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Centimorgan

aus GenWiki, dem genealogischen Lexikon zum Mitmachen.

Das Centimorgan (abgekürzt cM) ist eine Hilfsmaßeinheit in der Genetik. Dabei bezeichnet das Centimorgan keine feste physische Länge (wie Zentimeter, Millimeter), aber es wird insbesondere in der DNA-Genealogie vereinfacht verwendet, um die Länge von DNA-Segmenten anzugeben.

Naturwissenschaftliche Definition

Ein Morgan (= 100 Centimorgan) ist definiert als die Distanz zwischen zwei Positionen auf einem Chromosom, bei der im Durchschnitt eine Rekombination zu erwarten ist. Dementsprechend sind bei 10 Centimorgan 0,1 Rekombinationen pro Meiose (bei der Bildung von Ei- oder Samenzellen) zu erwarten; vereinfacht lässt sich sagen, dass die Wahrscheinlichkeit einer Rekombination bei 10 Centimorgan etwa 10 % ist.

Im Durchschnitt entspricht ein Centimorgan etwa einer Million Basenpaaren eines Chromosoms. Dieser Wert kann aber stark variieren in Abhängigkeit von der genauen Position des betreffenden Abschnitts auf dem Chromosom und unterscheidet sich auch bei Männern und Frauen (weil bei Frauen bei der Bildung von Eizellen deutlich mehr Rekombinationen erfolgen als bei Männern bei der Bildung von Samenzellen). In Centimorgan gerechnet, entspricht die weibliche DNA etwa 4782 cM, die männliche DNA 2809 cM, während vereinfacht mit durchschnittlich 3.400 cM für die menschliche DNA gerechnet wird.

Die Abhängigkeit von der genauen Position auf einem Chromosom und die Unterschiede zwischen Männern und Frauen machen die genaue Berechnung von Centimorgan schwierig, so dass sich je nach Berechnungsweise gewisse Unterschiede ergeben. Hieraus resultieren die teilweise leicht abweichenden Angaben in Centimorgan bei Gedmatch.com, AncestryDNA, FTDNA etc.

Verwendung in der DNA-Genealogie

Grundlagen

In der DNA-Genealogie spielen Angaben in Centimorgan eine wichtige Rolle beim Matching: Der Anteil der gemeinsamen DNA wird in Centimorgan angegeben und lässt gewisse Rückschlüsse darauf zu, in welchem Grade zwei Personen miteinander verwandt sind. Je größer der Anteil der gemeinsamen DNA in cM ist, desto näher ist die Verwandtschaft. Cousins haben durchschnittlich 880 cM gemeinsame DNA, Cousins zweiten Grades (gemeinsame Urgroßeltern) rund 238 cM, Cousins dritten Grades (gemeinsame Ururgroßeltern) durchschnittlich 79 cM.

Die gemeinsame DNA nimmt anfangs von Generation zu Generation halbwegs gleichmäßig ab; je kleiner ein DNA-Segment ist, desto eher wird es über mehrere Generationen entweder intakt oder gar nicht mehr weitergegeben. Das hängt mit der Definition von Centimorgan und der stückweisen Rekombination zusammen: Ein DNA-Segment von 15 cM beispielsweise wird nur noch mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 15 % rekombiniert, also geteilt und neu zusammengesetzt, und bleibt also mit hoher Wahrscheinlichkeit erhalten. Dann wird es mit einer Wahrscheinlichkeit von je 50 % entweder an die folgende Generation weitergegeben oder nicht weitergegeben. Aus diesem Grund ist es bei gemeinsamen DNA-Segmenten in der Größenordnung zwischen 10 und 25 cM schwierig abzuschätzen, wie weit ein gemeinsamer Vorfahre entfernt ist.

Gemeinsame Segmente von über 12 cM können in der Regel als IBD (identical by descent) gelten, d.h. stammen von einem gemeinsamen Vorfahren; Segmente unter 10 cM sind mit höherer Wahrscheinlichkeit IBS oder IBC, stimmen also nur zufällig überein.

Praxis

Blaine T. Bettinger hat ausführlich untersucht, wie groß gemeinsame DNA-Segmente in Abhängigkeit vom Grad der Verwandtschaft sind; das Ergbnis des Shared cM Project in Form einer Tabelle gibt Auskunft über den durchschnittlichen Anteil gemeinsamer DNA in cM.

Auf der Basis dieser Daten kann man auch im interaktiven Tool auf DNA Painter ermitteln, wie wahrscheinlich welcher Verwandtschaftsgrad ist; dazu gibt man den Anteil der gemeinsamen DNA in cM oder Prozent ein, die für das entsprechende Match angegeben wird.