Heritabilität

Die Heritabilität (Symbol: h²) ist ein Maß für die Erblichkeit von Eigenschaften, bei deren phänotypischer Ausbildung sowohl die Genetik als auch Umwelteinflüsse eine Rolle spielen. Sie ist zwar grundsätzlich auf sämtliche genetischen Eigenschaften anwendbar; ihre praktische Anwendung ist aber fast nur bei komplexen Erbgängen und kontinuierlicher Phänotyp-Ausprägung sinnvoll.

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Die Heritabilität geht davon aus, dass komplexe Eigenschaften innerhalb einer Population normal verteilt sind und dass somit also ein Mittelwert existiert. Durch Selektion kann man nun innerhalb der Population eine Subpopulation auswählen, deren Mittelwert vom Mittelwert der Ausgangspopulation verschieden ist. Diese Differenz der Mittelwerte ist die Selektionsdifferenz.

Züchtet man nun mit den Individuen der Subpopulation, so wird sich in der Population ihrer Nachkommen wiederum ein Mittelwert der betrachteten Eigenschaft ergeben. Die Differenz zwischen diesem Mittelwert und dem Mittelwert der Ausgangspopulation ist der Selektionserfolg.

Der Quotient aus Selektionserfolg und Selektionsdifferenz definiert die Heritabilität der entsprechenden Eigenschaft. Er schwankt je nach Eigenschaft zwischen 0 und 1, kann aber auch in Prozent angegeben werden.

Heritabilitäten werden ungefähr folgendermaßen klassifiziert:

- hohe Heritabilität - über 0.45
- mittlere Heritabilität - 0.2 bis 0.4
- geringe Heritabilität - 0.01 bis 0.15

Die Heritabilität wird vor allem in der Nutztierzucht eingesetzt. In der Humanmedizin sind insbesondere eineiige Zwillinge zu Heritabilitätsschätzungen geeignet. Dabei ist folgendes Vorgehen üblich:

Ohne Messfehler und Umwelteinflüsse müssten eineiige Zwillinge identische Messwerte haben, d.h. eine Korrelation der Messwerte von 1,00 und eine Heritabilität von 1,00. Zeigen Zwillinge Abweichungen zum Zeitpunkt a, muss das auf Umwelteinflüssen beruhen, die vor dem Zeitpunkt a gewirkt und Unterschiede hervorgebracht haben, und auf Messfehlern und Einflüssen, die zum Zeitpunkt a vorhanden sind. Die Annahme, dass derartige Unterschiede und Fehlerquellen in vergleichbarer Größenordnung auch in Zukunft, bis zum Zeitpunkt b, vorhanden sein werden, erscheint plausibel und praktisch zweckmäßig. Damit ergibt sich eine Analogie zur Längsschnittkorrelation, mit der der Zusammenhang zweier Messwerte zu den Zeitpunkten a und b gemessen wird. Damit lassen sich aus den Messwerten zum Zeitpunkt a, gewichtet durch die Heritabilitäten, die Messwerte zum Zeitpunkt b und deren statistische Sicherheit schätzen.

Der Unterschied zwischen Längsschnittuntersuchungen und Heritabilitätsschätzungen besteht darin, dass bei Längsschnittstudien die Längsschnittkorrelation als Maß der statistischen Beziehung zweier Messungen zu verschiedenen Zeitpunkten direkt gemessen und errechnet wird, mit der Heritabilität die Abweichung und der Erwartungswert aus den aus der genetischen Theorie sich ergebenden Korrelationen zwischen Verwandten der gleiche Sachverhalt mit zwei Messungen zum selben Zeitpunkt indirekt erschlossen wird.

Für bestimmte praktische Fragestellungen bietet die Heritabilitätsschätzung gegenüber der Längsschnittkorrelation Vorteile: Längsschnitte dauern Jahre, Heritabilitäten lassen sich bei Zwillingspaaren oder aus Verwandtenkorrelationen sehr rasch schätzen und in der Eignungsdiagnose verwenden, wobei die Endwerte aus Querschnitten entnommen werden können.

Wenn man die lineare Kombination (durch Regressionsgleichungen) der Eignungsvariablen mit dem definierten Kriterium (Berufsleistung, sportliche Leistung, IQ usw.) bestimmt und die Interkorrelationen der Eignungsvariablen bekannt sind, so lässt sich ein Eignungsindex als Heritabilitätsindex berechnen, in den die Heritabilitäten als prognostische Wichtungen der Messwerte eingehen.

Derartige Verfahren sind in der Prognose von sportlichen Spitzenleistungen zur Anwendung gekommen.

Literatur

• Tierzucht und allgemeine Landwirtschaftslehre für Tiermediziner Kräusslich, Brem; Enke 1997; ISBN 3-432-26621-9
• Die Heritabilitäten sportlicher Tests, berechnet aus den Leistungen zehnjähriger Zwillingspaare. Leistungssport 9 (1979), S. 58-61.
• Der Heritabilitätsindex in der Begabungs- und Eignungsdiagnose bei Kindern und Jugendlichen. Leistungssport 11 (1981), S. 192-195.