Eine genetische Kopplungskarte ist ein Werkzeug, das in der genetischen Forschung verwendet wird, um Wissenschaftlern zu helfen, die Reihenfolge bestimmter Merkmale zu kartieren, wie sie in einem Strang von Desoxyribonukleinsäure (DNA) erscheinen. Es bildet nicht den Abstand zwischen den Merkmalen auf dem DNA-Strang ab. Stattdessen wird abgebildet, wie häufig sie rekombinieren. Eine genetische Verknüpfungskarte kann Genetikern helfen, die Gene zu finden, die genetische Störungen verursachen.
Normalerweise trägt jede Zelle eines Menschen, einer Pflanze oder eines Tieres zwei Kopien jedes Gens. Geschlechtszellen wie Eier, Spermien und Sporen durchlaufen einen Prozess namens Meiose oder Zellteilung, der die Zelle in zwei Hälften teilt. Dadurch bleibt nur ein DNA-Faden in jeder Zelle.
Die genetische Rekombination findet statt, bevor sich die Zelle teilt. Zuerst bilden die Chromosomen zwei Linien in der Mitte der Zelle, wodurch Genpaare entstehen. Manchmal brechen die Chromosomen in zwei Hälften. Bruchstücke werden dann kombiniert, um neue Moleküle zu produzieren. Dieser Vorgang, der als genetischer Crossover bekannt ist, passiert mit jedem menschlichen Chromosom durchschnittlich 1.5-mal für jede gebildete Geschlechtszelle.
Dieser Austausch von genetischem Material ermöglicht es den Nachkommen, andere Eigenschaften als ihre Eltern zu haben. Deshalb können zwei braunhaarige Eltern ein blondes Kind hervorbringen. Der Prozess der genetischen Rekombination ermöglicht es einer Art, sich im Laufe der Zeit genetisch an ihre Umgebung anzupassen. Es kann auch zu genetischen Erkrankungen führen.
Genetiker können eine genetische Verknüpfungskarte verwenden, um herauszufinden, wo bestimmte Merkmale auftreten. Diese Eigenschaften werden als DNA-Marker bezeichnet. Jedes vererbte Merkmal kann ein DNA-Marker sein, solange es sich von Person zu Person unterscheidet und in einem Labor leicht nachgewiesen werden kann. Die Kartierung bekannter Merkmale wie Haar- und Augenfarbe kann Wissenschaftlern helfen, zu extrapolieren, wo andere Merkmale auftreten könnten.
Der physikalische Abstand zwischen Merkmalen auf einer genetischen Verknüpfungskarte wird durch die Häufigkeit der Rekombination bestimmt. DNA-Marker mit einer höheren Rekombinationsfrequenz sind als weit auseinander dargestellt. Marker mit niedrigerer Frequenz liegen dicht beieinander.
Dies funktioniert, weil Gene, die eng beieinander liegen, weniger wahrscheinlich durch Rekombination getrennt werden. Wenn zum Beispiel das Gen für blaue Augen neben dem Gen für blondes Haar auf der genetischen Verknüpfungskarte steht, dann haben Kinder mit blauen Augen wahrscheinlich auch blondes Haar. Wenn es jedoch viele andere Gene zwischen blauen Augen und blonden Haaren gibt, kann die Verwechslung des genetischen Crossovers diese Merkmale trennen und blaue Augen und braunes Haar verursachen.
Dies sind jedoch nur Annahmen. Genetische Verknüpfungskarten werden oft als Rahmen für physikalische Karten verwendet, bei denen es sich um detaillierte Karten der DNA-Sequenz handelt. Sie ermöglichen es Wissenschaftlern, bestimmte Gene schnell zu identifizieren.