Ein Chromosom ist ein Paket, das einen Teil des Genoms enthält, d.h. es enthält einige der Gene eines Organismus. Das wichtige Wort hier ist „Paket“: Chromosomen helfen einer Zelle, eine große Menge an genetischer Information ordentlich, organisiert und kompakt zu halten.
Chromosomen bestehen aus DNA und Proteinen. Die meisten Lebewesen haben Chromosomen, die linear sind, wie Stücke eines Fettfadens, und im Zellkern aufbewahrt werden, einem kugelförmigen Beutel innerhalb der Zelle.
Wie viele Chromosomen haben Organismen?
Bei einigen sehr einfachen Lebensformen, wie z. B. Bakterien, ist das gesamte Genom in einem einzigen Chromosom verpackt. Andere Organismen mit Genomen, die tausend- oder sogar millionenfach größer sind als die von Bakterien, verteilen ihr Erbgut auf eine Reihe verschiedener Chromosomen. Von wie vielen Chromosomen wir genau sprechen, hängt von der jeweiligen Art ab. Eine Stechmücke hat 6 Chromosomen, eine Erbsenpflanze 14, eine Sonnenblume 34, ein Mensch 46 und ein Hund 78.
Nah verwandte Arten haben in der Regel eine ähnliche Anzahl von Chromosomen. Schimpansen, unsere nächsten Verwandten, haben zum Beispiel 48 Chromosomen in jeder ihrer Zellen. Aber abgesehen von dieser allgemeinen Regel gibt es kaum einen Grund für die Anzahl der Chromosomen einer Art. Es wäre praktisch, wenn es eine Art „Evolutionsleiter“ gäbe, bei der komplexere Organismen mehr Chromosomen hätten, aber so funktioniert die Natur nicht. Goldfische, die ihre Tage damit verbringen, im Kreis zu schwimmen, träge Blasen zu pusten und in Erwartung von Fischflocken in der Nähe des oberen Randes ihres Beckens zu schweben, sind mit 94 Chromosomen ausgestattet. Katzen mit ihren ausgefeilten Jagdtechniken und ihren tausend Möglichkeiten, Menschen schnurrend zu manipulieren, haben nur 38.
Was unterscheidet ein Chromosom von einem anderen?
Auch wenn die Chromosomen im Wesentlichen gleich aussehen, unterscheiden sie sich leicht in Größe und Form. Wenn Chromosomen mit Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt werden, zeigen sie außerdem charakteristische Muster aus hellen und dunklen Streifen. Diese subtilen Unterschiede ermöglichen es Zellbiologen, verschiedene Chromosomen voneinander zu unterscheiden, ähnlich wie Feldbiologen lernen, die Mitglieder einer Walschar anhand der Markierungen und Narben auf ihren Flossen zu unterscheiden.
Das größte Chromosom eines Organismus wird im Allgemeinen als Chromosom 1 bezeichnet, das nächstgrößere als Chromosom 2 und so weiter. Verschiedene Chromosomen enthalten verschiedene Gene. Das heißt, jedes Chromosom enthält einen bestimmten Teil des Genoms. Beim Menschen beispielsweise befindet sich das Gen für Alpha-Globin, einen Teil des Hämoglobin-Proteins, das in den roten Blutkörperchen Sauerstoff transportiert, auf Chromosom 16. Das Gen für Beta-Globin, den anderen Teil des Hämoglobin-Proteins, befindet sich auf Chromosom 11.
Gefärbte Chromosomen können fotografiert und nach Größe geordnet werden, um einen Karyotyp zu erstellen, eine Tabelle, die Wissenschaftler zur Untersuchung von Chromosomen verwenden. Ein Karyotyp ist nicht detailliert genug, um Auskunft über die einzelnen Gene auf einem Chromosom zu geben, aber er kann Aufschluss darüber geben, ob die Chromosomen als Ganzes in Ordnung sind, und er kann Ärzten helfen, Krankheiten zu diagnostizieren und zu verstehen. Zum Beispiel haben Menschen mit Down-Syndrom zu viele Chromosomen, und Chromosomenumlagerungen (wenn ein Teil eines Chromosoms abbricht und sich an ein anderes Chromosom anlagert) werden mit bestimmten Krebsarten in Verbindung gebracht.
Ein kurzer Blick auf einen Karyotyp verrät Ihnen eine der wichtigsten Fakten über Chromosomen: Sie kommen in Paaren vor. Die Mitglieder eines Paares haben die gleiche Größe und Form, und sie haben die gleichen Bändermuster. Mit anderen Worten: Jeder Mensch besitzt zwei Kopien von Chromosom 1, zwei Kopien von Chromosom 2 und so weiter. Menschliche Zellen enthalten 23 Chromosomenpaare.
Die meisten Chromosomen eines Organismus, im Allgemeinen alle bis auf ein Paar, werden Autosomen genannt, die bei Männern und Frauen gleich sind. Der Mensch hat 22 Paare von Autosomen.
Viele Organismen haben auch ein Paar Geschlechtschromosomen, die sich bei Männchen und Weibchen unterscheiden. Beim Menschen hat eine Frau zwei identische Geschlechtschromosomen. Das Männchen hat ein Geschlechtschromosom, das dem weiblichen gleicht, und eines, das kleiner und anders geformt ist. In der wissenschaftlichen Kurzform werden die Geschlechtschromosomen der Frau als XX und die des Mannes als XY bezeichnet.
Die Geschlechtschromosomen vieler anderer Arten haben ein ähnliches Muster, aber das ist nicht die einzige Möglichkeit. Bei Grashüpfern haben die Weibchen zwei identische Geschlechtschromosomen, während die Männchen nur ein Geschlechtschromosom haben und als XO bezeichnet werden. Bei Vögeln, Schmetterlingen und Motten sind es die Männchen, die zwei identische Geschlechtschromosomen haben – sie sind XX und die Weibchen XY oder XO.