Seit den klassischen Erbsenpflanzenexperimenten von Gregor Mendel erforschen Wissenschaftler, Mediziner und Landwirte, wie und warum sich Merkmale zwischen einzelnen Organismen unterscheiden. Mendel zeigte, dass eine Kreuzung aus weiß- und lilablütigen Erbsenpflanzen keine Mischfarbe hervorbrachte, sondern nur lila- oder weißblütige Nachkommen. In diesem Fall ist Violett ein dominantes Merkmal, das durch das violette Allel für das Blütenfarben-Gen kontrolliert wird.
Gene und Allele
Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der für ein Protein kodiert. Die Eigenschaften eines Organismus werden weitgehend durch die Gene des Individuums und die daraus resultierenden Proteine bestimmt. Gene besetzen bestimmte Stellen entlang der langen DNA-Moleküle im Herzen der Chromosomen. Jede Organismenart hat eine bestimmte Anzahl von Chromosomen. Organismen, die sich sexuell fortpflanzen, haben zwei Chromosomensätze, einen Satz von jedem Elternteil. Zum Beispiel hat eine Erbsenpflanze 14 Chromosomen oder sieben Paare, darunter ein Chromosomenpaar mit Genen, die die Blütenfarbe bestimmen. Die passenden Gene auf einem Chromosomenpaar werden Allele genannt.
Allel-Beziehungen
Ein Paar von Allelen kann auf unterschiedliche Weise interagieren. Ein dominantes Allel maskiert die Merkmale eines rezessiven Allels. Im Beispiel der Erbsenblüte dominiert Violett gegenüber Weiß. Das dominante Allel exprimiert Proteine, die zu der violetten Farbe führen. Diese Proteine dominieren gegenüber den weißen Blütenproteinen, die vom Schwesterallel produziert werden. Allelbeziehungen sind situativ. Zum Beispiel könnte die violette Farbe zu einem anderen Allel rezessiv sein, beispielsweise zu einem, das für die Farbe Gelb kodiert. Kodominante Allele haben den gleichen Einfluss und erzeugen einen Ausdruck beider Merkmale. Wenn beispielsweise lila und weiße Blüten von kodominanten Genen stammen, können die resultierenden Nachkommen Blüten mit weißen und lila Flecken haben.
Wahrscheinlichkeiten
Das Vorliegen einer dominant-rezessiven Beziehung zwischen einem Paar von Allelen kann durch die Wahrscheinlichkeiten verschiedener Merkmale bei den Nachkommen nachgewiesen werden. Betrachten Sie zum Beispiel ein lilafarbenes Allel, P, in einer Pflanze, die mit einer Pflanze mit weißer Blütenfarbe, W, gekreuzt wurde. Die resultierenden Nachkommen können eine von drei möglichen Allelkombinationen aufweisen: PP, PW und WW. Nur die WW-Pflanze wird weiße Blüten haben, da W gegenüber P rezessiv ist. Die Wahrscheinlichkeit für drei Kombinationen beträgt 25, 50 bzw. 25 Prozent. Daher beträgt die Chance, lila blühende Nachkommen zu erhalten, 75 Prozent.
Andere Beziehungen
Eine andere Allelbeziehung, unvollständig oder semi-dominant, unterscheidet sich von der Co-Dominanz. Wenn violette und weiße Blütenfarben von semidominanten Allelen stammen, wäre ein PW-Nachkommen hellviolett gefärbt, eine Mischung aus beiden Merkmalen. Co-Dominanz hätte stattdessen gefleckte Blumen ergeben. Epistase ist eine Interaktion zwischen Allelen verschiedener Gene. Zum Beispiel könnte eine Pflanzenart ein Paar Allele für die Farbe und ein weiteres Paar für die Farbexpression haben. Wenn eine Pflanze zwei rezessive Gene für die Farbexpression besitzt, ist die Blütenfarbe weiß, unabhängig von der Zusammensetzung der Farballele.