idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
idw - Informationsdienst
Wissenschaft
Ein Perspektivenartikel in einer renommierten Fachzeitschrift plädiert für einen Paradigmenwechsel, um komplexe Genwirkungen im Zusammenspiel mit Umwelt und genetischem Hintergrund aufzuklären.
Auf den Punkt:
- Viele Merkmale und Krankheitsrisiken entstehen nicht durch „ein Gen – ein Merkmal“, sondern durch das Zusammenspiel sehr vieler genetischer Varianten.
- Klassische Ein-Gen-Modelle erklären die beobachtete Variation von Individuen oft nicht – besonders, wenn Umwelt und genetischer Hintergrund mitwirken.
- Die internationale Autorengruppe fordert neue experimentelle Paradigmen und passende Infrastrukturen, etwa großskalige, automatisierte Phänotypisierung und systematische Studien unter Berücksichtigung der Umweltvariation.
Seit über hundert Jahren prägt die Mendelsche Genetik unser Bild von Vererbung: Ein Gen, ein Merkmal. Ein Modell, das in vielen Lehrbüchern bis heute nachhallt – und das zugleich immer häufiger an seine Grenzen stößt. In einem Perspektivenartikel, veröffentlicht in der Fachzeitschrift „Genetics“, fordert eine internationale Autorengruppe – darunter Detlef Weigel, Direktor der Abteilung Molekularbiologie am Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen, und Luisa Pallares, Max-Planck-Forschungsgruppenleiterin am Friedrich-Miescher-Laboratorium der Max-Planck-Gesellschaft in Tübingen - deshalb ein grundlegendes Umdenken: Weg von der Suche nach einzelnen, klar abgegrenzten Genwirkungen – hin zu experimentellen Ansätzen, die genetische Komplexität nicht als Störfaktor behandeln, sondern als Ausgangspunkt.
Die zentrale These: Die Mehrzahl biologischer Merkmale – von Körperformen über physiologische Funktionen bis hin zu Krankheitsrisiken – entsteht aus dem Zusammenspiel sehr vieler Gene. Die Effekte einzelner Varianten sind dabei meist klein, häufig kontextabhängig und werden stark durch Umweltbedingungen sowie den genetischen Hintergrund eines Individuums beeinflusst. Übereinstimmende Befunde aus quantitativer Genetik, Evolutionsbiologie und Züchtungsforschung sprechen, so die Autorinnen und Autoren, eine klare Sprache: Einfache Ein-Gen-Modelle reichen nicht aus, um den gesamten Phänotyp und die Variation zwischen Individuen zu erklären.
„Wir haben große Fortschritte darin erzielt zu verstehen, wie Gene funktionieren, wie sie bestimmte Merkmale steuern und wie Störungen dieser Gene auf das "Gedeihen oder Scheitern" eines Organismus Einfluß nehmen. Dennoch sind wir noch weit davon entfernt zu verstehen, wie diese genetischen Effekte die feinen Unterschiede zwischen den einzelnen Individuen regulieren“, sagt Luisa Pallares eine der Autorinnen des Artikels. „Hierfür bedarf es einer differenzierteren Herangehensweise, die berücksichtigt, dass genetische Effekte umweltabhängig sind und durch andere Gene im Genom moduliert werden. Einer derart komplexen Fragestellung können wir nicht länger mit einem Ansatz begegnen, der immer nur ein einzelnes Gen betrachtet.“
Besonders deutlich wird das inzwischen auch in der medizinischen Forschung. Viele weit verbreitete Krankheiten werden durch eine sehr große Zahl genetischer Varianten beeinflusst. Jede einzelne Variante trägt nur minimal zum Risiko bei – in Kombination und im Zusammenwirken mit Umweltbedingungen können diese Effekte jedoch erheblich sein. Der Perspektivenartikel ordnet diese Entwicklung historisch ein: Im 20. Jahrhundert konzentrierte sich die experimentelle Genetik bewusst auf klar definierte Einzeleffekte in standardisierten genetischen Systemen. Dieser Ansatz war außerordentlich erfolgreich, wenn es um die Aufklärung molekularer Mechanismen ging. Für das Verständnis individueller Variation, evolutiver Anpassung und komplexer Krankheitsbilder aber stößt er, so das Argument, an grundlegende Grenzen.
Vor diesem Hintergrund plädiert die Autorengruppe für eine systematische Weiterentwicklung der experimentellen Genetik. Künftige Forschungsansätze sollten natürliche genetische Variation explizit einbeziehen, evolutionäre Prozesse berücksichtigen und genetische Effekte nicht isoliert, sondern auf Systemebene und im Umweltkontext untersuchen. Vorgeschlagen werden unter anderem parallele Selektionsexperimente, genomweite Analysen unter kontrollierten Umweltveränderungen sowie die Auswertung natürlicher Anpassungsprozesse in Wildpopulationen.
Ein zentraler Punkt ist dabei die Infrastrukturfrage. Wer polygene Merkmalsarchitekturen verstehen will, braucht Daten – und zwar in einer Größenordnung, die klassische Laborsetups schnell überfordert. Notwendig seien großskalige, automatisierte Phänotypisierungsverfahren, ermöglicht durch eine enge Verzahnung von Biologie, Ingenieurwissenschaften und datengetriebener Modellierung.
Der Artikel endet mit einem klaren Plädoyer: Genetische Komplexität solle nicht länger reduziert oder ausgeblendet werden. Stattdessen müsse sie experimentell zugänglich gemacht werden – als Voraussetzung, um evolutionäre Prozesse ebenso wie die biologische Grundlage komplexer Merkmale und Erkrankungen künftig besser zu verstehen.
Prof. Dr. Detlef Weigel
Director of the Department of Molecular Biology
detlef.weigel@tuebingen.mpg.de
Dr. Luisa Pallares
Max Planck Research Group Leader
luisa.pallares@tuebingen.mpg.de
Dr. Jeanette Müller
Press Office
presse-bio@tuebingen.mpg.de
Tautz et al. (2026):
Beyond Mendel: a call to revisit the genotype–phenotype map through new experimental paradigms,
Genetics Vol. 232, doi: https://doi.org/10.1093/genetics/iyag024
https://www.bio.mpg.de/514559/news_publication_26154217_transferred?c=125670
Vom einfachen Mendelschen Vererbungsmodell zur komplexen Realität: Viele Merkmale entstehen aus dem ...
Copyright: Prof. Dr. Diethard Tautz
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Wissenschaftler, jedermann
Biologie, Umwelt / Ökologie
überregional
Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
