bei den verschiedenen Organismen.

Die Rate schädlicher Mutationen ist beim Menschen überraschend hoch: mindestens 1,6 schädlicher genetischer Veränderungen pro Individuum pro Generation."

William S. Klug et. al: Genetik, 8. Auflage, 2007, Pearson Studium, München, S. 513



Linder-Biologie: "Die Mutationsrate, d.h. die Häufigkeit, mit der sich Gene im Laufe des Lebens verändern, ist sehr unterschiedlich; sie liegt etwa zwischen 10-4 und 10-9. ... Selten sind neue Allele von Vorteil, sondern sehr oft nachteilig, z.B. verkrüppelte Flügelformen bei Drosophila."

Linder-Biologie, 22. neu bearbeitet Auflage, 2005 Westermann Schroedel Diesterweg, Braunschweig, S. 323

"Mutationen sind häufige Ereignisse: Z.B. erfolgt beim Menschen mit etwa 30.000 Genen in jedem dritten bis vierten Gameten (Eizelle oder Spermium) eine neue Mutation in einem Gen. Allerdings kommt nur ein kleiner Teil dieser genetischen Veränderungen auch im Phänotyp zum Ausdruck."

Linder-Biologie, 22. neu bearbeitet Auflage, 2005 Westermann Schroedel Diesterweg, Braunschweig, S. 442



Linder - Biologie des Menschen: "Die Zahl der ungünstigen Mutationen ist nach allen bisherigen Beobachtungen um ein Vielfaches größer als die Zahl der günstigen Mutationen. Dies rührt sicher daher, daß der Zustand des Angepaßtseins an eine bestimmte Umwelt so kompliziert ist, daß fast jede kleinstes Veränderung eine negative Wirkung hat. Die sehr seltenen günstigen Mutationen jedoch haben die Chance, sich in einer Bevölkerung auszubreiten."

Linder/Hübler, 11. völlig neu bearbeitet Auflage, 1976 J.B. Metzlersche Verlagsuchhahdlung, Stuttgart, S. 97



Natura - Biologie: "Allerdings sind spontane Mutationen relativ selten."

Natura - Biologie für Gymnasien Band 3, 2. Auflage, 2004, Ernst Klett Verlag, Stuttgart, S. 154

"Untersuchungen an Bakterienkulturen haben gezeigt, daß auf 1.000.000 Gene in einer Generation ca. 1 - 10 spontane Mutationen kommen."

Natura - Biologie für Gymnasien, 1. Auflage, 2005, Ernst Klett Verlag, Stuttgart, S. 130

Da ein Mensch ca. 30.000 Gene hat, ist etwa jede 33. Keimzelle betroffen. Das bedeutet, daß etwa jeder 16. Mensch ein mutiertes Allel von einem Elternteil erhalten hat.

Natura - Biologie für Gymnasien, 1. Auflage, 2005, Ernst Klett Verlag, Stuttgart, S. 383



Biologie heute: "Mutationen sind selten. Nur eine unter 10.000 bis 100.00 Geschlechtszellen trägt am betreffenden Genort eine Mutation."

Biologie heute 2G, 1995, Schroedel Schulbuchverlag, Hannover, S.351



Weitere Zitate rund um das Thema "Mutationen"

Harold F. Blum (1899-1980): "Um welche Mutation es sich auch immer handelt; sie wird in gewissen Regeln verlaufen müssen, die durch molekulare Modelle und energetische Beziehungen festgelegt sind. Deshalb ist eine Mutation nicht beliebig, sondern kann nur innerhalb gewissen einschränkender Grenzen auftreten und sich gemäß bestimmter Bahnen vollziehen, die sich nach den thermodynamischen Eigenschaften des Systems richten. Um es mal auf ein etwas animistische Weise zu sagen: Der Organismus kann sich nicht selbst durch unbegrenzte Variation in beliebige Richtung an die Umgebung anpassen."

Harold F. Blum: Time´s Arrow and Evolution, Princeton, 1968, S. 405 zitiert in zitiert in McDowell, Fakten über das Christentum, die Zweifler kennen sollten, Memra-Verlag, Weichs, 1988, S. 131



Theodosius Dobzhansky (1900-1975): "Die bei Drosophila erfaßten klassischen Varianten weisen normalerweise Verfall, Versagen oder Verschwinden einiger Organe auf. Man kennt Mutationen, die an Augen, Borsten und Beinen die Pigmentbildung verringern oder zerstören. Viele Mutationen wirken tatsächlich tödlich auf den Träger. Variationen, die der normalen Fliege an Vitalität gleichkommen, sind eine Minderheit, und Variationen, die eine größere Verbesserung der normalen Organisation innerhalb einer normalen Umgebung aufweisen, sind unbekannt."

Theodosius Dobzhansky: Evolution, Genetics and Man, New York, 1955, S. 103 zitiert in McDowell, Fakten über das Christentum, die Zweifler kennen sollten, Memra-Verlag, Weichs, 1988, S. 132



Werner Gottschalk (*1919): "Kein Biologe wird daran zweifeln, daß die Vielfalt von Bauplänen verschiedener Organe letztlich auf Mutationsvorgängen zurückzuführen ist. Der Nachweis hierfür ist jedoch außerordentlich schwierig."

Werner Gottschalk, Allgemeine Genetik, Stuttgart: Georg Thieme Verlag, 1994, 4. Auflage, S. 309



Internet: "Die Duplikation der DNS während der Zellteilung verläuft nicht fehlerfrei. Die Fehlerquote beträgt etwa 1 in 108, das entspricht einem falschen Buchstaben beim Abschreiben von einhundert Büchern."

http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/jahrbuch/2006/anthropologie/forschungsSchwerpunkt1/index.html (19.4.2007)



Lothar Kämpfe: "Wenn man davon ausgeht, daß bei Eukaryoten nur für 20-40% der DNS eine biologische Funktion bekannt ist, ist der größte Teil der Mutationen als neutral einzustufen."

Lothar Kämpfe: Evolution und Stammesgeschichte der Organismen, UTB Wissenschaft, Gustav Fischer Verlag Jena, 1992, 3. Auflage, S. 81



"Nur wenige Mutationen haben einen positiven Effekt und können einen Selektionsvorteil bedingen."

Lothar Kämpfe: Evolution und Stammesgeschichte der Organismen, UTB Wissenschaft, Gustav Fischer Verlag Jena, 1992, 3. Auflage, S. 81



"Eine wesentliche Rolle für die Konstanterhaltung der Erbanlagen spielen Reparaturprozesse. Sie korrigieren Fehler, die bei der Replikation oder als Schäden in der DNA auftreten. Die Vielfalt der im Laufe der Evolution entstandenen Reparaturprozesse und die relativ große Anzahl der für diese Prozesse in der Zelle zur Verfügung stehenden Moleküle weist auf ihre Bedeutung für die Erhaltung der Arten hin. Der größte Teil der Reparaturprozesse arbeitet fehlerfrei und stellt den Ausgangszustand wieder her. Daneben gibt es einen kleinen Teil von Reparaturvorgängen, die fehlerhaft verlaufen. Diese fehlerhaften Reparaturvorgänge sind eine Quelle für die Entstehung von Mutationen."

Lothar Kämpfe: Evolution und Stammesgeschichte der Organismen, UTB Wissenschaft, Gustav Fischer Verlag Jena, 1992, 3. Auflage, S. 73f



Natura - Biologie für Gymnasien: "In der Tierzucht ist die Anwendung der Mutationszüchtung problematischer, da die Eigenschaften von Tieren fast immer polygen, d.h. von mehreren Genen bestimmt werden. Daher sind die Wirkungen der Mutation bzw. der Umweltfaktoren auf ein Merkmal schwer zu erkennen. Tierzüchtung erfordert erheblich größeren Kosten- und Zeitaufwand."

Natura - Biologie für Gymnasien Band 3, 2. Auflage, 2004, Ernst Klett Verlag, Stuttgart, S. 153



Bruno Vollmert:
"1. Mutationen sind «polymeranaloge Umsetzungen» (chemische Reaktionen an Makromolekülen ohne Änderung der Kettenlänge) und setzen die Existenz der Makromoleküle als Reaktionspartner voraus. Zu ihrer Entstehung tragen sie nichts bei. DNS-Ketten können also durch Mutationen nicht entstehen und nicht wachsen.
2. Makromoleküle entstehen durch schrittweises Anhängen von einzelnen Kettenbauteilen und Zusammenfügen von Ketten-teilstücken (Polykondensation). Die für das Leben einer Zelle notwendige, perfekte Kooperation aller DNS-Bauteile (Gene) im Rahmen von Genketten erfordert nicht nur eine strenge, aufs Ganze abgestimmte Sequenz der Nucleotide in den Genen, sondern auch eine strenge zeitliche Folge des Einbaus der Gene in die Gesamtkette. Das Entstehen einer derartigen kooperativen Sequenz in der DNS-Kette durch normale Copolykondensation (Zufallsadditionen) ist unsagbar unwahrscheinlich (W < 10-1000)
3. Selektion ist ein Mechanismus zur Gesunderhaltung der Arten und wirkt artstabilisierend, zusammen mit Mutationen auch bei sich ändernden Umweltbedingungen. Auf dem Wege zu neuen Klassen und Stämmen aber gibt es keine Selektion, weil bei den Reaktionsschritten der statistischen Copolykondensation das vorhandene Genom (DNS-Kette) unverändert bleibt und somit keine Mutanten entstehen können."

Bruno Vollmert, Das Molekül und das Leben, Reinbeck bei Hamburg: Rowohlt Verlag, 1985, S. 136




Mutationen und Evolution (kritische Anmerkung von D.T. Gish)

Die Mutationen, die wir in der Natur spontan entstehen sehen oder die wir in den Laboratorien hervorrufen können, erweisen sich immer als schädlich. Es ist sehr zweifelhaft, daß von allen aufgetretenen Mutationen eine einzige die Lebensfähigkeit des betroffenen Tieres oder der Pflanze verbessern konnte. Evolutionstheoretiker behaupten jedoch, daß ein geringer Teil (vielleicht 1 von 10.000) dieser Mutationen vorteilhaft ist. Diese Behauptung wird allerdings nicht aufgestellt, weil tatsächlich solche vorteilhaften Mutationen beobachtet werden können, sondern weil sie wissen, daß Evolution ohne vorteilhafte Mutationen nicht möglich ist. Letztendlich muß die ganze Evolution Mutationen zugeschrieben werden. Diese hypothetisch vorteilhaften Mutationen sollen angeblich eine Pflanze oder ein Tier derartig verändern, daß die Konkurrenz- und Lebensfähigkeit verbessert und/oder die Fortpflanzungsfähigkeit gesteigert wird. Pflanzen und Tiere, die diese mutierten Gene erben, würden dann dazu neigen, auf Kosten der unveränderten Formen zu überleben. Evolutionstheoretiker glauben, daß die Mutante nach vielen tausend Generationen vielleicht die ursprüngliche, unveränderte Form ersetzen könnte. Die Natur hat die vorteilhafte Mutante selektiert und der Evolutionsprozeß wird daher als Mutation mit natürlicher Selektion bezeichnet. Abgesehen von einigen Ausnahmen glauben die Evolutionstheoretiker, daß diese angeblich vorteilhaften Mutationen, die zur Evolution beigetragen haben könnten, nur äußerst kleine Veränderungen bewirkt haben. Eine tiefgreifendere Mutation wäre für Pflanzen und Tiere zu einschneidend, als daß sie überleben könnten. Eine solche Mutation wäre sicherlich tödlich oder schädlich.

Da jede, möglicherweise eine Evolution bewirkende Mutation nur eine äußerst kleine Veränderung zur Folge hätte, müßte die Entwicklung einer Art in eine andere über eine Anhäufung von tausenden dieser hypothetisch vorteilhaften Mutationen stattgefunden haben. Eine drastischere Veränderung, z. B. die Umwandlung eines Fisches in ein Amphibium, müßte über eine Vielzahl von vorteilhaften Mutationen in vielen, vielen Eigenschaften erfolgen.

Eine Mutation jeglicher Art in einem Gen ist ein sehr seltenes Ereignis. Außerdem ist klar, daß das Auftreten vorteilhafter Mutationen tatsächlich äußerst selten ist, wenn unter 10 000 Mutationen vielleicht eine vorteilhaft ist, sofern sie überhaupt vorkommen. Hinzu kommt noch, daß eine Mutation in einer Keimzelle erfolgen muß, sollte sie vererbbar sein. Die Keimzellen sind jedoch nur ein winziger Bruchteil unter allen Zellen eines Organismus und sind gewöhnlich recht gut vor der Umwelt geschützt. Es ist klar, daß die Grundlage des evolutionistischen Prozesses eine langsame und schrittweise Veränderung ist. Es wird angenommen, daß die Umwandlung einer Art in eine andere hunderttausende, wenn nicht sogar Millionen von Jahre erfordert. Eine drastische Veränderung wie die Umwandlung Fisch zu Amphibium oder Reptil zu Säuger hat angeblich mehrere zig-Millionen Jahre gebraucht.

Diese Interpretation des evolutionistischen Prozesses als eine sehr langsame und schrittweise Veränderung aufgrund von kleinen Mutationen, oder Mikromutationen, in Verbindung mit der Auslese bei der Fortpflanzung und der Beeinflussung durch natürliche Selektion seitens der Umwelt, wird die Neo-Darwinistische Interpretation der Evolution genannt. Der Grundgedanke Darwins blieb erhalten, aber Darwins Theorien wurden abgewandelt, damit sie mit den seither erzielten Forschungsergebnissen in der Genetik, der Molekularbiologie etc. übereinstimmen.

Mit einigen wenigen Ausnahmen waren bis vor kurzem alle Evolutionstheoretiker Neo-Darwinisten und der neodarwinistische Mechanismus ist immer noch konventioneller Lehrstoff. In den letzten Jahren haben mehr und mehr Evolutionstheoretiker zugegeben, daß die Fossilien nur einen geringen oder gar keinen Beweis für eine schrittweise Veränderung bieten. Als Versuch, mit diesem hinderlichen Aspekt der Fossilien fertig zu werden, wurde ein neues Szenario für biologische Evolution vorgeschlagen, das sogenannte "unterbrochene Gleichgewicht". Ob man nun die neodarwinistische Idee einer langsamen, schrittweisen Veränderung vertritt oder die eher holprige Vorstellung von einer durch das unterbrochene Gleichgewicht verkörperten Evolution, alle heute auf der Erde zu findenden Lebensformen stammen angeblich von einer einzigen Lebensform ab, die vor mehr als 3 Milliarden Jahren entstanden ist. Egal durch welchen Prozeß nun die heutige Flora und Fauna entstanden ist, wir müßten heute eine mehr als adequate fossile Aufzeichnung der Veränderungen finden, die angeblich stattgefunden haben sollen.

Duane T. Gish: Fossilien - Stumme Zeugen der Vergangenheit, Bielefeld: CLV, 1992, S. 43



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