Die Mendelschen Gesetze

     Bei Mendels Experimenten, bei denen Erbsensorten mit gelben und grünen Samen gekreuzt wurden, hatten alle Nachkommen (d. h. die Hybriden der ersten Generation) gelbe Samen. Dabei spielte es keine Rolle, aus welchem Samen (gelb oder grün) die Mutterpflanzen (Eltern) entstanden waren. Das bedeutet, dass beide Elternteile gleichermaßen in der Lage sind, ihre Eigenschaften an ihre Nachkommen weiterzugeben.

     Ähnliche Ergebnisse wurden in Experimenten gefunden, bei denen andere Merkmale berücksichtigt wurden. Wenn zum Beispiel Pflanzen mit glatten und faltigen Samen gekreuzt wurden, hatten alle Nachkommen glatte Samen. Wenn Pflanzen mit violetten und weißen Blüten gekreuzt wurden, hatten alle Hybriden nur violette Blütenblätter usw.

     Dieses Muster wurde als Mendels erstes Gesetz oder das Gesetz der Gleichförmigkeit der ersten Generation von Hybriden bezeichnet. Die Ausprägung (Allel) eines Merkmals, die sich in der ersten Generation manifestiert, wird als dominant bezeichnet; die Ausprägung (Allel), die sich in der ersten Generation von Hybriden nicht manifestiert, wird als rezessiv bezeichnet.

     G. Mendel schlug vor, die "Anlagen" von Merkmalen (in der modernen Terminologie: Gene) mit Buchstaben des lateinischen Alphabets zu bezeichnen. Die Ausprägungen, die zu demselben Merkmalspaar gehören, werden mit demselben Buchstaben bezeichnet, wobei das dominante Allel groß und das rezessive Allel klein geschrieben wird.

Das zweite Mendelsche Gesetz.

     Wenn heterozygote Hybriden der ersten Generation miteinander gekreuzt werden (Selbstbestäubung oder Blutsverwandtschaft), treten in der zweiten Generation sowohl Individuen mit dominanten als auch mit rezessiven Merkmalsausprägungen auf, d. h. es kommt zu einer Spaltung, die in bestimmter Hinsicht spezifisch ist. In Mendels Experimenten beispielsweise hatten von 929 Pflanzen der zweiten Generation 705 violette Blüten und 224 weiße Blüten. In einem Experiment, bei dem die Farbe der Samen berücksichtigt wurde, gab es von 8023 Erbsensamen der zweiten Generation 6022 gelbe und 2001 grüne Samen, und von 7324 Samen, bei denen die Form des Samens berücksichtigt wurde, gab es 5474 glatte und 1850 runzelige Samen. Mendel fasste die Ergebnisse zusammen und kam zu dem Schluss, dass in der zweiten Generation 75 % der Individuen eine dominante Ausprägung des Merkmals und 25 % eine rezessive Ausprägung aufweisen (Aufteilung 3:1). Dieses Muster ist als Mendels zweites Gesetz oder das Gesetz der Aufspaltung bekannt.

     Nach diesem Gesetz und unter Verwendung moderner Terminologie lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen

a) Die Allele eines Gens, die sich im heterozygoten Zustand befinden, verändern sich nicht gegenseitig in ihrer Struktur;

b) während der Reifung der Gameten produzieren die Hybriden ungefähr die gleiche Anzahl von Gameten mit dominanten und rezessiven Allelen;

c) bei der Befruchtung werden männliche und weibliche Gameten, die dominante und rezessive Allele tragen, frei kombiniert.

      Bei der Kreuzung von zwei Heterozygoten (Aa), die jeweils zwei Arten von Gameten hervorbringen (eine Hälfte mit dem dominanten Allel - A, eine Hälfte mit dem rezessiven Allel - a), sind vier mögliche Kombinationen zu erwarten.   Eine Eizelle mit dem A-Allel kann mit der gleichen Wahrscheinlichkeit von einem Spermium mit dem A-Allel oder von einem Spermium mit dem a-Allel befruchtet werden; und eine Eizelle mit dem a-Allel kann von einem Spermium mit dem A-Allel oder dem a-Allel befruchtet werden.

     Im Hinblick auf das Aussehen (Phänotyp) unterscheiden sich AA- und AA-Individuen nicht, so dass die Spaltung 3:1 beträgt. Nach Genotyp sind die Individuen im Verhältnis IAA:2AA:aa verteilt. Es ist klar, dass, wenn Nachkommen aus jeder Gruppe von Individuen der zweiten Generation nur durch Selbstbestäubung gewonnen werden, die erste (AA) und die letzte (aa) Gruppe (sie sind homozygot) nur einheitliche Nachkommen (ohne Spaltung) hervorbringen werden, und heterozygote (Aa) Formen werden Spaltung im Verhältnis 3:1 hervorbringen.

     Das zweite Mendelsche Gesetz, das Gesetz der Spaltung, wird also wie folgt formuliert: Wenn zwei Hybriden der ersten Generation gekreuzt werden, die auf ein alternatives Paar von Merkmalsausprägungen untersucht werden, werden die Nachkommen eine 3:1-Spaltung im Phänotyp und eine 1:2:1-Spaltung im Genotyp aufweisen.

Mendels drittes Gesetz, oder das Gesetz der unabhängigen Vererbung von Merkmalen.

     Bei der Untersuchung der Spaltung von Hybriden stellte Mendel folgenden Umstand fest. Bei der Kreuzung von Pflanzen mit gelbem glattem (AABB) und grünem faltigem (aabb) Samen traten in der zweiten Generation neue Merkmalskombinationen auf: gelbes faltiges (aabb) und grünes glattes (aabb), die in den ursprünglichen Formen nicht vorhanden waren. Aus dieser Beobachtung schloss Mendel, dass die Aufspaltung der einzelnen Merkmale unabhängig von den anderen Merkmalen erfolgt. In diesem Beispiel wurde die Form der Samen unabhängig von ihrer Farbe vererbt. Dieses Muster wird als Mendels drittes Gesetz oder das Gesetz der unabhängigen Genverteilung bezeichnet.

     Mendels drittes Gesetz wird wie folgt formuliert: Wenn homozygote Individuen, die sich in zwei (oder mehr) Merkmalen unterscheiden, gekreuzt werden, wird in der zweiten Generation eine unabhängige Vererbung und Kombination von Merkmalsausprägungen beobachtet, wenn sich die Gene, die sie bestimmen, in verschiedenen Chromosomenpaaren befinden. Dies ist möglich, weil während der Meiose die Verteilung (Kombination) der Chromosomen in den Keimzellen während ihrer Reifung unabhängig ist und zum Auftreten von Nachkommen mit einer Kombination von Merkmalen führen kann, die sich von denen der Eltern- und Vorfahrenindividuen unterscheiden.

      Zur Erfassung von Kreuzungen werden häufig spezielle Gitter verwendet, die von dem englischen Genetiker Pennet vorgeschlagen wurden (Pennet-Gitter). Sie sind für die Analyse von Polyhybrid-Kreuzungen geeignet. Das Prinzip der Konstruktion des Gitters besteht darin, dass die väterlichen Gameten horizontal von oben, die mütterlichen Gameten von links und die wahrscheinlichen Genotypen der Nachkommen an den Kreuzungspunkten aufgezeichnet werden.