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Enthält die männliche oder weibliche DNA mehr Informationen?

Enthält die männliche oder weibliche DNA mehr Informationen?


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Ich frage mich, ob die männliche oder die weibliche DNA mehr oder weniger Informationen enthält als die andere?


Definiere "Information" - Weibchen haben mehr Basenpaare und mehr individuelle Gene, weil X größer als Y sind, aber Männchen haben eine große Anzahl einzigartiger Loci und damit einzigartige Gene, weil sie ein X- und Y-Chromosom haben.


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Ich habe es geliebt, darüber zu lesen, was jedes Elternteil genetisch überliefert. Mir war immer beigebracht worden, dass wir von allen 4 Großeltern geerbt haben, etwa 25% von jedem. Aber jetzt bin ich etwas verwirrt. Wie viel DNA erben Sie von jedem Großelternteil? Bekommen Jungen mehr von ihrem Großvater väterlicherseits, während Mädchen mehr von ihrer Großmutter väterlicherseits bekommen?

— Ein Mittelschullehrer aus IN

Du hast recht! Genetische Informationen werden von unseren Großeltern an unsere Eltern weitergegeben und dann von unseren Eltern an uns. Ihre Familie macht Sie also genetisch zu dem, der Sie sind.

Sie sind eine Kombination der genetischen Informationen Ihrer vier Großeltern. Das bedeutet jedoch nicht, dass Sie von allen den gleichen Beitrag leisten müssen. Im Durchschnitt stammen jedoch etwa 25 % Ihrer genetischen Informationen von jedem Großelternteil.

Chromosomen und DNA

Ihr Körper besteht aus Zellen, die Ihre genetische Information oder DNA enthalten. Die DNA gibt Ihrem Körper Anweisungen, sich zu entwickeln und zu funktionieren, und sie macht Sie zu dem, der Sie sind.

Die DNA ist in unseren Zellen in lange Stücke organisiert, die als bezeichnet werden Chromosomen.

Die meisten von uns haben 23 Chromosomenpaare, also insgesamt 46. Du bekommst eines von jedem Paar von deiner Mutter und das andere von deinem Vater! Das bedeutet, dass Sie von jedem Elternteil genau die Hälfte Ihrer DNA erhalten.

22 dieser Chromosomenpaare sind bei Männern und Frauen gleich. Dies sind die Autosomen. Das letzte Paar sind die Geschlechtschromosomen, denn sie bestimmen, ob Sie weiblich (zwei X-Chromosomen) oder männlich (ein X- und ein Y-Chromosom) sind.
Wenn wir ein Bild von einer unserer Zellen machen würden, würden unsere Chromosomen so aussehen:

Gleichzeitig haben deine Eltern jeweils eine gleichmäßige DNA-Mischung von beiden ihr Eltern.

Wie viel DNA bekommst du von den Eltern deiner Eltern? Bekommen Sie einige Chromosomen von einem Großelternteil und andere Chromosomen von einem anderen, für jeweils ¼? Ist alles durcheinander geraten, so dass Sie von jedem genau 25 % der DNA erhalten?

Es stellt sich heraus, dass es etwas komplizierter ist. Obwohl es wahr ist, bekommst du

25 % Ihrer DNA von jedem Großelternteil, der genaue Anteil, den wir von unseren Großeltern erhalten, ist zufällig bestimmt.

DNA wird jede Generation neu gemischt

Ich habe gerade erwähnt, dass Ihre Eltern die Hälfte der genetischen Informationen von jedem ihrer Eltern erhalten haben. Und dann geben sie diese genetischen Informationen an Sie weiter.

Aber bevor diese genetische Information weitergegeben wird, wird sie in einem Ereignis namens . gemischt genetische Rekombination. Genetische Rekombination bedeutet, dass Ihre Chromosomen nicht nur von einem Großelternteil oder dem anderen stammen. Chromosomen werden gemischt und angepasst, bevor sie weitergegeben werden.

Dies bedeutet, dass Sie für ein bestimmtes Chromosom, das Sie von Ihrer Mutter erben, wahrscheinlich eine DNA-Mischung von Ihren beiden Großeltern mütterlicherseits erhalten. Und für dasselbe Chromosom, das Sie von Ihrem Vater erben, handelt es sich wahrscheinlich um eine DNA-Mischung beider Großeltern väterlicherseits. Daher haben Sie mit ziemlicher Sicherheit unterschiedliche genetische Beiträge von Ihren vier Großeltern.

Und dies geschieht unabhängig von den Geschlechtern! Jungen und Mädchen bekommen mit gleicher Wahrscheinlichkeit DNA von ihrer Großmutter wie von ihrem Großvater.

Schauen Sie sich ein echtes Beispiel der DNA an, die zwei Geschwister mit jedem ihrer Großeltern teilen. Wie Sie sehen können, haben sie nicht genau 25 % der genetischen Informationen von jedem Großelternteil geerbt. Auch die Menge an DNA, die jedes Geschwister von jedem Großelternteil erhalten hat, variiert leicht!


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Beide Geschwister erbten DNA-Stücke von jedem ihrer Großeltern. Aber sie haben das nicht immer geerbt gleich Brocken. Die genetische Rekombination hat die DNA für jeden von ihnen etwas anders gemischt!

Dieses zufällige Mischen erklärt, warum sie mit jedem Großelternteil unterschiedliche Mengen an DNA teilen.

Ausnahme von den Regeln: Geschlechtschromosomen

Aber es gibt ein Chromosomenpaar, das nicht von allen 4 Großeltern gleichmäßig vererbt wird! Dies ist das letzte Chromosomenpaar: die Geschlechtschromosomen.

Nur Jungen haben Y-Chromosomen. Dies bedeutet, dass ein Mann nur das Y-Chromosom von seinem Vater erben kann und sein Vater nur von seinem Vater geerbt haben kann. Daher haben Männer ihr Y-Chromosom immer von ihrem Großvater väterlicherseits geerbt.

Werfen Sie einen Blick zurück auf die DNA des Enkels. Sein Y-Chromosom stammt vollständig von seinem Großvater väterlicherseits!

Andererseits haben alle Männer ihr X-Chromosom von ihrer Mutter geerbt. Beachten Sie, dass das X-Chromosom des Enkels eine Kombination beider Großeltern mütterlicherseits ist.

Im Gegensatz dazu hat die Enkelin zwei X-Chromosomen. Der von Mama ist eine Kombination beider Großeltern mütterlicherseits, genau wie bei ihrem Bruder. Aber das X-Chromosom von Papa stammt vollständig von der Großmutter väterlicherseits.

Da der Vater ein Y-Chromosom vom Großvater väterlicherseits geerbt hat, erbte keines der Enkelkinder X-Chromosom-DNA vom Großvater väterlicherseits.

Ausnahme von den Regeln: Mitochondrien

Es gibt immer noch einen kleinen Teil unserer genetischen Informationen, über den wir noch nicht gesprochen haben. Dies ist diejenige, die wir über die Mitochondrien erhalten. Und die mitochondriale Vererbung gehorcht nicht den klassischen Regeln der Genetik!

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. Sie fungieren als Verdauungssystem für die Zelle, nehmen Nährstoffe auf und erzeugen Energie.

Mitochondrien haben ihre eigene, separate DNA: die mitochondriale DNA. Diese DNA enthält nur 37 Gene, aber sie ist ziemlich wichtig. Es hilft, Ihre Mitochondrien am Laufen zu halten!

Mitochondriale DNA wird nur von deiner Mutter geerbt. Die Mitochondrien der Spermien gehen während des Befruchtungsprozesses verloren, sodass nur die Mitochondrien der Eizelle übrig bleiben. Das bedeutet, dass die mitochondriale DNA eines jeden von ihrer Mutter stammt, von der sie stammt Sie Mama und so weiter.

Beachten Sie, dass beide Enkelkinder mitochondriale DNA vollständig von der Großmutter mütterlicherseits haben.

Wie viel bekommen Sie von jedem Großelternteil?

Der Prozentsatz der DNA, den Sie mit jedem Großelternteil teilen, beträgt etwa 25 %.

Es stimmt, dass es einige DNA-Stücke gibt, die nicht von allen 4 Großeltern gleichmäßig weitergegeben werden. Aber sie machen insgesamt nur einen sehr kleinen Prozentsatz Ihrer gesamten DNA aus. Diese Ausnahmen haben keinen großen Einfluss auf die Summen.

Aber das hast du wahrscheinlich nicht Exakt 25% von jedem Großelternteil. Dies ist hauptsächlich auf genetische Rekombination und zufälligen Zufall zurückzuführen!

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Von Marina Sumarroca, Stanford University

Die oben gezeigten Bilder wurden aus 23andMe-Daten erstellt. 23andMe zeigt Ihnen, wie viel DNA Sie mit einem Verwandten teilen und wo sich diese DNA befindet.

Diese Familie hat einen Bruder und eine Schwester und 3 ihrer Großeltern getestet! Wir haben all diese Daten zusammengeführt, um die Bilder für diesen Artikel zu erstellen.


Was ist X-Chromosom?

Das X-Chromosom ist eines der beiden Geschlechtschromosomen des Menschen. Beim Weibchen kommt es paarweise vor, bei den Männchen kommt nur ein einziges Chromosom vor. Daher erben Frauen ein X-Chromosom von beiden Elternteilen und Männer ein X-Chromosom von der Mutter. Die Größe des X-Chromosoms beträgt 155 Millionen Basenpaare. Das X-Chromosom ist mehr als fünfmal größer als das Y-Chromosom. Es macht 5% des gesamten genetischen Materials des Menschen aus. Es enthält etwa 1000 Gene. Das X-Chromosom enthält zehnmal so viele Gene wie das Y-Chromosom.

Abbildung 1: Menschliches X-Chromosom

Während der frühen Embryonalentwicklung wird eines der beiden X-Chromosomen einer Frau durch einen Prozess namens X-Inaktivierung dauerhaft inaktiviert. Die X-Inaktivierung erfolgt durch DNA-Methylierung. Da die X-Inaktivierung ein zufälliger Vorgang ist, kann entweder das X-Chromosom der Mutter oder des Vaters in der Tochterzelle inaktiviert werden. Einige Gene auf dem X-Chromosom, insbesondere diejenigen, die sich in den pseudochromosomalen Regionen befinden, können jedoch der X-Inaktivierung entgehen. Die pseudochromosomale Region enthält Gene, die mit dem Y-Chromosom homolog sind. Die Gene in den pseudochromosomalen Regionen werden für die normale Entwicklung des Individuums benötigt. Daher treten diese Gene paarweise auf. Das menschliche X-Chromosom ist in . dargestellt Abbildung 1.


Wie Männer arbeiten

Wie die Hormone gehen, Testosteron hat nicht immer den besten Ruf. Es ist ein wichtiger Inhaltsstoff in den meisten anabolen Steroiden, der zu Aggression und Unfruchtbarkeit führen kann. Eine Studie aus dem Jahr 2006 zeigte, dass zu viel davon Gehirnzellen abtöten kann [Quelle: CNN]. Und einige Frauen machen es für fast jedes stereotypische männliche Verhalten verantwortlich, von der Liebe zum Sport bis hin zur Zurückhaltung, nach dem Weg zu fragen.

Aber ohne Testosteron würde niemand jemals zu einem männlichen Körper heranwachsen. Bis etwa zur achten Schwangerschaftswoche sind Männchen und Weibchen identisch. Dann führt ein Testosteronschub dazu, dass männliche Föten männliche Geschlechtsorgane entwickeln – ohne diese Testosteronwelle werden sich die Geschlechtsorgane eines Mannes nie entwickeln.

Während er wächst, spielt Testosteron weiterhin eine wichtige Rolle in seiner körperlichen Entwicklung. Als Teenager führt die Anwesenheit des Hormons dazu, dass er sich männlich entwickelt sekundäre Geschlechtsmerkmale, wie Gesichts- und Körperbehaarung und eine tiefere Stimme. Testosteron ermutigt auch seinen erwachsenen Körper, größer und schwerer als der einer Frau zu sein, mit breiteren Schultern und weniger Unterhautfett. Mit anderen Worten, Testosteron spielt eine große Rolle dabei, einen männlichen Körper physisch von einem weiblichen zu unterscheiden.

Aber der Einfluss von Testosteron hört nicht beim Äußeren auf. Es wirkt sich auch auf das Gehirn aus. Forscher vermuten, dass die gleiche Testosteronwelle, die Männer im Mutterleib betrifft, auch dazu führt, dass sich die Gehirne von Männern von denen von Frauen unterscheiden. Männer und Frauen sind gleich intelligent und ihr Gehirn ist im Vergleich zum Rest ihres Körpers gleich groß. Aber männliche und weibliche Gehirne haben unterschiedliche Anteile von grau und weiße Substanz. Männer haben mehr graue Substanz und weniger weiße Substanz als Frauen [Quelle: LiveScience].

Graue Substanz enthält die Verarbeitungszentren des Gehirns, und weiße Substanz bildet Netzwerke zwischen Bereichen der grauen Substanz. Mit anderen Worten, das Gehirn von Männern hat mehr Bereiche, in denen Daten verarbeitet werden können, und das Gehirn von Frauen hat mehr Netzwerke zwischen Verarbeitungszentren. Einige Forscher glauben, dass dies das verbreitete Stereotyp unterstützt, dass Männer in Naturwissenschaften und Mathematik besser sind, während Frauen besser in Sprache sind. Es scheint, dass die Gehirne von Männern darauf ausgelegt sind, konkrete Daten zu verarbeiten, während die Gehirne von Frauen darauf ausgelegt sind, Verbindungen herzustellen.

Aber laut vielen Studien stimmt dieses Stereotyp überhaupt nicht. Obwohl Männer und Jungen in standardisierten Mathetests in der Regel besser abschneiden, schneiden Frauen und Mädchen in der Regel besser ab [Quelle: Psychology Today]. Nach der Ausführung von a Metaanalyse von Daten aus vielen Studien glauben einige Forscher jetzt, dass die Unterschiede in den mathematischen und sprachlichen Fähigkeiten von Männern und Frauen so gering sind, dass sie unbedeutend sind [Quelle: Economist].

Die Vorstellung, dass Männer in Mathematik und Naturwissenschaften besser sind als Frauen, ist eines von vielen Stereotypen, die einer wissenschaftlichen Überprüfung nicht standhalten. In diesem Artikel werden wir untersuchen, ob andere allgemeine Wahrnehmungen über Männer richtig sind.

Die meisten der in diesem Artikel zitierten Forschungen wurden an Cis-Männern durchgeführt: Menschen, die mit männlichen Körpern geboren wurden und sich auch als männlich identifizieren.

Einige Stereotypen männlichen Verhaltens scheinen für viele Männer zuzutreffen. Laut einer Umfrage von Scripps News trinken beispielsweise doppelt so viele Männer lieber Bier als Wein. Darüber hinaus bezeichnen sich laut einer Gallup-Umfrage aus dem Jahr 2005 drei Viertel der Männer als Sportfans, wobei die Zahl mit zunehmendem Alter abnimmt. 72 Prozent der Männer zwischen 18 und 29 Jahren sind Sportbegeisterte, aber nur 58 Prozent der Männer ab 50 Jahren beschreiben sich selbst so. Das Klischee, dass Männer gerne Bier trinken und Sport gucken, scheint also die Präferenz der Mehrheit der amerikanischen Männer widerzuspiegeln.

Aber nicht alle Stereotypen wurzeln in Kameradschaft und Erholung. Wenn Sie glauben, was Sie im Fernsehen sehen, sind Männer neben Bier und Fußball auch aggressiv, konkurrenzfähig, gewalttätig und eifersüchtig. Sie sind gut mit Elektrowerkzeugen, aber ungeschickt, wenn es um Hausarbeit oder Kinderbetreuung geht. Dies ist keine sehr schmeichelhafte Darstellung und es ist nicht unbedingt genau. Einige dieser Stereotypen sind umstritten oder völlig falsch. Folgendes haben wir herausgefunden, als wir verschiedene Eigenschaften untersucht haben, die Männern häufig zugeschrieben werden.

Sind Männer eifersüchtig auf sexuelle Untreue?

Eine verbreitete Meinung ist, dass Männer auf sexuelle Untreue eifersüchtiger sind als auf emotionale Untreue, und Frauen sind das Gegenteil. Forscher haben theoretisiert, dass dies auf das Bedürfnis der primitiven Menschheit zurückzuführen ist, ihr Überleben zu sichern. Wenn eine Frau sexuell untreu wäre, könnte ein Mann weniger wahrscheinlich mit ihr Kinder zeugen. Aber wenn ein Mann emotional untreu war, könnte eine Frau seine Unterstützung bei der Erziehung ihrer Nachkommen verlieren.

Diese Idee scheint ziemlich logisch, aber Studien über Eifersucht haben widersprüchliche Ergebnisse geliefert. In einer deutschen Studie zeigten Forscher den Teilnehmern Bilder mehrerer Szenarien. Die Teilnehmer benutzten einen Computer, um zu beschreiben, welches der Szenarien ärgerlicher wäre. Die Ergebnisse legen nahe, dass Frauen in allen Kulturen emotionale Untreue als sexuelle Untreue empfinden. Die Reaktionen der Männer variierten zwischen den Kulturen, aber im Allgemeinen waren sie eifersüchtig auf sexuelle Untreue [Quelle: Human Nature].

Auf der anderen Seite hat eine Studie der University of California in San Diego den Blutdruck und die Herzfrequenz der Teilnehmer gemessen, anstatt sie zu bitten, ihre Antworten zu beschreiben. Männer reagierten stärker auf körperliche Untreue, während Frauen auf beide Szenarien ungefähr gleich intensiv reagierten [Quelle: Psychology Today].

Sind Männer wütender und aggressiver als Frauen?

Laut einer Gallup-Umfrage aus dem Jahr 2001 betrachten Amerikaner Frauen als emotional und liebevoll, während sie Männer als aggressiv und mutig ansehen. Einige Forscher haben diese Wahrnehmung genutzt, um zu erklären, warum in vielen Unternehmen mehr Männer als Frauen mächtige Führungspositionen bekleiden [Quelle: NBER]. In gewisser Weise ist eine von Männern dominierte Führungsstruktur jedoch ironisch, da andere Studien Frauen generell bessere Führungsqualitäten zuschreiben [Quelle: Sappenfield].

Studien unterstützen jedoch nicht vollständig die Vorstellung, dass Männer wütender, aggressiver oder wettbewerbsfähiger sind als Frauen. Stattdessen unterscheiden sich Männer und Frauen darin, wie sie diese Eigenschaften ausdrücken [Quelle: Tavris]. Laut einer Studie der Florida State University aus dem Jahr 2004 haben Männer und Frauen beispielsweise gleich viele wütende Gedanken. Frauen neigen dazu, längere und intensivere Phasen der Wut zu haben. Eine andere Studie berichtete, dass Frauen sich eher durch subversive Methoden wie Klatsch rächen. Männer hingegen gingen eher direkt auf die Person zu, die sie wütend gemacht hatte [Quelle: Economist].

Darüber hinaus scheint die Art und Weise, wie Männer und Frauen mit anderen konkurrieren oder auf Wut reagieren, mehr von der Macht als vom Geschlecht abzuhängen. Unabhängig vom Geschlecht neigen Menschen dazu, direkter und aggressiver auf Menschen zu reagieren, die schwächer sind als sie selbst. Menschen neigen dazu, ihre Wut subversiver auszudrücken, wenn sie es mit jemandem zu tun haben, der in einer mächtigeren Position ist [Quelle: Tavris].

Als nächstes werden wir uns einige Fragen zu Kommunikation und Intelligenz ansehen.

Laut einer Studie des University of Maryland Medical Center aus dem Jahr 2006 schieben Männer, die sich während eines Sportereignisses verletzt oder erkranken, wahrscheinlich einen Arztbesuch auf. Die Studie zeigte, dass die Zahl der Männer, die während großer Sportübertragungen ins Krankenhaus eincheckten, um 30 Prozent zurückging. Eine zweite Studie zeigte, dass während eines Zeitraums von vier Stunden, der 30 Minuten nach Spielende beginnt, 40 Prozent mehr Männer die Notaufnahme aufsuchen [Quelle: CNN.]

In der Schule streiten Kinder oft darüber, wer schlauer oder besser ist – Jungen oder Mädchen. Viele Schulhofreime verdeutlichen die Überlegenheit des einen Geschlechts über das andere. Es gibt sogar ein Buch für Mädchen, das rät: „Jungen sind dumm. Wirf Steine ​​nach ihnen."

Der Streit, welcher Sex besser ist, hört nicht auf dem Spielplatz auf. Lehrer, Ärzte, Psychologen und andere forschen weiterhin nach den Gemeinsamkeiten und Unterschieden zwischen der Art und Weise, wie Männer und Frauen lernen, kommunizieren und sich verhalten. Studien dokumentieren oft, wie die Geschlechter Dinge anders machen, als dass das eine besser ist als das andere. Zwei gemeinsame Streitpunkte sind, wie Menschen kommunizieren und wie Menschen lernen.

Bleiben Männer in der Schule wirklich hinter Frauen zurück?

Glaubt man den Schlagzeilen, haben Jungen Schwierigkeiten in der Schule. Einige Forscher sagen, dass Klassenzimmer eingerichtet sind, um Mädchen zu belohnen, die dazu neigen, leiser zu sein und längere Zeit still zu sitzen. Andere machen die Zunahme von Erkrankungen wie der Aufmerksamkeitsdefizitstörung (ADS) verantwortlich, die bei Jungen häufiger vorkommt. Experten haben sogar separate Schulen für Jungen vorgeschlagen. Laut einem Artikel der Washington Post aus dem Jahr 2006 fallen die Jungen jedoch insgesamt nicht.

Forscher haben sich auch angesehen, wie viele junge Männer ein College besuchen und beenden. Derzeit sind nur 44 Prozent der Hochschulabsolventen Männer, und diese Zahl könnte bis zum Ende des Jahrzehnts auf 42 Prozent sinken [Quelle: Clayton]. Mit anderen Worten, an vielen Schulen gibt es mehr Frauen als Männer, und es gibt mehr Frauen als Männer mit vierjährigen Abschlüssen. Dieser Trend bei der Zulassung hat dazu geführt, dass einige Hochschulen versuchen, mehr Männer zu rekrutieren, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen den Geschlechtern in ihren Klassenzimmern zu wahren.

Untersuchungen zeigen jedoch, dass dieser Trend nicht damit zusammenhängt, dass sich weniger Männer für ein College entscheiden. Etwa 60 Prozent der Männer bewerben sich direkt nach dem Abitur an einem zwei- oder vierjährigen College. Diese Zahl ist seit 1980 stetig gestiegen. Der Anteil der Männer, die einen Bachelor-Abschluss erwerben, ist im gleichen Zeitraum bei etwa 25 Prozent konstant geblieben [Quelle: Stepp].

Auf der anderen Seite besuchen immer mehr Frauen das College. 1980 ging etwa die Hälfte der Frauen aufs College. Heute tun dies etwa 70 Prozent der Frauen, und etwa 29 Prozent der Frauen haben einen Bachelor-Abschluss [Quelle: Stepp]. Mit anderen Worten, Männer gehen nicht seltener aufs College, Frauen tun dies eher.

Kommunizieren Männer und Frauen unterschiedlich?

Laut Selbsthilfebüchern und einigen Beziehungsberatern kommunizieren Männer und Frauen so unterschiedlich, dass sie auch von verschiedenen Planeten stammen könnten. Diese Theorie besagt, dass Frauen einen weitaus größeren Wortschatz haben als Männer und ihn flüssiger verwenden. Männer hingegen sprechen nicht gerne über Gefühle, und vor allem geben sie nicht gerne Trost, den Frauen in einer Krise gerne bekommen. Anstatt die Gefühle einer anderen Person zu unterstützen, sind Männer angeblich abweisend und ziehen es vor, Probleme zu beschönigen.

Es gibt viele widersprüchliche Informationen darüber, ob etwas davon wahr ist. Einige Artikel behaupten, dass Frauen flüssiger sind als Männer. Eine gängige Statistik ist, dass Frauen 7.000 Wörter pro Tag verwenden, während Männer nur 2.000 Wörter verwenden. In diesen Artikeln werden jedoch häufig keine Quellen für ihre Zahlen angegeben [Quelle: Boston Globe]. Andere Untersuchungen legen nahe, dass Frauen Sprache verwenden, um Beziehungen aufzubauen, während Männer Aktivität verwenden, um dasselbe zu tun. Dies könnte die Wahrnehmung erklären, dass Frauen im Allgemeinen gesprächiger sind als Männer. Schließlich zeigt eine Studie, dass Männer nicht unbedingt ablehnend auf die Probleme anderer reagieren, aber sie werden wahrscheinlich härter beurteilt, wenn sie es tun.

Die Forschung legt nahe, dass es einige Unterschiede in der Art und Weise gibt, wie Männer und Frauen Sprache verarbeiten und verwenden. In einigen Berichten heißt es jedoch weiter, dass die analysierten Werte eher Gemeinsamkeiten als Divergenzen aufwiesen. Obwohl es also Unterschiede in der Art und Weise geben kann, wie sich Männer und Frauen ausdrücken, kann dies zu gering sein, um einen großen Unterschied zu machen.

Einige männliche Stereotypen beziehen sich auf oder stammen von den Gehirnen und Körpern von Männern oder sogar ihrer DNA ab. Als nächstes werden wir uns die männliche Neurologie und Physiologie ansehen.

Laut einer Umfrage des Scripps Howard News Service würde die Hälfte der Männer es vorziehen, nicht anzuhalten und nach dem Weg zu fragen. Dies kann mit Unterschieden in der Art und Weise zusammenhängen, wie Männer und Frauen beim Autofahren navigieren. Frauen neigen dazu, Orientierungspunkte zu verwenden und sich Routen einzuprägen, indem sie vertraute Orte miteinander verbinden. Männer neigen dazu, die Muster der Straßen selbst und der Landschaft, durch die sie reisen, zu nutzen, um ihren Weg zu finden [Quelle: Economist].

Obwohl sie im Durchschnitt größer und im Allgemeinen stärker sind als Frauen, leben Männer im Allgemeinen nicht so lange. Dies gilt auf der ganzen Welt, nicht nur in westlichen Ländern. Einige Forscher vermuten, dass dies teilweise auf physiologische Unterschiede zwischen Männern und Frauen zurückzuführen ist. Es kann auch mit der Art und Weise zusammenhängen, wie Männer und Frauen Beziehungen eingehen. Frauen neigen dazu, starke Unterstützungsnetzwerke aufzubauen, an die sie sich in Krisenzeiten wenden können. Dieses Netzwerk kann ihnen helfen, ein längeres Leben zu führen [Quelle: Psychology Today].

Zudem sterben nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) dreimal so viele Männer wie Frauen bei Autounfällen und zweimal so viele Männer ertrinken. Auch männliche Fußgänger sterben häufiger, nachdem sie von Autos angefahren wurden. Die WHO führt dies darauf zurück, dass Männer eher Risiken eingehen als Frauen [Quelle: WHO].

Die Unterschiede zwischen Männern und Frauen gehen über das hinaus, was Sie sehen können. Männliche und weibliche Körper unterscheiden sich auf zellulärer Ebene. In jeder Zelle deines Körpers befindet sich DNA, die wie eine Gebrauchsanweisung für alle Strukturen und Funktionen Ihres Körpers ist. Die DNA eines typischen Menschen ist in 23 Paaren von Chromosomen. Das dreiundzwanzigste Chromosomenpaar bestimmt, ob Ihr Körper männlich oder weiblich ist. Außer bei seltenen Anomalien haben die Zellen der Weibchen zwei X-Chromosomen, und männliche Zellen haben ein X-Chromosom und ein Y-Chromosom. Lesen Sie mehr über diese Chromosomen und wie sie das Geschlecht einer Person bestimmen in Wie Sex funktioniert.

Einer der Witze, die Frauen manchmal auf Kosten von Männern machen, ist, dass ein Y-Chromosom in Wirklichkeit ein gebrochenes X ist. Wenn Sie sich Bilder von X- und Y-Chromosomen ansehen, können Sie sehen, wie jemand zu diesem Schluss kommen könnte. Ein Y-Chromosom hat nur einen Bruchteil der Größe eines X – es ist das kleinste aller Chromosomen im menschlichen Körper. Seine Form deutet vage darauf hin, dass es sich um ein X handelt, auf das getreten oder auf andere Weise falsch gehandhabt wurde.

In der Vergangenheit schien die genetische Forschung die Idee zu unterstützen, dass Y-Chromosomen im Vergleich zu Xs zumindest teilweise verblasst sind. Y-Chromosomen enthalten weniger als 100 Gene, während X-Chromosomen mehr als 1.000 enthalten [Quelle: Psychology Today]. Manchmal ersetzen Gene des X-Chromosoms eines Mannes ähnliche Gene auf seinem Y-Chromosom, was Wissenschaftler befürchten ließ, dass das Y völlig überflüssig werden könnte. Wissenschaftler glaubten auch, dass das Y-Chromosom schrumpfte und in den nächsten 5 Millionen Jahren aus menschlichen Zellen verschwinden würde.

Neuere Studien deuten jedoch darauf hin, dass das Y-Chromosom nirgendwo hinführt und immer noch wichtige Informationen im menschlichen Genom trägt. Es begann wahrscheinlich eher wie ein X auszusehen, aber das war vor etwa 300 Millionen Jahren, als die Geschlechtschromosomen zum ersten Mal in menschlichen Zellen auftauchten [Quelle: ABC Online] Seitdem ist das Y kleiner geworden als einige der Gene, die es mit dem teilt X sind verschwunden.

Aber einige Gene, insbesondere diejenigen, die mit der Spermienproduktion und anderen physiologisch männlichen Merkmalen zusammenhängen, befinden sich nur auf dem Y-Chromosom, nicht auf dem X. Ein Gen, das als bekannt ist geschlechtsbestimmende Region des Y-Chromosoms (SRY), zum Beispiel, startet die Testosteronkaskade, die männliche Föten von weiblichen unterscheidet.

Das Y-Chromosom enthält ein Gen, das mit dem Gehirn zusammenhängt, obwohl Wissenschaftler nicht genau festgestellt haben, was dieses Gen tut. Das Y enthält auch Kopien einiger seiner wichtigeren Gene, da es im Gegensatz zu einem X nicht einfach fehlerhafte Gene ersetzen kann, indem es sich einige von seinem Nachbarn ausleiht [Quelle: BBC]. Laut Steve Rozen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) wird das Y-Chromosom wahrscheinlich noch mindestens 50 oder 60 Millionen Jahre überleben [Quelle: Psychology Today].

Wissenschaftler entdecken immer noch, wie sich die Unterschiede zwischen der DNA von Männern und Frauen auf ihre Physiologie auswirken. Sie können mehr über diese Unterschiede und andere geschlechtsspezifische Themen erfahren, indem Sie den Links im nächsten Abschnitt folgen.

Wissenschaftler glaubten früher, dass alle Embryonen bis zur achten Schwangerschaftswoche weiblich waren. Neuere Studien legen jedoch nahe, dass der Differenzierungsprozess bei beiden Geschlechtern aktiv ist. Anstelle eines Prozesses, der weibliche Embryonen männlich macht, kann es zwei völlig unterschiedliche Prozesse geben, einen für Jungen und einen für Mädchen [Quelle: Nature].


Denisovaner: Ein weiterer menschlicher Verwandter

Wissenschaftler haben auch DNA von einer anderen ausgestorbenen Hominin-Population gefunden: den Denisovans. Von der Art wurden bisher nur ein einziges Fragment einer Phalanx (Fingerknochen) und zwei Zähne gefunden, die alle vor etwa 40.000 Jahren entstanden sind (Reich 2010). Diese Art ist das erste fossile Hominin, das allein aufgrund seiner DNA als neue Art identifiziert wurde. Denisova-Menschen sind sowohl mit modernen Menschen als auch mit Neandertalern verwandt und wichen wahrscheinlich vor etwa 300.000 bis 400.000 Jahren von diesen Abstammungslinien ab. Sie fragen sich vielleicht: Wenn wir die DNA von Denisova-Menschen haben, warum können wir sie dann nicht mit modernen Menschen vergleichen, wie wir es mit Neandertalern tun? Warum geht es in diesem Artikel nicht auch um sie? Die Antwort ist einfach, dass wir nicht genug DNA haben, um einen Vergleich anzustellen. Der bisher gefundene Drei-Proben-Pool von Denisovanern ist statistisch ein viel zu kleiner Datensatz, um aussagekräftige Vergleiche ableiten zu können. Solange wir nicht mehr Denisova-Material finden, können wir ihr vollständiges Genom nicht so verstehen, wie wir Neandertaler studieren können.

Neandertaler und moderne Menschen teilten sich Lebensräume in Europa und Asien

Wir können die DNA von Neandertalern und modernen Menschen untersuchen, um zu sehen, ob sie sich mit modernen Menschen vermischt haben

Wir können die DNA von Neandertalern untersuchen, weil wir eine ausreichend große Stichprobengröße (Anzahl der einzelnen Neandertaler) haben, um sie mit Menschen zu vergleichen


Dmitri Petrov untersucht Fruchtfliegen im Rahmen von Experimenten, um herauszufinden, warum einfache Lebewesen wie Amöben manchmal mehr genetisches Material haben als komplexe Organismen wie College-Professoren. Foto von Jon Chase.

Eine Himbeere hat nur 8 Prozent so viel genetisches Material wie Sie oder ich. Das ist zu erwarten, dass Himbeeren nicht zu intelligent oder komplex sind. Aber auch eine Zwiebel ist nicht sehr komplex und hat mehr als 12-mal so viel DNA wie ein Harvard-Professor.

Darüber hinaus haben Amöben, die in flachen Teichen durchsickern, ein 200-mal so großes Genom wie das von Albert Einstein oder Stephen Hawking.

” Dieses Paradox hat Wissenschaftler seit der Entdeckung der DNA vor etwa 45 Jahren verärgert,” bemerkt Dmitri Petrov von der Society of Fellows der Harvard University. Schließlich ist DNA der Stoff, aus dem Gene gemacht werden, und Gene enthalten Rezepte für die Herstellung von Proteinen, die Menschen, Amöben und Zwiebeln zu dem machen, was sie sind. Es erscheint logisch, dass komplexere Organismen mehr DNA benötigen, um zu überleben und sich zu vermehren.

Nicht alle DNA ist jedoch nützlich, das heißt, nicht alle davon sind an der Genaktivität beteiligt. Wissenschaftler wissen nicht wirklich, warum es dort ist, und sie bezeichnen es als „Junk-DNA“. Während eines Experiments vor einigen Jahren fanden Petrov und seine Kollegen heraus, dass bescheidene Fruchtfliegen mit einer überraschend hohen Rate Junk-DNA wegwerfen .

” Das hatten wir noch nie gesehen,” Petrov. “Es war eine völlige Überraschung.” Junk-Gene würden natürlich eine Kreatur in einen Überlebensnachteil bringen. Aber die Junk-DNA wird nicht aktiv von der natürlichen Selektion beeinflusst, dem Prozess, der Tiere und Pflanzen mehr oder weniger überlebensfähig macht.

Menschen, Zwiebeln und andere Organismen verlieren DNA, wenn bei der Fortpflanzung Fehler gemacht werden. Chromosomen, die Gene tragen, müssen genau von den Eltern auf die Nachkommen kopiert werden, aber manchmal geht etwas schief. Komponenten von Genen können gelöscht oder verändert werden, um eine Pflanze oder ein Tier mehr oder weniger fit für die täglichen Kämpfe des Lebens zu machen. Aber Änderungen an Junk-DNA haben keine derartigen Konsequenzen. Wenn das Löschen von altem Müll langsamer erfolgt als das Einfügen von neuem Müll, dann erhöht sich die Menge an genetischem Material einer Kreatur und umgekehrt, ohne Auswirkungen auf das Überleben.

Dieser Prozess könnte die genetischen Unterschiede zwischen Arten wie Menschen, Zwiebeln und Fruchtfliegen erklären. “Organismen wie Fruchtfliegen können unvorsichtig sein, Junk-DNA zu kopieren, wenn sie ihre Chromosomen replizieren, um ihnen kompakte, Junk-freie Genome zu geben,” Petrov betont. “Andere, wie Zwiebeln, können alles getreu reproduzieren, was zu einem überladenen und unübersichtlichen Genom führt.” Der Mensch wäre irgendwo dazwischen.

Es war eine faszinierende Idee, die Petrov und seine Kollegen erstmals in einer 1996 veröffentlichten wissenschaftlichen Arbeit erwähnten. Aber war sie richtig? Eine Möglichkeit, dies herauszufinden, besteht darin, sich die Genome von zwei verschiedenen Tieren anzusehen, eine Vorhersage zu treffen, welche DNA schneller verlieren würde, und dann die Vorhersage zu überprüfen.

Petrov und seine Kollegen beschlossen, Fruchtfliegen und eine hawaiianische Grillenart zu vergleichen. Die Auswahl von zwei Insekten beseitigt Komplexitäten, die während der Evolution sehr unterschiedlicher Arten wie Menschen und Grillen auftreten können.

Grillen besitzen, wie sich herausstellt, 11-mal mehr genetisches Material als Fruchtfliegen. Als die Harvard-Genetiker Veränderungen im genetischen Material der Grille maßen, stellten sie erfreut fest, dass sie Junk-DNA 40-mal langsamer verlor als die schnellen Fliegen.

“Das Ergebnis zeigt, dass der Verlust von Junk-DNA mit unterschiedlichen Raten wahrscheinlich ein wichtiger Grund für die erstaunliche Variation des genetischen Materials ist, die wir bei Arten wie Zwiebeln und Menschen beobachten,” Petrov. “Wir sind uns nicht sicher, ob es das ganze Paradox erklärt, aber es ist ziemlich bemerkenswert, einen wichtigen Beitrag dazu zu finden.”

Petrov berichtete über die Ergebnisse dieser Arbeit in der Ausgabe vom 11. Februar von Wissenschaft Magazin, zusammen mit den Co-Forschern Kerry Shaw, dem Harvard Associate Professor für Biologie Daniel Hartl, dem Professor für Biologie, und dem Studenten Todd Sangster ’00 von Harvard und J. Spencer Johnston von der Texas A&M University.

Die Messungen sind knifflig und es müssen einige Annahmen über die DNA gemacht werden. Zum Beispiel mussten Forscher erraten, welche DNA wirklich Schrott ist, und dann daraus schließen, welche Deletionen und Insertionen über Millionen von Jahren darin vorgenommen wurden. Aber diese Methode führt zu so faszinierenden Ergebnissen, dass Petrov sie weiterhin verwenden möchte, um das Genom von Menschen, Amöben, Zwiebeln und anderen Arten zu überprüfen.

” Ich freue mich, zumindest eine Teillösung für ein so lange bestehendes Problem zu finden,” Petrov. “Die Leute werden weiterhin darüber streiten, ob diese DNA wirklich Junk-DNA ist oder ob sie etwas für den Organismus tut. Das ist noch unentschieden, aber das Pendel ist jetzt in Richtung Schrott geschwungen.”

Müll oder nicht, Wissenschaftler wissen immer noch nicht, warum manche Organismen ihn schneller loswerden als andere. Aber zumindest wissen wir jetzt, warum weniger DNA als eine Zwiebel uns nicht in einen Überlebensnachteil bringt.


Y-Chromosom ist mehr als ein Geschlechtsschalter

Das kleine, stämmige Y-Chromosom – das von männlichen Säugetieren, aber nicht von Weibchen besessen wird und oft abgetan wird, dass es nicht mehr als die Bestimmung des Geschlechts eines sich entwickelnden Fötus bewirkt – kann einen großen Einfluss auf die menschliche Biologie haben. Zwei unabhängige Studien kamen zu dem Schluss, dass das vor Millionen von Jahren geschrumpfte Geschlechtschromosom die Handvoll Gene behält, die es nicht zufällig besitzt, sondern weil sie für unser Überleben entscheidend sind. The findings may also explain differences in disease susceptibility between men and women.

“The old textbook description says that once maleness is determined by a few Y chromosome genes and you have gonads, all other sex differences stem from there,” says geneticist Andrew Clark of Cornell University, who was not involved in either study. “These papers open up the door to a much richer and more complex way to think about the Y chromosome.”

The sex chromosomes of mammals have evolved over millions of years, originating from two identical chromosomes. Now, males possess one X and one Y chromosome and females have two Xs. The presence or absence of the Y chromosome is what determines sex—the Y chromosome contains several genes key to testes formation. But while the X chromosome has remained large throughout evolution, with about 2000 genes, the Y chromosome lost most of its genetic material early in its evolution it now retains less than 100 of those original genes. That’s led some scientists to hypothesize that the chromosome is largely indispensable and could shrink away entirely.

To determine which Y chromosome genes are shared across species, Daniel Winston Bellott, a biologist at the Whitehead Institute for Biomedical Research in Cambridge, Massachusetts, and colleagues compared the Y chromosomes of eight mammals, including humans, chimpanzees, monkeys, mice, rats, bulls, and opossums. The overlap, they found, wasn’t just in those genes known to determine the sex of an embryo. Eighteen diverse genes stood out as being highly similar between the species. The genes had broad functions including controlling the expression of genes in many other areas of the genome. The fact that all the species have retained these genes, despite massive changes to the overall Y chromosome, hints that they’re vital to mammalian survival.

“The thing that really came home to us was that these ancestral Y chromosome genes—these real survivors of millions of years of evolution—are regulators of lots of different processes,” Bellott says.

Bellott and his colleagues looked closer at the properties of the ancestral Y chromosome genes and found that the majority of them were dosage-dependent—that is, they required two copies of the gene to function. (For many genes on the sex chromosomes, only one copy is needed in females, the copy on the second X chromosome is turned off and in males, the gene is missing altogether.) But with these genes, the female has one on each X chromosome and the male has a copy on both the X and Y chromosomes. Thus, despite the disappearance of nearby genes, these genes have persisted on the Y chromosome, the team reports online today in Natur.

“The Y chromosome doesn’t just say you’re a male it doesn’t just say you’re a male and you’re fertile. It says that you’re a male, you’re fertile, and you’re going to survive,” Bellott explains. His group next plans to look in more detail at what the ancestral Y chromosome genes do, where they’re expressed in the body, and which are required for an organism’s survival.

In a second Natur paper, also published online today, another group of researchers used a different genetic sequencing approach, and a different set of mammals, to ask similar questions about the evolution of the Y chromosome. Like Bellott’s paper, the second study concluded that one reason that the Y chromosome has remained stable over recent history is the dosage dependence of the remaining genes.

“Knowing now that the Y chromosome can have effects all over the genome, I think it becomes even more important to look at its implications on diseases,” Clark says. “The chromosome is clearly much more than a single trigger that determines maleness.” Because genes on the Y chromosome often vary slightly in sequence—and even function—from the corresponding genes on the X, males could have slightly different patterns of gene expression throughout the body compared with females, due to not only their hormone levels, but also their entire Y chromosome. These gene expression variances could explain the differences in disease risks, or disease symptoms, between males and females, Clark says.


The first fraction of ejaculate is the most effective for conception

Sperm in the first fraction of ejaculate are more numerous, move more and present better quality DNA than those lagging behind. This is the conclusion of a study led by the Ginemed fertility clinic, which confirms that while the objective of the first fraction is to fertilize the egg, the second phase is so that no sperm from any other male has a chance to fertilize it.

A study led by the Ginemed Assisted Human Reproduction Clinic analyses the advantages of using fractions of ejaculate separately in in-vitro fertilization as a way to improve the sample of the semen.

The researchers' hypothesis was that, comparing the different fractions of semen in an ejaculation, the first would contain sperm with better seminal parameters and could be used as an effective method for selecting sperm prior to fertilization.

"Ejaculate has always been considered as a whole. However, we believe that it is divided into two quite different phases due to its composition and physiological functions, aimed at achieving two equally important actions in terms of reproduction," María Hebles, co-director of the reproduction laboratory at the Ginemed Clinic in Seville and lead author of the study, explains.

The first objective of ejaculate would be to fertilize the egg and the second so that no other male has the opportunity to fertilize it. Therefore, the first fraction is characterised as having protective components such as zinc, whereas the second contains elements that can cause damage to sperm.

However, for their use in assisted reproduction techniques, the liquid is normally collected in a single container, and therefore both phases are mixed together. This could have a detrimental effect on the sperm population," adds Hebles.

Based on this, the specialists asked 40 participants to collect the ejaculate separately into two containers, one for each phase. They then separated the first and the second phase and studied the characteristics of the sperm in each of them.

Data suggests that the first phase contains an enhanced subpopulation of sperm, with less sperm DNA fragmentation. Therefore, the use of sperm from this fraction can have a positive effect on fertilization and embryonic development.

"As we were expecting, the sperm from the first fraction of ejaculate were faster moving and the count was higher, and more importantly, they had higher DNA integrity than sperm from the second phase," says the researcher.

In light of the results, the experts now have a protocol requesting all patients to collect the ejaculate in two fractions, "improving the quality of the sperm used for fertilization simply and at no cost at all," Hebles adds.

Ejaculation phases

The fluid expressed during ejaculation is composed of various fragments, shared between a pre-ejaculation phase and the first and the second fraction of the ejaculate. Although there are no definitive studies to this regard, the pre-ejaculatory phase or pre-seminal fluid does not contain sperm it is a colourless secretion from the Cowper's glands which is expelled to lower the acidity of the urethra.

On the other hand, the first fraction represents between 15 and 45% of ejaculate volume, is rich in sperm, acid phosphatase, citric acid, magnesium and zinc, which effectively protect the sperm. The second fraction consists of the remaining volume, between 70 and 90% and is composed of secretions from the seminal vesicles rich in reactive oxygen species which have a negative effect on the seminal characteristics.


The germlines of male monozygotic (MZ) twins: Very similar, but not identical

Burkhard Rolf , Michael Krawczak , in Forensic Science International: Genetics , 2021

2 From a thought experiment to a proof-of-principle

In the context of paternity testing involving one of an MZ twin pair as putative father, the thought experiment by Krawczak et al. [ 1 ] suggested the use of WGS to systematically search for those variants in the offspring genome that are absent from the genomes of the mother and one twin, followed by a sufficiently sensitive (i.e. PCR-based) test for the presence of these mutation(s) in a (sperm) sample from each twin. Based upon developmental biology and statistical theory, the authors predicted >80 % chance for this strategy to identify at least one germline-discriminating DNA variant, thereby solving the case if paternity had been confirmed for either of the twins beforehand by classical STR analysis .

Two years later, a group at Eurofins Genomics and Forensics Campus Ebersberg, Germany, undertook a proof-of-principle study in which WGS and confirmatory Sanger sequencing of sperm samples from an MZ twin pair and of a blood sample from a child of one of the twins revealed five de novo single nucleotide substitutions carried by the father and child, but not the uncle [ 8 ]. This report subsequently prompted an involvement of the group, by courts and law enforcement agencies, into similar cases both nationally and internationally.

Included in the cases worked up by Eurofins was Commonwealth of Massachusetts vs Mc Nair, an incident of criminal sexual assault that made headlines in the US over a decade ago. Within nine days in 2004, two women aged 19 and 23 were abducted and raped by two unknown men in Boston, MA. The second victim saved a condom used by one of the attackers and a sperm sample could be recovered from the evidence. Police investigations led to the identification of a suspect in 2007, Dwayne Mc Nair, who matched the sperm DNA profile but who was not arrested at the time because he had an MZ twin brother who shared his STR profile. When Dwayne Mc Nair was finally arrested in 2012, the case was prolonged still further because of the presence of the MZ twin. In 2014, the group at Eurofins provided the police with the results of a WGS-based DNA analysis that allowed the evidence sperm sample to be attributed unambiguously to the suspect, and that excluded his MZ twin brother. However, while the court found during the pre-trial hearing that the laboratory and statistical analyses were based upon generally accepted and valid scientific principles, the judge decided not to admit the DNA data at trial because the procedure did not fully comply with the Daubert standard for expert witness testimony. The argument was that named principles had not been combined before in exactly the same way for exactly the same purpose (i.e. to identify a sperm donor among MZ twin brothers), as would have been required for their joint application to count as sufficiently reliable and generally accepted. In any case, the second offender (who was not Dwayne Mc Nair’s MZ twin brother) had been identified in the meantime and pleaded guilty. He testified that Dwayne Mc Nair, but not his MZ twin brother, had joined him in the attacks and, in February 2018, the former was sentenced to 16 years in prison.


So funktioniert das DNA-Profiling

Der Begriff "DNA", der einst nur von Wissenschaftlern verwendet wurde, ist zu einem alltäglichen Teil unseres Wortschatzes geworden. Es ist fast unmöglich, sich der Auswirkungen nicht bewusst zu sein, die die Verwendung von DNA auf alles hatte, vom Gerichtssystem bis zur Genealogie. Es ist auch fast unmöglich, sich der Kontroverse nicht bewusst zu sein. Nun, da wir theoretisch jeder ein Profil haben könnten, das uns allein durch unsere DNA identifizieren kann, machen sich viele Leute Sorgen darüber, wie dieses Profil verwendet werden könnte.

Sie haben wahrscheinlich eine gute Vorstellung davon, was DNA ist – wenn nicht, lesen Sie Wie DNA funktioniert für die ganze Geschichte. Was Sie jedoch möglicherweise nicht genau wissen, ist, welche Art von Informationen DNA-Beweise liefern, wie sie verarbeitet und analysiert werden. Hier kommt das DNA-Profiling ins Spiel.


Roger Tully/Stone/Getty Images
Als Teil des DNA-Profiling-Prozesses untersucht ein Techniker das DNA-Sequenzierungsgel.

In jeder Situation, in der DNA verwendet werden kann, muss ein DNA-Profil erstellt werden. Auch bekannt als DNA oder genetische Typisierung, ist DNA-Profiling einfach die Sammlung, Verarbeitung und Analyse von VNTRs -- einzigartige Sequenzen auf den Loci (Bereich auf einem Chromosom). VNTR steht für Variable Number Tandem Repeats – was bedeutet, dass die Anzahl der Tandem-Repeats oder Nukleotidpaare variiert. Die meisten DNA-Sequenzen bei verschiedenen Menschen sehen zu ähnlich aus, um sie voneinander unterscheiden zu können. Nach der Verarbeitung ergeben VNTRs jedoch Bänder, die eindeutig genug sind, um zur Identifizierung verwendet zu werden. Diese Unterschiede wurden 1984 von Dr. Alec Jeffreys entdeckt, als er sich die Ergebnisse eines Experiments ansah, bei dem DNA verschiedener Familienmitglieder eines seiner Labortechniker verwendet wurde.

Bis 1987 – als die Technik kommerzialisiert wurde – war Jeffreys' Labor das einzige weltweit, das DNA-Fingerabdrücke durchführte (der ursprüngliche Name für DNA-Profiling, der aufgrund der Verwechslung mit dem tatsächlichen Fingerabdruck geändert wurde).

Obwohl dies einfach genug klingt, gibt es tatsächlich mehrere verschiedene Techniken, um ein DNA-Profil zu erstellen, und es entstehen ständig neue Technologien. Wir werden uns diese Techniken als nächstes ansehen.

Wenn alle zu einem ähnlichen Ergebnis kommen sollen – einem einzigartigen DNA-Profil – warum gibt es dann so viele verschiedene Analysetechniken? Welche Technik zu verwenden ist, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter Kosten, verfügbare Zeit für die Analyse sowie Qualität und Menge der verfügbaren DNA-Probe.

Die erste Methode zur Erstellung eines DNA-Profils war RFLPoder Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus. RFLP wird heute nicht mehr so ​​häufig verwendet, da eine große DNA-Probe erforderlich ist – bis zu 25 Haare oder ein nickelgroßer Fleck Körperflüssigkeit – und die Fertigstellung bis zu einem Monat dauern kann [Quelle: Baden]. Es erfordert auch die Untersuchung mehrerer Abschnitte des DNA-Strangs, um Variationen zu finden, was zeitaufwändig ist und mehr Raum für menschliches Versagen lässt. Einige der Schritte für die RFLP-Analyse werden auch bei anderen Arten der DNA-Profilerstellung verwendet. Für RFLP sind die Schritte:

  1. Trennen Sie weiße und rote Blutkörperchen mit einer Zentrifuge.
  2. Extrahieren Sie DNA-Kerne aus den weißen Blutkörperchen. Dazu werden die Zellen in heißem Wasser gebadet, dann Salz hinzugefügt und die Mischung wieder in die Zentrifuge gegeben [Quelle: University of Arizona].
  3. DNA-Strang mit a . in Fragmente schneiden Restriktionsenzym.
  4. Legen Sie Fragmente in ein Ende eines Bettes aus Agarosegel mit Elektroden drin. Agarosegel wird aus Agar-Agar hergestellt, einer Algenart, die beim Auflösen in kochendem Wasser zu Gelatine wird.
  5. Verwenden Sie einen elektrischen Strom, um die DNA-Segmente nach Länge zu sortieren. Dieser Vorgang heißt Agarose-Gelelektrophorese. Elektrophorese bezieht sich auf den Vorgang, bei dem die negativ geladenen Moleküle mit Elektrizität durch das Gel bewegt werden. Kürzere Segmente entfernen sich weiter von ihrer ursprünglichen Position, während längere Segmente näher bleiben. Die Segmente richten sich in parallelen Reihen aus.
  6. Verwenden Sie ein Blatt Nitrozellulose oder Nylon, um die DNA zu blotten. Das Blatt ist gefärbt, so dass die unterschiedlichen Längen der DNA-Banden mit bloßem Auge sichtbar sind. Durch Bestrahlung des Blechs wird ein Autoradiographie is created. Dies ist ein Bild auf einem Röntgenfilm, das das Zerfallsmuster der Strahlung hinterlassen hat. Das Autoradiogramm mit seinen markanten dunklen parallelen Banden ist das DNA-Profil.

PCR (Polymerase-Kettenreaktion)-Analyse ist heute in der Regel der erste Schritt bei der Erstellung eines DNA-Profils. PCR kann eine kleine DNA-Menge replizieren, um eine größere Probe für die Analyse zu erzeugen. Dies geschieht in einem sich wiederholenden Vorgang, der etwa fünf Minuten dauert. Zuerst ein hitzestabile DNA-Polymerase -- ein spezielles Enzym, das an die DNA bindet und deren Replikation ermöglicht -- wird hinzugefügt. Als nächstes wird die DNA-Probe auf 200 Grad F (93 Grad C) erhitzt, um die Fäden zu trennen. Dann wird die Probe abgekühlt und wieder erhitzt. Durch erneutes Erhitzen wird die Anzahl der Kopien verdoppelt. Nachdem dieser Vorgang etwa 30 Mal wiederholt wurde, ist genügend DNA für die weitere Analyse vorhanden.

PCR ist der erste Schritt bei der Analyse STRs (Kurze Tandem-Wiederholungen), die sehr klein sind, spezifisch Allele in einer Tandemwiederholung mit variabler Anzahl (VNTR). Allele sind Genpaare, die abwechselnd an einer bestimmten Stelle auftreten, oder Orte, auf einem Chromosom. STRs werden in How DNA Evidence Works näher erläutert. Die Analyse von STRs ist genauer als die RFLP-Technik, da sie aufgrund ihrer geringen Größe leichter zu trennen und zu unterscheiden sind.

Eine Variation der STR-Analyse ist Y-STR. Es werden nur STRs analysiert, die auf dem Y-Chromosom (das nur Männer haben) gefunden werden. Die STR-Analyse ist nützlich, wenn die Probe gemischte DNA (von Männern und Frauen) enthält oder in Fällen von sexuellen Übergriffen mit einem männlichen Angreifer. Y-STR wird ansonsten wie ein normaler STR verarbeitet.

AmpFLP, amplifizierter Fragmentlängenpolymorphismus, ist eine weitere Technik, die PCR verwendet, um DNA zu replizieren. Wie RFLP verwendet es zunächst ein Restriktionsenzym. Anschließend werden die Fragmente mittels PCR amplifiziert und mittels Gelelektrophorese sortiert. Der Vorteil von AmpFLP gegenüber anderen Techniken besteht darin, dass es automatisiert werden kann und nicht viel kostet. Die DNA-Probe muss jedoch von hoher Qualität sein, da sonst Fehler auftreten können, was bei den meisten DNA-Analysetechniken der Fall ist. Analysten können die längeren Stränge auseinanderhalten, weil sie sich eng zusammenschließen.

In diesem Artikel werden wir uns ansehen, wie DNA-Profile verwendet werden und warum dies zu Kontroversen führt.

Verwendung von DNA-Profilen in der Strafverfolgung

DNA ist oft in den Nachrichten, aber eine der jüngsten Geschichten enthielt einen neuen Begriff: Touch-DNA. Obwohl es neu in den Medien ist, gibt es Touch-DNA schon seit mehreren Jahren. DNA wird normalerweise aus Körperflüssigkeiten wie Blut und Sperma gewonnen, die oft durch die hinterlassenen Flecken lokalisiert werden. Touch-DNA beinhaltet die Gewinnung von DNA aus Hautzellen, die der Täter hinterlassen hat.

Im Fall JonBenet Ramsey kratzten die Ermittler an Kleidung, die JonBenet getragen hatte. Es gab genügend Beweise an zwei verschiedenen Stellen, um ein DNA-Profil zu erstellen, das mit einem bereits aus Blut erstellten übereinstimmte – beide gehören zu einem Mann, der nicht mit JonBenet verwandt ist. Dies überzeugte die Staatsanwälte, dass die Familie Ramsey nicht für den Tod von JonBenet verantwortlich sein konnte.

Wie geht es nach der Erstellung des Profils weiter? Es hängt wirklich davon ab, wie das DNA-Profil verwendet werden soll. Wenn es aus DNA erstellt wurde, die in einer strafrechtlichen Untersuchung gefunden wurde, geben Staatsanwälte in den Vereinigten Staaten es in CODIS, das Combined Data Index System, ein. CODIS ist ein Computerprogramm des FBI, das Datenbanken im ganzen Land betreibt. Diese Datenbanken enthalten mehr als fünf Millionen Profile. CODIS enthält mehrere verschiedene Indizes:

  • Die Täterindex enthält die Profile von Personen, die wegen verschiedener Straftaten verurteilt wurden. Die Straftaten, die zur Aufnahme in den Täterindex führen, variieren je nach Bundesland und reichen von bestimmten Vergehen über Sexualdelikte bis hin zu Mord.
  • Die Verhafteter Index enthält Profile von Personen, die wegen bestimmter Gewaltverbrechen festgenommen wurden. Die genauen Verbrechen variieren auch je nach Bundesland.
  • Die Forensischer Index enthält Profile aus Tatortbeweisen, einschließlich Blut, Speichel, Sperma und Gewebe.
  • Die Vermissten-Index besteht aus zwei Indizes: Unidentified Persons, das die aus den Überresten unbekannter Personen geborgenen Profile enthält, und Reference, das Profile von Angehörigen vermisster Personen enthält. Diese beiden Indizes werden regelmäßig miteinander verglichen, um festzustellen, ob die Überreste einer vermissten Person geborgen wurden.


Foto mit freundlicher Genehmigung: Federal Bureau of Investigation (FBI)
Dies ist ein Beispiel für ein DNA-Profil in der CODIS-Datenbank des FBI.

CODIS verwendet Algorithmen 13 verschiedene STR-Standorte zu vergleichen, plus einen, der das Geschlecht der betreffenden Person bestimmt. Es enthält Regeln und Sicherheitsvorkehrungen zum Schutz der Privatsphäre von Personen, deren Profile in der Datenbank enthalten sind. Die übereinstimmenden Algorithmen – die von einem Analysten bestätigt werden müssen – können Hinweise für die Strafverfolgung liefern oder sogar einen potenziellen Angreifer identifizieren. Der Nachteil der Verwendung von CODIS ist, dass es nur so stark ist wie die Anzahl der enthaltenen Profile, und es gibt einen Rückstand von mehr als einer Million Profile, die eingegeben werden müssen.

Staatsanwälte können auch DNA-Experten einsetzen, um Profile abzugleichen, während sie Fälle erstellen, in denen ein hohes Maß an Sicherheit des Angreifers besteht. Das DNA-Profiling wird jedoch immer mehr für Personen verwendet, die vor seiner allgemeinen Verwendung, die Ende der 1980er Jahre begann, verurteilt wurden. Seit Anfang der 1990er Jahre können verurteilte Kriminelle im Rahmen ihres Berufungsverfahrens die neueste DNA-Profiling-Technologie nutzen. Die meisten Bundesstaaten haben Gesetze, die ausdrücklich die Rechte verurteilter Krimineller auf DNA-Tests beschreiben. In einigen Fällen können Personen jederzeit zusätzliche Tests anfordern, in anderen müssen sie dies innerhalb weniger Jahre nach ihrer Verurteilung tun.

Die Aufmerksamkeit für DNA-Tests nach der Verurteilung begann mit einem Bericht des National Institute of Justice aus dem Jahr 1996, der 28 wegen Vergewaltigung und Mordes verurteilte Personen ins Rampenlicht stellte, die aufgrund späterer DNA-Tests freigesprochen wurden. Seit 1989 wurden mehr als 218 verurteilte Kriminelle freigelassen, nachdem DNA-Tests ihre Unschuld bewiesen hatten. In 84 dieser Fälle wurde der wahre Täter identifiziert [Quelle: The Innocence Project].

Verwendung von DNA-Profilen in der Genealogie


Kimberly Butler/Time Life Pictures/Getty Images
DNA-Profile, die verwendet wurden, um die Abstammung abzugleichen, verbanden Julia Jefferson Westerinen mit dem dritten Präsidenten der Vereinigten Staaten. Der Ururgroßvater von Frau Westerinen war Eston Jefferson, der Sohn von Thomas Jefferson und Sally Hemings.

Neben Strafprozessen und Berufungsverfahren ist die Erstellung von DNA-Profilen zu einem wichtigen Instrument in der Genealogie geworden. Viele Unternehmen bieten zu diesem Zweck DNA-Profiling an. Einer der größten, Family Tree DNA, verwendet Y-SRT-Tests zur Bestimmung der väterlichen Abstammung und mtDNA (mitochondriale DNA-Tests) zur Bestimmung der mütterlichen Abstammung. Wenn ein Embryo gezeugt wird, stammen seine Mitochondrien – Strukturen innerhalb von Zellen, die Energie aus Nahrung umwandeln – aus der Eizelle der Mutter, während das Sperma des Vaters nur nukleare DNA beisteuert [Quelle: Human Genome Project, U.S. National Library of Medicine]. Weitere Informationen zu mtDNA finden Sie unter Funktionsweise von DNA-Beweisen.

Auch die Erstellung und Speicherung von DNA-Profilen ist sehr umstritten. Da sich die von CODIS durchsuchten Datenbanken um Profile von mehr als nur verurteilten Kriminellen erweitert haben, machen sich einige Leute Sorgen darüber, was Strafverfolgungsbehörden, die Regierung oder sogar private Unternehmen mit den Informationen anfangen können. Sobald sich Ihr Profil in einer Datenbank befindet, kann es nur per Gerichtsbeschluss entfernt werden. Wenn Sie jedoch eine private Datenbank zum Zwecke der Ahnenforschung verwenden, können Sie die Entfernung Ihres Profils beantragen.

Im April 2008 wurde das Gesetz zur Diskriminierung genetischer Informationen in Kraft gesetzt. Es soll Versicherungsunternehmen und Arbeitgeber davon abhalten, Menschen zu diskriminieren, die möglicherweise genetisch für eine Krankheit prädisponiert sind. Weitere Informationen darüber, was Erweiterungen von DNA-Datenbanken für die Zukunft bedeuten könnten, finden Sie unter Wie zukünftige Kriminalitätsdatenbanken funktionieren werden.

Die Profile unterscheiden sich in der Menge an Details, die sie liefern können und wie weit zurück in Ihrer Vorfahren sie eine Übereinstimmung bestimmen können. Ein Y-DNA67 zum Beispiel kann eine extrem enge Verbindung zwischen den Vorfahren zeigen. Es testet das Y-Chromosom auf genetische Übereinstimmungen zwischen Männern. Eine perfekte Übereinstimmung von 67 Markern auf dem DNA-Strang jeder Person bedeutet, dass sie in der jüngeren Geschichte einen gemeinsamen Vorfahren haben [Quelle: Family Tree DNA]. Family Tree DNA unterhält Datenbanken von Personen, die nach Vorfahren suchen, und wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, werden beide Parteien benachrichtigt.

Obwohl DNA-Profile die Abstammung aufdecken können, führen Unternehmen, die sich darauf spezialisiert haben, keine Tests speziell zum Aufspüren erblicher Defekte oder Krankheiten durch. Gentests, die mehr als nur DNA-Profile beinhalten, helfen jedoch, erbliche Veranlagungen für einige Krankheiten und Geburtsfehler aufzudecken. Bei genetischen Tests wird DNA profiliert und zusammen mit RNA, Proteinen und anderen Faktoren analysiert.

DNA-Profiling kann also sehr nützlich sein, aber wie genau ist es bei der Bestimmung einer Übereinstimmung? Family Tree DNA behauptet, dass es im Falle einer Übereinstimmung mit einem Vorfahren mit einer "99,99-prozentigen Wahrscheinlichkeit von ja oder einer 100-prozentigen Wahrscheinlichkeit, dass keine Beziehung bestand" feststellen kann [Quelle: Family Tree DNA]. Das scheint ziemlich unwiderlegbar, aber DNA-Profile, insbesondere in Kriminalfällen, sind nicht unfehlbar. Im nächsten Abschnitt werden wir uns einige der Kontroversen im Zusammenhang mit dem DNA-Profiling ansehen.

Kontroverse beim DNA-Profiling

Als das DNA-Profiling erstmals in Strafverfahren eingesetzt wurde, war es für Staatsanwälte und Verteidiger sowie die von ihnen beauftragten Sachverständigen oft schwierig, den Geschworenen die Bedeutung ihres DNA-Abgleichs zu erklären. Fingerabdrücke werden von den meisten Menschen immer noch als eiserne Methode angesehen, um jemanden zu identifizieren, aber ein Experte, der über Fingerabdrücke aussagt, diskutiert sie in Bezug auf "Ähnlichkeitspunkte". die allgemeine Bevölkerung. Dies verwirrte die Jury oft oder wurde falsch interpretiert.


Rob Melnychuk /PhotoDisc/Getty Images
Ein Wissenschaftler betrachtet ein Autoradiogramm, eine der ersten Methoden zur DNA-Profilerstellung.

Ein Sachverständiger, der für die Staatsanwaltschaft über DNA-Profile aussagt, könnte beispielsweise sagen, dass das aus den Tatortbeweisen erstellte DNA-Profil mit einer Wahrscheinlichkeit von 4 bis 5 (oder einer Wahrscheinlichkeit von 80 Prozent) mit dem aus der Probe des Angeklagten erstellten DNA-Profil übereinstimmt. Zu sagen, dass die Wahrscheinlichkeit der Übereinstimmung 80 Prozent beträgt, ist jedoch nicht dasselbe, als zu sagen, dass die Wahrscheinlichkeit der Schuld des Angeklagten 80 Prozent beträgt.

Auf der anderen Seite könnte ein Experte, der über DNA-Profiling für die Verteidigung aussagt, etwas sagen wie: „Die Wahrscheinlichkeit, dass die DNA dieser Person am Tatort gefunden wurde, aber das Verbrechen nicht begangen hat, beträgt 1 zu 10 (oder 10 Prozent). " Das ist keine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, aber es berücksichtigt nicht die Tatsache, dass es sich bei dem Angeklagten nicht um eine zufällig von der Straße gerissene Person handelt. Es ist nicht wahrscheinlich, dass das DNA-Profil der einzige Grund ist, warum er oder sie wegen des Verbrechens festgenommen wurde. DNA ist nur ein Teil in einem sehr großen Puzzle.

Das DNA-Profiling und seine Interpretation sind in die Kritik geraten. Die RFLP-Analyse wurde teilweise wegen der Fehlermöglichkeit abgebrochen. Das Risiko einer zufälligen Übereinstimmung mit RFLP beträgt 1 zu 100 Milliarden. In Laborumgebungen ist dieses Risiko jedoch wahrscheinlich höher, da Techniker ähnliche Muster möglicherweise falsch als identisch einstufen oder die Analyse auf andere Weise falsch durchführen. Eine 2002 von der University of Texas durchgeführte Studie zur Genauigkeit von DNA-Labors in den Vereinigten Staaten zeigte, dass 1 von 100 Profilen ein falsches Ergebnis liefern kann.

Die STR-Analyse ist nicht so subjektiv, aber jedes DNA-Profil kann ein falsches Ergebnis liefern, wenn es kontaminiert ist. Obwohl keine Fälle dokumentiert sind, in denen ein Labormitarbeiter eine DNA-Probe absichtlich kontaminiert hat, wurden DNA-Proben von Kriminellen kontaminiert oder sogar gefälscht, um einer strafrechtlichen Verfolgung zu entgehen. 1992 wurde Dr. John Schneeberger beschuldigt, eine seiner Patienten vergewaltigt zu haben, während sie sediert war. Aus der Probe, die er dem Opfer hinterlassen hatte, wurde ein DNA-Profil erstellt. Ein Profil aus einer Blutprobe stimmte nicht mit der Tatortprobe überein, und der Fall wurde abgeschlossen. Das Opfer blieb hartnäckig, und schließlich wurde Dr. Schneeberger verurteilt, nachdem weitere DNA-Proben eine Übereinstimmung zeigten. Er konnte das anfängliche Spiel vermeiden, indem er einen Abfluss in seinen Arm implantierte, der mit dem Blut eines anderen Mannes und einem Antikoagulans gefüllt war, und den Techniker, der sein Blut abnahm, geschickt dazu brachte, dies von dieser Stelle aus zu tun.

Letztendlich hat sich das DNA-Profiling als erstaunliches Werkzeug erwiesen. Es ist jedoch nur eines von vielen Werkzeugen, die verwendet werden, um die Wahrheit bei strafrechtlichen Ermittlungen, genealogischen Recherchen und Tests auf Krankheiten zu finden. Es gibt selten eine 100-prozentige Sicherheit von etwas.

Weitere Informationen zum DNA-Profiling und verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.


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