Die Genetik (von altgriechisch γενετικός genetikos) ist ein Teilgebiet der Biologie, das sich mit den Genen, der Vererbung und der Variation in lebenden Organismen befasst.
Die Genetik befasst sich mit der molekularen Struktur und Funktion von Genen, mit dem Verhalten von Genen im Kontext einer Zelle oder eines Organismus (z. B. Dominanz und Epigenetik), mit den Mustern der Vererbung von Eltern auf Nachkommen und mit der Verteilung, Variation und Veränderung von Genen in Populationen. Da Gene für lebende Organismen universell sind, kann die Genetik auf die Untersuchung aller lebenden Systeme angewendet werden, von Viren und Bakterien über Pflanzen (insbesondere Nutzpflanzen) und Haustiere bis hin zum Menschen (wie in der medizinischen Genetik).
Die Tatsache, dass Lebewesen Eigenschaften von ihren Vorfahren erben, wird seit prähistorischen Zeiten genutzt, um Nutzpflanzen und Tieren durch selektive Züchtung gewünschte Eigenschaften zu verleihen. Die moderne Wissenschaft der Genetik, die versucht, den Prozess der Vererbung zu verstehen, begann jedoch erst mit den Arbeiten von Gregor Mendel in der Mitte des 19. Jahrhunderts. Obwohl er die physikalischen Grundlagen der Vererbung nicht kannte, stellte Mendel fest, dass Organismen Merkmale über diskrete Vererbungseinheiten, die heute als Gene bezeichnet werden, vererben.
Gene entsprechen Regionen innerhalb der Desoxyribonukleinsäure (DNS bzw. im Englischen DNA), einem Molekül, das aus einer Kette von vier verschiedenen Arten von Nukleotiden besteht – die Sequenz dieser Nukleotide ist die genetische Information, die Organismen erben. Die DNS kommt in der Natur als Doppelstrang vor, wobei die Nukleotide auf jedem Strang komplementär zueinander sind. Jeder Strang kann als Vorlage für die Erstellung eines neuen Partnerstrangs dienen. Dies ist die physikalische Methode zur Herstellung von Kopien von Genen, die vererbt werden können.
Die Nukleotidsequenz eines Gens wird von den Zellen übersetzt, um eine Kette von Aminosäuren zu erzeugen, aus der Proteine entstehen – die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein entspricht der Reihenfolge der Nukleotide im Gen. Diese Beziehung zwischen Nukleotidsequenz und Aminosäuresequenz wird als genetischer Code bezeichnet. Die Aminosäuren in einem Protein bestimmen, wie es sich in eine dreidimensionale Form faltet; diese Struktur ist wiederum für die Funktion des Proteins verantwortlich. Proteine erfüllen fast alle Funktionen, die eine Zelle zum Leben braucht. Eine Veränderung der DNS in einem Gen kann die Aminosäuren eines Proteins verändern, wodurch sich seine Form und Funktion ändert: Dies kann dramatische Auswirkungen auf die Zelle und den gesamten Organismus haben.
Obwohl die Genetik eine große Rolle für das Aussehen und das Verhalten von Organismen spielt, ist es die Kombination aus Genetik und den Erfahrungen, die ein Organismus macht, die das Endergebnis bestimmt. So spielen die Gene zwar eine Rolle bei der Bestimmung der Größe eines Organismus, aber auch die Ernährung und die Gesundheit, die er nach seiner Geburt erfährt, haben einen großen Einfluss.
Die klassischen Zuchtverfahren, die oft ungenau und langwierig sind, werden heutzutage durch moderne Genome Editing Verfahren ersetzt. Als bekanntestes Beispiel ist hier die CRISPR/Cas-Methode zu erwähnen (von englisch Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats –CRISPR-associated), eine molekularbiologische Methode, um DNS gezielt zu schneiden und zu verändern. Gene können mit dem CRISPR/Cas-System eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet werden, auch Nukleotide in einem Gen können geändert werden. Aufgrund der einfachen Durchführung, der Skalierbarkeit hinsichtlich unterschiedlicher Zielsequenzen und der geringen Kosten wird die CRISPR/Cas-Methode zunehmend in der Forschung eingesetzt. Für die Entwicklung der CRISPR/Cas-Methode wurde 2020 der Nobelpreis für Chemie verliehen.