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Heterozygotenvorteil: Sichelzelle und Malaria

Über diese App

Eine Population über viele Generationen: Malaria trifft AA, Sichelzellanämie SS, Mischerbige überleben am besten. Die Häufigkeit des Sichelzellallels pendelt sich bei q* = s/(s+t) ein (balancierter Polymorphismus). Mit Malaria-Schalter, Zeitlupe für Selektion und Paarung und Zufallsmodus mit Gendrift.

Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.

Balancierter Polymorphismus

Menschen mit einem Sichelzellallel (AS) sind vor schwerer Malaria geschützt, Menschen mit zwei Allelen (SS) erkranken an Sichelzellanämie. In Malariagebieten haben die Mischerbigen deshalb die höchste Fitness: AA hat 1 − s, AS 1, SS 1 − t. Bei Zufallspaarung entstehen die Genotypen im Verhältnis p², 2pq und q². Die Häufigkeit des Allels S steigt, solange es selten ist, weil es dann fast nur in begünstigten AS steckt, und sie fällt, wenn es häufig ist, weil mehr SS entstehen. Im Gleichgewicht gilt q* = s/(s + t), für s = 0,15 und t = 1 also etwa 0,13.

Was die App zeigt

Die Population erscheint als Figuren in drei Genotypfarben, gemischt oder nach Genotyp geordnet. In jeder Generation verblassen zuerst die Opfer von Malaria und Anämie, dann entsteht die neue Generation. Daneben laufen der Verlauf von q mit der Gleichgewichtslinie q*, der Anteil der Mischerbigen 2pq sowie Balken für Allele, Genotypen und Fitness. Ein Zufallsmodus rechnet mit einer endlichen Population und zeigt Gendrift.

Selbst ausprobieren

Starte mit einem seltenen Allel und sieh, wie die Kurve auf q* zuläuft, dann mit einem häufigen Allel: Sie erreicht dieselbe Linie von oben. Schalte die Malaria ab und beobachte, wie langsam das Allel danach seltener wird. Verkleinere im Zufallsmodus die Population und vergleiche mehrere Läufe: Je kleiner die Gruppe, desto stärker schwankt q um das Gleichgewicht.

Häufige Fragen

Was ist der Heterozygotenvorteil bei der Sichelzellanämie?
Mischerbige mit einem normalen und einem Sichelzellallel (AS) erkranken kaum an Sichelzellanämie und sind zugleich vor schwerer Malaria geschützt. In Malariagebieten überleben sie deshalb besser als beide Reinerbigen. Diese Überlegenheit der Heterozygoten hält das Sichelzellallel in der Population.
Warum verschwindet das Sichelzellallel nicht?
Ist das Allel selten, steckt es fast nur in Mischerbigen, die in Malariagebieten am besten überleben, und es wird häufiger. Ist es häufig, entstehen mehr Reinerbige SS, die kaum Nachkommen haben, und es wird seltener. Dazwischen stellt sich das Gleichgewicht q* = s/(s + t) ein.
Was passiert mit dem Sichelzellallel ohne Malaria?
Ohne Malaria fällt der Vorteil der Mischerbigen weg, und Selektion wirkt nur noch gegen SS. Das Allel wird dann seltener, aber nur langsam, weil es sich größtenteils in Mischerbigen versteckt. Bei t = 1 gilt q_n = q₀/(1 + n·q₀); von 0,13 aus halbiert sich die Häufigkeit erst nach etwa acht Generationen.
Was kann ich in der App Heterozygotenvorteil einstellen?
Du regelst den Malariadruck s, den Nachteil t von SS, den Startwert und den Zeitraum, schaltest die Malaria ab, lässt Generationen in Zeitlupe laufen und ordnest die Population nach Genotyp. Im Zufallsmodus wählst du die Populationsgröße und startest neue Läufe.

Fach: Biologie (Gymnasium)

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