Prawa Mendla

     W eksperymentach Mendla, gdy krzyżowano odmiany grochu z żółtymi i zielonymi nasionami, wszystkie rośliny potomne (tj. mieszańce pierwszego pokolenia) miały żółte nasiona. Nie miało znaczenia, z którego nasiona (żółtego czy zielonego) wyrosły rośliny macierzyste. Oznacza to, że oboje rodzice są w równym stopniu zdolni do przekazywania swoich cech potomstwu.

     Podobne wyniki uzyskano w eksperymentach uwzględniających inne cechy. Na przykład, gdy skrzyżowano rośliny o gładkich i pomarszczonych nasionach, wszystkie rośliny potomne miały gładkie nasiona. Kiedy krzyżowano rośliny o fioletowych i białych kwiatach, wszystkie hybrydy miały tylko fioletowe płatki kwiatów itp.

     Wzorzec ten został nazwany pierwszym prawem Mendla lub prawem jednorodności mieszańców pierwszego pokolenia. Stan (allel) cechy, który przejawia się w pierwszym pokoleniu, nazywany jest dominującym; stan (allel), który nie przejawia się w pierwszym pokoleniu mieszańców, nazywany jest recesywnym.

     G. Mendel zaproponował oznaczenie "produkcji" cech (w nowoczesnej terminologii, genów) literami alfabetu łacińskiego. Stany należące do tej samej pary cech są oznaczone tą samą literą, ale allel dominujący jest pisany wielką literą, a allel recesywny małą literą.

Drugie prawo Mendla.

     Kiedy heterozygotyczne hybrydy pierwszego pokolenia są krzyżowane ze sobą (samozapylenie lub krzyżowanie w pokrewieństwie), w drugim pokoleniu pojawiają się osobniki zarówno z dominującymi, jak i recesywnymi stanami cech, tj. następuje rozszczepienie, które jest specyficzne pod pewnymi względami. Na przykład, w eksperymentach Mendla, z 929 roślin w drugim pokoleniu, 705 miało fioletowe kwiaty, a 224 białe. W eksperymencie, w którym wzięto pod uwagę kolor nasion, z 8023 nasion grochu uzyskanych w drugim pokoleniu, było 6022 żółtych i 2001 zielonych nasion, a z 7324 nasion, dla których wzięto pod uwagę kształt nasion, było 5474 gładkich i 1850 pomarszczonych nasion. Podsumowując dowody, Mendel doszedł do wniosku, że w drugim pokoleniu 75% osobników ma dominujący stan cechy, a 25% ma stan recesywny (podział 3:1). Wzorzec ten znany jest jako drugie prawo Mendla lub prawo podziału.

     Zgodnie z tym prawem i przy użyciu nowoczesnej terminologii można wyciągnąć następujące wnioski

a) allele genu, będąc w stanie heterozygotycznym, nie zmieniają wzajemnie swojej struktury;

b) podczas dojrzewania gamet, hybrydy produkują w przybliżeniu taką samą liczbę gamet z allelami dominującymi i recesywnymi;

c) podczas zapłodnienia gamety męskie i żeńskie niosące allele dominujące i recesywne są swobodnie łączone.

     Kiedy krzyżuje się dwie heterozygoty (Aa), z których każda produkuje dwa rodzaje gamet (połowa z allelem dominującym - A, połowa z allelem recesywnym - a), można oczekiwać czterech możliwych kombinacji.   Komórka jajowa z allelem A może zostać zapłodniona z takim samym prawdopodobieństwem przez plemnik z allelem A lub przez plemnik z allelem a; a komórka jajowa z allelem a może zostać zapłodniona przez plemnik z allelem A lub allelem a.

     Pod względem wyglądu (fenotypu) osobniki AA i AA nie różnią się, więc rozszczepienie wynosi 3:1. Pod względem genotypu osobniki są rozmieszczone w stosunku IAA:2AA:aa. Oczywiste jest, że jeśli potomstwo jest uzyskiwane z każdej grupy osobników drugiego pokolenia tylko przez samozapylenie, to pierwsza (AA) i ostatnia (aa) grupa (są homozygotyczne) da tylko jednolite potomstwo (bez rozszczepienia), a formy heterozygotyczne (Aa) dadzą rozszczepienie w stosunku 3:1.

     Tak więc drugie prawo Mendla lub prawo rozszczepienia jest sformułowane w następujący sposób: gdy krzyżowane są dwa mieszańce pierwszego pokolenia, analizowane pod kątem jednej alternatywnej pary stanów cech, potomstwo będzie miało podział fenotypu w stosunku 3:1 i podział genotypu w stosunku 1:2:1.

Trzecie prawo Mendla lub prawo niezależnego dziedziczenia cech.

     Badając rozszczepienie w krzyżówkach mieszańcowych, Mendel zauważył następującą okoliczność. Podczas krzyżowania roślin z żółtymi gładkimi (AABB) i zielonymi pomarszczonymi (aabb) nasionami, w drugim pokoleniu pojawiły się nowe kombinacje cech: żółte pomarszczone (aabb) i zielone gładkie (aabb), które nie występowały w oryginalnych formach. Na podstawie tej obserwacji Mendel doszedł do wniosku, że podział każdej cechy zachodzi niezależnie od innej cechy. W tym przykładzie kształt nasion był dziedziczony niezależnie od ich koloru. Wzorzec ten nazywany jest trzecim prawem Mendla lub prawem niezależnej dystrybucji genów.

     Trzecie prawo Mendla jest sformułowane w następujący sposób: gdy homozygotyczne osobniki różniące się dwiema (lub więcej) cechami są krzyżowane, w drugim pokoleniu obserwuje się niezależne dziedziczenie i kombinację stanów cech, jeśli geny, które je determinują, znajdują się w różnych parach chromosomów. Jest to możliwe, ponieważ podczas mejozy dystrybucja (kombinacja) chromosomów w komórkach rozrodczych podczas ich dojrzewania jest niezależna i może prowadzić do pojawienia się potomstwa z kombinacją cech różniących się od osobników rodzicielskich i przodków.

      Do rejestrowania krzyżówek często stosuje się specjalne siatki, które zostały zaproponowane przez angielskiego genetyka Penneta (siatka Penneta). Są one wygodne w użyciu podczas analizy krzyżówek polihybrydowych. Zasada konstruowania siatki polega na tym, że gamety osobnika rodzicielskiego są rejestrowane poziomo od góry, a gamety osobnika matczynego są rejestrowane pionowo od lewej.